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电动机不再打酱油 解析本田i-MMD混动系统

电动邦

本田技研,名字就透着学术范儿,这家善于“老树开新花”日本企业,一次次改变人们对传统技术的旧观念。印象中任何技术只要经手本田,多少都会包装出新价值。在混动技术方面,本田也吸取了之前IMA(Integrated Motor Assist)整体式电动机辅助系统的前车之鉴,推出了更高效的SPORT HYBRID系列混动技术。

合理分工 解析本田i-MMD混动系统

本田i-MMD混动,包含2.0L直喷阿特金森循环发动机+电动机+发电机+变速器而在国内我们率先体验到了SPORT HYBRID,针对中型车推出的i-MMD(Intelligent Multi Mode Drive)智能多模式驱动系统,它搭载于全新雅阁Hybrid混动车型。这套混动系统声称更加注重从根本节省燃油,并且不牺牲高速工况下的驾驶性能。而在实际体验中这套i-MMD也一如既往的透出本田的独创性。

“混”到何种境界

任何技术的发展都与前代存在一些连带性,即使是全新的i-MMD的部分工作模式,在IMA也已有出现。早期的雅阁Hybrid 搭载了第三代IMA微混系统,这套系统将电动机作为辅助。IMA从1997年推出至今经历五代发展,可以看出在混动领域本田并不算新生代,只是来到国内太晚,造成混动技术的市场由丰田一家独大。

合理分工 解析本田i-MMD混动系统

2005年推出的雅阁IMA混动系统,采用3.0L VCM发动机在国内还有别克君越与奔驰S400搭载了微型混动单元,只需要小体积的电池就足以支持系统运作,它的优点是实现了混动结构的轻量化,但实际的效率并不高。微混系统对发动机容易产生高油耗的工况区间弥补并不全面,它只能尽量改善油耗,但影响油耗高低的最终决定权在燃油发动机本身。

大部分微混系统电动机更多起到辅助的作用,由于电池容量和电机功率的双重限制,没有独立于发动机之外推动车辆长距离行走的能力,发动机始终作为核心动力来源。同样的本田IMA的电动机主要充当配角,在必要时出力帮发动机一把。它能够在低速工况单独驱动汽车,但电机功率输出与所占的比重归为强混又有些勉为其难,也正是这种特性它的混动类型界定也有歧义。得益于本田拥有VCM可变缸技术在搭载IMA混动系统后,发动机可以停止燃烧做功但曲轴依然旋转,这个时候电动机就会介入动力的输出。但这套系统的缺点在于电动机不能断开动力输出,由于电动机跟发动机曲轴是紧密安装在一起,曲轴任何时候都在运转,即使在高速巡航状态它依然跟着“空转”,并且搭载的CVT单元主要用于为发动机提供变速功能,所以电量多被内部损耗掉了。

IMA混动效率低的原因

缺少电动机变速结构:在本田IMA整个运转过程中,既没有“切换”发动机与电动机输出时机的控制单元,也没有通过变速箱结构来“分配”两者动力输出的混合比例。

IMA两套动力相互消耗输出:电动机在巡航状态,是消耗发动机输出的功率,而在纯电状态由于和曲轴连接在一起,电动机运转还被发动机曲轴消耗动力。没有专用的发电机,充电主要靠收油滑行与刹车回收电能。

发动机与电动机结构组成的混动系统,电动机占到的运转比例直接关系到动力输出的效率。在丰田THS II中,通过行星齿轮电控eCVT来分配两者的输出,并且电动机在加速状态,与发动机都是全力输出,这种模式相比仅依靠大功率电动机,减少了单个动力部分的运行负荷。笔者通过对两款车型亲自驾驶后感觉,主观上采用2.5L发动机凯美瑞混动加速表现,并不比雅阁Hybrid动力表现差。

THS II混动的不足:但正是由于凯美瑞混动的这种结构也制约了它在巡航状态,高速行驶的燃油经济性,它的电控eCVT结构仅用于分配两者的输出比例,但没有真正意义上断开电动机的能力,它在巡航状态就显得不那么经济,并且加速扭矩的产生依赖发动机与电动机共同输出。

i-MMD混动新思路

目前,在大部分混动车上,电池组缺电时发动机都会随时驱动车辆并为发电机提供电力、电池组充电。而在本田i-MMD系统,发动机仅在巡航状态单独驱动车辆,中低速根据需要仅用来为两台电机提供动力,并且电动机输出大于发动机。本田i-MMD混动系统妙就妙在反其道而行之,它通过研究电动机的特性,以及发动机最省油工况,将变速箱体积缩小做薄,并采用占用空间更小的麦佛逊前悬为安装电动机提供了更多空间。整个混动系统通过“切换”两套动力的运行时机,来相互弥补各自的不足。i-MMD的复杂之处在于PCU控制单元,变速箱结构极为简单。

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它的电动CVT本质上从结构图看去也是极为简单的齿轮结构,有三组不同传动比的齿轮以及多片式离合器结构。三组齿轮分别用于发动机为发电机提供动力、加速与巡航,它们甚至都没有液力变矩器。正是由于电动机采用了大功率输出,配置了一个大传动比的齿轮,它就相当于一台电动汽车,而发动机在这里充当了发电机的动力源,这一工况非常类似增程式电动车。i-MMD混动系统在高速巡航效率上又高于增程电动车,你在也不用忍受“一挡”巡航的高能耗。

合理分工 解析本田i-MMD混动系统

本田i-MMD混动系统变速箱的三组齿轮,一个采用类似普通变速箱最高挡位的传动比设定,传动比小于一,属于超速挡,适合高速巡航,所以该模式只在高速巡航阶段出现。雅阁Hybrid搭载的2.0L阿特金森直喷发动机通过离合器,在巡航状态与传动半轴连接驱动车辆巡航,发动机仅线性的输出功率。

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而电动CVT的另一组大传动比设定相当于普通变速箱的一挡,主要通过匹配电动机在大多数工况驱动车辆。雅阁Hybrid电动机拥有较大的功率输出,并且拥有瞬间爆发扭矩的特性,所以用来急加速中低速驱动车辆行驶效率最高。还有一组齿轮作为连接发动机为发电机提供动力之用。

合理分工 解析本田i-MMD混动系统

合理分工 解析本田i-MMD混动系统

锂电池组容量为1.3千瓦时,包含了散热以及电池管理单元这套i-MMD会通过PCU严格地控制到底由谁、在什么时候驱动车辆最合适。在巡航状态显然大减速比的电动机就不合适驱动车辆,更适合在需要加速度的时候,给发动机一个助推。而发动机得益于小传动比的齿轮,它也仅能在中低速为两台电机提供动力,传动比小于一齿轮使得发动机输出的扭矩更小,用于巡航更合适。在巡航状态下i-MMD的电动机处于待机状态,发动机用于提供发电动力的齿轮传动被截断,通过多片式离合器连接到超速挡齿轮用于巡航。

小结:本田这套i-MMD均衡性更加出色,发动机只干它擅长的工况区间,电动机用于输出加速扭矩。两套动力的优点被放大,当要越过各自动力最高效节能的工况时,通过PCU单元控制含有三个齿轮结构的电动CVT来弥补切换。它既拥有插电混动车的一些原理,还发挥了发动机在巡航状态更省油的特性,降低了电动机在高速巡航工况的动力消耗。相比微混以及其它混动系统,电动机占到更大的输出比例是它的最大特点。

来源:电动邦

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