基于48V電機的P2.5混動系統

新能源汽車主要包括：燃料電池、純電動及混合動力汽車。其中，混合動力汽車又分為串聯式混動汽車和并聯式混動汽車。在串聯式混動汽車中，電機作為主要驅動源；在并聯式混動汽車中，電機作為輔助驅動源。文章將著重介紹一種基于48V電機的并聯式中混系統P2.5。

新能源汽車混動構型介紹

對于混合動力而言，根據電機的位置可以將混動方案分為P0，P1，P2，P2.5，P3，P4。混動構型，如圖1所示，其中P 代表電機的位置（Position）。

圖1 新能源汽車的混動構型示意圖

P0電機BSG（皮帶傳動啟動/發電一體化電機）位于發動機前端皮帶上，通過皮帶和發動機曲軸相連。當發動機運轉時，可由曲軸帶動BSG 發電，一般適用于自動啟停、微混和48V 弱混電機。

P1電機ISG（盤式啟動/發電一體化電機）固定在發動機上，發動機的曲軸作為ISG 的轉子，可以實現啟停、制動能量回收發電等作用。由于P1 和發動機曲軸直接相連，無法實現純電驅動車輪，且在能量回收的同時也需要帶動曲軸空轉，造成動能的損失。

P2電機位于發動機與變速箱之間，可以采用減速齒輪、帶傳動等多種方式與變速箱輸入軸連接。P2的動力傳輸路徑為：發動機—離合器—P2 電機—離合器—變速箱—差速器—車輪。通過控制2 個離合器的開閉，P2 系統可以實現純電驅動。

P3電機位于變速箱末端，與車軸相連，可以實現純電驅動和能量回收的功能。

P4電機的布局和P3 類似，將電機放在了驅動橋上，一般直接用來驅動后車輪，適用于插電混動系統。

所謂的P2.5 就是介于P2 和P3 之間的一種模式：電機可以布置在變速箱內部，一般將電機集成到偶數擋位上，這樣的布置方式對變速箱結構的改動較大；電機也可以布置在變速箱上，通過鏈輪、齒輪組將電機與變速箱偶數擋位連接在一起，這樣的布置對變速箱改動較小。相對于P2 而言，因有離合器控制發動機和變速器之間的動力傳遞，在進行混動驅動、動力融合時，會變得比較順暢。

基于48V電機的P2.5混動系統

系統概述

基于48V電機的P2.5混動系統架構，如圖2所示。該系統可實現：起動功能、高效發電功能、能量制動回收功能、電機輔助發動機驅動功能以及純電驅動功能等。

圖2 基于48V電機的P2.5混動系統架構

48V混動電機的優勢

48V 電機為雙三相永磁同步電機，且逆變器與電機本體集成在一起。相對于高壓混動系統（電池電壓大于100 V）而言，48V 系統低于60 V 安全電壓，不需要采用額外的高壓防護措施，因此成本更低。此外，相對于12 V 系統，在功率相同的情況下，電流較小，損耗也隨之降低。

永磁同步電機相對于電勵磁電機具有效率高、結構簡單、運行可靠性好、體積小及質量輕等優勢。相對于感應電機而言，不僅提高了效率，而且在較大程度上提高了功率因數。所以，目前新能源汽車普遍采用永磁同步電機。

此外，雙三相電機相對于傳統的三相電機具有以下優勢：

1）在輸入電壓受限時，可以通過增加相數來提高系統總的輸出功率，因此降低了對輸入電壓的要求，且降低了對功率器件的要求，適合在新能源汽車上應用；

2）電機相數越多，輸出的電磁轉矩脈動頻率越高，轉矩的波動就越小，因此降低了電機在低速運行過程中的振動及噪聲；

3）多相電機存在冗余的自由度，可以利用這些冗余的自由度，選取合適的控制算法，實現電機的容錯控制，進而提高了系統的可靠性。

48V混動電機在變速箱上的布置

文章簡單介紹48V 電機在7 速濕式雙離合變速箱上的搭載情況。48V 電機通過三聯齒（如圖3所示）與變速箱的偶數擋輸入軸連接：首先，電機軸通過花鍵的形式與電機軸齒輪連接，然后傳遞到惰輪，最后通過中間軸將動力傳輸到偶數擋位。

圖3 三聯齒示意圖

圖4示出48V電機在變速箱上的接口圖。48V電機通過2個定位銷及4個緊固螺栓與變速箱本體連接。通過左側的2 個定位銷及平面可以將電機完全約束。為了提高安裝的強度及模態，電機本體上的2個支架又與右側的2個安裝凸臺通過2個緊固螺栓連接。采用電機外置的方案，不用改動變速箱內部的結構就可以實現P2.5 的功能，可以沿用變速箱基礎機型的內部傳動結構，在一定程度上節省了研發成本，縮短了零部件的開發周期。