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仰望U8采用发动机+P2电机驱动的越野SUV

仰望U8采用发动机+P2电机驱动的越野SUV

摘要来自:《为啥老牌越野车,都用P2混动?》

【易车摘要频道】下列精选内容摘自于《为啥老牌越野车,都用P2混动?》的片段:

提高轮上扭矩主要有两种办法,首先是增加动力系统的扭矩,其次就是增加传动比。但在实际中,考虑到成本、重量、体积等因素,一味地加大发动机排量和动力显然不太现实,所以汽车厂商更多是通过增加传动比的方式来提高轮上扭矩。

在纯燃油越野车上,发动机输出的扭矩要经过变速箱、分动箱、主减速器、以及车轮逐级放大。以搭载8AT变速箱的2.0T坦克300为例,虽然它的发动机峰值扭矩只有387N·m,但变速箱1挡、分动箱、主减速器的传动比分别达到了5.0、2.48、3.9,也就是说,坦克300传动系统的扭矩放大倍数为48.36。

在不考虑传动损失的情况下,坦克300变速箱挂1挡,并打开低速四驱模式,那么理论上单个半轴输出的最大扭矩能达到18715N·m。由于一般的车轮直径都小于1米,所以半轴上的扭矩还会经过轮胎再放大。以配备265/65 R17规格轮胎的坦克300为例,它的车轮直径为776mm,半径0.388m,理论上单轮的最大扭矩就是18715÷0.388=48234N。

而一些更加注重攀爬的越野车,比如牧马人罗宾汉,它的8AT版传动系统的扭矩放大倍数高达77.2。忽略传动效率的影响,按照2.0T发动机405N·m的峰值扭矩计算,牧马人罗宾汉的单个半轴可输出的最大扭矩高达31266N·m,完全可以满足极高难度的攀爬要求。

由此可见,变速箱和分动箱结构可以有效提升越野车的攀爬能力。而前面提到的P2结构混动,它最大的优势就是完整继承了纯燃油SUV的传动系统,并通过电机辅助发动机,将更高的扭矩输入给变速箱。比如牧马人4xe罗宾汉版,在P2电机和发动机的共同加持下,系统峰值扭矩提高到了637N·m,再加上传动系统77.2的扭矩放大倍数,单个半轴上的扭矩高达49176N·m。因此在电量充足的情况下,采用P2结构的越野SUV将拥有更大的轮上扭矩,这也是老牌厂商偏爱P2的一大原因。

跟P2结构混动不同的是,新推出的增程和纯电越野SUV,它们都靠电机驱动车辆。虽然电机扭矩大,但也因为传动系统只保留减速器,所以扭矩放大能力十分有限。以美国的Rivian R1T、HUMMER EV为例,尽管它们的主减速比分别做到了12.59、13.3这样高的水准,但只靠一个减速器增扭,还是无法和拥有变速箱、分动箱、主减速器增扭的P2结构的越野SUV抗衡。

就拿采用4电机驱动的Rivian R1T来说,它的前/后桥电机峰值扭矩分别为560、671N·m,以12.59的主减速比计算,前后半轴输出的扭矩分别为7050、8448N·m。即便两者相加,也只有15498N·m,甚至不敌2.0T的坦克300。

更何况增程和纯电越野车都是电四驱系统,前后桥之间没有传动轴,也没有中央差速锁。所以它不像配备3把锁的P2结构越野车那样,把扭矩全部输出到单个车轮上,在极端环境下实现脱困。

虽然电机的最高效率可以达到90%以上,而汽油发动机的最高效率只有40%多,两者相差了一半以上。但是电机对高温的容忍范围很小,无论是永磁电机还是感应电机,在高温下运行都会导致电机损坏。

为了让电机能够在安全的动力范围内运行,业内为电机制定了【峰值功率/扭矩】和【额定功率/扭矩】两种性能参数。顾名思义,峰值功率/扭矩就是电机能产生的最大动力,而额定功率/扭矩就是电机能够持续、稳定输出的动力。按照现有国标的建议,一般车辆电机的峰值功率运转时间为30秒或者1分钟。也就是说,大家在纯电驱动车辆的电机上看到的亮眼参数,实际可使用的时间非常短。

因此在绝大部分工况下,车辆的电机只能按照额定功率运转,而国标要求的电机额定功率为30分钟,超过这个时间电机也会过热保护。于是在一些比较极端环境下,比如长时间攀爬、全负荷行驶,纯电驱动的越野SUV动力并不是那么持久稳定。比如仰望U8,它的四个电机峰值功率均为220kW,额定功率为65kW。如果按峰值功率计算,U8系统总功率为880kW,数据非常抢眼。但按额定功率计算的话,U8系统总功率只有260kW,跟最近上市的坦克330差不多,但是坦克330的重量比仰望U8轻了将近1吨。

相较而言,采用发动机+P2电机驱动的越野SUV,电机只是短暂辅助,长时间维持额定功率输出的还是发动机。因此采用发动机+P2电机的车辆,无论是长时间的高速巡航,还是高强度的越野攀爬,在持久度上都是要比电机驱动的越野车更加稳定的。

另外,即使P2混动系统出现了故障,发动机和变速箱部分依旧可以正常运行,不会因为电驱系统故障就趴窝。例如丰田就表示,搭载P2混动的全新普拉多,即使电机系统完全故障,那么它依旧是一台2.4T+8AT的越野车。而如果是采用电四驱的车型,一旦电机或电池故障,那么车辆就有可能趴窝,无法脱困。

在底盘设计方面,因为电驱系统通常跟减速器等部件合为一体,体积相对比较大,同时电动越野车还会采用前后双电机,甚至四电机的电四驱方案,这也导致电驱系统跟现有的整体桥后悬架不兼容。因此,如今的增程和纯电越野车,它们的后悬架都变成了独立悬架。

跟独立悬架相比,整体桥式悬架采用硬桥设计,在一侧悬架被压缩时,另外一侧会因为杠杆原理拉伸,可以获得远超独立悬架的活动行程,在应对交叉轴、炮弹坑等越野路况时,可以让车轮尽可能贴地,获得更好的脱困能力。正因如此,大G、陆巡、牧马人、坦克等硬派越野车,都还在坚持使用后整体桥式悬架。而P2混动的优势在于,它并没有改变燃油车的传动结构,只是在变速箱里加了电机,所以采用P2混动的坦克500 Hi4-T、普拉多等车型,依旧可以使用后整体桥悬架。

甚至对于追求极致越野能力的车型来说,P2混动的前桥也可以采用整体桥结构,并不会因为多了一个电机而影响到悬架的布置。

在动力系统布置上,一般采用电四驱方案的越野SUV,选择增程/串并联动力就需要发动机+3个电机,纯电则至少需要2个电机。而且考虑到爬坡和加速需求,越野SUV的电机功率也比较大,再加上大容量电池,因此成本并不低。

而采用P2混动的越野车,发动机仍然是主力,P2电机只是辅助。因此P2电机并不需要特别大的功率,动力系统的成本也不会大幅提高。

更重要的是,发动机+P2电机的方案,节油效果其实也还不错。比如车重2.81吨的坦克500 Hi4-T,工信部的亏电油耗只有9.55L。根据寅哥之前的实测,坦克500 Hi4-T在市区重度拥堵的路况下,亏电油耗也就是10.5-11L之间,并没有比增程式或者串并联式差太多。随着未来发动机、传动系统效率进一步提高,以及电池能量密度的增加,采用P2结构的混动越野车,油耗还会进一步降低。对于购买越野车的用户来说,10L左右的城市拥堵路况油耗,已经是完全可以接受了。

虽然目前综合来看,发动机+P2电机的方案在成本、可靠性、悬架结构方面都有优势,但是它也有一些缺点。首先就是电池布置问题,由于P2混动结构保留了传统的变速箱和传动轴,所以底盘中间的位置被占用,无法在此布置电池。

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