本田IMA混合动力系统
1997年,本田开发出第一代IMA(Integrated Motor Assist,整体式电机辅助)混合动力系统。1999年,搭载第一代IMA系统的本田Insight上市,至今已发展到第六代IMA。IMA是典型的并联式混合动力系统。本田IMA混合动力系统主要由发动机、电机、CVT变速器以及智能动力单元(IPU)组成,如图所示。电机取代了传统的飞轮用于保持曲轴的运转惯性。整套系统的结构非常紧凑,和传统汽车相比仅是IPU模块占用了额外的空间。
IMA混合动力系统的发动机通过搭载本田的i-VTEC(气门正时及可变技术)、i-DSI(双火花塞顺序点火技术)以及VCM(可变气缸技术)来实现降低油耗的目的。本田CR-Z采用的是顶置单凸轮轴1.5L的i-VTEC发动机,峰值功率为83kW,峰值转矩为145N·m,实测百公里油耗约5.4L。IMA混合动力系统的电机安装在发动机与变速器之间,由于电机较薄且结构紧凑,行内人俗称“薄片电机”。CR-Z上采用的薄片电机峰值功率为10kW,峰值转矩为78N·m。显然,这样的电机只能起到辅助的作用。由于IMA系统能够在特定情况下(如低速巡航)单独驱动汽车,而被划分到中型混合动力汽车行列。IMA系统的变速器采用的是普通7速CVT变速器。
IMA混合动力系统的智能动力单元(IPU)是由动力控制单元(PCU)和电池组成,如图所示。其中PCU又包括电池监控模块(BCM)、电机控制模块(MCM)以及电机驱动模块(MDM)组成;电池为镍氢电池组。
本田IMA混合动力系统工作模式主要有起步加速、急加速、低速巡航、轻加速和高速巡航、减速或制动以及停车模式。
(1)起步加速模式。起步加速时,发动机以低速配气正时状态运转,同时电机提供辅助动力,以实现更好加速性能和更低的油耗。
(2)急加速模式。急加速时,发动机以高速配气正时状态运转,此时电池给电机供电,电机与发动机共同驱动车辆,提高整车的加速性能。
(3)低速巡航模式。低速巡航时,发动机的四个气缸的进排气阀全部关闭,发动机停止工作,车辆以纯电动方式驱动车辆,实现真正的零排放。
(4)轻加速和高速巡航模式。轻加速和高速巡航时,发动机以低速配气正时状态运转,此时发动机工作效率较高,单独驱动车辆,电机不工作。
(5)减速或制动模式。减速或制动时,发动机关闭,电机此时以发电机方式工作,将机械能最大限度地转化为电能,储存到电池中。车辆制动时,制动踏板传感器给IPU一个信号,计算机控制制动系统,使机械制动和电机能量回馈之间制动力协调,以得到最大程度的能量回馈。
(6)停车模式。停车时,发动机自动关闭,减少燃料损失和排放;电机关闭。当制动踏板松开时,发动机自动启动。
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