本田的混动i-MMD系统有什么优势和劣势?
1.本田雅阁混动版与丰田普锐斯的油耗对比
•数据对比(数据来源:美国能源部交通环境办公室)
o2015 Honda Accord Hybrid 2.0L
▪城市/高速/综合工况油耗:50/45/47 MPG (MPG, miles per gallon) o2015 Toyota Prius 1.8L
▪城市/高速/综合工况油耗:51/48/50 MPG
评价:从测试数据来看,Prius比Accord略胜一筹,但是考虑到Accord更大的排
量,因此认为Accord和Prius在伯仲之间并没有什么问题。
2.本田雅阁混合动力系统iMMD简述
•iMMD (iMMD intelligent Multi-Mode Drive) 构型
o构成:阿特金森循环发动机、离合器、双电机、三轴,构型如下图
发动机通过离合器连接到发动机输出轴,在离合器前通过齿轮与发电机连接;电动机直接连接电机输出轴;在发动机输出轴和电机输出轴之间有第三根轴,这根轴将动力传递到车轮
•控制策略:
•纯电动模式,即EV drive,该模式中:发动机不工作;离合器断开;电机通过齿轮机构直接输出转矩;
•串联混合动力模式,即Hybrid drive,该模式中:发动机通过发电机发电;离合器断开;电机通过齿轮机构输出转矩;
•并联混合动力模式,即Engine drive,该模式中:发动机直接输出转矩;离合器结合;电机同时输出转矩。
以上三个模式就是雅阁iMMD系统的Multi-Modes,那么i所代表的intelligent在哪里呢?i体现在本田对控制策略的优化。
3.iMMD系统控制策略优化
• iMMD系统在三个运行模式间通过两种方式来进一步提升经济性:
✓在每一个模式下尽可能提高燃油经济性
✓切换模式来提高燃油经济性
a)在每一个模式下尽可能提高燃油经济性
o在Hybrid/Engine drive模式中,在原有工况的基础上,控制器通过改变发动机/电机工作点,进一步提升发动机效率,如图:
o 图示是发动机的MAP 图,横坐标为转速、纵坐标为转矩,颜色冷暖表示了发动机的输出效率。蓝色和黄色的点分别是电池不输出能量进行调整时的发动机工作点。红色的点是调整后的发动机工作点。
o Hybrid Drive 模式下,发动机和车轮实际上是机械解耦的,为了让发动机工作在最佳燃油经济性的位置上。驱动电机的需求功率由电池弥补。
o Engine Drive 模式下,发动机与电机同时驱动,此时让发电机和驱动电机参与调节发动机的工作点,使发动机工作在最佳燃油经济性的位置。
b) 切换模式来提高燃油经济性
o EV mode 和 Hybrid drive mode 的切换:
在EV 与Hybrid 两种模式之间,iMMD 采用了一种间断式的混动策略(intermittent hybrid mode ),即电池部分参与供电,这样的策略车辆在低速/低负荷工况,最多能提升50%;而在高速/高负荷工况下,经济性则没有明显提升,部分工况能效反而下降。
o Hybrid drive mode 和 Engine drive mode 的切换
在Hybrid与Engine两种混动模式中,发动机和电机的工作点也并不是完全由工况决定的。从巡航速度缓慢加速,engine drive mode 效率更高,比hybrid mode 最多提升12%;激烈驾驶时,hybrid drive mode 效率更高。
机
系统部件优化:发动机
4. iMMD系统部件优化:发动
•本田iMMD系统采用了阿特金森循环发动机
o阿特金森循环发动机的特点:
▪经济性好,动力性差。但以上特点尤其适用于混合动力,动力性的缺点可以由电动机来弥补
o iMMD阿特金森循环发动机实现方法:通过设计两种凸轮:VTEC+EVTC,动力凸轮和经济性凸轮(Output Cam/FE Cam),使之分别在启动工况和大
转矩工况和正常驾驶工况运行,实际上凸轮的切换也实现了奥托循环和阿特
金森循环(米勒循环)的切换
▪凸轮型线与原理:经济性凸轮的进气门开启时间延长(wide
duration)。通过进气门晚关,将进气冲程吸入的气体在压缩冲程又
排出去一部分,造成膨胀比大于压缩比的阿特金森循环的效果
▪动力凸轮和经济性凸轮的效果:经济性凸轮动力性明显下降,但经济性水平上升
机
系统部件优化:电动机
5. iMMD系统部件优化:电动
•初代iMMD永磁同步电机设计(参考与图片来源:KUROKI J,
OTSUKA H. Development of Motor and PCU for a SPORT HYBRID i-MMD
System[J].):
o手段1:提高磁阻转矩(reluctance torque)
▪城市工况中低负荷的工作点比较多,需要降低电磁转矩(magnet
torque)增加磁阻转矩(reluctance torque)。因为在低转矩工况下,
磁通量波动(magnetic
flux fluctuation)产生的铁损不可忽视。
▪改造磁钢位置,提升的磁阻转矩将整个电机的输出转矩最高增高了
82%