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新能源不只有纯电动! 混动卡车电机布局更讲究 你了解这六种吗?

2022-09-15 04:00:00 龚弋新

【卡车之家 原创】今年以来,新能源市场热度持续走高,我们注意到尤其是在混合动力这一细分市场当中,各大车企都在积极发力,推出了不少混动动力的新产品,这是近期一个很明显的趋势。

新能源不只有纯电动! 混动卡车电机布局更讲究 你了解这六种吗?

而我们都知道,混合动力车型的电机布局位置不同,对于车辆所作用的功能也会有所不同。相信很多卡友都听过乘用车上面的P0、P1、P2、P3以及P4等布局,那么这几种电机分布方式到底有什么区别?在卡车上哪种应用的最广呢?

P0-P4作用是什么? 结构有何特点?

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我们熟悉的燃油车主要是由发动机做功来生产动力,再经由离合器或液力变矩器传动至变速箱再到动力传动轴上,从而驱动车辆行驶。而在混动车型上,Px指的是各类混动车中电机相对于发动机的位置,其中“P”即position位置的意思。

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我们先来说一下P0,在乘用车上P0结构下的电机是位于发动机前端附件驱动系统上,其电机通过皮带来驱动发动机曲轴。直白点来说,P0结构相当于就是启发电一体机,与发动机协同工作,整个设计也更加紧凑。

在发动机工作时,可以进一步去优化发动机的工况,实现一定的动力回收,同时还能够在涡轮介入之前去追加扭矩,让发动机过度到涡轮建压之后,驾驶起来会更加平顺、涡轮迟滞感也更小,并且性能相对来说也会更好一些,目前市场上主流的乘用车48V轻混动系统通常就是采用P0结构方案。

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目前这种方案在乘用车上有一定的应用,但是在商用车上受限于可靠性、货车应用场景以及成本等方面原因,这种类型的结构几乎没有出现在新能源轻卡上。

发动机运行时,会有一定的能量传递到这里带动电机发电,不过由于皮带的传递效率有限、电机功率本身不大,无法实现较大的动力来直接驱动车辆行驶,

●  P1结构 辅助发动机工作

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接下来再看一下P1结构,其电机置于变速箱之前,安装在发动机输出端上,在还没接变速箱、离合器、液力耦合器等部件之前的地方。

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这种P1结构布局为满足其布置方式,整个发动机需要在一定的零部件上需要重新匹配。并且对于发动机和电机之间的适配、控制要求比较高,因此,在新能源商用车上比较少见。

●  P2结构 当前主流布局方式

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P2结构是目前混动汽车中比较主流的布置方式,例如最近推出的飞碟HW5、解放JH6和J6P混动重卡等车型,都是采用P2布局。

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P2结构是在变速箱前面布置电机,相当于是放置在发动机和变速箱中间,整体为串联式结构,可以理解为发动机+机电耦合器+驱动电机+变速箱。并且,P2结构是在本来就是在传统燃油车基础上去增加电机等部件,无需对发动机、变速箱进行额外改动,可以实现模块化设计的安装。

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由于和发动机之间存在机电耦合器,车辆就可以通过机电耦合器的结合与断开来让电动机独立驱动,实现纯电行驶。同时电机布置在变速箱之前,电机也能最大化利用变速器传动速比来放大扭矩,达到更高的效率,因此电机不需要太大的扭矩,可以较好控制电机体积,同时还能实现更为高效的制动能量回收。

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这种串联式混动结构,是目前轻型商用车应用最广的一种结构,除了可以实现纯电行驶之外,当车辆起步时,一般由电机单独输出动力,燃油机不介入,避开发动机最耗油的工况区间,提高燃油经济性。

当我们需要车辆动力系统输出最大动力时,深踩油门踏板,在电机高功率运转的同时,柴油机启动接入,二者同时做功,可以让燃油发动机一直处于经济转速区间,从而可以较好的保障燃油经济性。

●  P2.5结构 布置在变速箱上方

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我们从图上可以看到,这台乘龙H5V混动车型的电机放置在了变速箱上方。据悉,该车传动系统采用eCVT混合动力总成,由两台玉柴永磁同步电机组成,其电机最大功率达到157千瓦,并且无级变速箱有着更加平顺的驾驶体验,同时换挡和模式切换时动力也不会中断。其电驱系统的布局概念和乘用车上P2.5结构近似,是把电机放在变速器上或集成在变速器内的布局形式。

●  P3结构 直接与传动轴相连

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P3结构是将电动机挪到了变速箱的末端,与变速箱实现串联,可以理解为发动机-离合器-变速箱-电机这么的一个形式,与发动机共享同一根传动轴轴、同源输出。在P3布置下,由于电机是直接连接传动轴,这样就可以实现更高效的纯电驱动,并且能量回收效率也更高,减少了中间变速箱传递的一部分能量损耗。

●  P4结构 布置在驱动桥上

新能源不只有纯电动! 混动卡车电机布局更讲究 你了解这六种吗?

P4结构是直接将电机放在了驱动桥上,P4电机不与发动机驱动同一个轴,在乘用车上可以通过不同的布局方式实现四驱行驶。同时市面上的许多轮毂电机(或轮边驱动电机),我们通过以上的定义同样可以将它定义为P4电机架构。但是需要说的是,这仅仅适用于乘用车。

新能源不只有纯电动! 混动卡车电机布局更讲究 你了解这六种吗?

不过,从结构上来看,在商用车上其实大家可以把它当作我们熟悉的“电驱桥”。可直接驱动车辆行驶,也是现在主流纯电动小微卡、轻卡的主要布局方式之一,其实大家也可以把它当作我们熟悉的“电驱桥”。这种P4布局下的新能源货车,主要还是以纯电动产品为主,混动形式比较少见。

P4最大的优势在于可以直接让驱动桥从电机那里拿到动力,中间的动力损耗更小、传动效率更加高效,而且后桥布置的空间也相对更大,可以放置功率更强劲的电机。但是商用车上的电驱桥的通过性相对要差一点。

混合式结构 实现多种功能

新能源不只有纯电动! 混动卡车电机布局更讲究 你了解这六种吗?

电动车电机布局很有讲究,当然以上提到的这些布局方式不仅可以单独应用,还能通过组合形式让车辆达到更强更高效的工作状态。

新能源不只有纯电动! 混动卡车电机布局更讲究 你了解这六种吗?

日前,江淮1卡推出了一款新能1号混动轻卡,采用P1+P3技术路线。除了在变速箱曲轴端增加辅助电机外,还在变速箱后面额外增加电机,让车辆可以根据不同的工况场景来进行合理的动力调节。

车辆在起步时由P3电机直接驱动,起步时得益于电机输出特性,能够瞬间达到峰值扭矩,车辆起步更加有劲高效。而当车辆车速达到一定程度时,再由P1电机来启动并辅助发动机输出,这样车辆在高速巡航或者城市快速道路行,内燃机的动力表现更会更加出色,同时另外两个电机还能辅助发动机做功,实现三个动力同时驱动车辆。

●  编后语:

其实对于商用车而言,主流的混动车型还是以P2布局居多,整体为串联式结构,可以理解为发动机+机电耦合器+驱动电机+变速箱。

P2结构可以直接在燃油车的基础上进行模块化生产,制造成本相对来说也会更低。并且考虑到商用车拉货的使用场景,P2布局可以通过变速箱来进一步放大扭矩,保证车辆运营时的载重特点。当然,现阶段也出现了各种组合的布局形式,以此来满足不同的运输场景需求。(文/龚弋新)

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