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油电混动汽车的分类
1 10 发布于 2021-01-03 20:59:49 只看楼主 热门标准
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油电混动汽车的分类


根据混合动力驱动的联结方式,一般把混合动力汽车分为三类


        1. 串联式混合动力汽车(SHEV)主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统。
        2. 并联式混合动力汽车(PHEV)的发动机和驱动电机都是动力总成,两大动力总成的功率可以互相叠加输出,也可以单独输出。
        3. 混动式混合动力汽车(PSHEV)综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车,主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。

根据在混合动力系统中混合度的不同,混合动力系统还可以分为四类


        1. 微混合动力系统。代表的车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。
        2. 轻混合动力系统。代表车型是通用的混合动力皮卡车。轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止,还能够实现:(1)在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;(2)在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。
        3. 中混合动力系统。本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic都属于这种系统。中混合动力系统采用的是高压电机。另外,中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高,可以达到30%左右,目前技术已经成熟,应用广泛。
        4. 是完全混合动力系统。丰田的Prius 和未来的Estima属于完全混合动力系统。该系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。

按照电机布置的位置划分


        按照电机布置的位置划分为P0、P1、P2、P3、P4 和PS 六种为P0、P1、P2、P3、P4 和PS 六种
       1. P0(BSG)——电机在变速箱之前。
       2. P1(ISG)——发动机缸体上装定子,在飞轮上装转子。
       3. P2——双离合器结构,电机装在两个离合器之间。
       4. P3——电动机在变速箱输出端。
       5. P4——电机加装在后桥上。
       6. PS——行星齿轮 ECVT+双电机系统。


P0(BSG)——电机在变速箱之前


        这是一种最基础的混合动力电机布置方式,主要应用在轻混车型中。BSG 电机被安装在曲轴的后端,电机通过皮带驱动曲轴,可快速将熄火的发动机拖动点火。但受限于皮带传动传力的大小,这种混动方式尚不能实现整车驱动,目前主要用在 Start-Stop (自动启停)系统上,电机一般为12V或者48V系统。

P1(ISG)——发动机缸体上装定子,在飞轮上装转子


       P1 结构的核心是 ISG 电机,ISG 电机是汽车起动发电一体机,直接集成在发动机主轴上,定子安装在发动机的缸体上,转子则安装在飞轮上。原理上就是在发动机的曲轴后端,即发动机飞轮处安装了一台功率、扭矩更大的启动电机,这样 ISG 电机便可在起步阶段暂时替代发动机驱动汽车,并同时起到启动发动机的作用。 目前主要应用在48V轻混系统车辆上 。

P2——双离合器结构


        在 P2 系统中双离合是指在发动机与电机、电机与变速箱之间各有一个离合器。和传统汽车相比,这种结构相当于多加了一个离合器和电机。也正是因为两个离合器,P2 形式的混合动力车型拥有了三种工作模式。  离合器 G1 断开的时为纯电模式,车辆完全由电动机驱动。离合器 G1 与离合器 G2 同时连接时为混合动力模式,电机与发动机共同驱动车辆。在高转速条件下,离合器 G1 与 G2 也同时连接,但是电机并不随发动机同步转动,电动机相当于一台发电机,发动机在驱动车轮并驱动发电机给电池充电。这种电机布置形式的最大优势在于,结构简单,成本低,便于大批量推广和平台化生产。但是这种双离合的连接形式仍难以规避传统变速箱的顿挫问题,在控制上要同时协调两个离合器,调教难度大。目前 P2 混动仅有纯电,油电混和发动机输出三种模式,并不能实现增程式动力输出。  宝马530Le就是采用的这种形式。

宝马的后驱混动结构

P3——电动机在变速箱输出端


       这种结构最大的特点是将电动机直接布置到了变速箱的输出端,是一种典型的并联式混合动力结构。这种方式更加直接,没有改变传统汽车发动机-变速箱的动力输出形式,但降低了以往变速箱所承受的负荷,有利于充分发挥电机的动力。在这 P2 形式中,电机布置在变速箱前,混动模式下电机和发动机均在高扭区间输出动力,对变速箱要求较高,往往会牺牲部分电机或者发动机的扭矩,而 P3 结构就有效的规避了这一点。
        在 P3 结构下为了实现对电机的转速与扭矩的扩展往往会再联接一台减速器,只要减速器能承受,输出扭矩就可以很大,这样就可以获得更强的加速能力。但是这种方式本质上还是简单的将电机与发动机并联,减速器也只有固定速比。电机高速运转时,转矩会下降,效率页会急剧降低,这种动力混合的方法耦合性差,很难实现各个工况的最优控制,车辆舒适性也难以保证。  

P4——电机加装在后桥上


        单独在后桥加装电机的方式在混动车上基本不会出现,P4 这种将电机加装在后桥的布置方式往往要和其他模式联合使用,比如 P1P4 或 P2P4,比亚迪唐就是用的P4+P2组合。
        这种布置形式主要通过前后轴两台电机的使用实现四驱。在纯电模式下,后桥电机单独驱动。在混动模式下,发动机与电机同时工作,整车的最大输出功率与输出扭矩可以达到电机与发动机二者之和。这种布置结构也可以省去传统四驱的机械结构。

PS——行星齿轮ECVT+双电机系统


        PS 布局方式是目前对内燃机+机械变速箱的传统动力总成颠覆最大的混动模式。这种混动方式的核心是通过采用单个或多个行星齿轮组,将双电机与发动机的动力输出进行柔性耦合。每个行星齿轮组具有三个自由度,通过对行星齿轮组中各个部件进行智能控制,可以让单、双电机与发动机动力顺畅输出。驾驶这种结构的混动车型不仅可以感受到电机低速高扭输出所带来的强烈推背感,也可以享受到更加线性的动力输出,市场上采用这种结构的混合动力汽车,比如别克全新君越30H 混动版就很好的兼顾了动力输出与舒适性。此外,随着 ECVT 中行星排数量的增加,如双行星排,三行星排的 ECVT 的应用,混合动力汽车也将可以拥有更多的驱动模式,对于驾驶者来说,就可以拥有应对多种工况的适应能力,采用双排行星齿轮 ECVT 的别克全新君越30H 混动版就可以根据当前的路况、车况以及驾驶员的意愿智能切换工作模式。举例来说,当你需要急加速时,君越 HEV 的电机与发动机会共同工作,获得最大的动力输出。而在城市拥堵路况低速行驶时,电机单独作用,有效的降低了油耗,减少了排放。在高速巡航状态下,发动机单独驱动车辆,车辆也将获得稳定的动力输出。

        而基于多排行星齿轮的 PS 机构布局的核心在于对行星排 ECVT 的控制,一般来说,单行星排拥有 3 个自由度,双行星排理论上来讲可以拥有 9 个自由度。因此,通过控制 ECVT 中离合片的接合与断开,就可以改变行星齿轮的自由度来实现不同的驱动模式。PS 结构也彻底舍弃了过去的机械变速箱,ECVT 的使用还让混动车型克服了机械变速箱顿挫的问题。在搭载了这套 ECVT 系统后,别克全新君越30H 在模式切换过程中所表现出的平顺性是其他混动方式难以实现的。

        丰田在1997年注册混动系统最为重要的行星齿轮机构核心专利,该专利解释了如何通过一个行星齿轮机构使用内燃机和两个电动机分配动力,属于丰田THS混联式混合动力系统的基础专利 其美国专利申请日期为1997年2月18日,欧洲专利申请日期为1997年2月20日。  在2017年2月20日 之后,也将在美国和欧洲失效。  

        1995年,通用率先注册了其混动专利US 5558595。专利当中表述了双电机和双行星齿轮组组成的EVT变速结构。 其精髓是采用两个行星齿轮组与两个电极和一部内燃机组成的动力分配系统。
        大家都在讲丰田混动比较先进,实际上通用的双行星齿轮组机构传动效率更高, 能耗更低,并且通用申请专利也比丰田早,丰田采用单行星齿轮也是为了绕开通用的专利不得已而为之 。目前我们看到的几款混合动力车型的油耗,迈锐宝XL全混动是目前B级混合动力汽车最优的4.3L/100km,君越全混动4.7L/100km,雷克萨斯ES、亚洲龙、凯美瑞HEV都不低于5.3L/100km。

其他混动结构


       由于通用、丰田等老牌车企混动专利的限制,各个车企都在想方设法规避这些专利,如本田发明的i-MMD混动系统,日产的e-POWER混动技术,上汽的EDU系统,比亚迪DM绿混等。

本田的i-MMD混动系统

日产的e-POWER混动

上汽的EDU系统

比亚迪双擎

        这里要特别提到的是吉利PM2.5结构,集成电机·七档湿式双离合变速箱,也有一定发展潜力!因其电动机集成在DCT的内部,并通过偶数挡传动轴输出动力。 重点为DCT混动双离合同样能够加入P4电机实现高级四驱,而且会比EDU/DCVT都能以更高水平让内燃机发挥性能并控制能耗。

       随着技术的不断发展进步,或许在不远的将来还会有更先进的混动形式出现。

  • 用车感受
最后编辑于2021-01-04 17:11:55
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