混合动力汽车的P1构型,P2构型分别指的是什么?为什么叫P1,P2
P是position的意思。对于单电机的混合动力系统,根据电机相对于传统动力系统的位置,可以把单电机混动方案分为五大类,分别以P0,P1,P2,P3,P4命名。P0是电机放在传统启动机的位置,实车有荣威750Hybrid;P1是电机放在发动机后离合器前原来飞轮的位置,实车有本田Insignht;P2是电机放在离合器后变速箱前,实车有舍弗勒长安逸动;P3是电机放在变速箱后面直接驱动主减,实车有比亚迪秦;P4是电机放在后桥上,另外轮边驱动也叫P4。P4是比亚迪唐是P2加P4.
混动百科|100张图,搞懂混动汽车是如何工作的(汇总篇)
引子
作为《混动汽车百科》专栏的第二篇汇总篇,我们以「比亚迪DM-p混动系统」为引子,因为这套系统就非常有意思,拥有『双擎四驱』和『三擎四驱』两种架构模式,比如:
『双擎四驱』架构模式
『双擎四驱』架构模式:也就是在「发动机」前端有一个功率可达25kW(峰值扭矩60N・m)的「P0电机」(BSG电机),在「后桥」则有一个功率可达180kW(峰值扭矩330N・m)的「P4电机」。此时,「发动机」与「P4电机」可同时驱动车轮,也就是所谓的『双擎四驱』模式。
『三擎四驱』架构模式
『三擎四驱』架构模式:即是在『双擎四驱』模式下,在「变速器」(双离合变速器)后端配上了一个功率可达110kW(峰值扭矩250N・m)的「P3电机」,当『三擎』(「发动机」+「P3电机」+「P4电机」)共同工作时,理论最大功率可媲美一台V8的大引擎。
Px电机架构示意图(动图)
我们会惊讶地发现,一辆搭载「比亚迪DM-p混动系统」的车,在『三擎四驱』架构模式下,竟然搭载3个「电机」1个「发动机」,而每个「电机」由于所在位置的不同拥有着自己的代号――这就是本章节将要展开详解的「Px电机架构」,而其中的『P』即是『位置』(Position)的意思。
不同位置电机的简介
废话不多说,我们就详解「Px电机架构」的内容。
本文目录
本文篇幅约1.5万字,近100张图片,为方便阅读,可根据一下目录进行检索:
「P0电机」:强大的起动电机
「P1电机」:与发动机固定连接
「P3电机」:深耕于『基层』的好员工
「P2.5电机」:将「电机」融入「变速器」
「P4电机」:纯电驱动的『打工人』
「P0电机」:强大的起动电机
传统汽车的启动系统
对于传统汽车而言,当「发动机」运转时,「传动(皮)带」带动「发电机」发电,发出来的电,部分直接带动车内的电气设备,比如空调的压缩机等,多余的电则为「蓄电池」充电。但对于混动汽车而言,我们希望这个「发电机」能起到更大的作用。
P0电机(BSG电机)示意图
所以,在P0这个位置工程师们设计了电压与功率更大的「BSG电机」(Belt-driven Starter/Generator,带传动起动/发电一体化电机),旨在使其兼具发电和主动调节「发动机转速」等作用,举几种工况:
l 发电时,「发动机」带动「BSG电机」发电,把机械能转化为电能,发出来的电能通过「电机控制器」,把电能分配给「驱动电机」及「高压用电器件」;
l 在等红绿灯「发动机」停机时,「BSG电机」带动「空调」的「机械压缩机」运转;
l 驱动时,通过「传动(皮)带」把「BSG电机」的电能转化为「发动机」的机械能,调节「发动机转速」。
奔驰A级和B级上的P0电机
但目前大部分的「BSG电机」仍然通过「传动(皮)带」传动,容易出现打滑失效的情况,即使有「张紧器」,其传动效率仍然有限,不支持其进行更大强度的动力输出,无论是给「发动机」加力还是回收动能的功率都有限。
因此,「P0电机」一般只应用于「自动启停」以及12 ~25 V的「微混合动力系统」和48V的「轻混合动力系统」,通常还是用于发动机怠速停机、停机后的快速起动、制动时能量的回收。以奔驰A级和B级车上使用的「P0电机」为例,其采用的「BSG电机」配合拥有更强调节张紧能力的「液压传动带张紧器」,在启动「发动机」和进行能量回收时,实现更高的传动效率。
来自某车企BSG电机的宣传资料
当然,对于「P0电机」的优化并没有停止,正如上图某车企「BSG电机」的宣传资料所展示的,「BSG电机」的玩法还有很多,若将「BSG电机」置于「发动机」的前段进行硬性连接,或许能将效率进一步提升,但是否有这样的必要,仍然存疑。说到『刚性连接』,不妨来看看刚性连接的「P1电机」。
「P1电机」:与发动机固定连接
P1电机(ISG电机)示意图
「P1电机」又称「ISG电机」(Integrated Starter and Generator 盘式一体化起动/发动一体化电机)位于「发动机」后、「离合器」前的位置,通常被固连在了「发动机」上,从而取代了传统汽车的「飞轮」,当然也有例外。
传统汽车上的曲轴飞轮组,加入P1电机
由于「P1电机」与「发动机」采用刚性连接,通常直接套在「发动机」的「曲轴」上,「曲轴」充当了「P1电机」的「转子」,只要「发动机」在运转,「P1电机」就跟着旋转。因此:
在驾驶人踩下加速踏板后,控制单元会控制「ISG电机」加速转动,与「发动机」一起做功,确保动力的输出,同时降低了「发动机」的能耗,达到省油的目的;
在不同程度的制动过程中,「ISG 电机」不再从「蓄电池」中索取电能,从而跟随「发动机」中的「曲轴」空转,给「曲轴」带来负担,降低转速,可谓是在给「发动机」制动,同时在惯性的作用下可以发电,逆向为「蓄电池」充电,实现动能回收;
采用机械连接的「P1电机」布局的传动效率要比「P0电机」布局的混动程度更高,因此除了自动起停、「微混合动力系统」和「轻混合动力系统」外,还可以应用在100 V~160 V电压的「中混合动力系统」中。
搭载第一代本田IMA混动系统的思域Hybrid(2003)
与「发动机」刚性连接的「P1电机」看似比起「P0电机」效率更高,但两者都有着一些共同的结构弱点,比如:
无论是「P0电机」还是「P1电机」都存在一个结构上缺点,因为只要「电机」旋转,「发动机」中的「曲轴」就必须旋转,无法单独运行,故此「P0电机」和「P1电机」都无法单独驱动车辆;
在动能回收和滑行模式下,「P0电机」「P1电机」也因为必须带动「曲轴」空转,其中浪费的部分动能以及增加噪音和振动,使得因此「P0电机」和「P1电机」都不适合「电机」、「电池」更大的强混系统。
奔驰S400 BlueHYBRID(2010)的P1电机
好在「P1电机」的结构可靠性较高且成本较低,所以,十分适合运营类车辆使用,比如国内的不少公交车便喜欢采用「P1电机」。此外,早期的本田和奔驰也采用过这种架构。比如和搭载第一代「本田IMA混动系统」(Integrated Motor Assist 综合电机辅助并联混动架构)的「本田思域Hybrid」、「本田INSIGHT」、七代「本田雅阁混动」、「本田CR-Z」等,又比如「奔驰S400 Blue HYBRID」等。
「P2电机」:变化多端架构形式
通常情况下,「P2电机」的位置被定义在「变速器」与「发动机」之间,且位于「离合器」后,这个位置有以下几个特点:
P2电机示意图
不被整合在「发动机」的外壳中:由于「P2电机」和「发动机」之间有「离合器」,故此,「P2电机」可以单独驱动「车轮」,实现纯电行驶模式。此外,在动能回收时也可以切断与「发动机」的连接,这是与「P1电机」显而易见的区别;
情况1:P2电机直接套在变速器输入轴上 (正面)
情况2:P2电机通过传动带或齿轮传动与变速器输入轴连接(正面)
情况3:P2电机连接减速齿轮,配合P1电机(简图)
基础结构简单、布置形式灵活:「P2电机」不仅可以直接套在「变速器」的「输入轴」上,也可以通过「传动带」或「传动齿轮」与「变速器」的「输入轴」连接,甚至可以使用「减速齿轮」进行链接(见上图)。
情况1:P2电机直接套在变速器输入轴上(俯视)
我们以『「P2电机」直接套在「变速器」的「输入轴」上』为举例,最常见的就是我们此前文章中提到的大众集团的『「P2电机」+「双离合变速器」』方案,代表车型为「奥迪Q5 Hybrid」、「奥迪A3 Sportback e-tron」和「<a class=hidden href= title=大众 data-keyType=MasterBrand data-id=8 target=_b
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