无限接近EV!本田i-MMD插电式混动详解

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冷晓阳 编辑
2019-10-08 10:00

◆新征程:无限接近纯电动的插电系统

    HEV车型由于电池和电机功率的限制,纯电续航里程有限,因此为了更好的适应市场的发展,纯电续航里程更长的插电式混动系统应运而生。本田技研所在去年广州车展发布了相关信息,这次在广州进行了更详细的说明。

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    同时插电版本在此基础上为PCU(动力控制单元)配置上了优化系统电压的VCU(电压控制单元),同时加上高功率大容量电池和充电器。

    下面我从电机开始进行详细说明。i-MMD插电式混动同样采用了双电机的形式,这两个电机的类型也和普通的iMMD一样,一部是驱动用、一部是发电用,其中发电用的电机和现款雅阁(参数|询价)混动上的发电用电机是一样,而驱动电机由于需要更大的功率和扭矩,因此相比普通的i-MMD系统中的驱动电机会变得更强大。

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    驱动电机的制造方式也进行了改变,由往圆形绕组方式变为方形线圈,这使得电机总体积中线圈的占比从原来的48%上升到60%,而电机总体实现了23%的小型化,功率密度比以往(相比现款混动雅阁)提高到1.4倍,扭矩密度提高到1.3倍。电机功率上升必然需要更好的冷却,i-MMD插电式混动版本在电机散热方面采用了双油泵的设计,一个小油泵+一个大油泵,小油泵为发电机服务,大油泵为驱动电机服务。

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    相当于系统总体的电压和电流都发生了改变,因此需要对PCU整体进行改变。总的来说i-MMD插电式混动在PCU方面的改变很多,也很有创新性,其中最重要的是VCU(电压控制单元)的创新和改进。

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    VCU功率提高了,才能让各个电动化组件运行的更高效,同时本田制定了纯电模式下最高时速160km/h的目标,这需要扩大纯电驱动模式下的使用范围,这些都需要VCU的支持,因此如何提高VCU功率成了本田工程师考虑的首要问题。

    本田工程师们首先想到的是对整个元器件回路进行改进,过去的耦合电感采用了一相的设计,通过增加回路是可以增大功率的,但这种方式也有一个问题,就是产生磁泄露,这样会对整个组件上的其他单元产生干扰,可能会造成电子功能出现误判,因此本田的工程师对整体结构进行了改变。

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    通过把一相变两相的方式,提高整体功率,同时将两个线圈的内部设计成T型的结构,通电后,漏磁既可以进行抵消,这样就解决了在一个组件上布置更多传感器而不受影响的问题,同时还能继续保持组件保持小型化。

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    通过最终的努力,i-MMD插电式混动版VCU的功率相比现款雅阁混动提高了3.3倍,并保证了硬件部分可以大多数和雅阁混动进行通用,包括控制单元的硬件等,当然,因为增加了一相电路,所以VCU部分发生了改变,不过总体来说还是可以有效控制成本,达到综合的平衡。

    接着我们来看电池和动力单元的相关信息。插电式混动系统为了得到相比混动车型更长的续航里程,同时会使用更多的电池组,电池组的增加必将影响空间布置。

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    有了大容量电池,热管理系统就变得尤为重要。动力电池的工作和寿命手温度影响极大,优秀的热管理系统可以大幅度提升电池的使用寿命。本田i-MMD插电式混动系统在这方面也下了不少功夫,主要的改变在两个方面,首先是将电池模块由风冷改为水冷,其次是在整个水冷系统中加入了三通阀的设计。

    风冷变水冷就不必多说了,主要聊聊三通阀使用后的冷却方式的改变。这种改变主要集中在驾驶和充电时。

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    通过这种设计,水冷系统可以有效的冷却电池和高压电池组件,同时通过切换回路,可以提升电池的耐久性。

    小结,以上就是本田i-MMD插电式混动系统的所有改进,我用下面的表格再进行更清晰的表述,供大家参考。

本田i-MMD插电式混动系统特点汇总(Clarity PHEV)
组件特点
双电机绕组方式改变,小型化明显,功率提升1.4倍(驱动电机)
PCU(动力控制单元)电压控制单元功率提升,满足日常纯电动行驶
IPU(动力单元)电池总容量为17kWh,平铺设计降低重心,不占空间
电池热管理系统水冷设计,通过三通阀得到两种温控逻辑

    除此之外,小型化依然是i-MMD插电式混动系统的重要议题,比如电机的设计、PCU等等很多组件的改变其核心都是为了高效率和小型化。

    那么和丰田的THS相比,同样是HEV改PHEV,两者有什么特点呢?我们先从丰田说起。目前国内市场上丰田的PHEV车型是雷凌双擎E+(还有姊妹车卡罗拉双擎),这台车的混动系统是由THS第三代系统改进而来。

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    从布局上看,插电版本的THS(第三代)和传统的THS系统没有太多改变,包括电池布置、电机布置等,而大容量电池的使用其实对后轴及后备厢空间有一定影响。即使是第四代THS系统仍然没有对布局进行大的改变,和本田的插混布局相比,显然有一定差距。

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    然后我们看动力输出方面。为了保证PHEV车型更多的动力输出,第三代THS在动力分配行星齿轮组基础上增加了一组减速行星齿轮组,降低了MG1(发电的电机)和MG2(驱动的电机)的转速差,从而可以让车辆在纯电模式下以更高的车速行驶。同时将第二代的链式传动改为齿轮传动,增加了传动效率。从结果上看,这种组件的改变确实可以得到一个不错的纯电动力输出,在纯电动情况可以达到125km/h,可以满足日常使用。不过和本田iMMD的插电混动相比,其改动的组件确实更多,同时最终的输出也确实略逊一筹(本田插混纯电下的速度为160km/h)。

    至于第四代THS,它对整个动力分配行星齿轮组进行了结构上的改变,从同轴变成了异轴,这样使整个组件变得更小,同时因为异轴的布置,电动机的动力可以直接通过齿轮传输,而不需要经过负载的行星组,提高了传递效率。所以从动力输出形式上看,第四代THS和本田iMMD的插电混动各有特色。

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    总得来说,丰田THS最早研发理念更偏向HEV,其发动机为主力而电机部分为辅助,同时有一套复杂的行星齿轮组,如果将HEV变成PHEV,更高的电动机功率输出以及调速范围就会成为限制,而本田iMMD从研发之初就看重电动机的作用,发动机更像是一台增程器,因此从HEV变成PHEV更简单,只需要对动力输出组件和控制及动力单元进行改进即可,整体零部件通用率会更高。    

注:本次技术交流发动机部分的技术未进行讨论,所以文章内没有提及,但确定的信息是将采用1.5L自然吸气发动机。

◆体验篇:简单聊聊i-MMD插电式混动系统的驾驶感受

    上面说到的都是i-MMD插电式混动系统的理论知识,那么这套系统在实际使用中是怎样的呢?我之前简单的体验了Clarity PHEV,通过试驾过程,跟大家简单聊聊i-MMD插电式混动系统的驾驶模式。

    首先有一点可以肯定,这套系统绝大多数都是一台电动机驱动的车子,其EV模式相当广泛。一般来说,如果正常城市通勤,即使深踩油门,发动机也不介入。

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    只有在高速下的巡航时,发动机才会直接对车轮进行驱动,日本工程师坦言发动机直驱的情况比较少,大多数还是处于混动模式,在混动模式下,以Clarity PHEV为例,它的续航里程可以达到超过800km(JC08工况),和普通燃油车没有任何区别,甚至还更加出色。

    编辑点评:随着排放政策日益严峻,混动车型逐渐成为向EV车型过渡过程中的重要力量,而插电式混动车型更因为较长的纯电行驶里程和燃油发动机的介入保持了较高的实用性。本田在iMMD上升级而来的插电系统既保留了iMMD一贯小型化的优良传统,同时通过电动总成升级和更换了大容量电池,纯电动行驶里程也有了很大提升,让日常行驶基本达到了纯电动化,相信iMMD的插电版本将会有一个非常出色的油耗表现。至于系统的稳定性方面,以iMMD为基础的插电版本还是很让人信服的,而在车型搭配方面,我认为明年可能首先在雅阁上搭载,然后再进行多车型的推广,能否有一个漂亮的表现,我们拭目以待吧!(图/文 汽车之家 冷晓阳)

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家家说
市区高速,游刃有余,开过雅阁混动,再没有开其他传统动力车型的欲望了。
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