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          混動百科丨15張圖帶你看懂「P2電機」,收藏了!

          作者/來源:電動邦
          2021-09-03 16:31:56

          我們接著上一期的內容,繼續來聊聊混動汽車中的「電機」,今天我們來詳解一下「P2電機」。

          「P2電機」的3種基本結構

          通常情況下,「P2電機」的位置被定義在「變速器」與「發動機」之間,且位于「離合器」后,這個位置有以下幾個特點:

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          P2電機示意圖

          不被整合在「發動機」的外殼中:由于「P2電機」和「發動機」之間有「離合器」,故此,「P2電機」可以單獨驅動「車輪」,實現純電行駛模式。此外,在動能回收時也可以切斷與「發動機」的連接,這是與「P1電機」顯而易見的區別;


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          情況1:P2電機直接套在變速器輸入軸上 (正面)

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          情況2:P2電機通過傳動帶或齒輪傳動與變速器輸入軸連接(正面)

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          情況3:P2電機連接減速齒輪,配合P1電機(簡圖)


          基礎結構簡單、布置形式靈活:「P2電機」不僅可以直接套在「變速器」的「輸入軸」上,也可以通過「傳動帶」或「傳動齒輪」與「變速器」的「輸入軸」連接,甚至可以使用「減速齒輪」進行鏈接(見上圖)。

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          情況1:P2電機直接套在變速器輸入軸上(俯視)

          我們以『「P2電機」直接套在「變速器」的「輸入軸」上』為舉例,最常見的就是我們此前文章中提到的大眾集團的『「P2電機」+「雙離合變速箱」』方案,代表車型為奧迪Q5 Hybrid、奧迪A3 Sportback e-tron和大眾途銳Hybrid等。

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          奧迪A3 Sportback e-tron(2017),德味十足的P2電機架構

          比如奧迪A3 Sportback e-tron的「P2電機架構」,德味十足,將一顆峰值功率75kW(峰值扭矩330N·m)的「P2電機」套在了6速的「e-S troinc變速箱」輸入軸上,通過「雙離合器」分配動力,屬于經典的『單電機雙離合派』。其工作原理比較簡單,大致如下:

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          當你開啟汽車,「電池」與「高壓系統」就已經準備好喚醒「P2電機」,時刻準備向它供電。

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          起步后,「電池」為「P2電機」供電,「P2電機」帶動「變速箱」中的「齒輪」轉動輸出動力,通過傳動機構最終帶動「車輪」。

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          當需要大扭矩或是急加速時,「發動機」強勢介入,此時「離合器」中的「離合片」相互耦合,「發動機」與「P2電機」串聯在一起,共同輸出動力,同時「電池」也為「P2電機」,釋放整套動力總成所有動力。

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          在滑行時,或是踩下剎車后,動能回收系統便開始發揮作用,「離合器」松開,斷開「發動機」的連接,「車輪」反向帶動「P2電機」發電,為「電池」充電。

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          奧迪「P2電機架構」原理(動圖)

          這套『單電機雙離合』方案的優點是結構相對簡單,相比傳統燃油汽車結構調整較少,但是這種『獨苗』的「單電機」架構有一個小小的缺點——保電(或叫饋電)能力較弱,因為「P2電機」長時間用于驅動車輛,其發電效率自然要下降一些。

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          『充電小能手』——「P0電機」已有些安奈不住了

          所以,總有一個嗷嗷待哺「電池」在系統中呼喚「發動機」和「P2電機」,特別在饋電時和堵車工況下,「發動機」在驅動和帶動「P2電機」發電兩種模式下來回切換,用過平順性及NVH(Noise、Vibration、Harshness噪聲、振動與聲振粗糙度)都會有一定的影響。有缺點?于是乎,各種「P2電機」的變種架構孕育而生。

          變種一:「P0P2電機架構」

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          九代索納塔混動版(2016)搭載的TMED混合動力系統

          我們知道「P0電機」最大的作用之一便是用于為「動力電池」充電,故此,在P0位置安排上一個中高壓的「P0電機」便可有效的解決「單電機」饋電能力弱的結構缺點。而讓我印象比較深刻的「P0P2電機架構」的車型是九代索納塔混動版,其搭載的是現代汽車的『TMED混合動力系統』(Transmission-Mounted Electrical Device)。

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          TMED混合動力系統工作原理

          該「P0P2電機架構」由一顆Nu 2.0 GDi發動機、一枚「P0電機」(此處又稱「HSG電機」啟動/發電一體式電機)、一臺永磁交流「P2電機」(此處又名「TM電機」即Traction Motor 驅動電機)以及傳統的6擋手自一體「變速器」組成??蓪崿F純電驅動、發動機直驅、混動驅動多種模式。

          變種二:「P1P2電機架構」

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          『雙電機雙離合』方案(P1P2電機架構),同樣是P2電機架構

          如果嫌「P0電機」傳動效率低,那可以換成與「發動機」剛性連接的「P1電機」(ISG電機)組成『加強版雙雙組合』(即「P1P2電機架構」、雙電機雙離合),其架構特點是:

          1. 「C1離合器」常態為分離,而「C2離合器」常態為咬合。這就意味著「P2電機」長期處于工作狀態,故此,這套「P1P2電機架構」也是傾向于電力驅動的;

          2. 當「C1離合器」分離時,就意味著「發動機」不參與驅動汽車,而是帶動「P1電機」(ISG電機)發電,「電池」表示十分滿意。此時,「P2電機」直接驅動「車輪」;

          3. 「C2離合器」長期處于咬合狀態,若「C1離合器」同樣處于咬合狀態,那么「P2電機」(TM電機)將與「發動機」共同驅動「車輪」。

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          EDU混動系統爆炸圖(注釋)

          這套「P1P2電機架構」的代表就是上汽的二代『EDU混動系統』,其早期搭載在榮威550混動車型上,隨著『EDU混動系統』不斷優化,現在已經有越來越多的上汽旗下的車型在用這套系統。比如榮威eRX5、榮威ei6、名爵6混動版等。最后匯總了一張表,方便大家理解。

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          EDU混動系統工作原理

          解決問題的方法有很多種

          看到這里大家會發現,上文僅從「P2電機」一個小小的『保電能力弱』問題切入,展開討論了其中的一種解決方案——再增加1個強力的「發電機」(P0或P1電機),由此衍生出變種的「PxP2電機架構」。其實,解決『保電能力弱』的方法還有很多種,比如:

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          寶馬530e iPerformance(2018)采用2.0T雙渦管發動機,大力!

          1. 使用高功率的「發動機」:大力出奇跡,高功率「發動機」可使「P2電機」在單位時間內多發一點電,只是「電池」滿足了,「油箱」又不樂意了,有違了混動『省油』的初衷……

          2. 增加「P2電機」發電的時長:延長「發動機」串聯驅動汽車的時長,從而讓「發動機」大哥多帶帶「P2電機」這個小弟,不過好像又違背了『「P2電機」為驅動汽車』的設計初衷……

          貌似我提了一些自相矛盾的建議,但聰明的讀者已經明白了我的意思:

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          引子

          最后,我們再提一個衍生問題,由于「P2電機架構」是在「發動機」和「變速器」中間硬生生地加入了「離合器」和「電機」,這樣就增加整套動力總成的軸向尺寸。為了解決這個硬件問題,混動工程師們又掉了大把頭發,想出了幾套解決方法:

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          一體化設計的P2電機架構

          1. 減少「發動機」的「氣缸」:六缸變四缸、四缸變三缸、三缸變……

          2. 架構調整布局:將增加的「離合器」和「電機」等部件進行橫向或縱向的布局調整;

          3. 一體化設計:比如將「P2電機」的殼體進行優化整合;或將「離合器」整合入「P2電機」內部等(如上圖),將「離合器系統」集成至「P2電機」的「定子」中,采用了「電動中心式執行」機構(ECA),在減少執行機構體積的同時,提高了「離合器」的控制精度。

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          豐田THS正在路上

          但!若是我們將「P2電機」進一步往后端的「變速器」整合又會怎么樣呢?我們下期再聊。


          來源:電動邦

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