半岛·BOB官方网站 新能源汽车混合动力技术路线P0-P4构型解析

对混合动力比较感兴趣的读者在看一些文章的时候，可能接触过“Px混合动力”这个术语。这是什么意思呢？其实就是指电机的位置，用来区分各种带变速箱的并联和串并联（混合动力）混合动力配置。

P代表位置，对于单电机混合动力系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，单电机混合动力方案可分为五类半岛·综合体育官网入口，分别为P0、P1、P2、P3、P4。

1. P0是传统启动器中电机放置的位置

1.定义

传统的汽车发电机通过皮带柔性连接到发动机曲轴上，当发动机运转时，会有少量的能量传输到这里，驱动逆变器发电。

P0 位于前端附件驱动系统 (FEAD)，也就是普通汽车上逆变器的位置。P0 混合动力车用更大的电机取代了这台逆变器。

该辅助系统位于发动机前部，包括电动机、电动涡轮、集成发电机/起动机、高压发电机等。

2. 结构

传统汽车上的FEAD如下图所示，其中Crank是发动机曲轴，Alt.是逆变器，给车载12V蓄电池充电，满足电动车窗、灯光、电启动、车载多媒体系统的用电需求，A/C是空调压缩机，supercharger是机械增压器，P/S是Power Steering动力转向，是机械液压动力转向的油泵，Water Pump是发动机冷却的水泵，Tens是张紧轮，用来调节皮带的力度，也就是传送到皮带上的能量大小。另外，一些老系统用来控制进气时间的凸轮轴也是在这个皮带上。

P0系统的一个重要优势是，有了更强劲的BSG（Belt-driven Starter/Generator）和更大的电池，当发动机停在红绿灯处时，就可以带动空调的机械压缩机运转。而P1系统如果想实现同样的功能，就需要使用电动压缩机。

不过P0混动即便有张紧轮，但一般来说皮带等软连接效率还是有限，所以无论是助力发动机还是回收动能，动力都是有限的。

因此P0一般只应用于自动启停系统、12-25V轻度混合动力以及48V弱混合动力。

3.适用机型

奥迪SQ7 TDI：

典型的轻度混合动力系统——使用超级电容器的马自达 i-Eloop，是 P0 布局：

下图是奔驰在A级和B级上采用的P0混动方案，其中wasserpumpe为水泵，Kurbelwelle为曲轴，Klimakocpressor为空调压缩机。

液压皮带张紧轮Hydraulischer Riemenspanner是P0混动中比较重要的部件，需要比普通张紧轮更强的张力调节能力，以保证在发动机启动和动能回收时有更大的传动效率。

2. P1 是原飞轮的位置，电机位于发动机后方，离合器前

1.定义

其实和P0类似，只是P1把ISG（Integrated Starter and Generator，一体化起动发电机）和发动机连接起来，取代了传统的飞轮，发动机曲轴作为ISG电机的转子，所以也支持发动机启停和刹车能量回收发电。

只要发动机运转，转子就会转动，定子上就会加交流电压，采用机械连接的P1布局传动效率高很多，除了可以用于自动启停、微混、弱混，还可以用于电压100-200V的中混系统。

由于电机与发动机为刚性连接，P1级可以实现动力辅助。驾驶者踩下油门踏板后，ECU会控制ISG电机立即补充动力，使车辆在动力输出与燃油经济性之间保持较高的平衡。在进行不同程度的制动时，ISG电机可以回收并储存发动机制动能量。在下长坡时，还会根据具体车速施加辅助制动力矩，提高安全性。

2. 结构

因为P1混动的电机是直接安装在曲轴上的，两者必须有相等的转速，不像P0的布局是通过皮带连接，有传动比，所以电机需要有比较大的扭矩，体积也比较大，还需要做得比较薄，才能放到原来飞轮的位置，成本也比较高。

P1曲轴连接 优点：比皮带轮更省油。在实际应用中，更高的驱动扭矩可带来更好的驱动性能 缺点：由于扭矩密度高，成本较高；不同的变速箱需要不同的设计方案，逆变器功率较高。

这两种布置方式都不适合电机和电池体积更大的强混系统。因为不管是P0还是P1，只要电机转，发动机曲轴就必须转，所以电机无法单独驱动车轮。在动能回收和滑行模式下，必须将曲轴驱动至怠速，这样既浪费动能，又会增加噪音和震动。P1系统没有纯电驾驶模式。

3.适用机型

目前P1级车型多为中混车型，由于可靠性高、成本低，国产客车、自主品牌多采用P1，如果你对排放要求不是很高，但追求加速性能或者更低的价格，可以尝试该类混动车型。

本田思域混合动力车、Insight 的第一代本田 IMA 混合动力车以及奔驰 S400 混合动力车均采用 P1 布局。

3. P2也位于发动机和变速箱之间

1.定义

与P1一样，P2也需要布置在发动机与变速箱之间，但因为不需要像P1那样集成在发动机壳体内，因此布置方式更加灵活——不仅可以直接装在变速箱输入轴上（这一般需要对变速箱进行重新设计），还可以通过皮带与变速箱输入轴相连，甚至可以使用减速齿轮（体积更大）。

P2纯电模式下可以和发动机脱离，因为电机和发动机之间有离合器，所以纯电模式下不会拖发动机的后腿，同时由于P2模式下电机后面有变速箱，所以变速箱所有档位都可以被电机使用。

2. 结构

P2的模式为：发动机离合器1-电机离合器2-变速箱差速轮。

P2是目前市面上混合动力车型最常用的模式，电机位于离合器之后、变速箱之前，通过在发动机与变速箱之间插入两个离合器和一组电机实现混动，属于并联双离合器混合动力系统。P2与P1模式基本相同，区别仅在于电机与发动机之间是否有离合器，以及是否可以切断电机的辅助驱动。

与P1不同的是，P2系统实现了纯电动驱动。

3. 特点

与P1相比，P2具有以下优势：

由于汽车与发动机之间有离合器，所以车轮可以独立驱动；在回收动能的时候也可以切断与发动机的联系。

由于马达与轴之间可以存在传动比，因此不需要太大的扭矩，从而可以降低马达的成本与体积。

▼大众途安3.0升V6柴油机+8速自动变速箱+P2配置（双离合），谁能告诉我这辆车多少钱？

但P2也有缺点，它只能在变速箱挂空挡时切断与车轮的联系，这样才能用来启动发动机。但如果变速箱无法快速挂空挡（行星齿轮式AT可以），则需要额外增加一个启动电机来满足自动启停系统频繁快速启停电机的要求——要么在P1位置使用中低压启动电机，要么在P0位置使用48V以上的中高压BSG电机。后者有两台电机接中高压，所以一般被称为“P0P2系统”，属于双电机直联混合动力（串并联）的一种。

4.舍弗勒的P2配置

从系统结构原理可知，P2在发动机和变速箱之间强行夹了一个离合器和电机半岛·综合体育官网入口，这样会引入一个极其麻烦的问题：轴向尺寸的增加。

主机厂的工程师都知道，有时候最大的麻烦就是布局问题。为了解决这个硬件问题，工程师们付出了很多努力，想出了很多办法：减少发动机的气缸数（四缸改为三缸，六缸改为四缸）、壳体一体化设计、将离合器进一步缩小到电机内，如下图所示：

说实话，这真是一个巧妙的硬件设计方案！舍弗勒将离合器系统集成到电机定子中，并推出了电动中央执行器（ECA），缩小了执行器的尺寸，提高了离合器的控制精度。

中央12V直流无刷电机可实现约0.002mm的高精度单步增量控制，使舍弗勒P2系统在“行进间启动发动机”时能够精准控制发动机与电机之间的扭矩传递。

舍弗勒为什么在中国大力推广P2？

其实舍弗勒除了P2之外，还有48V系统和纯电驱动系统，主推P2当然也是老箭巨花深思熟虑的决定：

1）政府2020年油耗目标，P2省油率高

2）P2采用模块化设计，易于集成

3）P2 比开发新的混合系统更便宜

4）P2可获得中国插电式混合动力补贴（纯电动续航里程>50km）

目前哪些车型搭载了舍弗勒的混合动力系统？

P2方案在欧洲最为流行，但欧洲主机厂硬件集成开发能力较强，舍弗勒更多是零部件（离合器）供应商，只需要满足主机厂的开发需求即可：

舍弗勒是大众捷达混合动力车和奥迪A3 etron的系统供应商。

舍弗勒P2混动模块最大的特点是可以与现有的发动机+变速箱组成的动力总成匹配，实现混动系统，因为它的尺寸非常紧凑，而且不需要昂贵的离合器就能提供超过800Nm的扭矩，可以适配多种车型，从中混到插电式重混。

舍弗勒P2混动模块以创新方式分配动力，当扭矩从电机输出至发动机启动发动机时，通过分离离合器进行传输，最大可传输300Nm扭矩；当发动机和电机向变速箱侧输出动力时，扭矩通过单向离合器进行传输，最大可达800Nm。

5.适用机型

代表车型为奥迪a3 e-Tron，采用大众自主研发的1.4TSI发动机，搭载永磁同步电机+6速DSG自动变速箱，峰值功率可达150千瓦，峰值扭矩则飙升至350牛米。

4.P3是放置在变速箱后面的电机，直接驱动主减速器

1.定义

P3模式将电动机移至变速箱末端。模式为：发动机-离合器-变速箱-电动机-减速器-轮。

P3模式下的纯电驱动需要克服变速箱被拖在前面的加速阻力，电机无级换挡，不间断动力。相比于电机在变速箱前面的P0、P1、P2布局，P3主要优势在于纯电驱动和动能回收效率。传统汽车变速箱损耗较大，对于电驱动占比较高的插电式混动系统来说更是难以承受。

2. 结构

因为P3电机必须接在车轴上，所以不能用来启动发动机，所以P1位置的中低压启动电机还是有必要的，为了满足自动启停的需求，电机功率不能太小，电池也需要加大。

但是新的问题又出现了，如果用于自驾游或者露营，需要用电，这时候P3的劣势就出来了，当电池没电了，只能抛弃电器；P2可以启动发动机发电，满足电磁炉等大功率电器的需求。

▼ 法拉利LaFerrari混合动力超级跑车P3配置

大家可能会问，P2和P3的结构有什么区别呢？其实你理解就是一样就可以了，毕竟大家所熟知的混动，可以纯电跑，可以充电，还可以油电并用，比较省油。至于结构，消费者基本不会太在意。

P2 一定比 P3 好吗？不一定。P3 比 P2 少了一个离合器，纯电传动更直接、更高效。比如比亚迪的秦，在急加速方面表现就非常出色，这一点是其他混动车所无法比拟的。同样，在行驶过程中，你可以选择合适的档位，配合相应的离合器启动发动机，这比 P2 更容易，更像是发动机反向启动。

最重要的是，对于工程师来说，分体式设计难度较小，驱动电机不会在原有双离合器的位置挤占空间来满足电机的安装。不过单减速器带来的高性能电机可能会增加成本。

另外，匹配过电机的朋友都知道，额定扭矩和峰值扭矩，以及与发动机的叠加扭矩，都会对DCT离合器的匹配提出更多的要求。相比秦的P3，电机匹配时DCT双离合器总成没有变化，但高尔夫GTE就没有那么幸运了，可能大家以为DQ250的350Nm输入扭矩没变？

事实就是，原来的2.0T发动机现在已经换成了低功率的1.4T+ISG，才能满足整车的需求，而原来220多公里每小时的极速现在已经降到了202公里每小时。其实最高时速对我们来说意义不大，0-100公里每小时加速的变化也比较弱。原因就简单多了，变速箱就是个“管家”，房子里的爆发力就是“管家”的极限能力。

比亚迪采用自主研发的1.5T+6速DCT自动变速箱，加上110KW的电机，组成了完整的插电式混合动力总成。

P3配置缺点：电机无法与变速箱或发动机集成，需要额外的体积。理论上P3更适合后驱车，布局空间充足。另外可以在P0位置增加一个BSG电机，接上高压，变成“P0-P3配置”串并联混合动力。

3.适用机型

代表车型：本田i-DCD、比亚迪秦、长安逸动。现代的混合动力轿车采用此系统，法拉利的LaFerrari混合动力超级跑车也采用此系统。

5. PS 是位于变速箱内的​​电机

在很多文章中，Ps和P3统称为P3布局，但其实这两者是有区别的。P3是电机与变速箱输出轴的耦合方式，可以离变速箱有一定的距离，更靠近驱动轴。一般采用齿轮或链条传动。

Ps直接集成在变速箱中，Ps系统基于双离合变速箱，充分利用双离合变速箱在两个输入轴之间切换的功能，将电机集成到其中一个轴中（通常是双数齿轮轴）。

实际应用中，被称为P3的混动配置其实就是Ps，比如大众速腾混动、奥迪A3 e-tron、沃尔沃T5前驱混动、比亚迪秦等，采用Ps的方案有中混、强混、混动策略插电混动、增程式插电混动等。

6.P4是电机置于后轴，轮边驱动也叫P4

1.定义

P4模式将电动机置于驱动桥上，直接驱动车轮。P4布局中的电机可以通过链条或齿轮驱动前/后轴，或者像Acura NSX混动超跑那样干脆取消一侧的车轴，直接使用两个轮毂电机。这样会提高过弯性能（但对电控的要求也极高），同时也省去了车轴和差速器带来的效率损失和额外的车重。

P4布局最大的特点是电机与发动机不驱动同一轴，这意味着：

（1）车辆可实现四轮驱动

（2）电动机与发动机实际上是通过地线耦合起来的，虽然工作性质和其他简单的并联连接很相似，但是车内并没有任何机械连接。

2. 结构

P4布局特点与P3布局类似，但大部分P4布局（仅有一个P4电机接高压）无法随意切换纯电驱动与纯机驱动，也就是说切换前后驱动不利于车辆操控与舒适性。P4混动多以各类插电式混动或弱混模式为主，由于纯电驱动与纯机驱动切换不方便，P4强混相对少见。

因此，大多数 P4 混动车并不像宝马 i8 那样采用插电式混动，主要用电机驱动后轴，只有需要更多动力时才启动发动机驱动前轴：

否则，像沃尔沃在前轮驱动SUV上搭载的T8混动四驱，以及宝马在后轮驱动轿车上搭载的混动四驱一样，另一轴上的电机只是起辅助作用，车辆仍然以发动机为主要驱动力：

为了保证始终有足够的电力来驱动另一轴上的电机，这两款车在发动机驱动轴上还配备了一台电机，宝马在P0，沃尔沃T8在P2，用于启动发动机、给电池充电，并为前轴提供驱动力。这两种配置可以分别称为P0-P4和P2-P4。宝马的P0-P4配置可以将发动机-P0部分与车轮分离，实现驻车充电的功能，甚至提供了串联模式——主电机驱动前轴上的汽车，发动机负责为后轴上的P0电机充电。

或者更特殊一点的像比亚迪唐，主要采用前轴上的主电机进行电驱动，但用于增程的发动机也放在前轴上，后轴上只有一台小电机。这是因为唐的发动机不只是用来增加动力，还用来增程，不像宝马的发动机主要用来增加动力，所以主电机和发动机放在了同一条轴上。

其实这类车也可以采用P1-P4的布局，前轴主电机负责主要驱动，后轴的发动机和P1电机脱离车轮后，与前轴电机形成串联模式，发动机在保持前驱的情况下可以延长续航里程，需要最大性能的时候可以一起驱动。不过比亚迪因为没有后驱布局经验，所以不能采用这个路线。

3.适用机型

比亚迪唐是P2+P4混动，这种混动模式主要用在跑车和越野SUV上，比如保时捷918 Spyder、讴歌NSX、宝马i8等跑车的前轮都是电机直接驱动，当然后轮也是发动机和电机混合驱动。

所以简单来说半岛·综合体育官网入口，从P0到P4的所有模式都有一个共同点：变速箱保留了传统的齿轮。

写了一下午了，好累啊！