都是混合动力,日系车凭什么这么省油?

2019-09-07 | 浏览:2.3万 | 评论:2

在新能源的趋势下,汽车的动力形式也越来越多元,从过去单一的内燃机动力逐渐出现了混合动力、插电式混合动力、纯电动、增程式电动、氢燃料电池等多种动力形式并存的格局。

或许有人会问,什么能源才是终极能源,回答这个问题还为时尚早,不过可以预见的是,汽车电动化就是现在及未来的趋势。

不过从内燃机直接切换到电动车貌似还有一段路程,电动车的使用习惯还需培养,所以混合动力和插电式混合动力在目前来说会更吃香。

单从混动的节油效果来看,日系车的混动车型普遍要比欧美以及国产车省油,都是混动车为啥差距如此大?这就得从它们的结构差异聊起,为了让大家容易理解,现在流行按照电机位置的不同对混合动力构型进行新的分类。

快速了解P0-P4的分类

以往介绍一款混合动力车型,大都是从它的混动结构来介绍,串联、并联、混联等等颇为复杂的名词大家看完也记不住。

对于小白来说,用电机位置来进行分类会更加简单明了。从电机布置的位置不同,可以分为P0-P4五种结构,P代表电机位置(Position),布置在不同的位置,用不同的数字代号。

从P0到P4分别表示的电机布置方式,数字越小越靠近发动机。

P0:电机位于发动机前端的皮带上

P1:电机位于发动机的曲轴上

P2:电机位于发动机与变速箱之间,位于离合器之后

P3:电机位于变速箱输出端

P4:电机位于另一驱动轴上(如果发动机驱动前轴,则电机在后轴,反之亦然)

当然,有些车型不止一个电机,那么这些车型结构就是Pxy的混合体。

另外还有一种独立于P0-P4之外的PS架构,这种架构和P0~P4构型有很大差异的,如丰田的THS和本田的i-MMD都可归类于PS式。

至于混合动力和插电式混合动力的区别,可以简单理解为插电式混合动力是在混合动力的基础上增大电池容量而来。

P0——位于发动机前端

P0架构的电机位于发动机前端,这是一种启动/发电一体电机(BSG电机),它代替的位置就是我们常见的汽车发电机位置(原功能仅为发电)。市面上带有自动启停、微混和48V弱混都是常见的P0架构。

它可以实现更舒适的怠速启停和高端的滑行启停,具备制动能量回收和加速助力功能。不过由于它是通过皮带传动,所以它对动力的提升或是能量回收的功率都是有限的,也不支持纯电行驶。

以48V微混系统为例,通过增加BSG电机、DC/DC和48V电池三个部件,可以降低10%的燃油消耗,这套系统的成本非常低,因此很多车型都会通过这套系统来降低油耗。

P1——变速箱离合器前

P1架构的电机位于变速箱离合器前,这是一种盘式一体启动/发电机(ISG电机),它安装在发电机曲轴上,取代了传统的飞轮,发电机曲轴充当了ISG电机的转子。

P1架构无需对车型动力系统、车身布置进行大的改动,依然可以采用传统变速箱,它和P0一样可实现高级起停、电动助力及能量回收等功能。

另外由于它直接连接曲轴,电机旋转会连带发动机曲轴旋转,因此P1也不具备纯电行驶模式。其次在动能回收及滑行模式下,会因为带动曲轴空转而浪费动能。

不过P1电机相比P0电机的扭矩会更大,启停和电动助力效果更明显,但同时对它的工艺要求也更高,所以成本也会比P0电机高。

目前运用这种架构的车型并不多,沃尔沃XC60混动车型和奔驰搭配M246发动机的车型有搭配。

P2——离合器后变速箱前

P2架构是目前市面上混动车型应用最多的模式,它用的是同轴式电机(IMG电机),发动机和电机之间有个离合器,电机和变速箱之间也有一个离合器。

电机放在离合器后变速箱前,通过在发动机与变速箱之间插入两个离合器和一套电动机来实现混动;可以纯电行驶。P2和P1模式基本相同,唯一区别在于电动机和发动机之间有没有离合器,是不是可以单独辅助驱动——纯电行驶。

P2工作模式主要有如下几种:

1、纯发动机模式

此时发动机单独输出动力,电机不参与控制,C1和C2离合器闭合

2、纯电动模式

P2相比P0和P1构型,支持纯电动模式,此时电机单独输出扭矩,C1脱开,C2闭合

3、能量回收模式

整车制动减速,C2闭合,C1脱开,电机为负扭矩模式,从而实现能量回收

4、加速助力模式

此时,发动机和电机都输出扭矩,C1和C2离合器闭合

P2电机对集成要求比较高,跟P1一样,P2也需要布置在发动机和变速箱中间,但因为不必像P1一样整合在发动机外壳中,布置的形式更灵活。

P2架构在纯电动模式下可以和发动机断开连接,因为电机和发动机之间还有个离合器,因此在纯电动模式下发动机并不会被拖动,同时由于P2模式下,电机的后面有变速箱,因此变速箱的所有挡位都可以被电机利用。整个P2模块的轴向长度最小可达到约135mm,因此该模块集成度非常高,不管发动机横置还是纵置都可在发动机和变速箱之间塞入,AT、CVT和DCT变速箱都可以搭配。

P3——变速箱输出端

P3架构的电机位于变速箱输出端,采用齿轮或链条传动与变速箱输出轴进行耦合,零部件的集成度相比P2要求要低,但需要占用动力系统额外的体积。

P3最主要的优势是纯电驱动和动能回收的效率。同时,P3会比P2少一组离合器,且纯电传动更为直接,更高效。P3比较适合后驱车,有充足的空间予以布置。

在纯电模式下起步时,电机可直接驱动减速器,减速器驱动传动轴,因此纯电驱动更为直接高效;在车辆制动或减速时,能量回收也更为直接。

本田搭载的i-DCD混动系统以及法拉利的的LaFerrari混动超跑都是采用这种方式。

P4——电机位于后轴

P4架构的电机与发动机不驱动同一轴,简单说就是在普通车型基础上,在车的后桥上增加电机,为两个后轮增加动力输出源,从而将两驱车变为四驱车。

同时P4路线的电机电压高,功率大,使用高容量电池可以实现完全的纯电行驶,比较受SUV车型青睐。

如比亚迪的DM车型、长城WEY P8等车型都是采用这种架构。

PS——电机位于变速箱内部

PS是功率分流的简称,因为功率等于扭矩和转速的乘积,它能够通过电驱动系统更大自由度地调整扭矩和转速,它的电机是直接整合在变速箱内部。

通用和丰田采用的是行星齿轮结构进行变速,和传统的变速箱存在较大差异,因此也称之为E-CVT。

以丰田为例,它的混动系统由两个电机及行星齿轮系构成,行星齿轮系即为所谓的动力分配单元,结合了电驱动和无极变速器。通用的设计相类似,它采用双行星齿轮系和三行星齿轮系规避了丰田的专利。

行星齿轮组的妙处就在于无论是行驶条件还是蓄电池的电量处于何种状态,均可以根据当前的工况得出最佳的发动机转速,进而和MG1配合之下永远处于最经济的工作区间。

PS架构博大精深,整个结构非常简单,但是效果却非常强大,想了解详情可以读读这篇文章《卧榻之侧有本田,丰田混动技术是如何被逆袭的?》。

混动技术参差不齐

不同国家和地区的车企,对混动路线的选择是不同的,中国与欧洲大部分车企采用了P2架构,而通用和丰田则采用了PS架构。

P2混动技术的优点是研发成本低、技术简单,只是在发动机和变速器中间加入一个电机和分离式离合器,发动机和变速箱无需大的改变,即可实现混动效果。

PS架构节油效果更优秀,结构紧凑,但是控制逻辑复杂并且有专利壁垒,导致目前丰田和通用是这一领域的领头羊。

目前阶段下,除了丰田、通用等车企外,其它采用P2架构的车企只能在现有基础上不断优化,像复合架构的结合也能接近它们的油耗水平。

比如WEYP8在发动机前端与后轴都有电机,属于P04构型,比亚迪的唐DM则前后配备双电机,主电机在前轴电驱为主,发动机也放在前轴,后轴也有电机,也属于P24。

当然了,混动成本还是比较高的,一些主打经济实用的车型只能配备像P0这种基础的架构,这也是在节油方向上作出的努力。

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