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乘用车混合动力系统趋势分析

2022-04-18 13:31:19来源：驱动视界  

自1972年石油危机以来，美国严重缺少车用燃料，油耗逆天的美国大车开始被嫌弃，而节油的日系车开始在美国被广泛接受。

同年，就职于北美TRW的中国裔工程师，率先提出一种发动机+双电机+行星轮差速的混合动力系统申请北美发明专利。

1.各种混动系统的诞生与发展

早期将混动结构分为三大类：串联式、并联式、混联式。

●串联式：早期北美三大企业发现节油有限，淘汰此结构；

●并联式：最早可以追溯到的是雪铁龙在欧洲市场研发的单电机混动系统，1997年后再无消息。

●混联式：从TRW专利失效后，丰田在97年推出属于自己的混联混合动力系统。

▲本田思域混动系统，并联式混动

▲丰田THS，混联混动系统

从节油率角度，可以分为：弱混、微混、中混、强混、插电混：

弱混：满足发动机起停功能，实现5%节油；

微混：在弱混基础上增加一定的功率助力，实现节油10%；

中混：在微混基础上实现更大的功率助力，降低发动机排量，实现节油20%；

强混：在中混基础上实现一定的纯电工况，并进一步降低发动机排量，实现节油35%；

插电混：在强混基础上实现更大里程的纯电工况，最大限度降低发动机排放，实现节油50%以上。

目前混动系统因为电机匹配位置，被分为P0、P1、P2、P3、P4。

P1：电机置于变速箱之前，安装在发动机曲轴上，在离合器之前，原本飞轮的位置。

P2：电机置于变速箱的输入端，在离合器之后，位于发动机与变速箱之间。

P3：电机置于变速箱的输出端，与发动机分享同一根轴，同源输出。

P4：电机置于变速箱之后，与发动机的输出轴分离，电机放在后桥上。

2.混动汽车传动技术当前状态

群雄逐鹿的时代，各种混动技术纷纷推向市场，比如2010年被称为“混动元年”，那一年，全球几乎所有车企都纷纷推出有代表性的混动系统在核心车型上。

在很长一段时间，是采用“分流”式双电机混动，还是采用“P2”式单电机混动系统，成为各家汽车企业之间互相纠结、讨论及分析的重点。

比如，双电机分流派系，包括长城最新的柠檬系统、上汽之前的EDU、比亚迪最新的DM-I和长安的多模等；单电机派系包括吉利的P2.5、长安的P2、上汽最新的EDU2和比亚迪的P3等。

双电机分流混动系统的优势在于提升经济性比较明显；单电机混动系统的优势在于提升动力性比较明显。

因此，笔者根据多年的混动系统设计经验建议：小车不做“P2”、大车不做“分流”。具体推荐混动车型对应的混动系统如下：

A级车丰田THS系统优势明显；

B级车本田IMMD系统优势明显；

C级车推荐P2系统，如宝马5系采用P2；

D级车推荐增加P4，D级车有P4架构的车型，如Volvo、AMG。

混动系统不同于其它系统，研发成功的混动系统均具备以下三个硬实力：拥有自己的整车、拥有自己的先进发动机、拥有自己的自动变速器。

3.混动车型的传动系统发展趋势

两个明显的趋势：

“电适用油”的传动系统进化为“油适用电”；

更大的增加能量回收比例。

先说电适用油的传动系统进化为油适用电：

混动系统用传动系统，从之前的中混、强混系统到如今的DHT，最大的变化在于电机将就发动机用传动系统，逐渐升级为发动机将就电机用传动系统，更多的是公司内部技术路线制定、工程师专业技术过硬和公司研发实力过硬，然后才是政策、竞争对手以及市场的驱使。

1) 燃油车用传动系统，一度追求更多的挡位数，以提高整车的燃油经济性，在电动化趋势下开始遇到挡位数拐点，毕竟电机无需那么多个挡位，比如7、8、9、10挡自动变速器；

2) 电机具备四象限工作，对比燃油车的单象限工作，可以取消倒挡；同时，因为电机的其它两个转速与扭矩反向的象限，具有能量回收能力，所以需要传动系统反向传动一样的高效率和高舒适性，简单总结为：少挡位、无倒挡、双向优秀传动性能；

3) 电机不同于燃油车的另一个特点是，可以从零转速开始工作，无需600-800转的怠速转速，因此传动系统无需起步专用模块；同时，传动系统需要适合电机零转速驱动的伺服换挡系统，电液一体换挡伺服系统被大量使用，而纯电伺服换挡系统将作为最优选择。

另外还有矢量差速器的需求，差速器是永远少不了的核心部件，而矢量差速器的存在意义是为了更多的制动能量回收。面对仅有20%的制动功率分配到电机做能量回收，核心问题在于多路汇合一路的差速器，会因为无法精准分配功率导致制动过程中车辆失控，进一步提高制动能量回收，就不得不采用矢量差速器。

然而矢量差速器的性能发挥到极限，还需要底盘工程师和主动悬架的配合。在某个驱动轮能量回收中遇到抓地力减小的问题，第一解决方向应该是主动悬架单独增加当前车轮的抓地力，以获取能量回收的均衡；第二解决方向才是主动矢量降低无法获取足够抓地力的轮胎的能量回收等级，确保获取安全的车身姿态。

标签： 传动系统 能量回收 优势明显

责任编辑：hnmd003

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