目前，國(guó)內(nèi)眾多汽車廠家在對(duì)標(biāo)本田i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)自己的混合動(dòng)力汽車。本文介紹了本田i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

本田雅閣i-MMD混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

iMMD系統(tǒng)構(gòu)型如下圖：

該系統(tǒng)由阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、雙電機(jī)組成，三軸布置。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器連接到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸，在離合器前通過(guò)齒輪與發(fā)電機(jī)連接;電動(dòng)機(jī)直接連接電機(jī)輸出軸;在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和電機(jī)輸出軸之間有第三根軸，這根軸將動(dòng)力傳遞到車輪。

驅(qū)動(dòng)模式

純電動(dòng)模式，即EV drive。該模式下發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，離合器斷開，電機(jī)通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)直接輸出轉(zhuǎn)矩;

串聯(lián)混合動(dòng)力模式，即Hybrid drive。該模式下發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)發(fā)電，離合器斷開，電機(jī)通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩;

并聯(lián)混合動(dòng)力模式，即Engine drive。該模式下發(fā)動(dòng)機(jī)直接輸出轉(zhuǎn)矩，離合器結(jié)合，電機(jī)同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩。

以上三個(gè)模式就是雅閣iMMD（intelligent Multi-Modes Drive）系統(tǒng)的Multi-Modes，那么i所代表的intelligent在哪里呢？i體現(xiàn)在本田對(duì)控制策略的優(yōu)化。

iMMD系統(tǒng)控制策略優(yōu)化

iMMD系統(tǒng)在三個(gè)運(yùn)行模式間通過(guò)兩種方式來(lái)進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)性：

（1） 在每一個(gè)模式下盡可能提高燃油經(jīng)濟(jì)性;

（2） 切換模式來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

1. 在每一個(gè)模式下盡可能提高燃油經(jīng)濟(jì)性

在Hybrid/Engine drive模式中，在原有工況的基礎(chǔ)上，控制器通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)/電機(jī)工作點(diǎn)，進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率，如圖：

圖示是發(fā)動(dòng)機(jī)的MAP圖，橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速、縱坐標(biāo)為轉(zhuǎn)矩，顏色冷暖表示了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出效率。藍(lán)色和黃色的點(diǎn)分別是電池不輸出能量進(jìn)行調(diào)整時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)。紅色的點(diǎn)是調(diào)整后的發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)。

Hybrid Drive 模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪實(shí)際上是機(jī)械解耦的，為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的位置上。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求功率由電池彌補(bǔ)。

Engine Drive 模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)讓發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)參與調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的位置。

2.切換模式來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性

（1） EV mode 和 Hybrid drive mode的切換

在EV與Hybrid兩種模式之間，iMMD采用了一種間斷式的混動(dòng)策略intermittent hybrid mode），即電池部分參與供電，這樣的策略車輛在低速/低負(fù)荷工況，最多能提升50%;而在高速/高負(fù)荷工況下，經(jīng)濟(jì)性則沒(méi)有明顯提升，部分工況能效反而下降。

（2） Hybrid drive mode 和 Engine drive mode 的切換

在Hybrid與Engine兩種混動(dòng)模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的工作點(diǎn)也并不是完全由工況決定的。從巡航速度緩慢加速，engine drive mode 效率更高，比hybrid mode 最多提升12%;激烈駕駛時(shí)，hybrid drive mode 效率更高。

iMMD系統(tǒng)部件優(yōu)化：發(fā)動(dòng)機(jī)

本田iMMD系統(tǒng)采用了阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性好，動(dòng)力性差。但以上特點(diǎn)尤其適用于混合動(dòng)力，動(dòng)力性的缺點(diǎn)可以由電動(dòng)機(jī)來(lái)彌補(bǔ)。

iMMD阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)設(shè)計(jì)兩種凸輪（VTEC+EVTC），動(dòng)力凸輪和經(jīng)濟(jì)性凸輪（Output Cam/FE Cam），使之分別在啟動(dòng)工況和大轉(zhuǎn)矩工況和正常駕駛工況運(yùn)行，實(shí)際上凸輪的切換也實(shí)現(xiàn)了奧托循環(huán)和阿特金森循環(huán)（米勒循環(huán)）的切換。

凸輪型線與原理：經(jīng)濟(jì)性凸輪的進(jìn)氣門開啟時(shí)間延長(zhǎng)（wide duration）。通過(guò)進(jìn)氣門晚關(guān)，將進(jìn)氣沖程吸入的氣體在壓縮沖程又排出去一部分，造成膨脹比大于壓縮比的阿特金森循環(huán)的效果。

動(dòng)力凸輪和經(jīng)濟(jì)性凸輪的效果：經(jīng)濟(jì)性凸輪動(dòng)力性明顯下降，但經(jīng)濟(jì)性水平上升。

iMMD系統(tǒng)部件優(yōu)化：電動(dòng)機(jī)

1.初代iMMD永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)

手段1：提高磁阻轉(zhuǎn)矩（reluctance torque）

城市工況中低負(fù)荷的工作點(diǎn)比較多，需要降低電磁轉(zhuǎn)矩（magnet torque）增加磁阻轉(zhuǎn)矩（reluctance torque）。因?yàn)樵诘娃D(zhuǎn)矩工況下，磁通量波動(dòng)（magnetic flux fluctuation）產(chǎn)生的鐵損不可忽視。

改造磁鋼位置，提升的磁阻轉(zhuǎn)矩將整個(gè)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩最高增高了82%。

手段2：高電壓

為了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的小型化，同時(shí)保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率，最大電壓達(dá)到700V（對(duì)比第三代普銳斯采用了同樣的手段，最大驅(qū)動(dòng)電壓是650V）

手段3：提高電機(jī)轉(zhuǎn)速

增速降扭是普銳斯和雅閣的通用手段，更小的轉(zhuǎn)矩意味著更小的電機(jī)尺寸，進(jìn)而使得電機(jī)的功率密度有所上升，所帶來(lái)的代價(jià)是必須要設(shè)計(jì)更高的轉(zhuǎn)子強(qiáng)度以及更有效的冷卻手段來(lái)保證電機(jī)在高速下穩(wěn)定運(yùn)行。

因此為了保證電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下結(jié)構(gòu)安全，在轉(zhuǎn)子上設(shè)計(jì)了一些槽，降低53%的應(yīng)力。

同時(shí)設(shè)計(jì)了冷卻管路，避免高溫下永磁體退磁，該管路將變速器油引到電機(jī)與發(fā)電機(jī)處

2.新一代iMMD永磁同步電機(jī)改造手段

手段1：定子繞線的重新設(shè)計(jì)

由圓形細(xì)線改為方形粗線，槽型也改為方形，這樣可以填入更大面積的導(dǎo)線，槽滿率上升，電機(jī)尺寸可以相應(yīng)減小

手段2：漆包線的改進(jìn)

為增強(qiáng)絕緣性，在原有的漆包線外再增加一層樹脂

使用粉末噴涂技術(shù)，在線圈兩端覆蓋絕緣層，與浸漆工藝相比：在機(jī)械強(qiáng)度、附著力、耐腐蝕、耐老化等方面更優(yōu)，成本也在同效果的浸漆工藝之下

手段3：?jiǎn)螌永@線→雙層繞線——減小體積

線圈更加致密，高度降低，端部高度減小10%，端部損耗同樣減小

手段4：減小功率配件尺寸

由于繞線方式和線形的改變，相應(yīng)接線工藝也得以改進(jìn)，電機(jī)端部軸向尺寸減小17%

手段5：改變轉(zhuǎn)子磁鋼分布

增加兩條肋，進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)子強(qiáng)度

改造效果：

（1） 重量體積均減小23%，非常了不起;

（2） 最大轉(zhuǎn)矩307Nm→315Nm，最大功率124kW→135kW;

（3） 效率幾乎不變