『湯叔解惑』日系混動(dòng)的進(jìn)化版，本田i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)詳解

圖書館三千零一 2019-09-30

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我在之前的專欄當(dāng)中介紹過，應(yīng)用了快二十年的豐田THS的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，本期來為大家解讀日系混合動(dòng)力的后起之秀“本田i-MMD混合動(dòng)力系統(tǒng)”。

其實(shí)要說本田的混動(dòng)是后起之秀，并不確切。因?yàn)楸咎镌缭趇-MMD之前就已經(jīng)開始大規(guī)模量產(chǎn)混動(dòng)技術(shù)，只是那些車型很少銷售到中國市場(chǎng)來。豐田的混動(dòng)之所以比本田更為知名，是因?yàn)楫?dāng)年一汽豐田曾經(jīng)引進(jìn)過第一代普銳斯進(jìn)行國產(chǎn)，后來廣汽豐田引進(jìn)過混動(dòng)版的凱美瑞，所以用戶更加容易接觸到豐田的混動(dòng)產(chǎn)品。

本田在i-MMD之前的混動(dòng)技術(shù)，幾乎是跟豐田同步發(fā)展的，只是采用的技術(shù)路線完全不同。之前的專欄我介紹過，豐田的THS采用的是行星齒輪分流方式，實(shí)現(xiàn)把發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的動(dòng)力整合到一起。而本田在早期，采用是現(xiàn)在歐洲車廠普遍使用的P2電機(jī)模式。我在之前介紹比亞迪DM混動(dòng)架構(gòu)的時(shí)候介紹過關(guān)于電機(jī)的布置位置。

所謂P2電機(jī)，指的是在變速箱前端布置了一臺(tái)電機(jī)，數(shù)字2代表電機(jī)位置。這種電機(jī)的布置方式既適合前置前驅(qū)的小型車平臺(tái)，又適合前置后驅(qū)、前置四驅(qū)的中大型車平臺(tái)。當(dāng)年的奧迪Q7混動(dòng)版，以及奧迪在2012年之后推出的一系列e-tron混動(dòng)車型都是采用的這種混動(dòng)方式，其技術(shù)根源實(shí)際上是來自本田。

▲本田早期采用單個(gè)P2電機(jī)布置的IMA混動(dòng)系統(tǒng)，目前多用于小型車。

早期的本田混動(dòng)，采用P2電機(jī)的布局使得其布置靈活性非常高。這意味著，無論是日系主打的前置前驅(qū)小車平臺(tái)還是歐洲車企的豪華車平臺(tái)都能很容易采用這套系統(tǒng)。除了需要在變速箱前端布置一個(gè)電機(jī)之外，再增加一套電池包和電控系統(tǒng)就輕松實(shí)現(xiàn)了混動(dòng)車型的升級(jí)。對(duì)原有燃油車平臺(tái)的動(dòng)力系統(tǒng)布局要進(jìn)行太大調(diào)整。

由于電機(jī)布置在發(fā)動(dòng)機(jī)之后、變速箱前端，所以電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱同軸，并且采用了同軸轉(zhuǎn)矩耦合的方式。加速時(shí)，電機(jī)可以與發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩疊加使用，而且只需斷開發(fā)動(dòng)機(jī)的連接，就能實(shí)現(xiàn)純電行駛，并且電機(jī)的動(dòng)力可以通過變速箱的換擋實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)速，更大程度的發(fā)揮電機(jī)效能。所以在那個(gè)時(shí)代，本田與豐田走了完全兩個(gè)不同的技術(shù)路線。本田這種簡單粗暴的轉(zhuǎn)矩耦合模式受到各大歐洲車企的歡迎，這種技術(shù)路線的普及面比豐田復(fù)雜的THS要廣泛得多。

但是時(shí)至今日，由于P2電機(jī)性能的局限性，本田僅把這種第一代技術(shù)應(yīng)用在小型車上，到了A級(jí)以上的車型就開始全面使用第二代技術(shù)，也就是今天要為大家介紹的i-MMD技術(shù)。與第一代技術(shù)相比，i-MMD混動(dòng)最大的區(qū)別就是淘汰了傳統(tǒng)的變速箱。設(shè)計(jì)思路與豐田的THS相似，通過電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)所謂的e-CVT無級(jí)變速模式。

如上圖，i-MMD由一個(gè)發(fā)電機(jī)、一個(gè)電動(dòng)機(jī)以及一個(gè)多片離合器組成。發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)同軸安裝，通過空心軸將動(dòng)力分別與發(fā)動(dòng)機(jī)或輸出軸耦合。

發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性耦合，無法分離。電動(dòng)機(jī)與輸出軸剛性耦合無法分離，但是電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間通過一個(gè)多片離合器控制通斷。從上圖可以看出，本田的i-MMD系統(tǒng)無論是發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間，還是電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)，輸出軸之間都為轉(zhuǎn)矩耦合方式。這與豐田的轉(zhuǎn)速耦合截然不同。轉(zhuǎn)矩耦合要求兩組動(dòng)力或多組動(dòng)力必須同步運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是說轉(zhuǎn)速必須成一定比例關(guān)系。

本田i-MMD的電動(dòng)機(jī)與輸出軸完全同步運(yùn)轉(zhuǎn)，剛性連接，這一點(diǎn)與豐田的THS類似，但電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間僅由一個(gè)離合器控制通斷。這就意味著，如果電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)需要混聯(lián)輸出時(shí)，離合器接通，那么電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間必須保持一定的轉(zhuǎn)速比例關(guān)系，通過這種轉(zhuǎn)矩耦合方式將兩者的扭矩疊加用于加速。

▲采用雙電機(jī)（電動(dòng)機(jī)+發(fā)電機(jī)）架構(gòu)的i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多種模式混聯(lián)驅(qū)動(dòng)。

發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間也為轉(zhuǎn)矩耦合的方式剛性連接，所以只要發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)就必須跟著一起旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)成固定比例。這樣設(shè)計(jì)的好處，是可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的混聯(lián)模式，也可以實(shí)現(xiàn)只靠電動(dòng)機(jī)純電驅(qū)動(dòng)的模式，也可以實(shí)現(xiàn)完全使用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。

當(dāng)采用純電模式時(shí)，只需斷開離合器，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力就無法傳遞給車輪。但此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)既可以熄火，讓電動(dòng)機(jī)完全使用電池儲(chǔ)存的電能，也可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)提供電力或者為電池充電。所以，既能實(shí)現(xiàn)僅依靠電池供電的純電驅(qū)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)增程（串聯(lián)）模式驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)離合器結(jié)合之后，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)三者都剛性耦合（轉(zhuǎn)矩耦合）在一起，此時(shí)發(fā)電機(jī)可以在PCU的控制下轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)參與混聯(lián)驅(qū)動(dòng)。也就是說可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)與一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力疊加，實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)的加速性能。而當(dāng)SOC值過低時(shí)，又可實(shí)現(xiàn)僅僅發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的混聯(lián)驅(qū)動(dòng)，發(fā)電機(jī)繼續(xù)為系統(tǒng)提供電力。

▲本田i-MMD在不同工況下的多種混動(dòng)策略

所以，本田通過簡單粗暴的轉(zhuǎn)矩耦合策略，讓這套i-MMD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了比豐田THS更多種的驅(qū)動(dòng)模式。并且，由于離合器可以斷開與發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的連接，在純電驅(qū)動(dòng)模式下，不會(huì)像豐田THS那樣，速度過快會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)。

如果說，豐田的THS的設(shè)計(jì)初衷是考慮如何讓一臺(tái)燃油車更省油，那么，本田的i-MMD系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)理念上則是顛覆性的，我們可以把它首先理解為一款電動(dòng)車，既可以純電行駛也可以增程混動(dòng)的電動(dòng)車，然后加入燃油發(fā)動(dòng)機(jī)是為了在高速工況下降低電耗，發(fā)揮燃油發(fā)動(dòng)機(jī)高速效率更高的特性。

我在之前的專欄介紹過，豐田THS要想升級(jí)成符合國家要求的插電混動(dòng)車，必須在電動(dòng)機(jī)的位置增加一套單向離合器，否則無法實(shí)現(xiàn)超過60公里的純電行駛時(shí)速。而本田的這套系統(tǒng)，幾乎不需要任何結(jié)構(gòu)性的改動(dòng)，就可以輕松實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)車或插電混動(dòng)車的升級(jí)。

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