我在上一个专栏中介绍了近20年的丰田THS的结构和性能特征。本期将为您解释日系混合动力的后起之秀本田i-MMD混合动力系统。

其实本田的混淆应该说是后期的秀,但不准确。本田已经在i-MMD之前开始大量生产混合技术,因此其车型很少销往中国市场。丰田的混淆之所以比本田更有名,是因为当年一汽丰田引进了第一代普锐斯进行国产,之后广汽丰田引进了混合版凯美瑞,所以用户更容易接触丰田的混淆产品。

本田在i-MMD之前的混动技术与丰田几乎同时发展,但采用的技术路线完全不同。如上所述,丰田的THS采用行星齿轮转换方式,将发动机和发电机的动力结合在一起。本田早期采用了目前欧洲汽车工厂普遍使用的P2电机型号。之前介绍BYD DM混合架构时,介绍了电机的布局。P2马达是指在变速器前面放置一台马达,数字2表示马达位置。这种马达的布置不仅适合前灯泡的小型车平台,还适合前后驱动器、前4驱动器的大中型车平台。当年奥迪Q7混动版和奥迪自2012年以来推出的一系列e-tron混动车型都使用了这种混动方式,其技术来源实际上来自本田。

本田最初引进了由单个P2电机部署的IMA混合系统,目前在小型汽车上使用较多。

早期的本田混动采用P2电机布局,布局灵活性很高。这意味着,无论是日系的主力前驱车平台还是欧洲汽车企业的豪华车平台,都很容易采用该系统。除了需要在变速器前端放置马达外,添加电池组和电气控制系统还可以方便地升级混淆型车型。对现有燃油车平台的动力系统布局需要进行太大的调整。

因为电机位于发动机后面、变速器前面,所以电机与发动机变速箱同轴,使用同轴扭矩耦合。加速时,电机可以与发动机的扭矩叠加使用,只要断开发动机的连接,就可以进行纯电动行驶,电机的动力可以通过变速器的变速调节多级速度,进一步提高电机效率。所以在那个时代,本田和丰田走了两条完全不同的技术路线。本田简单粗暴的扭矩耦合模式受到欧洲汽车公司的欢迎,这些汽车公司比丰田复杂的THS更加普及。(莎士比亚)(莎士比亚)。

但是到目前为止,由于P2电机性能的限制,本田只将这种第一代技术应用于小型汽车,A级以上车型开始全面使用第二代技术,即今天要介绍的i-MMD技术。与第一代技术相比,i-MMD混合的最大区别是淘汰了传统的变速箱。设计思路类似于丰田的THS,通过电机和发动机的协同工作,实现所谓的e-CVT无级变速模式。

上图中,i-MMD由1个发电机、1个电机和1个离合器组成。发电机与电机同轴安装,通过空心轴分别将发动机或输出轴与动力相结合。

发电机和发动机的刚性结合是分不开的。电机和输出轴刚性联接器不能分离,但电机和发动机之间通过多个离合器控制断开连接。如上图所示,本田的i-MMD系统在发动机和发电机之间、电机和发动机以及输出轴之间有扭矩耦合。这与丰田的转速耦合截然不同。扭矩管接头要求两组动力或多组动力必须同时工作。也就是说,转速必须是一定比例的关系。

本田i-MMD的电机与输出轴完全同时工作,刚性连接与丰田的THS相似,但电机和发动机之间只有一个离合器控制连接。也就是说,当电机和发动机需要混合输出时,离合器连接起来后,电机和发动机之间必须保持一定的转速比例关系。通过这种扭矩耦合,可以叠加两个扭矩的扭矩,从而加速。

i-MMD混合系统采用 双电机(电机发电机)体系结构,可实现多种模式混合驱动器。

发电机和发动机之间也是扭矩耦合的刚性连接,所以只要发动机工作,发电机就必须一起旋转,转速与发动机成比例固定。这样设计的优点是可以实现发动机和电机的混合模式,可以实现只用电机的纯电驱动模式。

,也可以实现完全使用燃油发动机驱动模式。

当采用纯电模式时,只需断开离合器,发动机的动力就无法传递给车轮。但此时发动机既可以熄火,让电动机完全使用电池储存的电能,也可以继续运转,带动发动机为电动机提供电力或者为电池充电。所以,既能实现仅依靠电池供电的纯电驱动,也可以实现增程(串联)模式驱动。

当离合器结合之后,发动机和电动机以及发电机三者都刚性耦合(转矩耦合)在一起,此时发电机可以在PCU的控制下转换成电动机参与混联驱动。也就是说可以实现两台电机与一台发动机的动力叠加,实现最强的加速性能。而当SOC值过低时,又可实现仅仅发动机与电动机的混联驱动,发电机继续为系统提供电力。

▲本田i-MMD在不同工况下的多种混动策略

所以,本田通过简单粗暴的转矩耦合策略,让这套i-MMD系统实现了比丰田THS更多种的驱动模式。并且,由于离合器可以断开与发动机和发电机的连接,在纯电驱动模式下,不会像丰田THS那样,速度过快会导致发电机超速运转。如果说,丰田的THS的设计初衷是考虑如何让一台燃油车更省油,那么,本田的i-MMD系统,在设计理念上则是颠覆性的,我们可以把它首先理解为一款电动车,既可以纯电行驶也可以增程混动的电动车,然后加入燃油发动机是为了在高速工况下降低电耗,发挥燃油发动机高速效率更高的特性。我在之前的专栏介绍过,丰田THS要想升级成符合国家要求的插电混动车,必须在电动机的位置增加一套单向离合器,否则无法实现超过60公里的纯电行驶时速。而本田的这套系统,几乎不需要任何结构性的改动,就可以轻松实现纯电动车或插电混动车的升级。

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