百公裡3L油耗,比亞迪DM-i一經上市,就獲得了無數消費者認可,據公開數據統計,比亞迪DM-i的交付訂單 預定訂單已接近20萬台,是2021年最暢銷的混動系統之一。
當然,比亞迪DM-i隻是諸多混動技術路線中的一種,除此之外還有本田i-MMD、豐田THS、吉利GHS、長城DHT等,其大都具備“低油耗”“長續航”的産品特征,可以彌補燃油車高油耗和純電車續航短的不足。
從消費者來看,如何從諸多混動品牌選出一款适合自己的産品?很簡單,隻需耐心讀完這篇:新能源P0-P4混動系統架構、優缺點分析。
首先,P0-P4中的P代表電機位置Position,在混動技術路線中,按電機位置的不同,可分為P0-P4架構,其中,不同位置的電機扮演着不同的角色,可以決定車輛的能耗、動力性能等。
P0:通過皮帶與發動機曲軸軟連接的BSG( Belt-Driven Starter Generato)電機。
與傳統啟動電機相比,P0電機具備更高的功率,因此可兼顧發電、啟動發動機轉速兩種工況。
首先是在車輛靜止起步階段,P0電機可作為起動機工作,而在發動機運轉過程中,P0電機則擔任發電機的角色。
在車輛行駛過程中,P0架構電機可以直接将發動機轉速“推”到更經濟的合适區間,再點火啟動,不僅可以提升發動機的工作效率,還能有效增加發動機介入時整套混動系統的平順性。
第三種工作場景多用于P0 P4架構混動模式,在需要發動機介入時,P0電機會調整發動機轉速後點火。
例如,吉利博瑞GE和長城P8都用了P0電機,但博瑞GE MHEV隻有單獨的P0結構,而長城P8 PHEV則采用了P0 P4結構,其中P0電機為15kW左右。
P0架構的優勢是使系統擁有更高的發電效率,更好的平順性等。
因為與發動機皮帶端硬連接,隻要發動機在運轉,P0架構電機便可以持續發電并儲存到電池中,當然,考慮到P0電機能耗并不大,該電機并非一直處于發電狀态,混動系統會根據發動機實時工況進行判斷,在發動機處于高效區間時啟動發電。
P1:布置于發動機後、離合器之前的驅動電機。
P1電機是将ISG(盤式一體化起動機/發動機)連接在了發動機上,它取代了傳統的飛輪,發動機曲軸則充當了ISG電機的轉子,所以它同樣支持發動機啟停、制動能量回收發電。
由于P1電機與發動機直接緊密連接,且采用高壓電機,所以P1級可以實現動力輔助,在駕駛員踩下油門踏闆後,ECU會控制ISG電機立刻補充動力,以此讓汽車保持動力輸出與節油性的高度平衡。
缺點是,P1電機與發動機貼合鍊接,所以很難解決散熱問題,這導緻P1電機無法長時間高功率、高負荷工作。
除此之外,P1電機的需要有比較大的扭矩、比較大的體積,同時還需要做得比較薄從而能放到原來飛輪的位置,所以制造成本較高。
諸多缺點導緻了市場上在售的P1架構混動車型并不多,此前也僅有老款本田CR-Z和本田Insight。
P0和P1混動的共同點是,都是用一個電機,實現了發電和氣動發動機雙重功能,從而也簡化了結構,它們也分别叫做BSG(Belt Starter Generator)和ISG(Integrated Starter Generator)。
P0和P1的不同是,P0混動讓發電機集成了啟動電機的功能,但仍然需要飛輪,而P1混動讓啟動電機具備了驅動和逆變器發電的功能,但仍然需要FEAD(前端附件驅動,Front End Accessory Drive)。
P2:電機布置于離合器之後、變速箱之前。
P2通過在發動機與變速箱之間插入兩個離合器和一套電動機來實現混動,是一種并聯式、具備兩個離合器的混合動力系統。
P2結構的優點是可以實現電機單獨驅動車輪,在動能回收時也可以切斷與發動機的連接。并且因為和輸出軸之間可以有傳動比,因此不需要太大的扭矩,可以降低成本和電機的體積,所以其燃油經濟性也較強。
除此之外,P2架構電機成熟度更高,且不用對發動機和變速箱本體進行重新設計,能夠有效降低成本。
目前市場上大多數PHEV車型均采用了P2架構,例如途觀PHEV、帕薩特PHEV等,驅動電機85kW、電池包為12kWh,純電續航為55km左右。
P2架構的主要缺點的是由純電切換到混動模式時,變速箱一端的離合器會先切斷動力連接,同時發動機一端的離合器會完成結合,此時P2架構的電機會将發動機推到合适轉速再啟動,最終再連接變速箱一端離合器,這也就意味着,模式切換的過程中車輛會出現動力中斷的情況,這就要求車企具備整個系統的調節能力,做到平順過度。
P2.5:驅動電機與變速箱集成到一起。
P2.5架構是中國品牌的最愛,其中以吉利最為突出。
該系統很好的利用了雙離合變速箱可以在兩個輸入軸之間切換的特點,将電機集成到了其中一軸,一般是偶數檔位的一軸上面。
在使用過程中,兩個輸入軸都松開,相當于空擋;電機與輸出軸結合,單獨驅動車輪,相當于數純電模式;發動機與輸出軸結合,單獨驅動車輛,相當于是燃油模式。
當然在滑行時,車輛也可以在不帶動曲軸的情況下驅動P2.5電機進行動能回收。
P2.5架構最大的優勢在于研發難度低,系統尺寸小,直接布局在現有燃油車引擎艙内,可以充分滿足了現階段自主品牌的需求。
但由于電機本身功率較低,車輛動力表現成為了劣勢,另外,因為吉利P2.5架構的整套混動系統取消了傳統的啟動電機,系統隻能拿通過P2.5架構的動力電機來啟動發動機,因此車輛硬件結構導緻每一次啟動,發動機都要經過變速箱齒輪,這也無形當中就增加了離合器的磨損次數。
同時,車輛在由純電模式切換到混動模式時需要同樣的流程,這也意味着效率降低的同時還會增加頓挫的感受,對匹配調教的要求筆記比較高。
P3:電機放在變速箱之後,與發動機分享同一根軸,同源輸出。
P3模式是将電動機挪到了變速箱的末端。模式是:發動機-離合器--變速箱-電機-減速器-車輪。
因為不需要通過變速箱連接,P3結構的純電驅動模式與純電車型完全一緻,其驅動結構更為直接,更高效、動能回收的效率高。
缺點是,P3電機必須與車軸相連,因此電機無法用于啟動發動機,除此之外,P3電機無法與變速箱或發動機進行整合,需要占用額外的體積。
比亞迪第二代DM系統就是采用了單獨的P3架構。而在實際用車過程中,第二代DM系統的真實反饋卻是有電真男人,沒電電動爹。因此在第三代DM系統,比亞迪則加入了P0架構,進行充電補能,進而有效降低了第二代DM系統的劣勢。
P4:一般用于無驅動力的輪子。
相較于P0-P3結構,P4是真正獨立的一個單元,其一般是将電機放在後橋上,另外輪邊驅動也叫P4,一般用于PHEV四驅車型。
需要說明的是,P4結構沒有單獨存在的,一般都是以P0 P4、P1 P4等放出組合工作,其的最大優勢是不需要傳動軸的基礎上還能實現四驅,車内後排地毯中間沒有凸起,乘坐體驗比較好。
缺點是,P4架構需要有獨立的減速器、差速器、半軸等傳動結構,體積較大,需要車輛對整個後副車架、懸架等進行全新設計,其次是在車輛沒電狀态下,P4結構會成為一個很大負擔,增加油耗。
目前,寶馬X1 PHEV、比亞迪唐DM-P、長城WEY P8、豐田漢蘭達PHEV等四驅車,都是由Ps P4組合結構實現的混動形式。
總結:P0-P4隻是不同的混動架構技術路線,它能幫助消費者更加清晰的理解車輛的運作模式,實際上,影響一台車油耗的還有發動機熱效率、系統集成度(例如P4架構的三合一電驅)、系統匹配的軟件算法、電池包能量密度等,各位讀者可以結合用戶口碑,按需購入。
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