本田i-MMD插电式混动详解

在汽车混动领域，本田深耕已久。从1999年开始本田就开始了混动汽车的推广，到如今已经有20年的技术积累。这二十年里为了满足市场的变化和顾客的多样性选择，本田的混动系统已经扩散到各个重要的车型，从亲民的Fit(参数|图片)到高端的NSX(参数|图片)都能看到混动系统的身影，今年还扩大到了MPV车型中，艾力绅(参数|图片)），产品可选择性变得更加多样。此外，基于本田i-MMD混动系统全面升级而来的i-MMD插电混动系统也将在明年正式亮相中国市场，根据日本本田技研所的工程师介绍，这套以i-MMD为基础的插电混动系统（PHEV），日常行驶基本实现纯电动化，可以称之为无限接近EV的全新插电式混动系统。

◆序章：从本田混动车推广历史讲起

为了能让大家更好的了解本田新发布的这套i-MMD插电混动系统，我想有必要简单的为大家讲解一下本田在混动车领域的推广情况，知根知底，才能对未来新的技术有更全面的了解。

总体来说IMA设计十分巧妙，同时因为电机功率小，体积也很小，因此可以较好的集成在发动机舱中，所以这套机构最大的特点就是结构设计简单、重量轻、布局紧凑。

基于第七代思域(参数|图片)（海外版）打造的思域Hybrid车型，也曾经进入过国内市场，它也是既INSIGHT(参数|图片)之后，本田推出的第二款混合动力车型。思域Hybrid同样搭载了以发动机作为主动力，以电机作为辅助动力的IMA混合动力系统。

IMA这套系统中，电机的地位很低，用现在的眼光看有点类似48V BSG电机的功能，不同的是，这套系统切换的是工况模式，而不是动力分配模式。简单来说，本田IMA混合动力系统一共有5种工况模式，其中车辆在起步加速阶段、急加速以及高速行驶阶段发动机与电动机共同出力，可以提升车辆的动力性能。当车辆低速行驶时，发动机气缸关闭，车辆能进行全电力驱动，但速度不能高于约40公里/小时。当车辆在普通加速阶段，完全由发动机驱动，电动机退出工作，并用发动机的动能进行充电。

这套系统有个较大的问题是上面提到的发动机关闭，全电力驱动工况。这里的发动机关闭其实是关闭供油系和进排气，而此时电机和曲轴是相连的，电机实际是带动曲轴转动，输出动力，此时消耗的能量会更多，纯电行驶里程很低。

IMA的出现，标志着本田正式在混动领域开始发力，同时对于本田来说也是起点，另外这套系统很多研发理念包括集成化、小型化等对后面的iMMD系统产生了深远影响，甚至这次发布的i-MMD插混系统仍然能看到IMA时代的某些研发理念。

◆根本：本田混动的“精神领袖”

随着技术的革新和市场的改变，本田显然意识到了IMA的局限性，同时和丰田的THS相比，本田的IMA也确实占不到便宜，一个更高效、而动力性更好的混动系统呼之欲出，这就是本田i-MMD系统。这套系统大约在2010年前后亮相，结构上由原来的单电机变成了双电机形式，布局方面仍然紧凑的和发动机结合在一起，安装在发动机舱中。实际上，我们之前曾经详细的介绍和测试过本田的i-MMD系统，本篇文章我们只做简单的回顾，这样有利于大家更清楚的理解i-MMD的插电式混动系统（插电式混动本质上讲就是i-MMD系统的升级），同时也能更好的明白i-MMD插电式混动系统的工作原理。

i-MMD系统如果按照布局结构来划分，可以分为两部分：一个是位于发动机舱的部分，另一个是位于车后部（后备厢到后轴之间）部分。其中发动机舱主要是i-MMD系统的动力系统和传动系统。后备厢则是动力电池（锂离子）装置。

在非插电的混动系统世界里，i-MMD系统的逻辑非常独特，如果说丰田是依靠发动机和电机进行不同比例的混动，那么i-MMD系统更像是依靠不同行驶模式进行切换。

可以看到，EV模式下就是以电动机进行驱动，而且由于发动机直联式的离合器和更大功率电机的加入，纯电动模式下i-MMD系统的发动机可以完全不参与工作了，这样避免了之前IMA里动力的额外损耗。不过即使是i-MMD系统，纯电动模式下的行驶里程也很短，比如2016款混动版本雅阁的电池只有1.3kWh，我们之前在30km/h测试纯电行驶（不开空调），也只有1.77km。

混动模式则是标准的串联模式，就是有点像增程的感觉，发动机不参与直接的车轮驱动，而是通过带动发电机产生电流，和电池中的电流一起驱动电动机工作，最终带动车辆前行。

只有在高速巡航的时候，发动机才会直接驱动车轮，此时发动机可以保持在最佳转速区间，同时达到一个良好的油耗表现。

本田i-MMD系统中，电机占据的作用更重，因此电机的最大功率或者扭矩更出色，而日常使用中，更偏向电机的直接输出，发动机有点类似增程的作用。

丰田的THS更偏向发动机驱动车辆，电动机更多的是辅助，加速时辅助、起步时辅助等等，这些辅助更多是让发动机处于一个经济的转速区间，从而提升燃油经济性。　　

◆新征程：无限接近纯电动的插电系统

HEV车型由于电池和电机功率的限制，纯电续航里程有限，因此为了更好的适应市场的发展，纯电续航里程更长的插电式混动系统应运而生。本田技研所在去年广州车展发布了相关信息，这次在广州进行了更详细的说明。

同时插电版本在此基础上为PCU（动力控制单元）配置上了优化系统电压的VCU（电压控制单元），同时加上高功率大容量电池和充电器。

下面我从电机开始进行详细说明。i-MMD插电式混动同样采用了双电机的形式，这两个电机的类型也和普通的iMMD一样,一部是驱动用、一部是发电用，其中发电用的电机和现款雅阁混动上的发电用电机是一样，而驱动电机由于需要更大的功率和扭矩，因此相比普通的i-MMD系统中的驱动电机会变得更强大。

驱动电机的制造方式也进行了改变，由往圆形绕组方式变为方形线圈，这使得电机总体积中线圈的占比从原来的48%上升到60%，而电机总体实现了23%的小型化，功率密度比以往（相比现款混动雅阁）提高到1.4倍，扭矩密度提高到1.3倍。电机功率上升必然需要更好的冷却，i-MMD插电式混动版本在电机散热方面采用了双油泵的设计，一个小油泵+一个大油泵，小油泵为发电机服务，大油泵为驱动电机服务。

相当于系统总体的电压和电流都发生了改变，因此需要对PCU整体进行改变。总的来说i-MMD插电式混动在PCU方面的改变很多，也很有创新性，其中最重要的是VCU（电压控制单元）的创新和改进。

VCU功率提高了，才能让各个电动化组件运行的更高效，同时本田制定了纯电模式下最高时速160km/h的目标，这需要扩大纯电驱动模式下的使用范围，这些都需要VCU的支持，因此如何提高VCU功率成了本田工程师考虑的首要问题。

本田工程师们首先想到的是对整个元器件回路进行改进，过去的耦合电感采用了一相的设计，通过增加回路是可以增大功率的，但这种方式也有一个问题，就是产生磁泄露，这样会对整个组件上的其他单元产生干扰，可能会造成电子功能出现误判，因此本田的工程师对整体结构进行了改变。

通过把一相变两相的方式，提高整体功率，同时将两个线圈的内部设计成T型的结构，通电后，漏磁既可以进行抵消，这样就解决了在一个组件上布置更多传感器而不受影响的问题，同时还能继续保持组件保持小型化。

通过最终的努力，i-MMD插电式混动版VCU的功率相比现款雅阁混动提高了3.3倍，并保证了硬件部分可以大多数和雅阁混动进行通用，包括控制单元的硬件等，当然，因为增加了一相电路，所以VCU部分发生了改变，不过总体来说还是可以有效控制成本，达到综合的平衡。

接着我们来看电池和动力单元的相关信息。插电式混动系统为了得到相比混动车型更长的续航里程，同时会使用更多的电池组，电池组的增加必将影响空间布置。

有了大容量电池，热管理系统就变得尤为重要。动力电池的工作和寿命受温度影响极大，优秀的热管理系统可以大幅度提升电池的使用寿命。本田i-MMD插电式混动系统在这方面也下了不少功夫，主要的改变在两个方面，首先是将电池模块由风冷改为水冷，其次是在整个水冷系统中加入了三通阀的设计。

风冷变水冷就不必多说了，主要聊聊三通阀使用后的冷却方式的改变。这种改变主要集中在驾驶和充电时。

通过这种设计，水冷系统可以有效的冷却电池和高压电池组件，同时通过切换回路，可以提升电池的耐久性。

除此之外，小型化依然是i-MMD插电式混动系统的重要议题，比如电机的设计、PCU等等很多组件的改变其核心都是为了高效率和小型化。

那么和丰田的THS相比，同样是HEV改PHEV，两者有什么特点呢？我们先从丰田说起。目前国内市场上丰田的PHEV车型是雷凌双擎E+（还有姊妹车卡罗拉双擎），这台车的混动系统是由THS第三代系统改进而来。

从布局上看，插电版本的THS（第三代）和传统的THS系统没有太多改变，包括电池布置、电机布置等，而大容量电池的使用其实对后轴及后备厢空间有一定影响。即使是第四代THS系统仍然没有对布局进行大的改变，和本田的插混布局相比，显然有一定差距。

然后我们看动力输出方面。为了保证PHEV车型更多的动力输出，第三代THS在动力分配行星齿轮组基础上增加了一组减速行星齿轮组，降低了MG1（发电的电机）和MG2（驱动的电机）的转速差，从而可以让车辆在纯电模式下以更高的车速行驶。同时将第二代的链式传动改为齿轮传动，增加了传动效率。从结果上看，这种组件的改变确实可以得到一个不错的纯电动力输出，在纯电动情况可以达到125km/h，可以满足日常使用。不过和本田iMMD的插电混动相比，其改动的组件确实更多，同时最终的输出也确实略逊一筹（本田插混纯电下的速度为160km/h）。

至于第四代THS，它对整个动力分配行星齿轮组进行了结构上的改变，从同轴变成了异轴，这样使整个组件变得更小，同时因为异轴的布置，电动机的动力可以直接通过齿轮传输，而不需要经过负载的行星组，提高了传递效率。所以从动力输出形式上看，第四代THS和本田iMMD的插电混动各有特色。

总得来说，丰田THS最早研发理念更偏向HEV，其发动机为主力而电机部分为辅助，同时有一套复杂的行星齿轮组，如果将HEV变成PHEV，更高的电动机功率输出以及调速范围就会成为限制，而本田iMMD从研发之初就看重电动机的作用，发动机更像是一台增程器，因此从HEV变成PHEV更简单，只需要对动力输出组件和控制及动力单元进行改进即可，整体零部件通用率会更高。

注：本次技术交流发动机部分的技术未进行讨论，所以文章内没有提及，但确定的信息是将采用1.5L自然吸气发动机。

◆体验篇：简单聊聊i-MMD插电式混动系统的驾驶感受

上面说到的都是i-MMD插电式混动系统的理论知识，那么这套系统在实际使用中是怎样的呢？我之前简单的体验了Clarity PHEV，通过试驾过程，跟大家简单聊聊i-MMD插电式混动系统的驾驶模式。

首先有一点可以肯定，这套系统绝大多数都是一台电动机驱动的车子，其EV模式相当广泛。一般来说，如果正常城市通勤，即使深踩油门，发动机也不介入。

只有在高速下的巡航时，发动机才会直接对车轮进行驱动，日本工程师坦言发动机直驱的情况比较少，大多数还是处于混动模式，在混动模式下，以Clarity PHEV为例，它的续航里程可以达到超过800km（JC08工况），和普通燃油车没有任何区别，甚至还更加出色。