混合动力汽车的电动推进系统架构解读

“P”代表产品已进入预备阶段：图中的P0到P4，都是博格华纳目前正在研发中的电动推进系统架构。

五年前还很少有人会预料到，2017年全球汽车动力总成、传动系统和燃料领域的格局会如此多样化。然而如今，几乎所有人都认为，无论是要达到欧洲、北美以及亚洲等地区最新的减排标准，还是要达成更为长远的电动化目标，发展各种类型的混合动力汽车都十分重要。

在博格华纳动力驱动系统公司（BorgWarner PowerDriveSystems）产品战略部总监John Barlage看来，“从熄火-启动系统一路发展到纯电动汽车，我们将这一历程视作‘电动汽车进化史’。”和其他动力系统一级制造商的规划师所见略同，他也认为下一个周期（2019年-2021年）中，更多车辆将会搭载48V混合动力系统，且“数量将会相当庞大”。

从已经登陆欧洲的48V系统来看，这些产自奥迪及其他德国整车厂的系统都能提供强大的车载电力，通过电动增压等方式很好地达到节能减排的效果，并能为自动驾驶辅助系统（ADAS）传感套件提供高达3千瓦的电能。

Barlage信心满满地表示，“由于48V系统的经济效益非常吸引人，将会很快在北美车型上普及。”谈及这一技术，业内普遍认为，只需要普通（功率分流）混合动力系统约30%的成本，就能获得相当于其70%的性能。博格华纳的工程师还认为，随着系统架构和封装技术不断升级，48V甚至更高电压的混合动力模块都将进行研发，以实现P2架构的应用。

在P2布局中，电机将会置于内燃机和变速箱之间（详见图解）。其他行业认可的混合动力架构布局（从前到后依次）包括：P0（主要为履带-交流电机-起动机构，简称“BAS”）；P1（例如位于飞轮位置的本田IMA）；P3（电机置于主减速器前的变速箱输出轴上）；以及P4（也被称为四轮驱动混合动力架构，采用后桥电动驱动方式）。除P2外，其他几种方式都具有扭矩矢量控制功能。

Barlage注意到，“对传动系统而言，P2架构的出现带来了很多良机，包括能和双离合变速器（DCT）甚至自动离合装置配合工作（详情请参阅：http://articles.sae.org/15576/），同时也非常适合插电式混合动力车。P2配置下的插电式混合电动车（PHEV），在纯电动模式下的整体能效，甚至要高于混动模式。如果想要打造适合高速公路驾驶的电动车，或实现卡车的电动化，P2架构一定是首选。

博格华纳高级工程部门的技术研究员Joel Maguire表示，公司的战略规划就是要“玩转各种混动架构”。（图片来源：博格华纳）

同轴和异轴

“在其他的48V应用架构研发中，我们选择首先从P0开始。”博格华纳高级工程部的技术研究员JoelMaguire 说，“这样可以将同样的电机用于各个不同位置，能够产生规模效应。”

Maguire告诉《国际汽车工程》（AutomotiveEngineering International）记者，他的产品研发小组根据OEM的各项需求，对应用于P2, P3或P4型混合动力系统的电机电磁材料进行优化，从而设计出了“一系列满足OEM汽车封装要求的，结构紧凑、动力强劲的电机，而有些（竞争对手的）功率分流型的产品，甚至有些P2架构，也必须在设计上做出一些妥协，因为其车结构的灵活性和现有的汽车封装技术而言，还并不能很好地配合48V硬件设备。”

博格华纳P2架构的一大特点，就是其167毫米（合6.57英寸）的轴向长度。根据公司内部数据显示，这一长度下的额定最大扭矩可以超过330牛·米（合243磅·英尺），最大功率则能超过80千瓦（合107马力）。无论是同轴（指和变速箱输入轴、发动机曲轴以及扭矩减震器位于同一根轴上）还是异轴，这一模型都适用。而对于异轴而言，由于其安装位置在驱动桥箱上方，因此这也算是一种传动链驱动的解决方案，可以满足较小的横置发动机/前轮驱动车辆的封装要求。

“空间上的节省主要在车轮之间，同时由于轴长不变，因此可以避免可能发生的机械损坏。”Maguire解释道，“这一模型弃用了交流电机，可以将空调压缩机整合到同一个链传动装置上，在发动机关闭时，仍可以用48V系统让空调保持运转。”

上述两种P2模块中都包含一个分离式离合器，置于电机和双质量飞轮的集成结构内，可以与当下最流行的传动技术搭配使用，其中包括行星齿轮步进式自动变速箱，双离合变速器（DCT）、无级变速器（CVT）以及自动换挡系统等。博格华纳的工程师指出，P2架构的另一大优势就是：可以继续使用目前已有的发动机和传动系统。

“采用了P2架构，就可以在发动机和变速箱之间加入一个模块。当然，这一方案并非绝对理想。”Barlage说，“但同专门用于混合动力的变速器相比，这仍是更经济的选择，涉及的调整也会少很多，而且还能改变尺寸大小。”而在配合DCT的配置时，使用P2架构则可以成为三离合器布置，也就是博格华纳所说的“K-Zero”系统，其中包括了连接到电机的分离式离合器，以及负责在两套齿轮组之间进行切换的K1和K2离合器。

Maguire特别指出，“我们的战略规划是要玩转各种驱动架构涉及，从P0到P4都能应用自如。而通过观察OEM对各种混合动力驱动架构的探索，以及不断的学习研究，我们已经打造出了一套可用于各种设计布局的系统。”