双电机分轴驱动插电混动车或成主流新能源车

2015-08-14 20:54:56来源: 互联网
    当1997年第一代普锐斯正式投产的时候,恐怕连丰田汽车自己也没有想到,由它率先实现量产化的混合动力技术在十余年后的今天会发展成为一个庞大的新能源车市场。而以混合动力技术为基础所衍生而来的插电式混合动力技术已然成为了衔接纯电驱动电动汽车和传统内燃机汽车的重要一环。

    一直以来,业界有观点认为,插电式混合动力技术作为传统内燃机汽车和纯电驱动汽车之间的衔接起到的是一个过渡品的作用,通过插电式混合动力车型的过渡来改变百余年来人类汽车社会所形成的固有的运作模式。既然是过渡产品,插电式混合动力车型必然在纯电动车型到来时自然消亡,而这个时间并不会存在太长。

  对于这个观点,笔者持保留意见。在笔者看来,纯电驱动的电动汽车,无论是燃料电池也好还是纯电池驱动也罢,实现普及都需要一个长久和全面的基础设施普及过程。同时这两类产品的相关运作模式还有待于市场的检验,而这个过程回是一个非常长久的过程。那么,作为伴随着新能源时代的到来而出现的重要产品,插电式混合动力车型绝对不仅仅是过渡的作用,而是作为内燃机动力发展之后的一个新时代车型出现,插电式混合动力车型也将作为一个大类型的新能源车产品长期存在于汽车市场当中。所以,插电式混合动力汽车的产业化也必然是我国汽车产业下一步发展的重中之重。

  正如前文所述,插电式混合动力技术从本质上来讲是基于混合动力技术发展而来的,换句话说,插电式混合动力系统的基本架构就是混合动力系统的基本架构。那么,从电动机在系统中的输出比例来看我们可以大致把混合动力技术分为弱混合动力系统构型和强混合动力系统构型两种模式,而插电式混合动力系统就是强混合动力系统构型的代表。以目前国际上主流的强混合动力系统构型来看,又可分为单电机系统和双电机系统。单电机系统在乘用车领域一般采用双离合器并联式的结构,根据驱动形式的不同又分为前驱车型和后驱/四驱车型。而双电机系统则根据不同的构型分为双电机混联动力分流系统、双电机分轴驱动系统以及双电机电驱动变速箱系统。其中,双电机混联动力分流系统的代表车型为丰田普锐斯,而双电机分轴驱动系统的代表车型则是宝马2系插电混动版。在笔者看来,在这几种混合动力的构型里,双电机分轴驱动系统是最具发展前景并且最受汽车企业欢迎的一大构型。原因主要有以下几点。

  第一, 双电机分轴驱动系统能够简化插电式混合动力系统的复杂程度。

  顾名思义,双电机分轴驱动系统是将两台电动机分别放置在车辆的前桥以及后桥上。那么相比于双电机混联动力分流系统,双电机分轴驱动系统就简化了在单一车桥上进行的动力分流工作。比如说,在双电机混联分流系统中,要实现增强型发电机、内燃机以及电动机在同一车桥上的动力输出,就必须要加入行星齿轮作为动力分流装置,结构较为复杂。除了系统整体较为复杂之外,电动机和发动机的共处一室也不可避免的造成了机舱空间布置的紧张。造成在同一款车型上同时推出插电式混合动力系统和传统动力车型的困难。

  而双电机分轴驱动系统则不存在这样的问题,从结构上来讲,位于后桥的电动机与传统的内燃机本身不存在机械结构的硬连接。所以不需要通过行星齿轮的方式实现动力间的传输和切换。另外,内燃机和电动机分别为前后桥提供动力的方式避免了两套动力系统对同一驱动桥的动力耦合,极大的弱化了插电式混合动力系统的复杂程度。在空间布置方面,双电机分轴驱动系统对于机舱内部的空间需求较低,所谓的双电机,除了后桥驱动电机之外,与传统内燃机匹配的电机多为增强型起动机系统,对于机舱空间的侵占较小。所以传统车型的机舱布置就可以满足插电式混合动力系统的要求,不需要对纵梁等机舱结构件进行大幅度的修改。这也就意味着,双电机分轴驱动系统的运用可以更为轻松的实现同一款车型中插电式混合动力系统和传统动力的同时存在。

  第二, 双电机分轴驱动系统能够提升车辆的行驶性能。

  双电机分轴驱动的架构最大的特点就在于实现了后桥的辅助驱动能力,继而实现了全时四驱的驱动形式。全时四驱的优势想必大家也都有所了解,简单点说,全时四驱系统的加入第一能够改善车辆的循迹性,强化车辆的过弯性能。第二,全时四驱系统能够改善车辆在低附着力路面情况下的车辆行驶稳定性,强化车辆的安全性。第三,全时四驱系统能够改善车辆的通过性,增强车辆的越野能力。第四,全时四驱系统能够改善车辆在极限路况下的动力响应,提升车辆的动力性能。

  在双电机分轴驱动的架构中,后桥上的驱动电机以及与之匹配的减速器自身的重量对于平衡车辆的前后质心分配能够有所助益,再加上位于车辆后方的电池组,采用双电机分轴驱动的插电式混合动力车辆可以拥有更加接近于50:50的前后配重比,继而提升车辆的操控稳定性表现。

  由于插电式混合动力系统独特的动力输出方式,采用双电机分轴式架构的插电式混合动力车辆在理论上可以实现三种不同的驱动形式,即前置前驱、前置后驱、全时四驱。三种不同的驱动形式所带来的操控体验的变化绝对是其他车型所无法比拟的。而电动机的恒功率和恒扭矩输出特性将带来传统内燃机无法比拟的加速响应。

  第三, 双电机分轴驱动系统实现的四驱系统结构大为简化,同时强化四驱性能。

  对于传统内燃机动力的车型而言,要实现四驱系统的架构就必须先解决以下几个方面的问题,首先是车身平台必须是满足传动轴通过的四驱车型平台;其次,变速箱必须带分动器或取力器的结构;第三,需要由满足半轴和后减速器放置的后桥结构需要。第四,要实现全时四驱还需要专门的中央差速器。而这四个方面的条件直接限制了在普通的车型平台上开发四驱系统的可能性。

  对于双电机分轴驱动系统的插电式混合动力显然就不存在这样的问题,首先,前后桥的连接为软连接,没有传动轴,所以车身平台不需要为传动轴的通过流出避让的空间。其次,与内燃机匹配的变速箱不与后桥产生连接,所以就不需要分动装置或取力装置。第三,电动机与内燃机不产生机械连接,所以前后桥的差速可以通过对电动机转速的控制来实现,继而实现了无中央差速器式的全时四驱。所以,双电机分轴驱动的插电式混合动力系统可以轻松的在轿车平台上实现全时四驱的架构,于是这也不难理解为什么宝马2系的插电式混合动力版车型均采用这一配置。

  从性能上来看,双电机分轴驱动系统实现的电动全时四驱相比于传统的全时四驱架构还有以下优势,第一,电动机与内燃机的分轴驱动保证了前后桥都能够提供足够的动力,不存在传统全时四驱架构中的扭矩分配问题。第二,电动机驱动的后桥可以提升车辆的脱困性能。第三,由于没有传动轴和分动箱的动力传递,所以双电机分轴驱动可以降低动力传递过程中的动力损失。

  所以,无论从哪个方面来看,双电机分轴驱动的插电式混合动力都是优势明显,一来降低研发和布置的难度,第二提升车辆的性能。对于任何一家汽车企业而言,开发双电机分轴驱动的插电式混合动力系统都是一笔不会亏本的买卖,何乐而不为。可以预见的是,在未来新能源车的市场上,将会有越来越多的车型采用双电机分轴驱动的结构形式。

关键字:电机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/0814/article_11329.html
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