本田技研,名字就透著學術范兒,這家善于“老樹開新花”日本企業,一次次改變人們對傳統技術的舊觀念。印象中任何技術只要經手本田,多少都會包裝出新價值。在混動技術方面,本田也吸取了之前IMA(Integrated Motor Assist)整體式電動機輔助系統的前車之鑒,推出了更高效的SPORT HYBRID系列混動技術。
本田i-MMD混動,包含2.0L直噴阿特金森循環發動機+電動機+發電機+變速器而在國內我們率先體驗到了SPORT HYBRID,針對中型車推出的i-MMD(Intelligent Multi Mode Drive)智能多模式驅動系統,它搭載于全新雅閣Hybrid混動車型。這套混動系統聲稱更加注重從根本節省燃油,并且不犧牲高速工況下的駕駛性能。而在實際體驗中這套i-MMD也一如既往的透出本田的獨創性。
“混”到何種境界
任何技術的發展都與前代存在一些連帶性,即使是全新的i-MMD的部分工作模式,在IMA也已有出現。早期的雅閣Hybrid 搭載了第三代IMA微混系統,這套系統將電動機作為輔助。IMA從1997年推出至今經歷五代發展,可以看出在混動領域本田并不算新生代,只是來到國內太晚,造成混動技術的市場由豐田一家獨大。
2005年推出的雅閣IMA混動系統,采用3.0L VCM發動機在國內還有別克君越與奔馳S400搭載了微型混動單元,只需要小體積的電池就足以支持系統運作,它的優點是實現了混動結構的輕量化,但實際的效率并不高。微混系統對發動機容易產生高油耗的工況區間彌補并不全面,它只能盡量改善油耗,但影響油耗高低的最終決定權在燃油發動機本身。
大部分微混系統電動機更多起到輔助的作用,由于電池容量和電機功率的雙重限制,沒有獨立于發動機之外推動車輛長距離行走的能力,發動機始終作為核心動力來源。同樣的本田IMA的電動機主要充當配角,在必要時出力幫發動機一把。它能夠在低速工況單獨驅動汽車,但電機功率輸出與所占的比重歸為強混又有些勉為其難,也正是這種特性它的混動類型界定也有歧義。得益于本田擁有VCM可變缸技術在搭載IMA混動系統后,發動機可以停止燃燒做功但曲軸依然旋轉,這個時候電動機就會介入動力的輸出。但這套系統的缺點在于電動機不能斷開動力輸出,由于電動機跟發動機曲軸是緊密安裝在一起,曲軸任何時候都在運轉,即使在高速巡航狀態它依然跟著“空轉”,并且搭載的CVT單元主要用于為發動機提供變速功能,所以電量多被內部損耗掉了。
IMA混動效率低的原因
缺少電動機變速結構:在本田IMA整個運轉過程中,既沒有“切換”發動機與電動機輸出時機的控制單元,也沒有通過變速箱結構來“分配”兩者動力輸出的混合比例。
IMA兩套動力相互消耗輸出:電動機在巡航狀態,是消耗發動機輸出的功率,而在純電狀態由于和曲軸連接在一起,電動機運轉還被發動機曲軸消耗動力。沒有專用的發電機,充電主要靠收油滑行與剎車回收電能。
發動機與電動機結構組成的混動系統,電動機占到的運轉比例直接關系到動力輸出的效率。在豐田THS II中,通過行星齒輪電控eCVT來分配兩者的輸出,并且電動機在加速狀態,與發動機都是全力輸出,這種模式相比僅依靠大功率電動機,減少了單個動力部分的運行負荷。筆者通過對兩款車型親自駕駛后感覺,主觀上采用2.5L發動機凱美瑞混動加速表現,并不比雅閣Hybrid動力表現差。
THS II混動的不足:但正是由于凱美瑞混動的這種結構也制約了它在巡航狀態,高速行駛的燃油經濟性,它的電控eCVT結構僅用于分配兩者的輸出比例,但沒有真正意義上斷開電動機的能力,它在巡航狀態就顯得不那么經濟,并且加速扭矩的產生依賴發動機與電動機共同輸出。
i-MMD混動新思路
目前,在大部分混動車上,電池組缺電時發動機都會隨時驅動車輛并為發電機提供電力、電池組充電。而在本田i-MMD系統,發動機僅在巡航狀態單獨驅動車輛,中低速根據需要僅用來為兩臺電機提供動力,并且電動機輸出大于發動機。本田i-MMD混動系統妙就妙在反其道而行之,它通過研究電動機的特性,以及發動機最省油工況,將變速箱體積縮小做薄,并采用占用空間更小的麥佛遜前懸為安裝電動機提供了更多空間。整個混動系統通過“切換”兩套動力的運行時機,來相互彌補各自的不足。i-MMD的復雜之處在于PCU控制單元,變速箱結構極為簡單。
它的電動CVT本質上從結構圖看去也是極為簡單的齒輪結構,有三組不同傳動比的齒輪以及多片式離合器結構。三組齒輪分別用于發動機為發電機提供動力、加速與巡航,它們甚至都沒有液力變矩器。正是由于電動機采用了大功率輸出,配置了一個大傳動比的齒輪,它就相當于一臺電動汽車,而發動機在這里充當了發電機的動力源,這一工況非常類似增程式電動車。i-MMD混動系統在高速巡航效率上又高于增程電動車,你在也不用忍受“一擋”巡航的高能耗。
本田i-MMD混動系統變速箱的三組齒輪,一個采用類似普通變速箱最高擋位的傳動比設定,傳動比小于一,屬于超速擋,適合高速巡航,所以該模式只在高速巡航階段出現。雅閣Hybrid搭載的2.0L阿特金森直噴發動機通過離合器,在巡航狀態與傳動半軸連接驅動車輛巡航,發動機僅線性的輸出功率。
而電動CVT的另一組大傳動比設定相當于普通變速箱的一擋,主要通過匹配電動機在大多數工況驅動車輛。雅閣Hybrid電動機擁有較大的功率輸出,并且擁有瞬間爆發扭矩的特性,所以用來急加速中低速驅動車輛行駛效率最高。還有一組齒輪作為連接發動機為發電機提供動力之用。
鋰電池組容量為1.3千瓦時,包含了散熱以及電池管理單元這套i-MMD會通過PCU嚴格地控制到底由誰、在什么時候驅動車輛最合適。在巡航狀態顯然大減速比的電動機就不合適驅動車輛,更適合在需要加速度的時候,給發動機一個助推。而發動機得益于小傳動比的齒輪,它也僅能在中低速為兩臺電機提供動力,傳動比小于一齒輪使得發動機輸出的扭矩更小,用于巡航更合適。在巡航狀態下i-MMD的電動機處于待機狀態,發動機用于提供發電動力的齒輪傳動被截斷,通過多片式離合器連接到超速擋齒輪用于巡航。
小結:本田這套i-MMD均衡性更加出色,發動機只干它擅長的工況區間,電動機用于輸出加速扭矩。兩套動力的優點被放大,當要越過各自動力最高效節能的工況時,通過PCU單元控制含有三個齒輪結構的電動CVT來彌補切換。它既擁有插電混動車的一些原理,還發揮了發動機在巡航狀態更省油的特性,降低了電動機在高速巡航工況的動力消耗。相比微混以及其它混動系統,電動機占到更大的輸出比例是它的最大特點。
來源:電動邦
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