對混合動力構(gòu)型感興趣的朋友,如果對榮威550 PHEV搭載的EDU混動系統(tǒng)和本田雅閣的iMMD稍加關(guān)注,就會有這樣疑惑:這兩個混合動力構(gòu)型看起來幾乎沒有什么差別。
沒錯,其實從混合動力系統(tǒng)構(gòu)型的分類來說,兩者的確同屬于一種混聯(lián)式混合動力構(gòu)型:串并聯(lián)。
串并聯(lián)和功率分流是混聯(lián)式混合動力最常見的兩種構(gòu)型。最為典型的代表就是本田iMMD與豐田THS,兩種構(gòu)型最大的區(qū)別就是功率分流使用了行星齒輪排,也叫作功率分流器或者eCVT,對發(fā)動機的輸出功率進行分配;而串并聯(lián)則通過控制離合器的開合實現(xiàn)不同的混動模式。
那么同為串并聯(lián)的iMMD與榮威550 PHEV的混合動力系統(tǒng)區(qū)別在哪里呢?
一、兩者實現(xiàn)變速的方式不同:榮威550PHEV 有一個真正的兩檔變速器,iMMD則通過不同的軸系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了變速。
榮威550 PHEV的混合動力系統(tǒng)核心是一套電驅(qū)動變速箱,叫做EDU。它的結(jié)構(gòu)原理如下圖:
EDU原理示意圖
EDU的主要構(gòu)成包括與發(fā)動機直連的ISG電機與主驅(qū)動電機(TM),在兩者之間有兩個離合器(C1常開離合器、C2常閉離合器),C1和C2之間是一個差速器,從差速器連接的變速箱,通過與兩對變速齒輪之一的齒輪嚙合,對外輸出動力。這張圖和題目里面的圖是一個意思,不過這一張更加接近EDU實際的物理結(jié)構(gòu),見下圖。
EDU結(jié)構(gòu)示意圖
通過離合器不同的閉合方式,EDU可以實現(xiàn)純電驅(qū)動、串聯(lián)、并聯(lián)、制動回饋等不同工作模式。舉其中三個模式(純電、串聯(lián)、并聯(lián))為例,我簡單畫了一下功率流動路線的示意圖,如下所示:
在以上三張圖的標示中,動力都是通過變速器的一個檔位輸出的(即左側(cè)的一對齒輪)。加上變速器有兩個檔位,僅上述三個模式,實際上就可以變?yōu)榱鶄€模式。
那么為什么要有這個兩檔變速器呢?是因為多了變速比這一自由度,就可以對電機和發(fā)動機的工作點進行調(diào)節(jié)。通過換擋,可以讓電機在純電模式起步時在車輪端輸出更大的扭矩(動力更強);也可以在并聯(lián)模式下,通過檔位的切換讓電機和發(fā)動機運行在效率更高的區(qū)域(油耗更低),由于電機的高效區(qū)較大,這一點對于發(fā)動機的意義更為重要。
但iMMD卻沒有這個真實的變速器,卻并不意味著iMMD的自由度更低。原因在于:iMMD比EDU多一個軸。EDU的兩個電機和發(fā)動機在同一個軸上,動力輸出在另一根軸,這意味著在并聯(lián)模式下,電機和發(fā)動機保持著相同的轉(zhuǎn)速,正是因為添加了變速箱,才有了兩個不同的速比。而iMMD的發(fā)動機和驅(qū)動電機在兩根軸上,動力輸出在第三根軸。當(dāng)在并聯(lián)模式下進行輸出時,電機和發(fā)動機可以在不同轉(zhuǎn)速進行運行,這便是iMMD所多出的自由度。
正是因為這一特征,iMMD在發(fā)動機運行時,可以通過調(diào)整電機的輸出功率來對發(fā)動機的工作點進行調(diào)節(jié),讓發(fā)動機始終保持在更高效率的工作區(qū)間。
iMMD發(fā)動機工作點的優(yōu)化控制
二、兩者的軸系設(shè)計不同:EDU有兩根軸,iMMD有三根軸。
這一區(qū)別實際上在上一節(jié)中已經(jīng)談到了,這里再就這個特點多說幾句。
這是iMMD的實物圖和機械示意圖:
iMMD實物圖,包括發(fā)動機和雙電機
把右圖放大來看:
iMMD的eCVT截面圖
從圖中可以很清楚得看到三個軸的分布,自上而下分別是發(fā)動機、電機/發(fā)電機和輸出軸。電機和發(fā)電機從圖中看起來是在一根軸上的,實則不然,兩者分別是兩根軸,以空心軸的形式套在一起。也就是說,主驅(qū)動電機的驅(qū)動軸是一根空心軸。
這樣高集成度的設(shè)計無疑減少了整個系統(tǒng)的體積,這對于轎車的布置來說意義重大。但后果是帶來了難題:一是空心軸的強度,二是兩個軸的對中,三是軸系和電機的冷卻。本田和供應(yīng)商NSK解決了這些問題,但這些問題對于其他的廠家來說,可能是非常難以克服的。所以iMMD的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看起來容易,想復(fù)制它卻非常困難。
所以我們看到EDU選擇了兩根軸加變速器的方案。代價是整個系統(tǒng)比iMMD更寬(當(dāng)然,iMMD尺寸上也不是完全占優(yōu),它比EDU高一點)。
雅閣混動與榮威550的前發(fā)動機艙照片,可以看到550更寬一些
我非常佩服iMMD的技術(shù),在它的背后是日本強大的基礎(chǔ)工業(yè)展現(xiàn)的精密加工能力。對于上汽榮威550呢,我同樣要樹起大拇指,即便不如iMMD,要實現(xiàn)這一套雙電機系統(tǒng)的集成、冷卻和控制,亦非易事。
如果說這些年來,中國汽車制造的進步體現(xiàn)在哪里?從這輛車身上,就看得到進步。
參考資料:
1.http://www.kjdb.org/CN/abstract/abstract13500.shtml
2.http://blogs.youwheel.com/wp-content/uploads/2015/03/Development_SPORT_HYBRID_i-MMD_Control_System_2014_Accord.pdf
3.http://prius-pt.com/cafe/cfs-filesystemfile.ashx/__key/CommunityServer.Components.UserFiles/00.00.00.23.01.Honda/Development-of-Motor-and-PCU-for-a-SPORT-HYBRID-i_2D00_MMD-System.pdf
來源:第一電動網(wǎng)
作者:姚青弋
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