减速机问答

新能源汽车混合动力技术路线构型解析

发布日期: 2024-01-31 04:54:57 | 来源: ub8优游国标

  对混合动力比较关注的读者,应该在阅读一些文章的时候接触过所谓的“Px混动”的说法,这是啥意思呢?其实这指的是电机的位置,用来区分各种有变速箱的并联与串并联(混联)混动构型。

  位于发动机前部的该辅助系统包括电动机、电动涡轮、一体式发电机/起动机、高压发电机等。

  传统汽车上的FEAD如下图所示,其中Crank为发动机曲轴,Alt.为逆变器,给车载12V电池充电以满足电动车窗、车灯、电启动器、车载多媒体系统的用电需要,A/C为空调压缩机,supercharger为机械增压器,P/S为Power Steering助力转向,在这里是机械液压助力的油泵,Water Pump为冷却发动机的水泵,Tens为张紧器用于调节皮带的受力,即传递到皮带上的能量的大小。此外一些老系统用于控制进气时间的凸轮轴也在这个皮带上。

  P0系统一个重要的优势是,有了功率较大的BSG(Belt-driven Starter/Generator 皮带传动启动/发电一体化电机),再配合较大的蓄电池,就能做到在等红绿灯发动机停机的时候,带动空调的机械压缩机运转。而P1系统如果要实现同样的功能,就需要用电压缩机。

  下图是奔驰在A级和B级上使用的P0混动方案,其中wasserpumpe是水泵,Kurbelwelle是曲轴,Klimakocpressor是空调压缩机。

  液压皮带张紧器Hydraulischer Riemenspanner在P0混动中是一个较为重要的部件,需要比一般的张紧器调节张力的能力更强,来保证在开启发动机和动能回收时有较大的传动效率。

  由于电机与发动机采用了刚性连接,所以P1级能轻松实现动力辅助,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。在不同程度的制动过程中,ISG电机都能轻松实现发动机制动能量的回收和储存,在下长坡时它还会根据具体车速施加辅助制动力矩,以此提升安全性。

  但P2也有劣势,它只有在变速箱切换到空挡的时候,才能切断与车轮的连接,从而能够用于启动发动机。但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——或者是一个在P1位置的中低压启动电机,或者是一个在P0位置的48V以上的中高压BSG电机。后者有两个电机接了中高压,因此一般也被称为“P0P2系统”,是双电机直连混动(串并联)的一种。

  说实话这真是堪称机智的硬件设计方案!舍弗勒将离合器系统集成至电机的定子中,推出电动中心式执行机构(ECA),减少执行机构的体积的同时提高离合器的控制精度。

  舍弗勒P2混动模块以一种创新性的方式来分配动力走向。扭矩由电机向发动机方向传递开启发动机时,其由可分离式离合器Disconnect clutch传递,可传输最大300Nm的扭矩。而发动机和电机向变速箱侧输出动力的时候,其通过单向离合器One way clutch传输扭矩,最大可达到800Nm。

  吃瓜群众会问了,P2和P3这两个结构有什么不同吗?其实,你可以理解它们是一样的,毕竟大家所了解的混动,能单独纯电跑,能充电,还能油电一起跑,能省油,至于什么结构,消费者基本不会太在意。

  事实是,原本匹配2.0T的发动机,如今改成低功率的1.4T+ISG,才满足了整车需求,而原本能满足超过220公里每小时的车速,如今被降低到202公里每小时。其实最高车速对于我们而言,意义不大,而百公里提速的变化比较微弱,原因就简单多了,变速器是个“管家”的嘛,宅子里的爆棚能力,就是“管家”的极限能力。

  比亚迪用自己的1.5T+6速DCT自动变速器,再加上110KW的电机,完成插电混的动力总成。

  而Ps则是直接整合在变速箱内部的。Ps系统都是基于双离合变速箱的,它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(一般是偶数挡位轴)上面。

  要不像沃尔沃前驱平台SUV的T8混动四驱,以及宝马后驱平台轿车的混动四驱一样,另一轴的电机只作为辅助,车辆仍然以发动机驱动为主:

  而为了保证时常有电量驱动另一轴的电机,这两款车同时在发动机的驱动轴也有一个电机,宝马在P0,沃尔沃T8在P2,一来用于开启发动机,二来可以给电池充电,三来也能给前轴提供驱动力。这两个构型可以分别称为P0-P4和P2-P4。其中宝马的P0-P4构型因为发动机-P0部分可以与车轮断开连接,实现了停车充电的功能,甚至也提供了串联模式-主电机在前轴驱动汽车,而发动机在后轴负责带动P0电机充电。

  来源:汽车之家提到新能源车,尤其是纯电动车,大家都觉得目前使用不便,更多是政府通过政策加以引导推广。那么,大洋彼岸的美国是个啥状况呢?美国人民对新能源车兴趣如何?在那里使用纯电动车方便吗?那边是否也有政府“补贴”?借着北美车展的机会,我坐上12个小时的航班去寻找答案。

  咱们今天不是严肃的历史探(掰)讨(扯),不过翻看过往还是能得到些启示。亨利·福特用流水线生产方式让汽车这个事物不再高高在上,从此美国成为了车轮上的国家。汽车的普及使美国人出行范围大幅度提升的同时,也让使用者对其产生了依赖。另一方面,略显矛盾的是普通民众环境保护意识的增强。那么,传统内燃机车这个尾气排放大户怎能不得到重视?在政府相继推出禁售传统内燃机车时间表时,美国人当然不会默守陈规,美国政府早在上世纪80年代就有明确的目的性的推出了新能源战略。

  想知道美国人民对新能源车型的态度以及他们的使用状态,得先知道大洋彼岸的他们都以为什么是新能源车型?我国政策目前倾向于将插电混动、纯电动以及燃料电池车型划入新能源的圈子,美国人不这么认为。

  AMFA法案明确了对推出使用天然气或酒精(这两种燃料被称为替代燃料(alternative fuel))作为动力源车型的车企减免税收,进而达到提高燃油经济性和降低排放的目的。某种角度上看,

  生物燃料、天然气、氢气、电、丙烷,此外还包含今后任何通过能源部规则的其他燃料,这些车型被称为替代燃料车(Alternative Fuel Vehicle, 简称AFV)。虽然AFV法案以失败告终,但从规定中显而易见,美国不仅对于车辆采用何种方式驱动颇为重视,同样关注的还有能源来源是否纯净。

  如何界定新能源车型是政府的工作,销量数据则反映了普通民众对这些新鲜事物的态度。美国政府公布的多个方面数据显示刚刚过去的2017年美国汽车市场总体销量超过1千4百万辆,其中新能源车型销量占比约3%,超过46万辆。

  纯电动车部分,销量前四名分别是特斯拉MODEL S、MODEL X、雪佛兰Bolt EV以及日产聆风,数字统计显示这四款车型销量占到整个纯电动车市场的80%以上。随着特斯拉MODEL 3的逐渐交付,今年这个榜单很可能出现特斯拉一家独占三甲的情况。相比通用、福特这些老牌车企而言,成立时间不久的特斯拉可谓实现了其创始人埃隆·马斯克改变世人对纯电动车看法的目标。

  美国消费者之所以青睐传统燃油车以及混动车型,很大一部分原因主要在于油价相对低廉。即使你没去过美国,但经常看新闻联播的话一定对山姆大叔控制国际油价略有耳闻。以油价相对较贵的密歇根州为例,相当于中国97号汽油的当地87号汽油每加仑在2.9美元左右浮动,相当于每升3.6块钱。再考虑到当地收入,这样的价格的竞争力可想而知。对于普通消费者而言,低廉的油价使他们从经济节约的角度购买新能源车的动力不足。

  另外一个有趣的现象是地理因素,同中国类似,幅员辽阔的美国也有着多种多样的地貌与气候特征,相比于因阳光出名的加州,密歇根州、阿拉斯加的居民则对冬天的寒冷有着刻骨铭心的记忆,这种无法改变的自然环境也同样影响着美国消费者的购买、使用习惯。

  一方面是普通民众对空气质量绝不让步,另一方面消费者却并不买新能源车型的单,美国政府也是有苦说不出。因此,他们同我国一样,也想出了“补贴”政策。注意我给补贴打了引号,没错,这不单单是包含购车补贴,购买、使用新能源车还有一些隐性优势。

  美国各州能够准确的通过各自情况,制定更有明确的目的性的政策,比如加州除立法允许包含纯电动车型、燃料电池汽车、压缩天然气(CNG)汽车在内的新能源车型使用共乘车道外,这些车辆通过收费路段时需要交纳的金额也相比来说较低。另外,加州大部分停车站都设有电动车专用停车位,且停车位位置一般较好。

  ChargePoint不是慈善组织,充电虽然免费,但是充电桩的建设不是完全免费,它们会把充电桩卖给业主,但购买者只需要首付很少的金额,余款可以用后续盈利进行填充。由于购买充电桩的一般是大型商场、超市、酒店,免费充电服务会吸引顾客前来花费更多时间消费,商家营收增长。最终,ChargePoint与充电桩购买者达到双赢,从而逐步推动充电桩布局建设。

  随着近几年技术的发展以及政策引导,我们国家新能源车型产销数量已经逐步追上,甚至超过了美国,不过在实际使用的过程中,多少还是存在这样,那样的不便。作为先行者,大洋彼岸的美国新能源车是什么状态我们十分好奇,因此这次借着车展的机会咱们进行了简单体验。基础设施建设的程度我国与美国的差距并不明显,车型种类上因为国家不同,消费者需求不同存在很明显差异。短暂的体验肯定没办法得到完美的答案,未来我们还将借着各种机会,去世界其他各大国家为您探寻当地新能源车与使用情况。

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