鲁达 本文是基于本田公司公开的关于2016款雅阁混动车i-MMD系统详解资料为基础,针对头条对于这个系统的一些疑问,误解,争论的话题一一做分析和解释,希望对大家涨知识,阔视野有所脾益,对你了解混动,电动的知识体系会大有帮助.
i-MMD原意: 智能多模式驱动
注意关键点,通过超越离合器实现发动机和发电机或驱动车轮的自动切换.
超越离合器(overrunning clutch),它是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件。它是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换具有自行离合功能的装置。
电动无级变速器E-CVT（内置发电机、驱动电动机、超越离合器及平行轴系及齿轮、主减速器及差速器总成等）.实际上电动无级变速器E-CVT这个名字取得不确切,带来很多误解,特别是一些没有机械工程背景,没有仔细分析文章具体内容的"标题党"
采用的电动冷却液泵
传统燃油发动机冷却系统的泵,没有单独的电机驱动,大部分是通过皮带从发动机输出轴上获得动力,鉴于混动系统在发动机不工作时候,也需要冷却系统,就必须使用有电机驱动的冷却液泵.
LFA11阿特金森循环发动机(本田)和米勒循环发动机(丰田)通过不同方式实现了压缩比小于膨胀比,主要目的是提高发动机的热效率及整车的燃油经济性
这部分叫驱动总成更贴切
上图中照片和剖面图位置对应关系反了,实际应该是如下
这个结构主要是起动力缓冲作用,隔离发动机的震动
这个是实际的传动齿轮布局照片
为了便于理解,我把实际位置按工程制图视角按对应关系排列如下,更好理解
右边的视图实际是为了说明方便,把左边的实际视图展开在一个面上了
左边图中,输入轴部分,实际扭转减震器已经去除,看到的是输入轴和齿轮(右边图中黄色部分)
单独说轴,是为了解释结构,实际上的零件是轴和齿轮一体的,以下是放大的结构图
系统里面说有的轴都是和相关齿轮一体的,叫齿轮轴吧
黄色的输入轴齿轮
紫色的发电机轴齿轮,和发电机转子是固定在一体的
输入轴齿轮和发电机轴齿轮是相互啮合的
深蓝色的驱动电机轴齿轮,这个轴和驱动电机转子是固定在一起的
绿色的副轴齿轮+天蓝色主减速器驱动齿轮是一体的
橙色的超越驱动齿轮
深蓝色的驱动电机轴齿轮和绿色的副轴齿轮啮合的.
注意:橙色的超越驱动齿轮是与绿色的副轴齿轮啮合(上图容易误解为超越驱动齿轮和深蓝色的驱动电机轴齿轮啮合)
副轴天蓝色主减速器驱动齿轮和红色的主减速器从动齿轮是啮合在一起的.
再往后,通过差速器,把动力通过左右半轴,出动到左右轮胎.
从上面看,所有齿轮相互啮合的关系是固定不会变的,不存在通过齿轮改变啮合关系使输出的转速及力矩发生变化.
但是会通过超越离合器,发动机转速,驱动电机的转速使整个系统处于不同的工作状态,
也可以看出在整个驱动总成里面,没有需要人为去控制或操纵的机构,除了超越离合器总成的工况会水输入输出有些变化,其他的都是固定传动比机构,整个系统的可靠性非常高.
从上面的解读也可以体会到,电动无级变速器E-CVT这个名字取得很不贴切,不是传统本田CVT变速器的概念,实际都是通过改变驱动电机和发动机的转速来调速的.
应该本田主要是考虑到自己对大众客户宣传自己变速箱的连续性,毕竟他的实际效果和CVT是一样的.
注意超越离合器的工作机理: 输入轴的转速大于等于输出轴的时候,输入轴给输出轴输出力矩,当输出轴的转速大于输入轴的时候,各转各的,相互之间没有动力传送关系.
超越离合(overrunning clutch),这个名字很贴切,中英文都是这样.
资料介绍是清楚的,但是不好让普通爱好者理解.
按公知的本田混动,70公里/小时以内是电动的,超过70公里/小时速度后是发动机驱动.当驱动电压低于要求设定值的时候,发动机会动作,给电池充电,不论车是工作在70公里/小时以上还是以下.
假设电池正常,启动车,驱动电机工作,动力从驱动电机轴齿轮到副轴齿轮,再通过主减速器驱动齿轮到红色的主减速器从动齿轮,再通过差速器到半轴到左右轮胎. 请注意,超越驱动齿轮是一直和副轴齿轮啮合的,就是说再电机驱动过程中,超越驱动齿轮是一直在转动的.
当车速大于70公里/小时,或驱动电源电压低于设定值时候,发动机会启动,发动机动力通过以下两通道传输:
- 动力通过输入轴齿轮到发电机轴齿轮,带动发电机转子发电,请注意,这个连接是固定的,就是说只要发动机动作,发电机的转子就一直是转动的,当电池充电完毕后,通过控制系统,发电机的绕组是开路的,就是说有电压,但是没有电流,这样一来,发电机就是在空转,负荷很轻(当然你可以理解有一定减少发动机输出转速波动作用,类似飞轮效果吧)
- 动力通过输入轴齿轮到超越l离合器总成,这个时候,如果超越驱动齿轮的转速是低于输入轴齿轮,那么发动机的动力通过超越离合器到达超越驱动齿轮,再啮合到副轴齿轮,再通过主减速器驱动齿轮到红色的主减速器从动齿轮,再通过差速器到半轴到左右轮胎.
关于超越l离合器总成,他的工作是不需要认为控制的,只要输入轴的转速大于等于输出轴的时候,输入轴给输出轴输出力矩,当输出轴的转速大于输入轴的时候,各转各的,相互之间没有动力传送关系.那它在这里到底起什么作用呢?后续慢慢道来.
混动汽车的驱动电机,因为是和传统的发动机集成在一起,传统的发动机本身体积比较大,因而电机都使用了直径比较大,叠厚相对比较小的圆饼结构,这种结构直接的好处就是电机扭矩大,可以不要非常高的转数得到较大的扭矩,因而减速机构的减速比都比较小.电机的散热条件也比较好,同时比较容易使用集中绕组的永磁同步电机结构(最新的推出的就是使用永磁同步电机).以上这些优点是和以特斯拉为代表的纯电动车使用的驱动电机结构.混动的永磁同步电机大直径,相对低转速,大扭矩,低减速比,纯电的永磁同步电机小直径,相对高转速,小扭矩,高减速比,因而导致的是混动的电驱系统效率相对高,噪音相对低.
注意混动车没有专用的发动机启动电机,是发电机通电后做电机用,通过发电机轴齿轮到输入轴齿轮带动发动机曲轴启动.
下图是汽油机启动电机结构示意图
点火开关打开后,启动电机上方的电磁铁动作把右下方的启动齿轮推出,和与曲轴相联的齿轮啮合,电机旋转,驱动曲轴启动,启动后,点火开关断开,电磁铁失电,启动齿轮回缩,停止转动,启动电机和发动机脱离.汽车的点火开关设计是启动后一松,会自动断开.老司机教你启动一再强调,启动后就好立刻松,就是这个原因,如果启动后一直通,发动机启动后,如果油门上来,转数会高过启动电机,会导致齿轮损坏.
对于混动车型而言,这个就都是自动控制的了,系统会同时检测发电机轴齿轮和曲轴的转数,一旦两者速比到一定范围,会立刻切断发电机供电,启动完成.
16款的系统电机使用的是传统的分布式绕组,如下图
这种结构式传统的电机绕组方式,电机槽数多,电机磁场分布均匀,但是端部非有效绕组长度比较多,电机内阻偏大.第三代iMMD系统的方形绕组,就是把圆形绕组改成可方形,一定程可以提高槽满率,提高功率密度,总体来说就是在电机性能参数变化不大的情况下,体积和重量有23%的大幅度降低。
本田官网截图,非常漂亮,可见发电机和驱动电机都是分布式绕组
资料显示,本田最新的Acura采用的是集中绕组.上图可以看到集中绕组电机的绕组情况.
关于本田永磁同步电机的集中绕组电机的前世今生,另文将做详细剖析.
关于永磁电机的矢量控制,转子速度,位置是使用旋转变压器的方式,实际变成了伺服电机了 ;)实际电机的转数和驱动电流的频率是一致的,可以通过频率换算出转数.用旋转变压器主要还是确保启动的平稳可靠.
采用高压系统的最主要目的就是减小线路电流,减低损耗.电机的效率和温升都有很大的改善.传统汽车的动力电压现在趋势也是提高,现在48或96伏系统都在市场上看得到.
质保期20万公里,作为一般的家用是绰绰有余了.
1.3kw.h,就是1.3度电,以下供参考(百度搜到)
特斯拉3电池容量为80.5kwh
理想电池容量为40.5kwh
蔚来ES8提供了三种不同容量电池组，分别是70kwh和84kwh以及100kwh
小鹏P7电池容量为81kwh
比亚迪唐混动的电池容量是18.4kWh
可见发动机去掉了循环冷却水泵,发电机,后面还有空调等负载,一心一意发电和高速驱动轮子,他的效率是提高到了极限.
我们的燃油车,电瓶快不行了,特别是冬天,有同感吧[呲牙]
这个应该是变频空调系统,那个膨胀阀不知道是普通机械式膨胀阀,还是电子膨胀阀?
电子膨胀阀实际就是一个由步进电机驱动的阀门
从上面可以知道,本田的空调就是单冷的空调.
特斯拉的热泵,实际就是在车里装了可以制热又可以制冷的冷暖空调.
他说的冷车应该是汽车停了一晚,发电机处于常温状况下.一般每天都开的车,估计就是早晨会这样来一次.
注意,刹车或制动过程的能量回收,是驱动电机做发电机使用.
谢谢你看完以上内容,希望从此你对本田的混动技术有个不一样的视角.
对了关于那个超越离合器总成起个什么作用呢?有可能是他太默默无闻,好像直接感觉不到他的作用.
我们从侧面说说吧,假如没有超越离合器总成,输入轴齿轮和超越驱动齿轮是一体的,看会发生什么?
工况1.电机单独驱动: 驱动电机驱动轴齿轮驱动啮合到副轴齿轮,注意副轴齿轮和超越驱动齿轮是一直啮合的,如果没有超越离合器总成,这个动力是要输入到发动机的,这样单独电驱是无法工作的.这样一来,就知道这个超越离合器功能之一就是电驱时候隔离动力传到发动机.
工况2.发动机单独运行:发动机单独运行时候,一路动力通过输入轴齿轮到发电机轴齿轮,发电机发电,另外一路动力通过输入轴齿轮(超越离合器齿轮)到副轴齿轮,到主减速器驱动齿轮轮,主减速器从动齿轮,到差速器到半轴到轮胎,没有问题. 从这个工况来看,这个超越离合器总成是可以有可无的.
注意,第二种工况时候,因为副轴齿轮和驱动电机轴齿轮是啮合的,所以这时候驱动电机轴,转子也是一直在旋转的.如果这是把驱动电机的充电回路接入,这个时候驱动电机也是在充电的.如果这样,驱动电机和充电电机同时在充电,是否很奇妙? 如果这时候驱动电机也开动驱动,这样就变成驱动电机和发动机并联在工作了!
这样一来,是否可以把充电电机取消呢?
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