目前，國內(nèi)眾多汽車廠家在對標本田i-MMD混動系統(tǒng)開發(fā)自己的混合動力汽車。本文介紹了本田i-MMD混動系統(tǒng)的關鍵技術。

本田雅閣i-MMD混合動力系統(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)動機、離合器、雙電機組成，三軸布置。發(fā)動機通過離合器連接到發(fā)動機輸出軸，在離合器前通過齒輪與發(fā)電機連接;電動機直接連接電機輸出軸;在發(fā)動機輸出軸和電機輸出軸之間有第三根軸，這根軸將動力傳遞到車輪。

驅(qū)動模式

純電動模式，即EV drive。該模式下發(fā)動機不工作，離合器斷開，電機通過齒輪機構(gòu)直接輸出轉(zhuǎn)矩;

串聯(lián)混合動力模式，即Hybrid drive。該模式下發(fā)動機通過發(fā)電機發(fā)電，離合器斷開，電機通過齒輪機構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩;

并聯(lián)混合動力模式，即Engine drive。該模式下發(fā)動機直接輸出轉(zhuǎn)矩，離合器結(jié)合，電機同時輸出轉(zhuǎn)矩。

以上三個模式就是雅閣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)在三個運行模式間通過兩種方式來進一步提升經(jīng)濟性：

（1） 在每一個模式下盡可能提高燃油經(jīng)濟性;

（2） 切換模式來提高燃油經(jīng)濟性。

1. 在每一個模式下盡可能提高燃油經(jīng)濟性

在Hybrid/Engine drive模式中，在原有工況的基礎上，控制器通過改變發(fā)動機/電機工作點，進一步提升發(fā)動機效率，如圖：

圖示是發(fā)動機的MAP圖，橫坐標為轉(zhuǎn)速、縱坐標為轉(zhuǎn)矩，顏色冷暖表示了發(fā)動機的輸出效率。藍色和黃色的點分別是電池不輸出能量進行調(diào)整時的發(fā)動機工作點。紅色的點是調(diào)整后的發(fā)動機工作點。

Hybrid Drive 模式下，發(fā)動機和車輪實際上是機械解耦的，為了讓發(fā)動機工作在最佳燃油經(jīng)濟性的位置上。驅(qū)動電機的需求功率由電池彌補。

Engine Drive 模式下，發(fā)動機與電機同時驅(qū)動，此時讓發(fā)電機和驅(qū)動電機參與調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作點，使發(fā)動機工作在最佳燃油經(jīng)濟性的位置。

2.切換模式來提高燃油經(jīng)濟性

（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/低負荷工況，最多能提升50%;而在高速/高負荷工況下，經(jīng)濟性則沒有明顯提升，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兩種混動模式中，發(fā)動機和電機的工作點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，hybrid drive mode 效率更高。

iMMD系統(tǒng)部件優(yōu)化：發(fā)動機

本田iMMD系統(tǒng)采用了阿特金森循環(huán)發(fā)動機。阿特金森循環(huán)發(fā)動機的特點：經(jīng)濟性好，動力性差。但以上特點尤其適用于混合動力，動力性的缺點可以由電動機來彌補。

iMMD阿特金森循環(huán)發(fā)動機實現(xiàn)方法：通過設計兩種凸輪（VTEC+EVTC），動力凸輪和經(jīng)濟性凸輪（Output Cam/FE Cam），使之分別在啟動工況和大轉(zhuǎn)矩工況和正常駕駛工況運行，實際上凸輪的切換也實現(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)濟性凸輪的進氣門開啟時間延長（wide duration）。通過進氣門晚關，將進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。

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

iMMD系統(tǒng)部件優(yōu)化：電動機

1.初代iMMD永磁同步電機設計

手段1：提高磁阻轉(zhuǎn)矩（reluctance torque）

城市工況中低負荷的工作點比較多，需要降低電磁轉(zhuǎn)矩（magnet torque）增加磁阻轉(zhuǎn)矩（reluctance torque）。因為在低轉(zhuǎn)矩工況下，磁通量波動（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)矩將整個電機的輸出轉(zhuǎn)矩最高增高了82%。

手段2：高電壓

為了實現(xiàn)驅(qū)動電機的小型化，同時保證驅(qū)動電機的功率，最大電壓達到700V（對比第三代普銳斯采用了同樣的手段，最大驅(qū)動電壓是650V）

手段3：提高電機轉(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尺寸，進而使得電機的功率密度有所上升，所帶來的代價是必須要設計更高的轉(zhuǎn)子強度以及更有效的冷卻手段來保證電機在高速下穩(wěn)定運行。

因此為了保證電機在高轉(zhuǎn)速下結(jié)構(gòu)安全，在轉(zhuǎn)子上設計了一些槽，降低53%的應力。

同時設計了冷卻管路，避免高溫下永磁體退磁，該管路將變速器油引到電機與發(fā)電機處

2.新一代iMMD永磁同步電機改造手段

手段1：定子繞線的重新設計

由圓形細線改為方形粗線，槽型也改為方形，這樣可以填入更大面積的導線，槽滿率上升，電機尺寸可以相應減小

手段2：漆包線的改進

為增強絕緣性，在原有的漆包線外再增加一層樹脂

使用粉末噴涂技術，在線圈兩端覆蓋絕緣層，與浸漆工藝相比：在機械強度、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：單層繞線→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，相應接線工藝也得以改進，電機端部軸向尺寸減小17%

手段5：改變轉(zhuǎn)子磁鋼分布

增加兩條肋，進一步提升轉(zhuǎn)子強度

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