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借领克01HEV上市之际，各种抄抄聊聊混动。

1 25 发布于 2019-11-23 14:34:50 只看楼主修改帖子

前言

首先声明，我不是学这个专业的，本身工作更是离得千万里那么遥远。只是看到领克01HEV上市，而且我自己的下一辆车优先选择自主品牌的混动车型，所以想大致了解一下混动车型。下面的资料基本都是网络到处拼凑的，希望大神专家们多补充，多指正。
混动汽车，度娘是这么说的：混合动力汽车，亦称复合动力汽车（英文为Hybrid Power Automobile）是指车上装有两个以上动力源：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。
PS：说的挺清楚的，目前的混动就是传统燃油发动机加上蓄电池组成的。咱们自主品牌5年内有希望看到氢能源车吧。至于实用的太阳能电池动力普及，估计还得20年。

混动的种类

再来说说目前主要的一些混动种类。按照SAE(美国汽车工程师协会)的标准，新能源汽车主要有：纯电动汽车（BEV或直接简称EV）、混合动力汽车（HEV）。其中混合动力汽车（HEV）又可分为：普通不插电混合动力（一般也称HEV）、插电混合动力（PHEV，可外插充电）。插电混合动力（PHEV）包含一种特殊形式：增程式混合动力（Range Extender）。
其中，电机与发动机的混动形式有：

1、串联混合动力：通过发电机发电，电机的电量来源于电池或发电机，发动机不参与驱动。此处HPU为发动机。

2、并联混合动力：发动机、电机均参与驱动。
3、混联混合动力：兼有串联混合动力、并联混合动力功能。

P0-PS混动架构简析

再说说经常在关于混动汽车文章里面能看到的P0、P1、P2、P3、P4、BSG等结构。

红色的为四个电机，根据电机所处的不同位置，命名为P0、P1、P2、P3、P4结构。
（SAE标准的图中没有P0。）

这幅图也比较直观说明几种架构电机的位置。

P0，即BSG，电机通过皮带等于发动机连接。包括带自动启停功能，都是属于这种架构。
P0就位于发动机前端附件驱动系统（FEAD：Front End Accessory Drive）上，也就是普通汽车上逆变器的位置。P0混动就是把这个逆变器换成了一个比较大的电机。
当发动机运转时，会有少量的能量传递到这里带动逆变器发电。一般来说，皮带这种软性连接的效率仍然有限，因此无论是给发动机加力还是回收动能的功率都有限。
PS：吉利旗下众多48V微混车型即属于此种。比如星越1.5T，缤越1.5T，博瑞GE，以及即将推出的ICON。目前最好的BSG宣传节油率也不过15%，但实际能达到10%已经非常高了。吉利宣传下一代48V系统节油率能到20%。

P1（也称作ISG）：电机与发动机直接连接，电机与传动机构之间有离合器。P1是将ISG（Integrated Starter and Generator盘式一体化起动机/发动机）固连在了发动机上，它取代了传统的飞轮，发动机曲轴则充当了ISG电机的转子，所以它同样支持发动机启停、制动能量回收发电。还可以应用在100-200V电压的中混系统中。
电机需要有比较大的扭矩、比较大的体积，同时还需要做得比较薄从而能放到原来飞轮的位置，成本较高。
P1 曲轴相连的好处：与皮带轮相比更节油。实际应用中，较高的驱动力矩使得驾驶性能更佳；坏处：由于力矩密度高，成本较高；变速箱不同，需要有不同的设计方案，逆变器的功率要高一些。
PS：P0、P1都不适合电机、电池更大的强混系统。P1不能纯电行驶。目前国内公交车运用较多。

P2：电机与发动机之间有离合器，电机与传动机构之间有离合器。P2电机也是布置在发动机和变速箱中间，但不必像P1一样整合在发动机外壳中，布置的形式更灵活——不仅可以直接套在变速箱输入轴上（这样一般需要重新设计变速箱），也可以通过皮带与变速箱输入轴连接，甚至也可以使用减速齿轮（体积较大）。
P2的模式是：发动机-离合器1-电机-离合器2-变速箱-差速器-车轮。P2在纯电动模式下可以和发动机断开连接，在纯电动模式下发动机并不会被拖动。变速箱的所有挡位都可以被电机利用。
相比于P1，P2的优势：因为和发动机之间有离合器，因此可以单独驱动车轮；在动能回收时也可以切断与发动机的连接。因为和轴之间可以有传动比，因此不需要太大的扭矩，可以降低成本和电机的体积。
P2劣势：只有在变速箱切换到空挡的时候，才能切断与车轮的连接，从而可以用于启动发动机。如果变速箱不能很快的切到空挡（基于行星齿轮的AT可以），就需要一个额外的启动电机来满足自动启停系统频繁快速启停电机的要求。

P3模式是将电动机挪到了变速箱的末端，模式是：发动机-离合器--变速箱-电机-减速器-车轮。和P0、P1和P2布局相比较，P3最主要的优势是纯电驱动和动能回收的效率。纯电传动更为直接，更高效。在急加速方面就表现非常突出。
P3构型的缺点：电机无法与变速箱或发动机进行整合，需要占用额外的体积。理论上来说，P3比较适合后驱车，有充足的空间予以布置。
此种架构车型：本田i-DCD、比亚迪-秦、长安逸动。现代的混合动力，法拉利的LaFerrari混动超跑等。

P4模式是把电动机放在了驱动桥，直接驱动车轮。P4布局最大的特点是，电机与发动机不驱动同一轴，这意味着：(1)车辆可以实现四驱。(2)电机与发动机实际上是通过地面耦合的，工作性质虽然跟其它简单并联很类似，但在车内部不存在任何机械连接。
P4混动大多应用于各种插电混动，或者是弱混模式，因为不方便纯电驱与纯发动机驱动间的切换，P4强混反而是比较少的。
P4方案将电机和发动机完全脱离，单一的P4结构只能够实现并联，而且P2、P3结构能够实现的一边行驶一边充电的功能就没有了。也就是说，单P4结构必须要插电才能实用化，如果电池电量耗尽，就基本丧失功能了（不说完全是因为它还能靠动能回收一点点攒电量）。因此，一般来说，P4都会和其他混动方案系统结合使用。
P4最大的存在意义有两个，第一可以实现电动四驱，提升车辆的性能。第二则是改装方便，因为电机和发动机没有机械连接，而且电动机尺寸相对较小，转速区间宽泛，无需复杂变速机构，对结构、空间的需求小，因此，可以布置在非驱动轴上，对乘坐空间影响却不会太大。
宝马i8是P0-P4模式，沃尔沃T8混动是P2-P4模式，在发动机的驱动轴也有一个电机，宝马在P0，沃尔

图片已删除

另外还有一种分类，叫做PS，功率分流（Power Split），它能够通过电驱动系统更自由地调整扭矩和转速，实现效率最优、动力最优。丰田的THS技术、通用汽车的V***等采用此种技术架构，这些技术早就被丰田、通用等大佬们申请了专利，所以国内的车企也只能望而兴叹了。
PS：国内吉利和科力远避开丰田专利，搞了个CHS混动系统，用的双行星齿轮结构，原理类似丰田的THS。虽然测试很多年，但还没有商品化。去年丰田1元的价格象征性的把混动技术卖给吉利。最新消息说吉利会开发CHS2.0版，也许就是结合了THS技术，只不过不知道是第几代。计划2022年上市。

离合器切换型混联混动方案

除了上边这些P字辈之外，主流的混动方案还有离合器切换型混联混动，代表为本田的i-MMD，通过离合器的接合与否控制混动模式在并联和串联之间切换。上图最左边是纯电驱动，此时发动机不工作，离合器脱开，第二种是串联模式，离合器脱开，发动机驱动发电机，电动机驱动车辆，第三种是发动机直接驱动模式，此时两台电动机均不工作（查看各种资料，并没有发现锐·混动有发动机和电动机共同输出的真·并联模式，本田在售的这些锐混动车型第三个模式均为发动机直接驱动，但理论上这套结构是可以实现电动机和发动机共同驱动的并联混动的，可能是并联效果并不算特别好，本田并没有设置该模式）。

日产Tino混合动力车的动力系统结构图，同样是通过离合器来切换串并联输出，离合器断开串联，闭合并联，但BSG作为发电机功率必然不大，而且效率低下，串联模式节油效果不明显。整体布置上由于保留了CVT，虽然在并联模式下能够调节转速，但空间上限制更大，电机尺寸做不大，整车驱动仍严重依赖内燃机，对比本田i-MMD那种大电机方案，在驾驶感受和节油潜力上都有所逊色。

采用离合器切换型混动模式的还有上汽的EDU混动，以及广汽传祺的G-MC混合动力系统。上汽EDU的原创度比广汽G-MC更高一些，且配备有一具两挡AMT变速箱，在转速控制方面更有优势，广汽G-MC则基本是i-MMD的翻版。

离合器切换型方案不能像PS方案那样在串联和并联之间无极调节，离合器切换型要么是100%的串联（发动机功率全部用于发电），要么是100%的并联（发动机功率全部用于驱动），而PS方案则可以做到1%串联99%并联（1%发动机功率用于发电99%功率用于驱动）一直到99%串联1%并联之间的平顺变换（但两方面都很难到达100%，无法实现完全解耦），因此极限不及PS方案高。不过正因为其能够完全解耦，传动部件更少，在各自领域反而可能会比PS方案表现稍强一点。这也是雅阁锐·混动表现稍强于凯美瑞双擎的主要原因。

吉利P2.5架构简析

P2.5的意思是介于P2和P3之间的一种混动形式，即电动机集成在变速箱内部，并与7DCT二轴的输入轴时刻相连。相比电动机置于发动机输出端的P1及变速箱输入端的P2形式，P2.5在油电衔接瞬时冲击方面更具优势。
相比电动机置于变速箱输出端的P3形式，P2.5可将电动机的力矩通过变速箱多挡位放大，不仅能让电动机经济运行区域更广，而且选型时也可以考虑采用功率更小的电机。
采用P2.5方案将会面临巨大的挑战：当电动机始终驱动二轴工作时，一旦发动机提供的动力切入二轴，便会在变速箱的二轴上产生力的耦合过程。如果匹配程序不够完善，将会在变速箱内部产生明显的换挡冲击。
P2.5这套结构给人最大的感觉就是复杂，结构本身复杂，相信对系统的匹配和调校也会比较复杂，比如C1和C2离合器的接合控制、发动机和电动机都作用到2轴上的动力融合等，都需要长时间的经验积累。
优点也很明显：首先，电动机可以做得很小巧，因为有了后面挡位的变速器，可以选择高转速小体积的电动机。
另外，相对于P2的形式，因为有离合器控制发动机到变速器的动力传递，在发动机和电动机的动力融合时，可以做到更自然顺畅。

以吉利的这套P2.5来讲，电机是放在DCT的一个输入轴上的。我们都知道双离合变速箱有两个动力输入轴，这台7速DCT也一样：一个是1/3/5/7，一个是2/4/6/R，而电机就在此DCT的2/4/6/R输入轴上，结构如下上。

纯电状态：电动机通过246R轴直接驱动车轮，C1和C2都断开。猜测在此状态变速比是不变的，也就是说一直在一个档位，虽然不太确定具体是哪个档位，但是我在EV状态下从来没感觉到动力中断或者换挡过程，当然，经过变速箱变速后，此电机的扭矩应该是放大了，所以虽然电机不大，但是性能不错，扭矩比较理想。
混动状态：这种状态应该分为两种情况讨论，分别是发动机1357档和发动机246档。发动机1357档的时候，闭合C1，1357轴输出发动机的动力，246R轴输出电动机动力，两者在变速箱输出处合并后驱动车轮，动力强大，相当顺滑。发动机在246档的时候，闭合C2，打开C1.而这时就是电动机和发动机的动力都通过246R轴输出，动力也很强大，但是在个别工况下可能发生发动机与电动机力矩耦合的问题，也就是发生换挡顿挫。这就考验软件优化能力了。
发动机驱动：很简单了，就是根据工况和档位选择C1或者C2即可，电动机可以随时根据需求发电。

缺点： 1、某些情况下需要优化减少顿挫。发动机在246R轴输出时直接和电动机输出在轴上耦合，对控制软件的要求比较高，实测在大部分情况下，只要不深踩油门，整套系统非常顺滑，但是在个别工况下，深踩油门加速有可能产生顿挫，主要原来在于此耦合的控制不够顺滑。 2、混动模式下市区油耗偏高。这里主要指对比THS、IMMD这些系统，因为这套系统与THS等系统相比没有对发动机进行优化，所以虽然混动系统性能类似，但是发动机效率在低速情况下拖后腿，同时PHEV的电池包和电机要比HEV重很多，整体重量较大，此两个原因导致市区油耗比不上THS这类系统。 3、变速箱246R轴负荷更大。根据日常工况，因为电动机在246R轴，所以如果高速工况较少，此轴驱动的情况更多，有可能产生磨损更严重的情况。当然，这是几十万公里之后的事，家用车主一般不用考虑。
优点： 1、成本低。原来DCT的基础上增加一个电动机及配套的电控和电池组即可，不需要额外的动力耦合装置，比多电机方案更简洁。2、效率比较高。为什么说比较呢？因为还是要看工况。比如在发动机驱动1357轴时，电动机可以完全不反拖，也就是完全解耦，所以这几个档位让整体的驱动效率更高，特别是常用于高速的7档。3、组合灵活。电动机经过变速器输出，电机小一点也没关系，依然可以做到足够的扭矩。同时发动机也可以根据情况更换，完全不影响整套系统的工作。电动机也可以根据需求选择更大或者更小的功率，同时还可以作为普通HEV用，是个万金油的系统。4、避开了THS、IMMD等专利。这个不用多解释了。

这个应该是原文作者笔误，不是单纯的P3架构，吉利自己给取名P2.5。
p2.5混动只要再增加p0、p1、p2.5中任意一个电机就可以完成串联式混动，并且对p2.5的节油和平顺性有比较大的提升，毕竟p2.5电机混动时需要频繁换挡，难以固定的发电，而且增加一个p0、p1、p2.5电机相对简单，所以p2.5架构的优势是进化成双电机架构，这才可能挑战其他的主流方向，因为2.5电机可以最简单、高效的完成换挡，这是其它架构不具备的独特优势。
PS：所以目前吉利在这个P2.5架构上推出多款混动车型，增加P0电机的48V轻混系统，更换更大电机及蓄电池组成PHEV，加上目前的01HEV。

这个吉利的P2.5架构还真是万金油，目前已经有MHEV48V轻混，PHEV插混，01HEV的深混。前面车展还有个增程式混动，不知道什么时候出来。吉利在新能源研究上面种类还是很全面的，除了上面的混动车型，还有甲烷混动，氢燃料混动（据说2025年商业化量产），另外还有EV纯电。虽然吉利自身有帝豪、帝豪GS纯电车型，但只是普通燃油车演化而来，不如纯电专用平台。领克新能源规划是PHEV-HEV-EV，估计要等PMA纯电专用架构成熟才会有纯电车型上市。

本田i-MMD架构简析

本田i-MMD属于P1+P3结构，使用此类型技术的还有上汽乘用车的EDU系统。
由于P3直接和驱动轴相连，所以无法启动发动机，需要单独匹配一个起动机，所以P3必须在发动机曲轴上装一个小电机（电动/发电机）用于起动发动机和发电，在变速箱后再装一个大电机。
P1+P3方案中，中低车速采用纯电驱动，发动机仅在高车速时直接驱动车辆，适合A级以上车型、SUV等高速行驶工况较多的车型，综合油耗2L/100km左右。本田i-MMD是燃油增程车的一个变种，发动机驱动不是常态，一般只出现在急加速状态。
在发动机直连的时候是固定齿比减速器，而不是传统变速箱，打个比方说就是固定在6档、8档，不会降档。
急加速的时候，发动机经由发电机输出扭矩,与电动机共同驱动，这个时候的加速力远比发动机自身降档加速更强悍。
i-MMD与其说是混动系统，倒不如说是一台带有发动机直驱功能的增程式电驱系统。
首先，由于整套系统更多地依赖于电机驱动，发动机参与直接驱动的动态特性会更加接近于电动车，中低速强大，而高速表现相对更羸弱一些；
其次，由于系统的电动机功率需求更大，而且采用了更加激进的锂离子电池，所以电驱部分的成本自然也更高。或许你可以从各大汽车网站上两台混动车的配置对比发现一些倪端。丰田的THS诞生更早，至今在销量上已经建立起了很大的优势，成熟度自然不可同日而语，而本田的i-MMD相对起步更晚一些，至今还在更前期一点的普及阶段，安全可靠性、成熟度等方面的口碑还是有待考究的。

丰田CHS系统简析

丰田的THS系统是典型的PS方案。

这条系统需要比较复查的逻辑控制，这点丰田还是很强悍的。但由于机械结构原因，丰田这套THS有一个较为致命的弱点，即内部能量损耗较大，所以也注定无法成为最省油的混动系统。

丰田THS混合动力的法宝，其一是硬件核心——“行星齿轮结构的动力混合器（Power Split Device）”，另一个就是优秀的混动控制逻辑。
车辆缓慢起步的时候，内燃机先不运转，两台电动机一个正转一个反转，共同出力带动车辆起步。再一定转速区间内，车辆都可以保持纯电动行驶。而继续深踩油门踏板，电动机动力不足时，发动机就会启动帮忙出力，一起加速。绝大多数情况下，发动机都会维持在较为经济的工况下，如果动力有富余，可以让太阳轮上的辅助电机发电储能。电池再混动系统中充当一个中间缓冲作用，车辆对动力需求较小时，电池将多余能量临时储存起来，在车辆起步或者急加速情况下使用，尽量将发动机维持在经济工况，或者停机状态。踩下刹车踏板之后，两个电动机都会变成发电机，来回收部分制动能量，储存在电池里面。丰田就通过不断调节内燃机和电动机的运转状况，灵活控制能量流动，最终实现了省油的目的。
系统有一个电机（1号电机）主要用于调速，另一个电机（2号电机）主要作为驱动电机，这两个电机均可以作为发电机和电动机，然后通过行星齿轮与发动机相连进行变速。每一个不同车速，ECU计算出齿圈的转速有多快也就是发动机需要一个怎样的转速。然后再计算出1号电机应旋转多快，通过改变1号电机的转速，使发动机加速或减速，从而实现像无级变速箱那样平滑的变速而且无间断的动力输出。而2号电机主要的作用也是驱动车轮是与内齿齿圈相联的，内齿齿圈和2号电机一起通过减速齿轮和差速器来给车轮驱动车辆。