關(guān)于混動(dòng)汽車(chē)的架構(gòu)內(nèi)幕，都在這里

作者丨王新宇

編輯丨周 到

設(shè)計(jì)丨付洪遠(yuǎn)

就現(xiàn)階段純電車(chē)型的產(chǎn)品力來(lái)說(shuō)，是無(wú)法滿足現(xiàn)有消費(fèi)者的全部出行需求，但是時(shí)代的發(fā)展促進(jìn)了“出行革命”的必然。在這樣的一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)中，就需要一個(gè)承載過(guò)渡作用的車(chē)型存在，那混動(dòng)車(chē)型的出現(xiàn)就肩負(fù)起這個(gè)過(guò)渡的作用。

現(xiàn)階段簡(jiǎn)單意義上講，所謂混動(dòng)車(chē)型無(wú)非就是由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)組成混合動(dòng)力的汽車(chē)。 但是，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間組合問(wèn)題上卻是充滿著“內(nèi)幕”，所以今天便為大家揭開(kāi)混動(dòng)系統(tǒng)背后的故事！

混動(dòng)系統(tǒng)的“P0－P4架構(gòu)”是什么？

說(shuō)完了背景知識(shí)，下面我們結(jié)合具體車(chē)型，完整地給大家介紹下人們常說(shuō)的P0－P4混動(dòng)架構(gòu)都是什么情況。這些知識(shí)不僅有利于讓你在朋友交流中獲得“汽車(chē)專(zhuān)家”的稱號(hào)，更有助于你擦亮雙眼，選擇適合自己需求的混動(dòng)車(chē)型。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“P0－P4”只是混動(dòng)車(chē)型上電機(jī)相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱不同布局位置的簡(jiǎn)稱。其中“P”所代表的就是電機(jī)，而“0－4”則代表電機(jī)所處的不同位置。

混動(dòng)系統(tǒng)的最強(qiáng)輔助：P0架構(gòu)

P0架構(gòu)電機(jī)的位置在發(fā)動(dòng)機(jī)的皮帶端，它的別名也叫BSG電機(jī)。結(jié)構(gòu)上看，它是位于發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶端的啟動(dòng)發(fā)電一體式電機(jī)，通過(guò)皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接。這種連接也被稱為“軟連接”。

（ 混動(dòng)系統(tǒng)P0架構(gòu) ）

P0架構(gòu)電機(jī)相較于傳統(tǒng)的啟動(dòng)電機(jī)擁有更大的功率。比如，目前比亞迪車(chē)型上所搭載的P0電機(jī)功率在25kW，長(zhǎng)城P8上則為15kW。其最大的作用有兩個(gè)，一個(gè)是可以直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。在車(chē)輛行駛過(guò)程中，P0架構(gòu)電機(jī)可以直接將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速“推”到更經(jīng)濟(jì)的合適區(qū)間，再點(diǎn)火啟動(dòng)。這不僅可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，還能有效增加發(fā)動(dòng)機(jī)介入時(shí)整套混動(dòng)系統(tǒng)的平順性。

P0架構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，則是系統(tǒng)擁有更高的發(fā)電效率。因?yàn)榕c發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶端相連接，只要發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，P0架構(gòu)電機(jī)便可以持續(xù)發(fā)電并儲(chǔ)存到電池中。當(dāng)然，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)“燒油發(fā)電”的轉(zhuǎn)換效率，該電機(jī)并非一直處于發(fā)電狀態(tài)，混動(dòng)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)工況進(jìn)行判斷，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高效區(qū)間時(shí)啟動(dòng)發(fā)電。

從應(yīng)用上來(lái)看，P0架構(gòu)被廣泛應(yīng)用在MHEV車(chē)型上，這也就是大家常見(jiàn)的48V混動(dòng)系統(tǒng)。從效果上看，它可以明顯提升整套混動(dòng)系統(tǒng)的工作效率并降低油耗。此外，由于電機(jī)布置位置并不復(fù)雜，因此目前主流車(chē)型車(chē)型都會(huì)加入P0架構(gòu)電機(jī)，最有代表性的就是吉利博瑞GE的MHEV版。

此外，P0架構(gòu)并非單獨(dú)出現(xiàn)在MHEV車(chē)型上。例如，寶馬X1 PHEV便根據(jù)P0電機(jī)加入了SAVE模式，從而改善城際間通勤的效率。尤其當(dāng)車(chē)輛在高速路上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)本身處于高效工況，P0電機(jī)可以一直為電池充電。之后，這些電量可以用在城市中的純電行駛，實(shí)現(xiàn)整車(chē)綜合效率的最大化。

混動(dòng)系統(tǒng)中的“非主流”：P1架構(gòu)

P1架構(gòu)電機(jī)也被稱作為ISG電機(jī)，位置在P0之后。P1架構(gòu)電機(jī)的設(shè)計(jì)可以說(shuō)是所有混動(dòng)架構(gòu)中最“非主流”的一個(gè)。它的電機(jī)并不獨(dú)立存在，而是連接到發(fā)動(dòng)機(jī)本體。電機(jī)的定子直接與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合，而轉(zhuǎn)子則直接設(shè)計(jì)在曲軸上，這種連接方式也被稱為“硬連接”。

（ 混動(dòng)系統(tǒng)P1架構(gòu) ）

P1架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于，電機(jī)是可以直接提供動(dòng)力，結(jié)構(gòu)上也更為緊湊，動(dòng)力的傳遞效率也會(huì)強(qiáng)于P0架構(gòu)。但它的缺陷也十分明顯：為滿足其布置方式，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)需要重新設(shè)計(jì)。這種流程的工作量基本等同于重新研發(fā)一套動(dòng)力系統(tǒng)。不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜成本高昂，后期維修保養(yǎng)也更麻煩。

此外，P1架構(gòu)的電機(jī)動(dòng)力輸出是經(jīng)由曲軸傳遞到變速箱再到車(chē)輪，傳遞效率會(huì)高于P0架構(gòu)，但相較于其他布置形式依舊屬于低效率類(lèi)別。同時(shí)，因?yàn)橘N近發(fā)動(dòng)機(jī)，所以P1架構(gòu)電機(jī)必然會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的影響。所以，這個(gè)架構(gòu)目前市面上基本上很少應(yīng)用。此前也僅有老款本田CR－Z和本田Insight。

混動(dòng)系統(tǒng)屆的“主流”：P2架構(gòu)

P2架構(gòu)的電機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間，動(dòng)力直接通過(guò)變速箱輸出到輪上。這種架構(gòu)的最大結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于電機(jī)前后均有離合器存在。通過(guò)兩個(gè)離合器的協(xié)作，車(chē)輛可實(shí)現(xiàn)純電、純油和混動(dòng)三種工作模式。

（混動(dòng)系統(tǒng)P2架構(gòu)）

相比較前兩種架構(gòu)，P2架構(gòu)的電機(jī)可以擁有更高的傳遞效率。同時(shí)，由于電機(jī)位于變速箱輸入端，動(dòng)力可以充分利用變速箱中的各檔位齒比，從而實(shí)現(xiàn)更高的純電車(chē)速。此外，P2架構(gòu)電機(jī)成熟度更高，且不用對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱本體進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，能夠有效降低成本。

但是，P2架構(gòu)也擁有著明顯的劣勢(shì)。因?yàn)镻2架構(gòu)中電機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間，所以對(duì)于橫置發(fā)動(dòng)機(jī)布局的車(chē)型來(lái)說(shuō)尺寸太大了，需要更高的系統(tǒng)集成度。同樣，P2架構(gòu)的電機(jī)也注定會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱工作溫度的影響。

此外，采用P2架構(gòu)車(chē)型在由純電切換到混動(dòng)模式時(shí)，變速箱一端的離合器會(huì)先切斷動(dòng)力連接，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)一端的離合器會(huì)完成結(jié)合。此時(shí)P2架構(gòu)的電機(jī)會(huì)將發(fā)動(dòng)機(jī)推到合適轉(zhuǎn)速再啟動(dòng)，最終再連接變速箱一端離合器。這也就意味著，模式切換的過(guò)程中車(chē)輛會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力中斷的情況呢，這就要求車(chē)企具備整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。

目前，以大眾為主的合資品牌PHEV車(chē)型多以P2架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)混動(dòng)技術(shù)。因?yàn)镻2架構(gòu)對(duì)軸向空間要求較高，所以實(shí)際應(yīng)用車(chē)型多以中型車(chē)和大中型車(chē)為主。為此，采埃孚就曾專(zhuān)為P2架構(gòu)推出專(zhuān)屬的9AT變速箱。

混動(dòng)系統(tǒng)的中國(guó)“網(wǎng)紅”：P2．5架構(gòu)

作為中國(guó)特色，P2．5架構(gòu)更多出現(xiàn)在自主品牌車(chē)型上。原因很簡(jiǎn)單，大家的車(chē)多以緊湊級(jí)車(chē)為主，發(fā)動(dòng)機(jī)艙及軸向空間無(wú)法容納P2架構(gòu)。所以大家另辟蹊徑，直接將電機(jī)設(shè)計(jì)到變速箱上。這種方案的集大成者，便是吉利。

（ 混動(dòng)系統(tǒng)P2．5架構(gòu) ）

吉利的P2．5架構(gòu)是將電機(jī)設(shè)計(jì)在雙離合變速箱上，將電機(jī)的輸出端直接接入變速箱偶數(shù)軸。也就是說(shuō)，吉利混動(dòng)車(chē)的電機(jī)動(dòng)力也是經(jīng)由變速箱傳遞到車(chē)輪。電機(jī)可以充分利用變速箱偶數(shù)軸，也就是為什么吉利60kW電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)120km／h的速度巡航。而發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力則更多經(jīng)由奇數(shù)軸傳遞。

P2．5架構(gòu)最大的優(yōu)勢(shì)在于研發(fā)難度低，系統(tǒng)尺寸小，可以充分滿足了現(xiàn)階段自主品牌的需求。但由于電機(jī)本身功率較低，車(chē)輛動(dòng)力表現(xiàn)成為了劣勢(shì)。另外，因?yàn)榧鸓2．5架構(gòu)的整套混動(dòng)系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的啟動(dòng)電機(jī)，系統(tǒng)只能拿通過(guò)P2．5架構(gòu)的動(dòng)力電機(jī)來(lái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此車(chē)輛硬件結(jié)構(gòu)導(dǎo)致每一次啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)都要經(jīng)過(guò)變速箱齒輪，這也無(wú)形當(dāng)中就增加了離合器的磨損次數(shù)。

同時(shí)，車(chē)輛在由純電模式切換到混動(dòng)模式時(shí)需要同樣的流程，這也意味著效率降低的同時(shí)還會(huì)增加頓挫的感受。

混動(dòng)電機(jī)的上位者：P3架構(gòu)

P3架構(gòu)的電機(jī)位置位于變速箱的輸出軸，更接近車(chē)輪。因此某種意義上講，P3架構(gòu)電機(jī)的位置并不接入燃油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，更像是位于變速箱“后面”的一套獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。從整體角度看，系統(tǒng)采用并聯(lián)式混動(dòng)架構(gòu)。

（ 混動(dòng)系統(tǒng)P3架構(gòu) ）

由于P3架構(gòu)獨(dú)立于燃油動(dòng)力系統(tǒng)且更靠近車(chē)輪，所以電機(jī)需要搭配固定齒比減速器。這意味著搭載P3架構(gòu)的混動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)力表現(xiàn)上更接近于電動(dòng)車(chē)，動(dòng)力響應(yīng)更為及時(shí)。同時(shí)，更接近電動(dòng)車(chē)的配置形式也意味著P3架構(gòu)擁有更高的動(dòng)能回收效率。

但是由于需要獨(dú)立搭配減速器，這意味著系統(tǒng)將占據(jù)更多空間。同時(shí)，P3架構(gòu)的電機(jī)可以直接將動(dòng)力傳遞到車(chē)輪，所以是無(wú)法直接啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，且驅(qū)動(dòng)過(guò)程中是無(wú)法兼顧動(dòng)力輸出和反向充電。所以，P3架構(gòu)都需要組合P0架構(gòu)來(lái)提升整套系統(tǒng)的工作效率。

比亞迪第二代DM系統(tǒng)就是采用了單獨(dú)的P3架構(gòu)。而在實(shí)際用車(chē)過(guò)程中，第二代DM系統(tǒng)的真實(shí)反饋卻是“有電沒(méi)電兩臺(tái)車(chē)”。因此在第三代DM系統(tǒng)，比亞迪則加入了P0架構(gòu)，進(jìn)而有效降低了第二代DM系統(tǒng)的劣勢(shì)。

“獨(dú)霸一方”的混動(dòng)電機(jī)：P4架構(gòu)

相較于P3架構(gòu)，P4架構(gòu)應(yīng)該用“自立”來(lái)形容。相比較前四種“依附”發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的方案，P4架構(gòu)的電機(jī)位置完全“另起爐灶”，放到了后軸上。其中的電機(jī)，僅用于后軸的動(dòng)力輸出。我們常能看到“電四驅(qū)”就是由位于后軸的電機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

（ 混動(dòng)系統(tǒng)P4架構(gòu) ）

P4架構(gòu)最大好處在于整體架構(gòu)與動(dòng)力總成無(wú)硬性連接的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)四驅(qū)功能且避免了傳動(dòng)軸和差速器帶來(lái)的效率損失和額外車(chē)重。 但是，P4架構(gòu)的電機(jī)使得整個(gè)車(chē)輛后懸架結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師一方面要考慮到電機(jī)及減速器的布局，另一方面也需要考慮到電機(jī)動(dòng)力輸出時(shí)后懸架結(jié)構(gòu)的抗扭性，開(kāi)發(fā)的難度以及實(shí)現(xiàn)的成本都非常高。

需要明確的是，P4架構(gòu)基本上沒(méi)有單獨(dú)存在的，現(xiàn)階段更多是以P0＋P4或者P2＋P4的組合形式出現(xiàn)。例如寶馬X1 PHEV就是由P0＋P4組合的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的混動(dòng)形式，這代表這款車(chē)在純電模式下將是會(huì)擁有后驅(qū)車(chē)的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。

最后

如今，文章所說(shuō)的P0－P4架構(gòu)，更多是在PHEV車(chē)型上出現(xiàn)。當(dāng)然，這并不意味只有PHEV車(chē)型才會(huì)搭載，早期的HEV車(chē)型也有類(lèi)似的混動(dòng)架構(gòu)。只不過(guò)從整體效率優(yōu)化的考慮來(lái)看，PHEV車(chē)型更適合P0－P4的混動(dòng)形式。

同樣考慮到綜合效率最大化，未來(lái)的PHEV車(chē)型會(huì)越來(lái)越多的采用P0＋Px的組合形式， 在提升效率的同時(shí)也能進(jìn)一步滿足消費(fèi)者對(duì)混動(dòng)車(chē)型的性能需求。

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