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上一期我们浅谈了「混联式结构」之一的「功率分流」,其结构与逻辑可谓复杂至极,本期我们来聊以「本田i-MMD混动系统」为代表的另一类「混联式结构」 。

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本田i-MMD混动系统结构示意图
在此前「Px电机架构」的章节中,我们曾经浅谈过「本田i-MMD混动系统」,这套混动系统与使用「行星齿轮组」的「功率分流」混动变速器更大的结构区别便是:无法在「串联」、「并联」两个模式之间做无缝转换,而两种模式的切换完全取决于「离合器」的开合 。换言之,「混动变速器」内的「功率」要么以「机械功率」传递,要么以「电功率」传递,没有中间档 。
「本田i-MMD混动系统」的两个小局限:发动机和挡位
这种『非黑即白』的选择模式也带来一个技术难点——如何克服「串联模式」下,传动效率较低的问题 。由于在「串联模式」下由于「发动机」输出的「功率」必须通过两台「电机」传输,也就是要进行『「机械功率」转「电功率」再转「机械功率」』的多次能量形式的转换,无法避免的有能量损失 。
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串联模式下,功率传输流程距离长
比如整套「本田i-MMD混动系统」传输效率在大部分情况下都能达到 95% ,但在「串联模式」下,虽然此时的「发动机」在更佳工况高效率进行运作,但整体传输效率却还要降低5%,即在90%左右,这个效率只能说是中规中矩,与 「CVT变速器」(无级变速器)处于同一水平 。
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本田i-MMD混动系统部件/工况对照表
故此,在车速超过70公里/时的高速巡航工况时,「本田i-MMD混动系统」则会选择切换至「并联模式」,「发动机」与「电机」共同驱动汽车,整套系统的传输效率恢复到更佳状态 。看到这里大家会问,既然「并联模式」的效率更高,那「本田i-MMD混动系统」为什么不增加「并联模式」的范围呢?其中的原因大致有2点:
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奥托循环&阿特金森循环的工作原理
1. 「阿特金森发动机」的限制:考虑到「阿特金森发动机」的热效率和燃烧稳定性,故此,转速一般只能保持在1200~3000转/分钟 。另外,「阿特金森循环」在高扭矩的效率不如「奥托循环」,所以,一般只能用于低、中扭矩区域 。更多关于「阿特金森发动机」可查看往期内容;
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Honda CR-V Hybrid(2019)
2. 「挡位」限制:目前「本田i-MMD混动系统」只给「并联模式」配备了一个「挡位」(「传动比」为 0.803),相当于传统「变速器」里的6挡,所以,系统将「并联模式」的介入时机定在70公里/时 。
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搭载两个凸轮的VTEC发动机的结构
既然知道了局限在哪里,那么我们就可以着手解决 。比如「本田i-MMD混动系统」从「发动机」进行调整,选择搭载「VTEC系统」(Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System ,即「可变气门正时和升程电子控制系统」)的「发动机」,旨在使「发动机」能在「阿特金森循环」与「奥托循环」中切换,以满足「扭矩」匹配的要求 。
快速进入「并联模式」:『多挡位』方案
然而考虑到「发动机」的经济性,「本田i-MMD混动系统」仍然将「阿特金森循环」用于多数的工况 。而目前国内的车企在提升「混动专用发动机」「热效率」的同时,开始在自己的「DHT」(Dedicated Hybrid Tran *** ission,即「混合动力专用变速器」)增加更多的「挡位」,以便整个系统更快速地进入「并联模式」的经济工况 。
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长城柠檬DHT示意图
这里我们要先来解释一下什么叫「DHT」?简单地理解便是我们此前提到的所有将双「电机」融入「变速器」的『混动变速器』总称 。而搭载「DHT」的混动系统我们称其为「DHT混动系统」,目前主流的「DHT混动系统」都具备以下特点:
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长城柠檬DHT混动系统组成部件示意图
采用「混动专用发动机」:通常为「阿特金森循环」或深度「米勒循环」的「发动机」,峰值热效率和高效区范围远比燃油平台「发动机」更出色; 更高效的「电机」:通常采用两个『扁线+油冷+高速』配置的「电机」,拥有功率和扭矩密度高、峰值效率高、高效区范围广、损耗低等特性; 结构高度集成化:「电机」、「变速器」以及「控制器」等部件高度集成,动力集成化耦合; 多模式,快速切换:包括「发动机直驱」、「电机直驱」、「串联模式」和「并联模式」4种对应不同「速域」和「功率」工况的模式 。

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