文 | 嗷嗷胡
隨著自主品牌這波DHT混動(dòng)興起,消停多年的混合動(dòng)力領(lǐng)域,變成了“晉西北打成一鍋粥”。
DHT廣義上指“專用于混動(dòng)的電氣化變速器”,這區(qū)別于之前直到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的,“傳統(tǒng)多擋位AT/DCT變速器+P2單電機(jī)”式的混合動(dòng)力。正是由于“專用”這個(gè)核心特點(diǎn),它們的基本結(jié)構(gòu)和原理,與我們熟悉的任何一種機(jī)械式變速器都全然不同了。
那么在了解各家的DHT混動(dòng)之前(見《只為混得更好,DHT宇宙殺瘋了》),其實(shí)有必要復(fù)習(xí)一下混合動(dòng)力的一些基礎(chǔ)名詞,以及更新一下對(duì)這些“老朋友”的新時(shí)代新理解。
不在阿里,也看P幾
三句話不離P幾的,除了阿里還有車企。但凡說到混動(dòng),很難躲開P0~P4這些電機(jī)前綴。這里的P指的是position,即電機(jī)在整個(gè)傳動(dòng)系(power train/PT)中所處的位置。
混動(dòng)混動(dòng),既然是混,則必然是要加入電機(jī)。這個(gè)加入的位置在哪里,會(huì)決定該電機(jī)的“能與不能”,也就決定了該混動(dòng)系統(tǒng)的原理和表現(xiàn)。除去一些例外,電機(jī)可以有P0、P1、P2、P3和P4五個(gè)位置,混動(dòng)系統(tǒng)可以選擇其中一個(gè)布置電機(jī),也可以多個(gè)位置形成多電機(jī)/發(fā)電機(jī)。
P0指的是位于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸的另一端,即縱置發(fā)動(dòng)機(jī)的前端,或橫置發(fā)動(dòng)機(jī)的變速箱對(duì)側(cè)。48V輕混系統(tǒng)中的一類,BSG電機(jī),就屬于P0位置電機(jī)。其中的B指belt皮帶,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力一側(cè)需要連接傳動(dòng)軸,于是另一側(cè)則是連接著皮帶傳動(dòng)的空調(diào)壓縮機(jī)等附件,BSG電機(jī)通常是取代了原來位于該位置的啟動(dòng)電機(jī)。
因?yàn)楹蛣?dòng)力輸出軸之間隔著整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī),P0電機(jī)只能用于發(fā)電或輔助啟動(dòng),以及一定程度的動(dòng)能回收,但無法對(duì)正常的行車產(chǎn)生較大影響。所以同為48V輕混,如果使用的是ISG電機(jī)(P1),通??梢远虝r(shí)間近似純電行駛(延長(zhǎng)滑行距離);而使用BSG電機(jī)(P0)的48V輕混,則無法做到這一點(diǎn)。
一般來講,像DHT這樣高度電氣化的混動(dòng)技術(shù),P0電機(jī)基本可以忽略(DHT也很少需要P0)。
BSG電機(jī)的位置
P1、P2、P3電機(jī),分別位于“發(fā)動(dòng)機(jī)(輸出軸/傳動(dòng)軸)—離合器(含液力變矩器等)—變速器(擋位)—驅(qū)動(dòng)軸/車輪(減速器、差速器)”四者的三個(gè)中間位置。這幾樣?xùn)|西的間隔,使得這幾個(gè)位置電機(jī)各有功能上的差異。
P1電機(jī)因?yàn)樵陔x合器之前,和發(fā)動(dòng)機(jī)之間無法分離,其轉(zhuǎn)動(dòng)情況無法與發(fā)動(dòng)機(jī)解耦。通俗來說就是發(fā)動(dòng)機(jī)只要在運(yùn)行則電機(jī)必然轉(zhuǎn)動(dòng),你轉(zhuǎn)我也轉(zhuǎn),我轉(zhuǎn)你也得轉(zhuǎn)。因此P1電機(jī)無法單獨(dú)工作,即只有P1電機(jī)的混動(dòng)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)(前面說到的48V ISG電機(jī)只是在滑行時(shí)“近似”純電行駛)。
但另一方面,同樣因?yàn)樵陔x合器之前,P1電機(jī)很適合作為或兼任發(fā)電機(jī)。尤其在多電機(jī)/雙電機(jī)的混動(dòng)系統(tǒng)中,無論離合器是否斷開,無論傳動(dòng)系下游的電機(jī)和擋位什么工作狀態(tài),發(fā)動(dòng)機(jī)始終都在帶動(dòng)P1電機(jī),只要需要就可以發(fā)電。
這是i-MMD,增程模式要求離合器斷開后兩端都要有電機(jī)/發(fā)電機(jī)
這其實(shí)就是增程式混動(dòng)和DHT混動(dòng)中的串聯(lián)模式,要實(shí)現(xiàn)這樣的“燃油發(fā)電-電機(jī)驅(qū)動(dòng)”,必然需要離合器斷開之后,離合器兩側(cè)都有電機(jī)/發(fā)電機(jī):燃油一側(cè)要有發(fā)電機(jī)發(fā)電,中間離合器斷開,車輪一端有電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
所以今天涌現(xiàn)出的新DHT混動(dòng)系統(tǒng)中,P1位置電機(jī)經(jīng)常是不可或缺的。
注意離合器的相對(duì)位置,鯤鵬DHT是在最左側(cè)離合器閉合時(shí),框內(nèi)電機(jī)相當(dāng)于P1位置
P2電機(jī)位于離合器和變速器之間,有時(shí)會(huì)被包含在變速器殼體內(nèi),形成所謂的“HAT/Hybrid AT”。之前很長(zhǎng)一段時(shí)間,各傳統(tǒng)品牌推出混合動(dòng)力車型(尤其是插混)大多采用這種方式,有時(shí)會(huì)配合P3或P4電機(jī)。
因?yàn)樵陔x合器之后,只需斷開離合器,P2電機(jī)就可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)純電模式。因?yàn)樗谧兯倨鞯母鱾€(gè)擋位之前,因此哪怕純電驅(qū)動(dòng)時(shí),也可以利用多個(gè)擋位來兼顧不同車速工況。因此電機(jī)無需
領(lǐng)克01 HEV、鯤鵬DHT由于使用的是雙離合變速器,擁有兩個(gè)離合器和兩根動(dòng)力軸,因此該位置電機(jī)被放置于其中一根動(dòng)力軸上,于是被稱為P2.5電機(jī)。本質(zhì)上這也是P2電機(jī)的一個(gè)特殊分支。
注意鯤鵬的左側(cè)電機(jī)并不是標(biāo)準(zhǔn)意義上的P1:其上游還有一個(gè)離合器
P3電機(jī)在整個(gè)變速器之后,靠近車輪的一端,它顯然能夠支持純電驅(qū)動(dòng)。因?yàn)楣ぷ髟谧兯倨飨掠?,它無法再利用變速器擋位來調(diào)節(jié)自身的運(yùn)轉(zhuǎn),要實(shí)現(xiàn)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛(純電or增程模式)就需要更強(qiáng)的動(dòng)力,而這意味著更大體積和更高成本。
但也是因?yàn)殡x開了變速器,P3電機(jī)可以徹底避免切換擋位所帶來的影響,還可以在混動(dòng)模式下,通過自身轉(zhuǎn)速和扭矩的調(diào)整,幫助減少內(nèi)燃機(jī)一側(cè)帶來的換擋沖擊。
至于P4本質(zhì)上其實(shí)已經(jīng)和“混”關(guān)系不大,它位于非內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的另一根輪軸上。如果車輛本身并非機(jī)械四驅(qū),則P4電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)完全沒有了機(jī)械連接,也就不存在“怎么混”的問題。
P4電機(jī)可以理解為另一根輪軸上的“第二發(fā)動(dòng)機(jī)”,只不過是電機(jī)而非燃油機(jī),可以說是名副其實(shí)的“雙擎”。多數(shù)P4電機(jī)只是為了實(shí)現(xiàn)四驅(qū)和補(bǔ)充功率而存在,它幾乎可以被加在任何一種混動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)。豐田混動(dòng)中的E-Four電子四驅(qū)車型、魏牌強(qiáng)調(diào)動(dòng)力的摩卡DHT-PHEV,都是在原有混動(dòng)基礎(chǔ)上增加了P4電機(jī)。
豐田E-Four,注意后橋往車頭方向只有橙色電纜連接
另外下圖中的PS,指的是含PowerSplit功率分流裝置(通常是行星齒輪組結(jié)構(gòu))的電機(jī)。實(shí)際上這類混動(dòng)系統(tǒng)中,大多徹底摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械擋位(甚至都不是單擋),因此P幾的命名方式其實(shí)部分(主要是P1~P2部分)因?yàn)槟:チ藘r(jià)值。
對(duì)于應(yīng)用行星齒輪組的混動(dòng)系統(tǒng),如豐田THS、吉利雷神Hi·X DHT Pro、通用Voltec等,電機(jī)的位置需要具體情況具體分析。尤其后兩者還擁有離合器控制的多種動(dòng)力傳遞路徑,不同工作模式下電機(jī)在“P幾”也在變化。
插電與否的歷史問題
“混動(dòng)只有兩種,兩田和其他”,以前民間一直流傳著這樣的說法。從實(shí)用主義的
不過倘若深究,其實(shí)背后還有些其他“巧合因素”:比如通用和福特同樣寄希望于行星齒輪PS混動(dòng),但都沒有取得市場(chǎng)成功;比如其他主流合資乃至自主品牌對(duì)于混動(dòng)的追求并非進(jìn)入主流,而是用插電式混動(dòng)獲得環(huán)保法規(guī)方面的回報(bào),也就自然不會(huì)花心思去研究DHT混動(dòng)。
這也就形成了過去的混動(dòng)基本格局:要么是兩田的DHT非插電混動(dòng),省油但沒綠牌缺政策;要么是其他品牌的非DHT插電混動(dòng),有綠牌有政策但體驗(yàn)差。于是就有了“兩田好、非插混好,其他品牌不行、插混不行”的結(jié)論。
HEV和PHEV,本質(zhì)區(qū)別只是電來自哪
實(shí)際上,混合動(dòng)力HEV、插電式混合動(dòng)力PHEV的區(qū)別,只限定了“是否(可以)插電”。差的那個(gè)“P”即“Plug-in”,是否能夠插入充電槍、接入電網(wǎng)充電而已。至于用的是哪一種“混”的方式,完全沒有限定。
是現(xiàn)實(shí)環(huán)境和車企們的主觀選擇,剛好形成了“HEV多為DHT混動(dòng)、PHEV多為非DHT混動(dòng)”的過往格局,而不是二者先天有什么本質(zhì)上的優(yōu)劣特性。
最近消費(fèi)者已經(jīng)慢慢厘清了這個(gè)曾經(jīng)的認(rèn)知局限。同樣是“兩田混動(dòng)”,插混版的THS和i-MMD近兩年已經(jīng)掛著綠牌上路了;同樣是“非插混”,也曾有一些品牌是基于非DHT的P2架構(gòu)打造HEV,只是銷量不多知名度不高罷了。
而在今天,自主品牌紛紛推出的DHT混動(dòng)更加說明了這一點(diǎn)。首先是油耗和性能表現(xiàn),這些新的DHT混動(dòng)都能追上甚至超越“兩田混動(dòng)”的表現(xiàn)(當(dāng)然也要考慮到后者已經(jīng)出現(xiàn)多年);其次是即便是插混,兩田和自主品牌的DHT插混版,也都做到了遠(yuǎn)超非DHT混動(dòng)/插混的綜合表現(xiàn)。
所以“混動(dòng)只分兩田和其他”的說法已經(jīng)過期了,不如更新為“混動(dòng)只分DHT和非DHT”。對(duì)于今天的混動(dòng)車型,首先需要關(guān)注的是它的混動(dòng)結(jié)構(gòu)是否屬于DHT。至于插混與否,很多時(shí)候只是針對(duì)牌照指標(biāo)、充電條件、純電不同需求的消費(fèi)群體罷了。
串?并?混?
如果求知欲再高漲一點(diǎn),混合動(dòng)力究竟是“串/并/混聯(lián)”,難免進(jìn)入到你的大腦檢索范圍。
單純的串聯(lián)是最簡(jiǎn)單的。所謂串聯(lián),自然是發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)在同一條“線”上。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力完全輸出給電動(dòng)機(jī),再由電動(dòng)機(jī)全盤傳遞給車輪——這就是標(biāo)準(zhǔn)的增程式混動(dòng)。理想ONE、日產(chǎn)e-POWER、嵐圖FREE都是大家熟悉的典型,不必多說。
日產(chǎn)e-POWER增程混動(dòng),動(dòng)力只走一條線串聯(lián)
單純的并聯(lián)也不難解釋。
所謂并聯(lián),即發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可以各自單獨(dú)工作,當(dāng)然也可以二者合作。只要滿足這一點(diǎn)即屬于并聯(lián),所以P2、P3、P4電機(jī)都屬于并聯(lián)。雖然它們?cè)谕負(fù)鋱D上看上去是和發(fā)動(dòng)機(jī)“串”起來的,但那只是因?yàn)?typo id="typo-3735" data-origin="電機(jī)" ignoretag="true">電機(jī)的環(huán)形結(jié)構(gòu),相當(dāng)于“套”在了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上,本質(zhì)上還是可以各自工作的并聯(lián)。
單電機(jī)并聯(lián)混動(dòng),注意紅色傳動(dòng)軸是穿過了藍(lán)色電機(jī)的,本質(zhì)是并聯(lián)
至于混聯(lián),絕大多數(shù)無法歸屬于上述兩種的混動(dòng),都屬于混聯(lián)。混聯(lián)顧名思義,既可并聯(lián)、也可串聯(lián)、還可串聯(lián)并聯(lián)同時(shí)兼具。今天的DHT混動(dòng)多采用雙電機(jī)或多電機(jī),最典型的P1+P3架構(gòu)下,P1因?yàn)殡S時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)同轉(zhuǎn)而屬于串聯(lián),而P3則是可單獨(dú)工作、可混合疊加的并聯(lián)。
另外,復(fù)雜混動(dòng)系統(tǒng)中,有多個(gè)離合器可以控制并改變動(dòng)力傳輸?shù)穆窂剑瑥亩屚粋€(gè)混動(dòng)系統(tǒng)的某個(gè)電機(jī)在不同模式下,在并聯(lián)或串聯(lián)的角色間切換。
比如在鯤鵬DHT中,當(dāng)離合器1閉合、2打開、3閉合,上方電機(jī)是單獨(dú)通過1或3擋,并聯(lián)接入到內(nèi)燃機(jī)的2擋動(dòng)力中的;而當(dāng)離合器1閉合、2和3打開,還是這個(gè)電機(jī),又變成了串聯(lián)增程中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
所以《只為混得更好,DHT宇宙殺瘋了》里我說沒必要解釋鯤鵬的擋位……太復(fù)雜了
在今天混動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜化的大背景下,串并混聯(lián)幾乎是每一家的共同選擇。單純的串聯(lián)只出現(xiàn)在增程式混動(dòng)車型上,單純的并聯(lián)則基本退出了歷史舞臺(tái),只有少數(shù)極端追求性能的混動(dòng)車型會(huì)繼續(xù)采用。
串并混聯(lián)將會(huì)成為主流,也意味著這個(gè)詞將不再有參考價(jià)值——大家都是混聯(lián),那么就要看究竟是“怎么混”的了。
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