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干货,混合动力是燃油汽车节能省油的唯一方式

来源:汽车人参考


混动趋势不可阻挡,已是节能汽车发展的事实方向,近期汽车人参考也接到了与混合动力汽车相关的课题,这里与读者分享有关信息,也是对《一本书读懂电动汽车》的补充。


混合动力技术路线一览


经过20多年的发展,混合动力技术已经成熟,但在技术路线上,各个国家和各大车企选择不尽相同,总体上有三种分类方式。


第一种分类,按照油电混合程度,分为弱混汽车(Mico)、轻混汽车(Mild)、中混汽车(Moderate)、重混/强混汽车(Full),从弱到强最终过渡到插电混动汽车(PHEV)。


具体地说,随着混合度的提升,发动机的重要程度越来越低,而电机的功率越来越大,逐步可以单独驱动汽车,同时,动力电池的电压和电量越来越高,到PHEV可以支持外接充电。


弱混(12V)或轻混(48V)常采用单电机的形式,到强混也会出现双电机甚至三电机的形式。


不同混合度可以逐步支持发动机启停、能量回收、电动助力、怠速发电、纯电驱动和外界充电的功能。


第二种分类,按照电机的位置(Position),可以分为P0到P4混动,合称Px。


P0,电机布置于发动机之前,由发动机皮带轮驱动,又称为BSG(Belt StarterGenerator)。BSG采用更大功率电机,取代了原有的启动电机和发电机,能够实现起停外的电动助力、能量回收、怠速充电的功能。


P1,电机布置于发动机输出端,由发动机曲轴驱动,又称为ISG(IntegratedStarter Generator),相比P0,P1采用曲轴驱动,传递效率会更高。


P0和P1的电机直接与发动机相连,在制动回收过程中会带动发动机一起运转,导致部分回收能量被浪费,同时也无法脱离发动机实现纯电驱动。


P2,电机布置于发动机和变速箱输入轴中间,可以直接由变速箱输入轴驱动,也可以通过皮带或者减速齿轮与变速箱相连。


由于在发动机输出轴增加了离合器,P2可以实现纯电驱动,同时变速箱的所有档位都可以被电机利用,电机不需要太大扭矩,可以节省成本和体积;但P2占用机舱尺寸较大,整车布局较困难。



P3,电机布置于变速箱输出轴,采用齿轮或链条驱动,P3可以直接将动力传递到车轮,纯电动模式下,驱动和回收可不经过变速箱,传递效率更高。但P3无法直接启动发动机,一般需要组合P0或者P1构架。


如果将电机高度集成在变速箱的内部,就成为了介于P2和P3之间的P2.5形式,P2.5电机可以做得更加小巧,整体结构也更加集成,但是调教和匹配也更加复杂。


P4,电机与发动机不驱动同一轴,不存在机械连接,电机可以采用链条、齿轮或者轮毂电机单独驱动车轮,实现四驱功能。



第三种类型,按照各动力总成部件连接方式,又可以分为串联、并联、混联三种形式。


特别的,串联混动又可以称为增程式,发动机不直接参与驱动,仅根据整车需求功率,可以始终处于高效区间运行。


此外,丰田混合动力技术功率分流PS(Power Split)独树一帜,通过两台电机和行星齿轮实现发动机和电机驱动,本质上是一种双电机混联形式,同时也存在专利限制和技术壁垒。


混合动力技术发展趋势


虽然混合动力技术多种多样,但近年来逐步开始收敛,整体上分化为了P1+P4串联、单电机并联、双电机混联三大主流方式,如下图所示:



与此同时,混合动力技术的核心部件也在不断发展。


混合动力专用的发动机成为标配,阿特金森循环开始应用,冷却EGR、高压喷油系统、稀薄燃烧、低摩耗等技术仍大有所为,发动机正朝着50%的热效率发展。


针对于混合动力也开发出了专用变速箱,逐步实现在成本、重量以及能效等提高。


此外,针对于驱动电机、逆变器、控制器的技术发展,请参考汽车人参考之前的文章行业观察:混合动力百家争鸣,PHEV何时迎第二春 》。


混合动力技术指标


根据路线图2.0规划,混动化燃油汽车转型为节能汽车最为高效也几乎是唯一的技术方式。


主要目标还是定位在节能,2025年油耗目标5.6L/100km,2030 年4.8L/100km,2035年4L/100km的目标。



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