根据目前主流混动技术方案中电机的位置,分为P0、P1、P2、P3、P4,在成本、布局、性能等方面各有利弊,本文结合大众GTE的具体案例分析P2方案。
关于GTE的动力总成
动力系统由一台1.4TSI发动机(115kW,200Nm),和一台电动机(85kW)组成了。综合功率达到160kw,变速箱是一台6速DSG。
这台发动机就是那台著名的EA211!
这台变速箱就是那台著名的DQ380!
问题是关键的电机:
关于GTE的性能
高尔夫和帕萨特的自身重量,车身尺寸和风阻系数导致整车性能略有差异。但总体而言,都可以列入GTI的数据范围。
- 百公里油耗为2.0L以下(高尔夫为1.5L)
- 纯电动模式下可续航50km
- 百公里加速锁定在8秒以内(高尔夫是7.6s)
关于高尔夫GTE,帕萨特GTE
这个车从外观上辨别最直接的办法就是蓝色。在前进气格删上,方向盘上,在换挡杆上,都有一抹大众蓝。关于车的图片很多,这里放几张大家参考一下。
图1中可以看到进气格删上的蓝色,以及充电插座。顺便说一句,这个充电插座的设计还是挺有想法,可见充电器与电机逆变器和DCDC距离不远,从侧面猜测起功率电子期间非常集成化。
图2是普通版本和旅行版。
图3可以看到前舱布置图,橘色线缆就是高压线束,非常规整。最后面2跟粗的线束是与动力电池连接用的,中间2跟细一点的线束可能是充电线,后面3跟粗的线束是电机的3相交流电线束。
图4是整车的架构。可以看到电池主要布置在后排座椅的前下方,而油箱则挪到行李箱的下方。排气管穿过电池包。
GTE插电式混合动力变速箱
从前面的介绍中,大家已经知道这是一个DSG变速箱,也就是DQ系列。如下图片中的动力总成分解图,可以看到除了双离合器模块(clutch C1和Clutch C2),还有一个叫做断开离合器的东西(engine disconnect clutch, C0)。由于德语离合器叫做kupplung,也有人叫做K0离合器。
换个角度看看。图中有一圈由块状组成的圆环就是电机的定子,学术名字叫做分布式绕组。在它的下方有一个灰一点的金属片,这就是断开离合器K0。在这个灰色金属片的后面有2组黑一点的金属片,这是K1和K2离合器,也就是双离合器模块。这里的离合器都是湿式离合器。这种电机与发动机可以断开的概念形式,我们通常称之为P2形式。
如果我们再看如下剖面图,可以看到电机的肚子中藏了一个离合器,就是K0。这个设计看起来似乎很紧凑,也有点让人觉得过于复杂。这么做的主要原因是要节约轴空间,也就是缩短变速箱的长度,不得不让一个离合器藏身与电机的肚子中。
另外不得不提的一点是DQ系列变速箱采用的短长度设计,也就是奇数和偶数轴以及倒挡轴都是并列布置,使得轴向空间本来就很短。即使增加一个电机的长度,DQ系列变速箱与一个四缸发动机组合成动力总成依然可以塞进高尔夫的前车架中。大众所谓的MQB平台化设计,如果高尔夫放得下一定也能放得下其他适用于MQB平台的车型。
功能:
早就说了这套系统可以纯电动行使50km,也就意味着有纯电动行驶功能。
- EV模式:K0离合器是打开的,一个电机驱动双离合器变速箱。这就是我们经常说的EV模式,变速箱该换挡换挡,只是发动机不工作。
- 内燃机模式:电用完了怎么办,还跑不跑长途了?这时候电机就别掺和了,主要是发动机来驱动,变速箱该换挡换挡,电机就跟着转吧。
- 运动模式:在运动模式下,发动机总是起动的。电机功率根据油门大小决定。
而且刹车的时候电机还要发电帮助制动,这就是所谓的制动能量回收。反正电机和变速箱是始终连接的,电机正扭矩就是驱动,负扭矩就是制动。
实际上在开车的时候,如果你按下了EV的按钮,那么车子总是尽量用电池,要知道这个电机足够让你跑到130km/h,高速跑跑都够了。而电池电量下降到比较低的时候进入所谓的混合动力模式,这时候发动机和电机随时都在互相切换。
为了让系统随时可以在EV和内燃机驱动时候切换,必须想个办法起动发动机。有没有办法通过K0离合器来起动发动机呢?可行的,只需要让K0离合器一边半联动一边传递扭矩就可以了(这个叫滑磨)。起动时候有很大的冲击呀,没关系,我让后面的离合器也滑模,转速波动就不会被传递到车轮了,驾驶员感觉不到的。三个离合器协调配合。
结论:
大众汽车确实非常“固执”,执着于双离合器变速箱,执着于平台化设计。这套有许多争议的DSG黄金动力总成,如今进化成P2插电式混合动力系统,再次跟随潮流。
这个紧凑,多功能,高效率(所谓高效率是针对其他混合动力系统而言),而且很容易平台话的系统,是不是很有前途呀?
至此,大家应该对大众插电式混合动力高尔夫和帕萨特有很好的理解。下面给大家一个小小的彩蛋。也许大家听说过Audi A3 e-tron 插电式混合动力。从如下图片大家发现了什么呢?
这里的6 speed e-S tronic 变速箱其实也就是DQ400e。
如果在大众汽车其他品牌,比如斯柯达,那么很可能不久之后也会发现同样的变速箱。
小结:
实际上大众并非突然冒出一套插电式混合动力系统。而且前文也提到大众也并非只有这一种技术方案。
大众汽车在2011年左右发布了一款非插电式的混合动力,其设计理念也是P2,主要于干式双离合器匹配,电机功率20kw左右。
在往前到推到2005左右时代,大众汽车尝试过TWIN drive的概念设计,并且尝试用一个档位的变速箱,但放弃了。
在往前在2000年早起初,大众汽车推出过3LLupo概念车。
事实上任何公司追求卓越,不断进步,在考虑市场的同时与时俱进!
作者为资深混动专家
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