2019年03月07日 | 全新出行——浅谈混合动力系统P2模块

2019-03-07 来源：汽车与新动力

采用先进的同轴式和偏置式P2模块的混合动力汽车具备诸多技术特色，如启/停功能、再生制动、电动助力和纯电驱动。本文将对P2模块进行简析。

伴随汽车行业当前所面临的一些重大变革，汽车制造商和供应商需要不断探索如电动汽车和混动汽车的全新出行概念，从而迎合自动驾驶、电动出行、智能互联化和城市出行概念的发展趋势。

P2模块的布置类型在当前的混合动力领域中备受青睐。当分离离合器布置在内燃机和电机之间时，P2模块可以纯电动模式来驱动汽车行驶。而电机依次布置在发动机和变速器之间。纵观全球范围，博格华纳能够辅助汽车制造商解决其所面临的难题。通过研发创新方案，如博格华纳公司的同轴式和偏置式的P2模块，不仅满足了混动汽车的技术增长需求，而且加强了其为燃油车、混动车和电动车提供清洁和高效驱动技术的首席供应商的地位。

1 P2布置形式

偏置式布置将电机与主轴进行并联布置，通过链条连接方式来传递转速/扭矩。然而，在同轴布置的方式中，电机直接与主轴相连。由于电机的位置不同，这两种结构概念主要通过布置空间的差异来进行定义。对于纵向驱动机构以及双离合器（DCT）而言，采用同轴布置尤为合适。特别是将双离合器模块与分离离合器内嵌在电机中，纵向驱动机构的轴空间并未受到一定程度的限制，对DCT应用同轴布置非常实际。虽然在同轴布置中，电机的尺寸和质量较大，但其可集成到现存驱动机构的空间中，既不需要进一步的空间来与变速器相接，也无需增加传递扭矩的零部件。

相比之下，尽管电机能够通过链条直接连到主轴上，但因为较小的半轴空间需求和针对电机位置的高度柔性化处理，偏置式布置对横向发动机布置而言，较为合适。偏置式布置还具有额外的技术优势，如进一步集成链驱动总成的潜力及具有合适的齿轮比。

为了增强P2模块的效率和匹配性，除了经典的单分离离合器外，使用锁止机构、单向离合器（OWC）或三片式离合器的结构同样也较为适合。单分离离合器概念不仅覆盖了所有的变速器类型，而且能获得最佳的耐久性和功能性，同时通过使用湿式离合器使布置空间实现最小化。就电机内部的布置而言，同轴的分离离合器通过离合器润滑油去冷却转子，且让离合器壳体和转子载体整合到同一个单独部件上。

对混合动力的DCT提供具有优势的总长度后，三片式离合器设计与双离合器及嵌入电机中的分离离合器是DCT混动变速器的基础选择方案。通过使用OWC进一步优化分离设备所需的空间。在改善效率和降低系统成本的同时，还减小了系统结构匹配的复杂性。当其与AT、CVT或其他系统相结合时，关于发动机制动损失导致的技术弊端，仅通过在DCT两根轴中的一根轴上安装电机和OWC就可在DCTs中实现补偿。

尤其是当其集成为一个混合动力分离离合器时，发动机的连接驱动通常会占据驱动过程的大部分时间。在锁止状态得以显著减小的压力作用下，通过对其给予最大化的扭矩转移，锁止机构进一步加强了湿式摩擦离合器的效率。博格华纳在其实施的仿真过程中宣称CO2的减小量为1.5 g/km。此性能由集成锁止机构60%的关闭时间及在WLTC驾驶循环下约为0.6 MPa的平均关闭压力下辅助获得。

2 P2性能影响因素

电机的运转和布置、电机的冷却系统、绕组类型（分布式和集中式）和绕线形状（圆形和矩形），还有转子总成设计代表着不同电机布置结构的考虑因素。由于在偏置式布置及有限的轴空间中，电机与发动机易于安装，所以就布置而言，采用高速小型电机是较为理想的选择。相比之下，一个低速大直径的电机，由于其大直径能产生更高的扭矩，更适合于同轴结构。离合器或者齿轮可嵌入到转子或定子总成中，以及增大的电机直径，可进一步优化总布置的效益。

一种高电压方案可提供超过100 kW的功率输出，通过许可汽车在纯电动模式下行驶，即能实现较好的燃油经济性；而能提供高性价比的低电压系统方案，可以大幅降低CO2排放。就其持续运转性能而言，最高效的方式是通过油冷系统来冷却电机。冷却液直接与电机的高温零件接触。采用了水乙二醇（WEG）冷却液系统，结合内部飞溅的机油，在较高的油温影响下，此结构能够有效实现高性能。

绕组和绕线形状也能影响电机的性能。与集中式绕线电机相比，分开式绕线定子总成能提供较低的转矩波动和齿槽转矩。当电机重要部分的脉冲有所减小后，可以实现相应的噪声、振动和声振粗糙度（NVH）性能。分开式绕组中矩形截面导体可使电流密度最大化，为此改善了散热，减小了振动与噪声，增加了功率密度。其他需考虑的因素主要为转子总成，与感应电机相比，内置式永磁（IPM）电机磁场无需从外部进行励磁，从而促进了其优良的耐久性和较高的工作效率。此外IPM转子可与所有类型的定子总成相结合。

博格华纳新开发的P2模块提供了一类混动系统的方案，在对其调整后能够满足客户的特殊需求。此外，博格华纳混动形式的多种结构，包括电机、摩擦离合器、链条和其他系统构成了其主导技术。

混合动力 P2模块

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