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在这篇文章中，我们将探讨不同轻混系统的构型差异，研究汽车不同装配位置上电机驱动的控制功能可行性以及燃油经济性和操控性的优缺点。 阅读下面的内容，让我们回忆混动汽车不同的类型和是哪些部件构成了轻混系统：
通过构型、拓扑结构和配置，我们理解汽车上混动系统主要部件的位置。 由于电气系统与车辆其余部分之间的唯一机械连接是通过电机完成的，因此MHEV架构基本上由电机的位置和与动力系统/传动系的连接类型（皮带、起动机或齿轮啮合）来定义。 由于以下原因，对于微混架构来说，48V电气系统已经变成了工业标准：
除了曲轴前端直接安装起动机（本田IMA和梅赛德斯奔驰BlueHybrid），在这篇文章中提到的所有轻混系统都是基于48V系统。 在如下几个方面，轻混系统的动力构型显著地影响了汽车的特性和特征：
主机厂和一级供应商目前分析和评估了轻混系统的几种主要构型。 相对其他部件，依据电机的不同位置，可以划分为5个主要位置： ▲MHEV 轻混动力系统5种构型 下表简单描述了电机不同连接点而形成的不同构型：
需要注意的是，P0和P1的电机不能与内燃机断开；而P2、P3和P4可以通过离合机构与内燃机断开。 皮带轮发电起动机构型（P0）大家都知道源于皮带轮启动发电机的iBSG构型，这种48V轻混拓扑在现有车辆结构上是影响有限、成本最低的方案。 在混动技术应用中，有两个主要由成本驱动的技术路线：对现有架构影响最小的方案和高压电池方案，为了使整合成本最小化，汽车和变速箱架构需要按照现有车辆相同的方式被保留。 因此，最简单、成本最低的方案是现存的皮带轮驱动、取代12V的48V方案。 ▲P0架构轻混启动发电一体机 在BSG的P0构型中，内燃机和电机不能被分开，他们通过皮带机械连接在一起。 因此，这个构型的缺点之一就是当电机发挥增加扭矩功能或者回收电能功能时，发动机的摩擦阻力会损失掉一部分电机功率。 BSG构型轻混的技术特征总结在下表中：
iBSG MHEV结构对前端辅助驱动(FEAD)的设计有着重要的影响。皮带的耐久性需要提高，以维持更高的扭矩和更多的发动机开关周期。 可变皮带张力必须提供:
发动机的噪声、振动和粗糙度(NVH)以及发动机曲轴主轴承的耐久性也受到很大的影响。 目前，所有48V B SG MHEV系统仍然使用12V起动机。原因是冷启动发动机，特别是发动机长时间不启动后，需要高电机转矩(由于发动机摩擦大)。 这是对BiSG的一个限制，因为可以传输的扭矩量受皮带滑移的限制。改进FEAD皮带设计，增加耐用性，12V启动器可取消、48V电机可执行全部功能。 MHEV的一个例子是新型奥迪A8，它采用48V的电力系统。 ▲Audi A8 48V MHEV
还有大量的一级供应商，他们可以提供48V P0轻型混合动力系统，准备集成到汽车应用中。 法雷奥48V轻混系统 ▲法雷奥48V轻混系统构成
博世48V轻混系统▲博世48V轻混系统和能量回收系统部件构成
大陆48V轻混系统▲德尔福48V轻混系统
德尔福48V轻混系统▲德尔福第二代48V轻混系统 48V辅助系统：
48 V系统：
12V系统：
48V P0微型混合架构是汽车制造商采用的主流技术，因为它结合了相对较低的集成成本和可观的CO2减排和动态性能提升效益。 曲轴固联电机（P1） P1的结构是将电机直接连接到曲轴上，这是本田在他们的第一代集成电机辅助 Integrated Motor Assist（IMA）技术中采用的解决方案。 电动机在车辆减速时起发电机的作用，在发动机启动时起发动机的作用，在车辆加速时起电动机(辅助发动机)的作用。 ▲轻混P1架构：集成式起动和发电电机ISG 这种解决方案最大的优点之一是，电机可以提供比BiSG更高的扭矩，因为没有皮带限制(由于滑动)。 但是由于电机与曲轴之间没有转速/转矩比，所以对电机的转矩要求是比较高的。 P1 MHEV 轻混架构的两个应用实例：
▲本田集成电机辅助(IMA)的轻型混合动力系统 例如，本田Insight 2009轻型混合动力系统曲轴电机的主要特点总结如下表：
▲梅赛德斯-奔驰 S400 BlueHybrid (MHEV) 与P0相比，P1轻型混合架构的主要优势是去掉了皮带传动。这意味着效率提高了一点(没有更多的皮带损耗)，电机扭矩在振幅和响应方面可以更高(没有更多的皮带滑移)。 这种轻型的混合拓扑所执行的功能(模式)与BiSG (P0)类似，但是，总体而言，P1配置有两大缺点：成本更高、对现有车辆架构的影响更大。 因此，汽车制造商和系统供应商没有意愿发展这种曲轴安装一体化启动发电机解决方案的MHEV应用。 传动系侧电机MHEV架构 P0和P1两种轻型的混合动力构型配置都在发动机一侧安装了电机，不存在机械断开的可能性。 这使得扭矩提升和能量回收不是很有效，因为扭矩损失。此外，在滑行过程中，发动机关闭时回收电能是不可能的。 P2、P3、P4三种混合动力结构在能量流效率方面更优，主要是因为电机的定位位置。 在这些类型的配置中，电机位于传动系连接装置(离合器)之后，位于传动装置的输入轴(P2)上，位于传动装置的输出轴(P3)上，或位于后差速器(P4)上。
在P2配置中，电机可以侧接在变速器上，通过皮带连接，也可以集成在变速器上，通过齿轮啮合连接。 P2架构的主要优势是增加了能量回收潜力和额外的混合控制功能(电蠕变/驱动或滑行过程中的能量回收)。 其主要缺点是集成成本较高。
▲MHEV P3 or P4 architecture 在P3中度混合结构中，电机是附加在传输端、输出轴端；在P4架构中，电机安装在后桥驱动或轮毂上。 P3或P4拓扑结构的主要优点是具有最高的能量回收潜力。与P0、P1和P2配置相比，当传动系断开时，在能量再生过程中不考虑发动机和传动损失。 如果配备高扭矩电机，P3和P4结构也具有电动驱动模式(蠕行)的潜力。P4的结构赋予车辆四轮驱动的能力，前桥由内燃机驱动，后桥由电机驱动。 由于电机位于传动系一侧，对于任何P2、P3或P4结构，为了实现发动机的停车和启动，必须在发动机一侧安装另一台电机。该功能可以通过标准增强起动器(12v)或带集成起动器发电机(12v或48v)来实现。 下表总结了P2、P3和P4中度混合架构的主要特征：
格特拉克公司正在开发一种用于大扭矩混合动力系统的集成电动机双离合器变速器。 例如，混合动力变体6HDT451基于Getrag Powershift 6DCT451，并使用集成电机在新的NEDC测试中减少10%以上的二氧化碳排放。 该中度混合动力变速箱6HDT451是为前横向安装的轿车和运动型多功能车(SUV)上。总扭矩高达450Nm，可同时协调发动机和电动机的运作。 Getrag Powershift传动箱6HDT451可以很容易地与全轮驱动相结合，并保证启动/停止功能，无需额外的传动部件。
▲Getrag Hybrid Double Clutch Transmission 该变速箱集成了一个高速电机，具有如下特征：
法雷奥也致力于巩固其在电气系统领域的世界领先地位，并进一步加快在该领域的扩张。 Valeo公司的48V电力传动解决方案可以应用于所有车型，包括汽油和柴油发动机。它们特别适合城市轿车和紧凑型轿车，这是欧洲市场上最畅销的汽车。
▲Valeo 48V Electric Rear Axle Drive (ERAD) 在2016年巴黎车展上，法雷奥推出了48V e4Sport轻型混合动力系统，这是一种新的解决方案，旨在提高车辆的动态性能，同时降低内燃机的燃料消耗和二氧化碳排放。 该48v系统由以下几个主要部分组成:
48V e4Sport可回收最大制动能量，并将其储存在48V电池中，用于各种用途，如:
MHEV系统正在不断发展，朝着48V P4架构发展，集成了电力增压。
▲Valeo’s roadmap for 48V mild hybrid systems 关于MHEV架构的小结：
微信群分享： 1、AVL 48V Mild Hybrid Systems.PDF 2、48-Volt-Electrical-Systems-Electric-Mobility-engl.PDF 3、Modeling-and-Controls-Development-of-48V-P0-Mild-Hybrid-Electric-Vehicles-SoDuk-Lee-US-EPA.PDF 4、Power Distribution Control Algorithm for Fuel Economy Optimization of 48V Mild Hybrid Vehicle.PDF 5、Ford-Transit-MHEV.PDF 6、2018 SAA Conference - K Riddell.PDF 7、48V Hybrid System from Semiconductor Perspective.PDF |
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