100公里3L油耗,比亚迪DM-i上市后得到了众多消费者的认可,公开数据显示比亚迪DM-i的交付订单已经接近20万台,是2021年最畅销的混动系统之一。
当然,比亚迪DM-i只是诸多混动技术路线中的一种,除此之外还有本田i-MMD、丰田THS、吉利GHS、长城DHT等,其大都具备“低油耗”“长续航”的产品特征,可以弥补燃油车高油耗和纯电车续航短的不足。
从消费者来看,如何从诸多混动品牌选出一款适合自己的产品?很简单,只需耐心读完这篇:新能源P0-P4混动系统架构、优缺点分析。
首先,P0-P4中的P代表电机位置Position,在混动技术路线中,按电机位置的不同,可分为P0-P4架构,其中,不同位置的电机扮演着不同的角色,可以决定车辆的能耗、动力性能等。
P0:通过皮带与发动机曲轴软连接的BSG( Belt-Driven Starter Generato)电机。
与传统启动电机相比,P0电机具备更高的功率,因此可兼顾发电、启动发动机转速两种工况。
首先是在车辆静止起步阶段,P0电机可作为起动机工作,而在发动机运转过程中,P0电机则担任发电机的角色。
在车辆行驶过程中,P0架构电机可以直接将发动机转速“推”到更经济的合适区间,再点火启动,不仅可以提升发动机的工作效率,还能有效增加发动机介入时整套混动系统的平顺性。
第三种工作场景多用于P0+P4架构混动模式,在需要发动机介入时,P0电机会调整发动机转速后点火。
例如,吉利博瑞GE和长城P8都用了P0电机,但博瑞GE MHEV只有单独的P0结构,而长城P8 PHEV则采用了P0+P4结构,其中P0电机为15kW左右。
P0架构的优势是使系统拥有更高的发电效率,更好的平顺性等。
因为与发动机皮带端硬连接,只要发动机在运转,P0架构电机便可以持续发电并储存到电池中,当然,考虑到P0电机能耗并不大,该电机并非一直处于发电状态,混动系统会根据发动机实时工况进行判断,在发动机处于高效区间时启动发电。
P1:布置于发动机后、离合器之前的驱动电机。
P1电机是将ISG(盘式一体化起动机/发动机)连接在了发动机上,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。
由于P1电机与发动机直接紧密连接,且采用高压电机,所以P1级可以实现动力辅助,在驾驶员踩下油门踏板后,ECU会控制ISG电机立刻补充动力,以此让汽车保持动力输出与节油性的高度平衡。
缺点是,P1电机与发动机贴合链接,所以很难解决散热问题,这导致P1电机无法长时间高功率、高负荷工作。
除此之外,P1电机的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,所以制造成本较高。
诸多缺点导致了市场上在售的P1架构混动车型并不多,此前也仅有老款本田CR-Z和本田Insight。
P0和P1混动的共同点是,都是用一个电机,实现了发电和气动发动机双重功能,从而也简化了结构,它们也分别叫做BSG(Belt Starter Generator)和ISG(Integrated Starter Generator)。
P0和P1的不同是,P0混动让发电机集成了启动电机的功能,但仍然需要飞轮,而P1混动让启动电机具备了驱动和逆变器发电的功能,但仍然需要FEAD(前端附件驱动,Front End Accessory Drive)。
P2:电机布置于离合器之后、变速箱之前。
P2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,是一种并联式、具备两个离合器的混合动力系统。
P2结构的优点是可以实现电机单独驱动车轮,在动能回收时也可以切断与发动机的连接。并且因为和输出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,所以其燃油经济性也较强。
除此之外,P2架构电机成熟度更高,且不用对发动机和变速箱本体进行重新设计,能够有效降低成本。
目前市场上大多数PHEV车型均采用了P2架构,例如途观PHEV、帕萨特PHEV等,驱动电机85kW、电池包为12kWh,纯电续航为55km左右。
P2架构的主要缺点的是由纯电切换到混动模式时,变速箱一端的离合器会先切断动力连接,同时发动机一端的离合器会完成结合,此时P2架构的电机会将发动机推到合适转速再启动,最终再连接变速箱一端离合器,这也就意味着,模式切换的过程中车辆会出现动力中断的情况,这就要求车企具备整个系统的调节能力,做到平顺过度。
P2.5:驱动电机与变速箱集成到一起。
P2.5架构是中国品牌的最爱,其中以吉利最为突出。
该系统很好的利用了双离合变速箱可以在两个输入轴之间切换的特点,将电机集成到了其中一轴,一般是偶数档位的一轴上面。
在使用过程中,两个输入轴都松开,相当于空挡;电机与输出轴结合,单独驱动车轮,相当于数纯电模式;发动机与输出轴结合,单独驱动车辆,相当于是燃油模式。
当然在滑行时,车辆也可以在不带动曲轴的情况下驱动P2.5电机进行动能回收。
P2.5架构最大的优势在于研发难度低,系统尺寸小,直接布局在现有燃油车引擎舱内,可以充分满足了现阶段自主品牌的需求。
但由于电机本身功率较低,车辆动力表现成为了劣势,另外,因为吉利P2.5架构的整套混动系统取消了传统的启动电机,系统只能拿通过P2.5架构的动力电机来启动发动机,因此车辆硬件结构导致每一次启动,发动机都要经过变速箱齿轮,这也无形当中就增加了离合器的磨损次数。
同时,车辆在由纯电模式切换到混动模式时需要同样的流程,这也意味着效率降低的同时还会增加顿挫的感受,对匹配调教的要求笔记比较高。
P3:电机放在变速箱之后,与发动机分享同一根轴,同源输出。
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。
因为不需要通过变速箱连接,P3结构的纯电驱动模式与纯电车型完全一致,其驱动结构更为直接,更高效、动能回收的效率高。
缺点是,P3电机必须与车轴相连,因此电机无法用于启动发动机,除此之外,P3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。
比亚迪第二代DM系统就是采用了单独的P3架构。而在实际用车过程中,第二代DM系统的真实反馈却是有电真男人,没电电动爹。因此在第三代DM系统,比亚迪则加入了P0架构,进行充电补能,进而有效降低了第二代DM系统的劣势。
P4:一般用于无驱动力的轮子。
相较于P0-P3结构,P4是真正独立的一个单元,其一般是将电机放在后桥上,另外轮边驱动也叫P4,一般用于PHEV四驱车型。
需要说明的是,P4结构没有单独存在的,一般都是以P0+P4、P1+P4等放出组合工作,其的最大优势是不需要传动轴的基础上还能实现四驱,车内后排地毯中间没有凸起,乘坐体验比较好。
缺点是,P4架构需要有独立的减速器、差速器、半轴等传动结构,体积较大,需要车辆对整个后副车架、悬架等进行全新设计,其次是在车辆没电状态下,P4结构会成为一个很大负担,增加油耗。
目前,宝马X1 PHEV、比亚迪唐DM-P、长城WEY P8、丰田汉兰达PHEV等四驱车,都是由Ps+P4组合结构实现的混动形式。
总结:P0-P4只是不同的混动架构技术路线,它能帮助消费者更加清晰的理解车辆的运作模式,实际上,影响一台车油耗的还有发动机热效率、系统集成度(例如P4架构的三合一电驱)、系统匹配的软件算法、电池包能量密度等,各位读者可以结合用户口碑,按需购入。