淺談混合動力構型(二)

2021-01-21 Vehicle攻城獅

平時談到混合動力系統時,經常聽到Px這些讓我們不知所云的簡稱,今天就跟大家聊聊混合動力系統的不同構型及優缺點,P其實是Position的簡稱,根據電機在動力系統中的位置,PHEV主要有P0、P1、P2、P3和P4這五種構型。

P0構型:

用帶式起動/發電一體電機(Belt-Driven Starter/Generator-BSG)代替傳統車發動機前端發電機位置,可實現相比傳統車更舒適的怠速啟停及高端的Coasting滑行啟停(該類啟停需要變速箱的支持),同時還具備制動能量回收和加速助力功能,P0構型是通過皮帶傳動的,雖比普通皮帶要求更高,但軟性連接部件畢竟效率有限,因此不管是加力還是能量回收的功率都是有限的,此外受限於皮帶傳動,P0也不支持純電行駛模式。

目前P0構型大都應用在48V微混系統中,通過對傳統汽車的小幅改動,加上BSG、DC/DC和48V電池三大部件即可實現在NEDC工況下10%的節油率,這對於成本控制壓力大的OEM來說無疑是划算的買賣,48V P0微混會保留12V傳統起動機,因48V電池基本採用鋰電池,其在低溫下大電流能力差,因此保留12V傳統電機起動機用於低溫下發動機的起動。

最近這段時間明顯感覺國內很多OEM都開始上48V系統,自己手上也突然增加了兩個48V項目,除了政策上一些原因和可觀的節油率,很多OEM似乎不玩玩48V都有點沒臉混下去。國外很多供應商,如法雷奧、大陸和博世也都有48V系統的解決方案:

P1構型:

即電機位於變速箱離合器前,安裝在發動機曲軸上,其用盤式一體化起動/發電機(ISG)固連在發動機上,取代傳統飛輪,發動機曲軸充當了ISG的轉子。

P1構型依然可採用傳統變速箱(AT、CVT、DCT),其和P0一樣可實現高級起停、電動助力及能量回收等功能,由於不像P0一樣採用皮帶傳動而直接套在曲軸上,因此兩者轉速必須相等,所以P1電機相比P0電機要有更大的扭矩,其次還要降低體積才能放在飛輪處,因此成本相比P0電機要高。

由於P1電機直接放在發動機飛輪端因此驅動力可直接作用在曲軸輸出端從而獲得較高的驅動力使起步和急加速工況駕駛性更加。但另一方面由於電機旋轉會連帶發動機轉,因此P1也不具備純電行駛模式,其次在動能回收及滑行模式下,因會帶動曲軸空轉而浪費動能並增加噪聲和振動。

P1構型代表車型是-Honda Insight Hybrid 2009(with Integrated Motor Assist technology):

 

電機性能

最大扭矩可達34N.m

最大功率:10kW

效率高達94%

 

 

混動系統工作模式

怠速起停

扭矩輔助

加速助力

滑行起停

能量回收等

優勢

相比P0更高的效率

可移除12V起動機

 

 

劣勢

由於電機尺寸的限制因此扭矩輸出有限

因發動機倒拖扭矩的存在,因此能量回收有限

部件成本增加:因電機緊湊型性更高、性能更高且電機的散熱不能採用常規空冷

P2構型:

P2構型是叫的比較火的一種混動系統,想必大家一提P2都會不由自主想起舍弗勒的P2電機,畢竟在P2這塊舍弗勒是做的很不錯的,在太倉也對P2混合動力模塊進行了投產。

P2構型採用同軸式電機(IMG),在發動機和電機間有一個C0離合器,在電機和變速箱間也有一個C1離合器。

P2構型中關鍵零部件就是P2模塊,舍弗勒的P2模塊主要由雙質量飛輪、永磁同步電機、乾式離合器和電子離合器控制單元等部件組成。

該P2模塊可集成最大功率25~80kw的電機,通過單向離合器向變速箱可傳遞的扭矩最大可達到800N.m,而整個P2模塊的軸向長度最小可達到約135mm(真牛逼),因此該模塊集成度非常高,在整車空間緊張的今天,該模塊無疑具有很強的靈活性,不管發動機橫置還是縱置都可在發動機和變速箱之間塞入這玩意(發動機採用橫置方案時由於橫向尺寸非常有限,因此一般都採用三缸機),另外該模塊也不挑變速箱,AT、CVT和DCT都可與之搭配。

P2工作模式主要有如下幾種:

1、純發動機模式

此時發動機單獨輸出動力,電機不參與控制,K0和K1離合器閉合

2、純電動模式

P2相比P0和P1構型,支持純電動模式,此時電機單獨輸出扭矩,K0脫開,K1閉合

3、能量回收模式

整車制動減速,K1閉合,K0脫開,電機為負扭矩模式,從而實現能量回收

4、加速助力模式

此時,發動機和電機都輸出扭矩,K0和K1離合器閉合

還有怠速及停機充電模式和行進間快速同步啟動等模式。

同樣P2也有劣勢,它只有在變速箱切換到空擋的時候,才能切斷與車輪的連接,從而啟動發動機。但如果變速箱不能很快的切到空擋(基於行星齒輪的AT可以),就需要一個額外的啟動電機來滿足自動啟停系統頻繁快速啟停電機的要求—或者是一個在P1位置的中低壓啟動電機,或者是一個在P0位置的48V以上的中高壓BSG電機。另外在純電模式行駛時,若要啟動發動機快速同步當前車速保證從純電模式到混動模式平順的切換也很難控制。

P2方面大眾的Jetta Hybrid、Audi的A3 etron都是這種構型,某聯做的長安P2也已經批產了,樓主也有一個P2高壓混動項目在運行,HCU採用某卡多的系統方案,前期的系統聯調當時折騰樓主很長時間,這一套下來成本著實增加不少,好不好賣就是另外一回事了。

 P3構型:

與P2相比,電機被挪到了變速箱輸出端,其電機一般與變速箱輸出軸有一定距離,並採用齒輪或鏈條傳動與變速箱輸出軸進行耦合,模式是:發動機—離合器—變速箱—電機—減速器—車輪。

P3構型在純電模式下起步時,電機可直接驅動減速器,減速器驅動傳動軸,因此純電驅動更為直接高效;在車輛制動或減速時,能量回收也更為直接,由於P3是分體設計(因不與發動機和變速箱進行整合),零部件的集成度相比P2要求要低很多,但需要佔用額外的體積。

P3純電模式驅動下需克服前面被拖變速箱的加速阻力,因此與P2相比需要更大的功率扭矩,此外由於電機必須與車軸相連,因此電機無法用於啟動發動機,所以不具備自動啟停功能,若有自動啟停的需求,需要增加P1位置的中低壓啟動電機。

 P4構型:

P4是電機放在後橋上,另外輪邊驅動也叫P4,因此文章開頭所展示的圖中的P5可以看做是P4構型。P4布局的電機既可以通過鏈條或齒輪驅動前軸/後軸,也可以直接用兩個輪轂電機直接驅動車輪(但輪轂電機的控制要求目前還不算成熟因此控制要求極高)。

 通過上面的闡述最後以一張圖做個P0~P4的總結:

說完上面的P0~P4,捎帶聊個P2.5, P2.5是將電機直接集成在變速箱內,因此在安裝長度上沒有變化,變速箱與發動機之間也不需要額外的離合器,吉利P2.5混動系統核心部件是7DCT雙離合變速箱,發動機與變速箱像傳統車一樣正常耦合,而啟動/發電一體電機則通過齒輪與雙離合的偶數檔耦合。

C1和C2即DCT上的兩離合器,同一時刻發動機只會與其一進行嚙合,該類構型也可實現純電動、純發動機及混合驅動三種模式。

1、純電動驅動時,兩離合器脫開,電機通過偶數檔驅動汽車。

2、純發動機驅動模式,就是傳統車DCT工作模式,此時電機會被反拖發電。

3、混合驅動模式:如果C1結合C2斷開,發動機驅動奇數檔,電機驅動偶數檔最終在末端進行動力合成驅動車輪,當C2結合C2斷開,發動機和電機同時驅動偶數檔再經檔位選擇驅動車輪。

Ps是一種混聯式混合動力拓撲,其使用行星齒輪機構和雙電機,無離合器,機械配置少,工作類似於E-CVT,豐田Prius就是Ps的典型車型。上述的構型就不詳細說明了,感興趣的可自行查閱資料,文章有謬誤之處,請大家指正。

 


相關焦點

  • 為什麼說行星齒輪組是混合動力系統中的「神器」?
    而世界上第一款在商業上獲得成功的混合動力汽車——1999年推出的豐田普銳斯一代,也是採用的這種結構。行星齒輪差不多就如下圖所示,其中Sun gear是太陽輪、Ring gear是齒圈,Planet carrier是行星架。這三個機構分別可以連接三個動力輸出或輸入端。
  • 淺談有機化合物的空間構型
    一.典型有機化合物的空間構型1.甲烷及烷烴的空間構型(1)甲烷(CH4)結構模型如圖所示,分子中的碳原子採取sp3雜化,價電子對空間構型為正四面體,分子空間構型為2.乙烯及烯烴的空間構型(1)乙烯(CH2=CH2)結構模型如圖所示,分子中的碳原子採取sp2 雜化,價電子對空間構型為平面三角形,分子空間構型為平面型,6個原子共面。
  • 淺談離子電池分容技術的二種解釋
    打開APP 淺談離子電池分容技術的二種解釋 鉅大LARGE 發表於 2021-01-05 15:13:10 在生活中,你可能接觸過各種各樣的電子產品
  • 【微課堂】基於動態規劃的混合動力能量管理策略優化提升
    以電動化為核心技術的HEV/PHEV/增程式/純電動力系統及總成是當前汽車節能減排的主要技術路線,能量管理策略主要任務是基於這些多構型電動化動力系統,充分考慮駕駛員需求,協調多個動力源能量的合理分配,提高綜合能量利用率。
  • 科力遠:公司深化在混合動力車載電池及電池材料、混合動力系統技術...
    來源:同花順金融研究中心同花順(300033)金融研究中心11月9日訊,有投資者向科力遠(600478)提問, 國家《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》剛剛發布,其中要求節能汽車2000年市場佔有率達到30%,2025年40%,2030年50%,並在技術路徑和發展重點方面至少5次提到發展混合動力相關技術
  • 混合動力的特點結構
    混合動力的結構特點當前混合動力汽車已經不在陌生,各大車企幾乎都推出了混動車型,下面就聊聊混動車型的結構特點,各家的利弊。混合動力輪起來最成熟應該屬於豐田車系,豐田旗下的普銳斯1997年開始量產,是第一個大規模量產的混動車型。
  • 混合動力汽車的優缺點,混合動力車值得購買嗎
    現如今汽車市場,已不再是純汽油車型獨霸一方,純電動汽車和混合動力汽車正逐步暫據市場份額,純電動汽車續航裡程普遍較短,更多消費者還是把目光轉移到混合動力汽車中,混合動力汽車有啥優缺點,到底值不值得入手?首先了解一下什麼是混合動力通常所說的混合動力一般是指油電混合動力,即燃料(汽油,柴油等)和電能的混合。混合動力汽車是由電動馬達作為發動機的輔助動力驅動汽車。混動系統一般分三個部分:傳統的內燃機和變速箱、裝在輪子上或者變速箱裡的電動機和電池、以及控制這兩種動力系統協調輸出的控制系統。油電混合動力汽車代表卡羅拉雙擎、凱美瑞雙擎、雅閣銳混動等車型。
  • 「油電混合發動機」和「插電式混合動力發動機」什麼區別?
    現在市場上漸漸出現了很多的混合動力汽車。也就是我們常說的:「油電混合」和「插電式混合」。下面來講講區別。插電式混合動力,看名字就知道是需要插電的。它屬於可外接充電的新型混合動力,配備此技術的汽車簡稱為(PHEV)。
  • 純電動、油電混合動力、插電式混合動力哪種經濟、適合家用
    毫無疑問,比亞迪的價格為純電汽車的價格下降奠定了極為堅實的基礎,在混合動力汽車領域,比亞迪的技術也是業界的佼佼者,說他為國家贏得了榮譽並不過分。就讓我們來談談普通混合動力、插電式混合動力和純電動汽車的優缺點,並給那些想開始新能源車的潛在車主一個小小的參考。純電動汽車顧名思義由電力作為動力驅動,相對於燃油更經濟,也更環保。
  • 淺談增程式動力系統結構及工作原理
    打開APP 淺談增程式動力系統結構及工作原理 姚學松 發表於 2020-03-15 10:46:00 1 增程式動力系統結構及工作原理 增程式電動汽車的動力系統主要由增程器系統、動 力電池、驅動系統等組成[3],其結構框圖如圖1所示。
  • 混合動力電動汽車的結構原理
    Electric Vehicle (SHEV) 串聯式混合動力系統利用發動機動力發電,從而帶動電動機驅動車輪。並聯式混合動力電動汽車 Parallel Hybrid Electric Vehicle (PHEV) 並聯式混合動力系統使用電動機和發動機兩種動力來驅動車輪用發動機來給HV蓄電池充電,其基本結構是由電動機、發動機、HV蓄電池、變壓器和變速器組成。 並聯式混合動力系統中利用HV蓄電池的電力來驅動電動機。
  • 混合動力 強混、弱混大不同
    河南商報記者 孟蝶  隨著混合動力技術的廣泛應用,混合動力已遍布各種品牌和車型。但各品牌對混合動力的研發與應用不同,買混合動力車型還要搞清楚強混合動力與弱混合動力的區別。  車主疑問  小苗一直想買款混動車型,覺得會比較省油。
  • 豐田汽車的油電混合動力技術
    油電混合雙擎動力車(HEV)豐田的油電混合雙擎動力系統不僅能節省燃料及減少尾氣排放,而且能夠在必要的時候提供強勁的動力。油電混合動力技術同時擁有「發動機」和「電動機」兩大動力源的劃時代技術,不需要外部充電。 具備「發動機」和「電動機」兩大動力源的混合動力系統。
  • 插電式混合動力是什麼意思?
    插混作為新能源汽車當中的一個種類,在結構上面插混既有內燃機,又有純電動裝置,對於車輛而言沒有續航裡程的擔憂,也深受了一些人的喜歡,雖然插混相對於來說優點多,但作為新生的產物很多人對於插電式混合動力汽車並不了解,插電式混合動力到底是什麼意思?今天我們來說道說道。
  • ...三號部署完成,GEO、IGSO和MEO三種軌道的混合星座構型有什麼特點?
    20多年間,我國在西昌衛星發射中心共組織了44次北鬥發射任務,利用長徵三號甲系列運載火箭,先後將4顆北鬥一號試驗衛星、55顆北鬥二號和北鬥三號組網衛星送入預定軌道,任務成功率100%。特別是2017年開啟全球組網以來,兩年半時間高密度執行18次發射任務。
  • 什麼是混合動力汽車?你知道多少?
    我國現在支持插電混合和純電動兩種新能源汽車發展,所以目前混合動力車型也不罕見,有一些在技術上都得到認可,口碑還是不錯的,一般我們想到的插電式混合動力車型,首先想到的就是比亞迪,是的,論自主新能源,比亞迪已經算是老牌勁旅了,不止部分車型出口國外,在國內市場上,比亞迪唐、秦更是橫掃同級別對手。
  • 技術貼:混合動力到底該如何分類
    HEV——普通混合動力▼  提到混動車型,我們就不得不說一下全球第一臺量產的混合動力車型豐田普銳斯,自1997年8月在日本開始銷售,同年12月銷售全球市場銷售以來,豐田普銳斯在全球的累計銷量已經超過了700萬輛,迄今為止當之無愧的明星車型。
  • 綠色天空:混合動力客機將飛向藍天
    據澳洲《先驅太陽報》報導,目前航空工程師正在研發一款混合動力的民航飛機,該飛機將由電力、提取自藻類的生物燃料以及風力共同提供動力。  空中巴士公司母公司歐洲宇航防務集團(EADS)以及航空發動機製造商羅羅公司( Rolls-Royce)聯合起草了這款新型民航客機的計劃。
  • 汽車能源新進化 主流混合動力技術全解析
    第2頁:微混合動力 第3頁:中混合動力   混合動力概念及優缺點解析  概念:  混合動力一般是指油電混合動力,即燃料驅動和電能驅動的相結合;混合動力汽車是由燃料發動機與電池電動機同時運行來驅動的汽車。
  • 手性化合物絕對構型的確定方法
    手性分子絕對構型的確定是一個極其重要且長期存在的問題。目前確定手性分子絕對構型的方法主要有四類:(1) 有機化學法;(2) 核磁共振法;(3) X射線衍射法;(4) 光譜法,如旋光光譜法、圓二色譜、振動圓二色譜等。1. 有機化學法有機合成是最早的確定分子手性的方法,主要為化學相關法。