本田I-MMD双电机混动系统简析
最近国内双电机混动开始发力,除了出色的能耗外,还具备BEV动力响应快的优点,国内继长城发布柠檬双电机混动后,BYD也发布自己的DM-I双电机混动,这些双电机混动构型都源自于本田的IMMD,BYD只是在电机技术上稍有差异,长城在动力传动单元细化了发动机工况。
个人非常喜欢本田的这套IMMD系统的传动系,原因也很简单:
1.从使用需求上讲,它几乎完美的契合了繁(yong)华(du)地区驾驶者的需求(中低速工况,动力响应快→红绿灯处永远快人一步,做一个追风少年,也体会不到传统动力总成包括启停系统的抖动和怒吼,NVH既没有N也没有V;拥堵路段,别人永远别想在我面前加塞;停车时,静谧,无消耗,环(sheng)保(qian)。
2.从能量流原理讲,简单高效,发动机与车轮机械解耦,发动机可以最大可能工作在高效区,中低速,电动机驱动,发动机只发电,动力平顺输出快,高速区间,发动机驱动,利用发动机的高效区
3.最近长城发布了自己的双电机DHT混动系统,出发点与IMMD类似,但对整车工况更加细化来尽量兼顾经济性和动力性,情不自禁的对长城决策层的钦佩,有想法的企业有很多,能落地的并不多,当然,长城的双电机DHT成本和系统复杂度更高,可靠性有待检验。本田IMMD优秀并不仅仅是传动的构型与先进的电机技术(超高颜值,创新大胆的双层方导线U型绕组),还有他一直引以为傲的发动机技术,可靠耐用,标定优秀,油耗出色。
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系统参数
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系统简图
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IMMD属于双电机混动系统,作为本田IMA混动系统的下一代产品,IMMD兼顾经济性和动力性需求,成为丰田THS的有力竞争者。整体结构包括采用方导线绕组同轴布置的双电机系统(发电机与电动机)以及700V高压电控系统、用做发动机与车轮机械解耦的离合器系统、液压阀体总成及双油泵系统以及四轴布置的外啮合齿轮系统。发电机与电动机均采用主动油冷结构方案,双机械油泵系统(动力分别来自差速器大齿圈和发动机输入齿轮,确保任何工况下都可以实现油泵供油),用来实现离合器的结合和电机定子绕组冷却。整体结构紧凑,传动高效。控制器
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控制器原理图
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电机总成
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电动机与发电机并列布置,中间有支撑板,支撑板上有两个球轴承,分别用于电动机与发电机转子轴的固定,同时支撑板用于两者旋变定子的安装。
发电机定子
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发电机与电动机均采用U形双层绕组,双电机轴向尺寸降低17%,同时降低端部损耗和发热。
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为了增强绕组的绝缘,在漆包线外喷涂一层环氧树脂。
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双层绕组,降低绕组端部高度10%,同时降低端部损耗和发热。
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粉末喷涂环氧树脂涂层,与浸漆工艺相比,在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化方面更优,成本也比同等效果的浸漆相比更低。发电机转子
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随着电机向高转速的发展,转子强度要求越来越高,为了平衡转子强度与铁损,IMMD采用了V形三段磁钢的布置方式,由一条肋增加到两条,应力相比之前降低15%。
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电动机转子
整体结构与发电机转子一样,平台化产品,只是增加了叠长,提升扭矩。
电动机定子
电动机定子与发电机定子同样是平台化产品,只是叠长长一些。
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传动部分
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传动部分较为简单,这也是IMMD系统高效的原因,详细可以看上文的结构原理图,电动机直接通过二级减速结构驱动差速器,发电机动力来自发动机,直接通过一级升速,同时也可以实现发动机驱动差速器,中间带有液压离合器。驻车齿轮布置在电动机轴上,系统载荷低。
发电机轴
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电动机轴
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发电机轴穿过电机轴,即电机轴嵌套在发电机轴上,发电机轴与电机轴均为空心轴,可以导油。发电机轴与轴承配合方式为内圈松配合,外圈与壳体紧配合,发电机轴端带有螺旋油槽。电动机轴与电机转子通过花键连接,连接花键段有导油孔,实现油润滑花键,且电机轴的轴承配合方式均是,内圈与轴松配合,外圈与壳体紧配合,与内圈配合对的轴端带有螺旋状润滑油槽。发电机与电动机定子油冷喷油管示意
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传动系壳体
前壳体
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后壳体
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支撑板
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机械油泵及阀板总成
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IMMD采用双机械泵,均是内啮合摆线齿轮泵,一个动力来自于差速器(只要车轮转动,就会有油压),一个动力来自于发动机发电的主动轮(车辆静止时,发动机工作时也可以提供油压),阀板内部除了电机冷却油路外,还带有离合器控制油路。轴承
为何IMMD的轴承要单独拿出来说呢?那是因为IMMD采用了大量的非标轴承,而且来自多个厂家。非标轴承主要来自于日本的Nachi。
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离合器单元
IMMD在高速工况发动机可以直接驱动差速器,中低速工况,发动机只负责发电,因此在发动机与差速器的动力流直接布置有离合器单元,该离合器单元具体布置在发动机发动的主动轮与发动机驱动的主动轮直接。
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发动机发动用的主动齿轮
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驻车机构
IMMD采用了电子驻车结构,驻车电机执行器采用电装的少齿差摆线齿轮组和开关磁阻电机组合结构十分紧凑。
驻车电机执行器
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拉杆锁销总成
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驻车推臂总成及挡板
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驻车棘爪及驻车齿轮
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整个驻车机构是日系典型的驻车拉杆锁销结构,驻车齿轮布置在电机轴端,系统载荷小,驻车棘爪杠杆臂长,进一步降低载荷,整个结构简单可靠,推臂总成采用冲焊,驻车挡板采用粉末冶金工艺,驻车棘爪及驻车齿轮均采用锻造。