i-MMD

本田IMMD雙電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)型研究（上）

中國新能源汽車評價(jià)規(guī)程 2021-09-23 16:25

隨著我國將混合動(dòng)力技術(shù)寫入《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，混合動(dòng)力技術(shù)被提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略高度。同時(shí)，混合動(dòng)力汽車是平衡能源危機(jī)與里程焦慮的良好解決方案，無需外接充電，其高節(jié)油率特性越來越受到消費(fèi)者認(rèn)可，市場潛力較大。

相比于傳統(tǒng)的AHT混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)構(gòu)型，DHT混動(dòng)系統(tǒng)采用E-CVT結(jié)構(gòu)，具備更為優(yōu)秀車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)與燃油經(jīng)濟(jì)性區(qū)間。目前的量產(chǎn)車型有DM-I、檸檬等，其中較為典型的是本田IMMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統(tǒng)。

車輛工作模式

IMMD系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、離合器接合情況，動(dòng)力系統(tǒng)有三種工作模式：

（1）純電工作模式：電能消耗完全由電池提供，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)、離合器斷開。

（2）串聯(lián)工作模式：發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電池輔助發(fā)動(dòng)機(jī)平衡負(fù)載，離合器斷開。

（3）并聯(lián)工作模式：發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輛，電池輔助發(fā)動(dòng)機(jī)平衡負(fù)載，離合器接合。

圖1第三代i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)硬件拓?fù)錁?gòu)型

根據(jù)車輛實(shí)際功率分配情況，對工作模式進(jìn)一步細(xì)分，有六種能量流狀態(tài)，各種狀態(tài)下部件工作情況如表1所示。

表1 i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

控制設(shè)計(jì)思路

i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)思路是控制發(fā)動(dòng)機(jī)基本運(yùn)行在最低油耗曲線附近，通過動(dòng)力電池作為能量存儲器、能量緩沖器、功率平衡器配合發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)，且充分考慮能量二次轉(zhuǎn)換損耗，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效率運(yùn)行。實(shí)車解析的串聯(lián)和并聯(lián)工作模式下的功率分配策略充分表現(xiàn)出該特點(diǎn)。

（1）串聯(lián)模式功率分配策略

依據(jù)圖2（a）所示實(shí)車測試的發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)倒推出整車不同需求功率下、電池不同充電功率下發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的比燃油消耗率, 如圖2（b）所示，可知：①整車需求功率較低，處于區(qū)域1，盡可能采用較大的功率給電池充電，從而獲得理想的發(fā)動(dòng)機(jī)效率；②中低需求功率時(shí)，處于區(qū)域2，此時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)固定在最優(yōu)點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)點(diǎn)功率減去需求功率的部分用于電池充電可獲得最佳經(jīng)濟(jì)性；③需求功率中等時(shí)，處于區(qū)域3，充電功率為0kW的曲線對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)比燃油消耗率最低，說明此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率不宜再提高輸出功率給電池充電。正是由于車輛綜合考慮了需求功率、電池充電功率及發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)效率，車輛中高需求功率下，不存在串聯(lián)充電情況，如圖2（c）所示。

圖2 串聯(lián)模式功率分配

（2）并聯(lián)模式功率分配策略

并聯(lián)模式以發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最優(yōu)工作區(qū)間為基礎(chǔ)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)總體沿BSFC曲線且允許部分偏離（如圖3所示），綜合考慮需求功率、發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率、電池充電/放電速率之間協(xié)調(diào)與平衡，如無法滿足當(dāng)前駕駛需求，車輛直接由并聯(lián)模式切換至串聯(lián)模式。

圖3 并聯(lián)助力模式邊界

如圖4所示，為80km/h的Tip-in試驗(yàn)。Tip in前整車需求功率較低，車輛運(yùn)行在并聯(lián)充電模式，通過給動(dòng)力電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)提升至BSFC線附近。Tip in后整車需求功率增加，若車輛工作于并聯(lián)直驅(qū)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)將遠(yuǎn)離BSFC線，工作效率將大幅降低；若車輛工作于并聯(lián)助力模式，隨著SOC降低車輛工作模式也將進(jìn)行切換，引起模式頻繁切換問題；因此車輛由并聯(lián)充電模式切換至串聯(lián)直驅(qū)模式。