“P”代表產(chǎn)品已進入預備階段:圖中的P0到P4,都是博格華納目前正在研發(fā)中的電動推進系統(tǒng)架構。
五年前還很少有人會預料到,2017年全球汽車動力總成、傳動系統(tǒng)和燃料領域的格局會如此多樣化。然而如今,幾乎所有人都認為,無論是要達到歐洲、北美以及亞洲等地區(qū)最新的減排標準,還是要達成更為長遠的電動化目標,發(fā)展各種類型的混合動力汽車都十分重要。
在博格華納動力驅動系統(tǒng)公司(BorgWarner PowerDriveSystems)產(chǎn)品戰(zhàn)略部總監(jiān)John Barlage看來,“從熄火-啟動系統(tǒng)一路發(fā)展到純電動汽車,我們將這一歷程視作‘電動汽車進化史’?!焙推渌麆恿ο到y(tǒng)一級制造商的規(guī)劃師所見略同,他也認為下一個周期(2019年-2021年)中,更多車輛將會搭載48V混合動力系統(tǒng),且“數(shù)量將會相當龐大”。
從已經(jīng)登陸歐洲的48V系統(tǒng)來看,這些產(chǎn)自奧迪及其他德國整車廠的系統(tǒng)都能提供強大的車載電力,通過電動增壓等方式很好地達到節(jié)能減排的效果,并能為自動駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)傳感套件提供高達3千瓦的電能。
Barlage信心滿滿地表示,“由于48V系統(tǒng)的經(jīng)濟效益非常吸引人,將會很快在北美車型上普及?!闭劶斑@一技術,業(yè)內(nèi)普遍認為,只需要普通(功率分流)混合動力系統(tǒng)約30%的成本,就能獲得相當于其70%的性能。博格華納的工程師還認為,隨著系統(tǒng)架構和封裝技術不斷升級,48V甚至更高電壓的混合動力模塊都將進行研發(fā),以實現(xiàn)P2架構的應用。
在P2布局中,電機將會置于內(nèi)燃機和變速箱之間(詳見圖解)。其他行業(yè)認可的混合動力架構布局(從前到后依次)包括:P0(主要為履帶-交流電機-起動機構,簡稱“BAS”);P1(例如位于飛輪位置的本田IMA);P3(電機置于主減速器前的變速箱輸出軸上);以及P4(也被稱為四輪驅動混合動力架構,采用后橋電動驅動方式)。除P2外,其他幾種方式都具有扭矩矢量控制功能。
Barlage注意到,“對傳動系統(tǒng)而言,P2架構的出現(xiàn)帶來了很多良機,包括能和雙離合變速器(DCT)甚至自動離合裝置配合工作(詳情請參閱:http://articles.sae.org/15576/),同時也非常適合插電式混合動力車。P2配置下的插電式混合電動車(PHEV),在純電動模式下的整體能效,甚至要高于混動模式。如果想要打造適合高速公路駕駛的電動車,或實現(xiàn)卡車的電動化,P2架構一定是首選。
博格華納高級工程部門的技術研究員Joel Maguire表示,公司的戰(zhàn)略規(guī)劃就是要“玩轉各種混動架構”。(圖片來源:博格華納)
同軸和異軸
“在其他的48V應用架構研發(fā)中,我們選擇首先從P0開始。”博格華納高級工程部的技術研究員JoelMaguire 說,“這樣可以將同樣的電機用于各個不同位置,能夠產(chǎn)生規(guī)模效應?!?/p>
Maguire告訴《國際汽車工程》(AutomotiveEngineering International)記者,他的產(chǎn)品研發(fā)小組根據(jù)OEM的各項需求,對應用于P2, P3或P4型混合動力系統(tǒng)的電機電磁材料進行優(yōu)化,從而設計出了“一系列滿足OEM汽車封裝要求的,結構緊湊、動力強勁的電機,而有些(競爭對手的)功率分流型的產(chǎn)品,甚至有些P2架構,也必須在設計上做出一些妥協(xié),因為其車結構的靈活性和現(xiàn)有的汽車封裝技術而言,還并不能很好地配合48V硬件設備?!?/p>
博格華納P2架構的一大特點,就是其167毫米(合6.57英寸)的軸向長度。根據(jù)公司內(nèi)部數(shù)據(jù)顯示,這一長度下的額定最大扭矩可以超過330?!っ祝ê?43磅·英尺),最大功率則能超過80千瓦(合107馬力)。無論是同軸(指和變速箱輸入軸、發(fā)動機曲軸以及扭矩減震器位于同一根軸上)還是異軸,這一模型都適用。而對于異軸而言,由于其安裝位置在驅動橋箱上方,因此這也算是一種傳動鏈驅動的解決方案,可以滿足較小的橫置發(fā)動機/前輪驅動車輛的封裝要求。
“空間上的節(jié)省主要在車輪之間,同時由于軸長不變,因此可以避免可能發(fā)生的機械損壞?!盡aguire解釋道,“這一模型棄用了交流電機,可以將空調壓縮機整合到同一個鏈傳動裝置上,在發(fā)動機關閉時,仍可以用48V系統(tǒng)讓空調保持運轉?!?/p>
上述兩種P2模塊中都包含一個分離式離合器,置于電機和雙質量飛輪的集成結構內(nèi),可以與當下最流行的傳動技術搭配使用,其中包括行星齒輪步進式自動變速箱,雙離合變速器(DCT)、無級變速器(CVT)以及自動換擋系統(tǒng)等。博格華納的工程師指出,P2架構的另一大優(yōu)勢就是:可以繼續(xù)使用目前已有的發(fā)動機和傳動系統(tǒng)。
“采用了P2架構,就可以在發(fā)動機和變速箱之間加入一個模塊。當然,這一方案并非絕對理想?!盉arlage說,“但同專門用于混合動力的變速器相比,這仍是更經(jīng)濟的選擇,涉及的調整也會少很多,而且還能改變尺寸大小。”而在配合DCT的配置時,使用P2架構則可以成為三離合器布置,也就是博格華納所說的“K-Zero”系統(tǒng),其中包括了連接到電機的分離式離合器,以及負責在兩套齒輪組之間進行切換的K1和K2離合器。
Maguire特別指出,“我們的戰(zhàn)略規(guī)劃是要玩轉各種驅動架構涉及,從P0到P4都能應用自如。而通過觀察OEM對各種混合動力驅動架構的探索,以及不斷的學習研究,我們已經(jīng)打造出了一套可用于各種設計布局的系統(tǒng)。”
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原文標題:混合動力不斷升級 底盤布局大有講究
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