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混动百科 | 为什么性能车都喜欢用「P4电机」?成年人全都要!

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今天我们来讲「Px电机架构」的最后一个「电机」——「P4电机」。

「P4电机」:我很独立

P4电机示意图

首先,「P4电机」被定义为位于与「发动机」不同轴且可直接驱动车辆的「电机」。这里大家要注意,不要误解上面示意图,并不是位于「后桥」的「电机」才被叫做「P4电机」。

2021款科尼赛克Gemera动力总成结构

比如之前我们提到过的「科尼赛克 Gemera」,其位于「前桥」的「共轴电机」才是「P4电机」,而位于「后桥」的2个「电机」,其架构形式更接近于「P2电机」,位于「离合器」后,「变速器」前。

ProteanDrive的轮毂电机机构示意图

又比如我们之前提到的「轮毂电机」(后被称为「轮边驱动电机」),其架构形式也被归在了「P4电机架构」中。这里我们可以看到「P4电机架构」有以下特点:

1. 「电机」与「发动机」不驱动同一轴;

2. 「发动机」+「P4电机」必然可实现车辆的四驱;

3. 车辆内部不存在任何机械连接,若是硬要找出「发动机」与「P4电机」的关系,那也只能开玩笑地说『两者通过地面耦合』了~~

「差速器」:我也可以带电

从「P4电机」的特点我们了解到,其可以通过链条或齿轮驱动前轴/后轴,也可以直接用轮毂电机驱动车轮,于是在传统汽车上有一个部件就有点尴尬了:

「差速器」:若将「P4电机」放在前轴或后轴上,那么「差速器」貌似就要优化了;

「车轴」:若用「轮毂电机」作为「P4电机」,那还有「车轴」啥事呢?

沃尔沃S60L PHEV(2014款)的混动结构示意图

先来说说混动工程师们对「差速器」的优化,我们就以沃尔沃第一代沃尔沃插电混系统为例(2013年),其中比较有代表特色的车型,就是基于「EUCD平台」打造的「沃尔沃S60L PHEV」。

第一代沃尔沃插电混系统中的集成起动发电机(BISG)

其主要构成部件为一颗2.0T Drive-E「发动机」,一颗与「发动机」的「曲轴」集成的「P1电机」(ISG发电机),配合在「P1电机」后方的8速「自动变速器」,三者构成了「前桥」的动力总成。

ERAD电气后桥驱动系统示意图

而在「后桥」则是有一颗峰值功率50kW的「P4电机」(沃尔沃称其为「ERAD」Electric Rear Axle Drive 电气后桥驱动,后简称「ERAD」),其位于后副车架上。配合「前桥」上的动力总成,可实现纯电、混动、高性能、四驱和动能回收5中驾驶模式,最大续航里程达1000km,高性能模式下百公里加速时间为6秒左右。

ERAD的行星齿轮组示意图

其中「ERAD」则是对传统的「差速器」进行了优化整合:

1. 「ERAD」在加入「电机」的同时,其「行星齿轮组」的「托架」成为了「差速器」的「壳体」,而「外齿圈」被固定在「壳体」上;

2. 「行星齿轮」具有9.14∶1的固定「传动比」,进行调速;

3. 「太阳齿轮」作为是「P4电机」转子轴的一部分,并可通过「离合器」与其余旋转部件上分离。

ERAD的差速器示意图

而「ERAD」保持了一定传统「差速器」结构——一套不带制动器的常规「齿轮」(如上图)。当「ERAD」未启用时,则「差速器」的「壳体」将静止不动。当车辆进入泥潭,需要脱困时,「差速器」则会使「驱动轴」沿反方向旋转。

第三代基于CMA平台打造的插电混系统(2018年)

此后,沃尔沃插电混车型又经过2代的发展,目前基于「CMA平台」的插电混系统带来更强劲的动力。限于篇幅,我们会在混动汽车品牌系列中展开单聊。

「P4电机架构」的多样性

在布局「P4电机」时,我们会发现一个比较有趣的问题:由于「发动机」与「P4电机」不同轴,所以,当「发动机」单独驱动模式转换成「P4电机」单独驱动时,车辆的驱动位置就变了。

随着动力源的切换,必然带来不佳的体验

举个例子,当车辆是前置「发动机」后置「P4电机」的布局,一旦动力源切换,那么这车就会发生,瞬间从前驱驾驶变为了后驱模式。这种切换模式显然不利于车辆操控性和舒适性。

所以,在运用「P4电机架构」时,我们常常会做选择:

「P4电机」为主:以「P4电机」作为驱动车辆的主要动力源,只有在需要更大功率或扭矩时,才会起动「发动机」所领衔的动力总成;

「发动机」为主:车辆仍然以「发动机」驱动为主,「P4电机」只作为辅助驱动或是作为四驱模式的第二动力源,这种情况,「P4电机」并不需要太大的功率。

宝马i8(2015款)动力总成(部分)示意图

「P4电机」与「P3电机」还有一个相似点,那就是馈电能力有限。故此,通常在使用「P4电机」的同时,我们也会搭配上一颗用于发电的「电机」,比如上文提到的「沃尔沃S60L PHEV」上使用「P1P4电机架构」。此外,还有「宝马i8」(如上图)和「宝马X1」上使用的「P0P4电机架构」。

比亚迪DM-p混动系统的『三擎四驱架构』

当然,也有比较『成年人』的做法,比如此前提到过的「比亚迪DM-p混动系统」的『三擎四驱』模式,在「P0P4电机架构」基础配置上,再增加一枚「P3电机」,原则上可以实现「发动机」、「P3电机」和「P4电机」串联,并纯电驱动汽车。同时又有「P0电机」(BSG电机)为电量保驾护航。

感慨几句

Px电机架构示意图(动图)

通过5篇的干货文章,初步地捋了一下「Px电机架构」的定义、作用和特点,原本以为5000字就可以完成,没想到光制作图表就花费了超过10个工作日,希望大家喜欢这些原创的图表。相信追更至今的小伙伴应该对混动汽车的技术已经有了最最基础的知识储备了。

Px电机架构的基础知识

下期将是「Px电机架构」章节的最后一部分,我将谈谈个人对「Px电机架构」的一些看法,粗浅地分析一下为什么不同的主机厂会选择不同的「Px电机架构」,那么,我们下期再贱~~科科~~

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