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本田IMMD双电机系统构型研究(上)

2021-09-18 10:30:15·  来源:中国汽研  
 
随着我国将混合动力技术写入《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,混合动力技术被提升到国家发展战略高度。同时,混合动力汽车是平衡能源危机与里程焦虑的良好解
随着我国将混合动力技术写入《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,混合动力技术被提升到国家发展战略高度。同时,混合动力汽车是平衡能源危机与里程焦虑的良好解决方案,无需外接充电,其高节油率特性越来越受到消费者认可,市场潜力较大。
相比于传统的AHT混合动力驱动构型,DHT混动系统采用E-CVT结构,具备更为优秀车辆动态响应与燃油经济性区间。目前的量产车型有DM-I、柠檬等,其中较为典型的是本田IMMD(Intelligent Multi-Mode Drive)系统。

车辆工作模式

IMMD系统拓扑结构如图1所示,根据发动机启停、离合器接合情况,动力系统有三种工作模式:
(1)纯电工作模式:电能消耗完全由电池提供,发动机停机、离合器断开。
(2)串联工作模式:发动机通过发电机驱动电机,电池辅助发动机平衡负载,离合器断开。
(3)并联工作模式:发动机直接驱动车辆,电池辅助发动机平衡负载,离合器接合。


图1第三代i-MMD混动系统硬件拓扑构型

根据车辆实际功率分配情况,对工作模式进一步细分,有六种能量流状态,各种状态下部件工作情况如表1所示。
表1 i-MMD混动系统运行状态



控制设计思路

i-MMD混动系统控制设计思路是控制发动机基本运行在最低油耗曲线附近,通过动力电池作为能量存储器、能量缓冲器、功率平衡器配合发动机工作点的调节,且充分考虑能量二次转换损耗,最终实现系统的高效率运行。实车解析的串联和并联工作模式下的功率分配策略充分表现出该特点。

(1)串联模式功率分配策略

依据图2(a)所示实车测试的发动机工作点倒推出整车不同需求功率下、电池不同充电功率下发动机工作点的比燃油消耗率, 如图2(b)所示,可知:①整车需求功率较低,处于区域1,尽可能采用较大的功率给电池充电,从而获得理想的发动机效率;②中低需求功率时,处于区域2,此时将发动机固定在最优点,发动机最优点功率减去需求功率的部分用于电池充电可获得最佳经济性;③需求功率中等时,处于区域3,充电功率为0kW的曲线对应的发动机比燃油消耗率最低,说明此时发动机功率不宜再提高输出功率给电池充电。正是由于车辆综合考虑了需求功率、电池充电功率及发动机工作点效率,车辆中高需求功率下,不存在串联充电情况,如图2(c)所示。






图2 串联模式功率分配

(2)并联模式功率分配策略

并联模式以发动机工作在最优工作区间为基础,发动机工作点总体沿BSFC曲线且允许部分偏离(如图3所示),综合考虑需求功率、发动机热效率、电池充电/放电速率之间协调与平衡,如无法满足当前驾驶需求,车辆直接由并联模式切换至串联模式。




图3 并联助力模式边界

如图4所示,为80km/h的Tip-in试验。Tip in前整车需求功率较低,车辆运行在并联充电模式,通过给动力电池充电,发动机工作点提升至BSFC线附近。Tip in后整车需求功率增加,若车辆工作于并联直驱模式,发动机工作点将远离BSFC线,工作效率将大幅降低;若车辆工作于并联助力模式,随着SOC降低车辆工作模式也将进行切换,引起模式频繁切换问题;因此车辆由并联充电模式切换至串联直驱模式。




图4 80km/h的Tip-in试验

中国汽研以十代本田雅阁HEV为蓝本,对包括以上分析内容的I-MMD混合动力车型能耗及性能优化进行深度测试评价,共计两大类9个方向的研究,如表2所示:
表2 十代本田雅阁HEV数据产品目录



 
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