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各家車企混動技術路線優劣對比

汽車 更新时间:2024-08-12 10:08:34

随着新能源汽車産業的不斷深入發展,混動技術逐漸成為了新能源汽車發展的一條重要的發展技術路線,國際上主流車企均有不同的混動技術路線方案,混動汽車的技術研發門檻較高,需要兼顧燃油經濟性、NVH、動力響應、制造成本等多方面因素。無論是插電式混動還是油電混動,其原理都是通過系統動力分配,電機頻繁參與工作,控制發動機工作在發動機熱效率最佳的區間,從而降低油耗。

按照動力系統結構分類,混合動力汽車(含插電混動)涉及與傳動動力源(發動機及傳動)的集成,各企業基于自身技術資源,衍生各類構型,分為串聯式、并聯式和混聯式。串聯式混動系統的驅動力來源于電機,僅一套驅動系統;并聯式混動系統的驅動力由電機或發動機同時或單獨供給,有兩套驅動系統;混聯式兼具串聯和并聯兩種系統機構,有多種混合驅動模式。

不同的混動解決方案可以包括不同數量的電機(單電機、雙電機)和不同的電機位置(P0、P1、P2、P3 和 P4)。在混合動力技術路徑上,日系主導混聯式的油電混動,德系主攻并聯式的P2單電機插電混動,美系主攻混聯混動,而自主品牌則選擇兩頭發力,既滿足當下新能源積分的需求,又兼顧未來的産品和技術布局。

各家車企混動技術路線優劣對比(國外車企混動技術路線)1

一、日系主導混聯式的油電混動

日系主導混聯式的油電混動技術路線,主要有三種技術方案:豐田THS、本田i-MMD 和日産e-power。

1.1豐田THS

豐田THS系統的核心在于發動機、發電機MG1、電機MG2 通過行星排動力分配裝置耦合。其優點在于:a)簡單單行星排輸入式單模eCVT架構,平行軸偏置,行星齒輪切換順暢,可以保證不同工況的運作;b)内燃機燃油效率高,系統節油性好,城市工況節油率高;3)A級車應用性價比高,變速箱無換擋執行機構。缺點在于:a)機械結構複雜,EV 模式下仍會帶動發動機行星齒輪,存在能量損耗;b)缺少直驅模式,相當于1擋eCVT 1擋固定速比并聯或發動機直驅,高速工況燃油經濟性不足,爬坡及持續動力性不如通用雙模EVT。

各家車企混動技術路線優劣對比(國外車企混動技術路線)2

豐田 THS 系統的不同工況下的動力來源:(1)靜态低電量工況下。MG1轉動至發動機的最低工作轉速,發動機啟動,然後發動機驅動MG1對電池充電,MG2通電輸出反向扭矩固定外齒圈。(2)起步/低速低負荷行駛工況下。MG2通過電池取電并驅動車輪,MG1發電機空轉,發動機熄火。(3)正常中速工況下。發動機啟動(通過行星齒輪固定齒比驅動車輪),發動機驅動MG1進行發電驅動電能給MG2,MG2電機驅動車輪。(4)重負荷行駛工況下。發動機加速驅動MG1和MG2,MG2驅動,MG1用于充電。(5)急加速工況下。MG1正向旋轉充當電動機,MG2從電池取電最大功率驅動車輪,發動機也以最大功率驅動車輪。(6)制動或滑行工況下。發動機熄火,車輪驅動MG2充電,進行動能回收。

1.2本田i-MMD

本田i-MMD同樣為雙電機,串聯及1擋發動機直驅及并聯混動,其優點在于:a)結構簡單,可靠性高和成本較低;b)以電驅動為主,電動車的平順駕駛感受,控制策略簡單;c)采用DCDC高壓升壓模塊改善電驅系統高速特性。缺點在于:a)高速工況發動機轉速比較高以及複雜的同軸傳動結構,影響整車 NVH 水平;b)隻有一個電機保證純電/混動模式輸出,采用DCDC高壓升壓模塊改善電驅系統高速特性,需要高功率驅動電機來匹配發動機。不過由于先天性的動力優勢同時兼有經濟和平衡,本田i-MMD成為業界争相模拟和超越的對象。

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二、德系主攻并聯式的P2單電機插電混動

P2單電機插電混動技術是歐洲汽車廠商的最愛,原先發動機及變速箱稍加改進就可以滿足要求,繼承性好且開發整體成本低;可以作為中、重混動,且實現純電驅動功能,大多車型為插電混動。相比于 P0 \P1 :因為和發動機之間有離合器,因此可以純電運行,單獨驅動車輪,在動能回收時也可以切斷與發動機的連接;相比 P3 \P4:因為和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。

各家車企混動技術路線優劣對比(國外車企混動技術路線)4

德系 P2 系統結構簡單,技術實現難度較小且對于原有燃油平台的變速器改動較少,能夠兼顧性能和成本。寶馬、奔馳、大衆和Stellantis均有采用了P2單電機插電混動技術。

三、美系主攻混聯混動

美系混動代表為通用Volt 2代雙模eCVT架構,結構特點為發動機接第一套行星齒輪機構的齒圈,太陽輪接MG1,行星架為輸出,且與第二套共用;第二套的太陽輪接MG2,第二套的齒圈可由C2固定或由C1結合MG1;發動機與齒圈間有個單向離合器;差速器處接第三套行星齒輪機構。低速輸入功率分流,中速固定擋并聯,中高速複合功率分流;相當于2擋eCVT 兩擋固定速比并聯或發動機直驅;可兼顧城市及高速工況燃油經濟性,動力性更佳,驅動電機匹配更小;機械結構複雜,控制策略難度高。

各家車企混動技術路線優劣對比(國外車企混動技術路線)5

通用公司的第二代Volt控制複雜,結構複雜,低速類似與輸入性功率分流,高速油耗有一定優勢;雖然采用行星齒輪系,但因設計繞過了豐田專利,且高速有優勢,因此也是業界公認的設計成功案例;但市場表現不是非常理想,價格是一個比較大的影響因素。

四、結語

雙碳、雙積分政策共同作用下,為解決燃油車無法滿足苛刻的排放标準要求以及純電車受限于充電時間和續航等階段性問題,混動成為滿足政策和市場需求的最佳解決方案,純電為主、混動為輔、燃料電池為示範的格局将逐步形成。

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