雙電機混合動力系統的案例
主流雙電機混合動力系統對比分析
一、主流雙電機混動系統對比分析
自1997年日本豐田汽車公司推出第一代雙電機混合動力系統的普銳斯以后，其新穎的構思、不俗的動力、超低的油耗、優越的駕駛感受引起了世界同行的關注， 同時也掀起了汽車行業開發雙電機混合動力汽車的浪潮。
之后，通用 Volt、本田 i-MMD、上汽 EDU 等雙電機混動系統相繼問世， 現就市場上幾款主流雙電機混合動力車型參數（表 1 信息源于網絡公告）及其搭載的雙電機混合動力系統（表 2 圖片源于網絡）做簡要的統計對比及優缺點分析。
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之后，通用 Volt、本田 i-MMD、上汽 EDU 等雙電機混動系統相繼問世， 現就市場上幾款主流雙電機混合動力車型參數（表 1 信息源于網絡公告）及其搭載的雙電機混合動力系統（表 2 圖片源于網絡）做簡要的統計對比及優缺點分析。
表 1 主流混合動力車型參數對比
表 2 主流混合動力系統及功能對比
對比整車參數來看， 這幾款雙電機混合動力車均為中型車，綜合 油 耗 在 4.1～5.88L/100km，比 同 級 別 燃油車節油率均在 30%以上（綜合油耗），燃油經濟性十分亮眼；百公里加速時間在 8.13～9S 之間，相較于同級別燃油車動力性也均有不同程度的提高。
從這四款車型搭載的雙電機混合動力系統 （表 2）來看，四種構型都有各自的優點及不足：
1.
展開 深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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本文以混合動力雙電機系統構型為切入點，對本田i-MMD系統和榮威 EDU系統進行了方案描述，重點分析了雙電機系統的工作模式及控制原理，同時對雙電機系統起步控制和換擋協調控制過程進行了說明。
1. 本田i-MMD雙電機系統構型
本田雅閣i-MMD（Intelligent Multi-Mode Drive）系統技術方案結構如圖1所示，其動力驅動系統主要包括2.0 L發動機、驅動電機、發電機、離合器以及傳動機構等。其中，驅動電機、發電機以及離合器集成形成了電動耦合 e-CVT，取代了傳統的變速箱，發電機始終與發動機相連，主要用于發電，驅動電機與驅動車輪相連，主要用于驅動車輛行駛，在制動的時候，電機可以回收能量對電池進行充電。
圖一
雅閣混合動力汽車搭載了 i-MMD 雙電機系統，整車動力來源采用了以驅動電機為主，發動機為輔的設計，可以實現純電動、混合動力以及發動機直驅的模式功能。純電動模式下利用驅動電機驅動車輪；混動模式下發動機啟動通過發電機給驅動電機充電，再讓驅動電機驅動車輪；發動機直驅模式下離合器閉合，發動機作為動力源與傳動系相連驅動車輪。通過三種模式有效切換，使得車輛表現出了更為出色的動力與節油優勢。
2. 本田i-MMD雙電機系統工作模式
（1）純電動模式驅動
在純電動模式下，動力系統能量傳遞如圖2中所示的箭頭方向。在這種模式下，發動機不工作，動力分離裝置離合器斷開，驅動車輛行駛的能量直接來源于動力電池，動力電池儲存的電能經由逆變器提供給驅動電機，驅動電機驅動車輛前進或者后退。在車輛制動時，所產生的能量將被回收充入動力電池內進行儲存。
圖2
（2）混合動力模式驅動
在混合動力模式下，動力系統能量傳遞如圖3中所示的箭頭方向。
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在不同的運行模式下，儀表系統可顯示出不同的混動能量流狀態。根據當前整車工況協調控制模式切換，讓各動力源處于最佳運行狀態，以使整車表出更好的性能。
4. 雙電機系統起步分析
混合動力車輛執行完高壓上電流程之后就要考慮車輛起步的問題。車輛起步在實際行駛中經常發生，起步性能的好壞對整車平順性、經濟性有很大的影響。針對傳統汽車，由于發動機的特性關系，車輛起步需要離合器的滑摩來完成，但對混合動力汽車，特別是搭載雙電機的混合動力汽車，車輛起步所需要的扭矩可以由電機來承擔。因電機具有在低速時的大扭矩輸出特性，適合作為起步動力源，因此，只要匹配的電機滿足車輛起步的扭矩和功率需求，就能避免離合器的起步滑摩，達到較理想的起步特性。
雙電機混合動力系統電機在匹配時，不僅要考慮起步功率需求，還要考慮電機低速驅動時的效率，因電機高效區工作點集中在低速部分，有利于提高電機起步時的性能。在整車控制系統中，需要根據駕駛員的起步要求，控制電機輸出扭矩完成車輛的起步，當車速達到或超過起步車速時，可以協調控制電機和發動機工作，由相應的動力源輸出扭矩完成車輛的起步控制。
5. 雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。
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雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。換擋過程涉及到動力源的調速、升扭和降扭的控制，由整車控制系統接收換擋需求信號指令，然后發出各動力源降扭矩指令并判斷是否降到了目標扭矩范圍內，然后進行動力源的調速，待調速后轉速滿足一定范圍內，則控制動力源升扭完成換擋過程。
換擋過程中應注意避免因扭矩不平順或變化太快而引發的頓挫和沖擊，避免由于動力系統輸出扭矩產生波動。雙電機混合動力系統的換擋過程既有對變速器的控制，又有對電機和發動機的控制，既有自動變速控制技術，又有混合動力系統控制技術，是自動變速技術與混合動力技術的綜合協調控制過程。
文章來源：智享新動力
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在不同的運行模式下，儀表系統可顯示出不同的混動能量流狀態。根據當前整車工況協調控制模式切換，讓各動力源處于最佳運行狀態，以使整車表出更好的性能。
4. 雙電機系統起步分析
混合動力車輛執行完高壓上電流程之后就要考慮車輛起步的問題。車輛起步在實際行駛中經常發生，起步性能的好壞對整車平順性、經濟性有很大的影響。針對傳統汽車，由于發動機的特性關系，車輛起步需要離合器的滑摩來完成，但對混合動力汽車，特別是搭載雙電機的混合動力汽車，車輛起步所需要的扭矩可以由電機來承擔。因電機具有在低速時的大扭矩輸出特性，適合作為起步動力源，因此，只要匹配的電機滿足車輛起步的扭矩和功率需求，就能避免離合器的起步滑摩，達到較理想的起步特性。
雙電機混合動力系統電機在匹配時，不僅要考慮起步功率需求，還要考慮電機低速驅動時的效率，因電機高效區工作點集中在低速部分，有利于提高電機起步時的性能。在整車控制系統中，需要根據駕駛員的起步要求，控制電機輸出扭矩完成車輛的起步，當車速達到或超過起步車速時，可以協調控制電機和發動機工作，由相應的動力源輸出扭矩完成車輛的起步控制。
5. 雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。
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雙電機混合動力系統電機在匹配時，不僅要考慮起步功率需求，還要考慮電機低速驅動時的效率，因電機高效區工作點集中在低速部分，有利于提高電機起步時的性能。在整車控制系統中，需要根據駕駛員的起步要求，控制電機輸出扭矩完成車輛的起步，當車速達到或超過起步車速時，可以協調控制電機和發動機工作，由相應的動力源輸出扭矩完成車輛的起步控制。
5. 雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。換擋過程涉及到動力源的調速、升扭和降扭的控制，由整車控制系統接收換擋需求信號指令，然后發出各動力源降扭矩指令并判斷是否降到了目標扭矩范圍內，然后進行動力源的調速，待調速后轉速滿足一定范圍內，則控制動力源升扭完成換擋過程。
換擋過程中應注意避免因扭矩不平順或變化太快而引發的頓挫和沖擊，避免由于動力系統輸出扭矩產生波動。雙電機混合動力系統的換擋過程既有對變速器的控制，又有對電機和發動機的控制，既有自動變速控制技術，又有混合動力系統控制技術，是自動變速技術與混合動力技術的綜合協調控制過程。
展開 日本本田雙電機混合動力系統的先進技術
目前已于2013年開發出插電式智能多模式驅動系統(i-MMD)，該系統作為雙電機混合動力系統，具有與傳統型內燃機+變速器系統驅動方式迥異的動力傳動系統。
本田公司通過引進電驅系統的先進技術，于2016年成功開發了第二代i-MMD，又于2018年開發出了第三代i-MMD，實現了i-MMD系統的小型化并提高了性能。2018年發布的第三代i-MMD是通過裝置小型化以提高標準部件商品性，同時兼顧高效率與靜音性的目標而進行開發的，本文介紹了該技術的總體概況(圖1)。
圖1 本田公司的i-MMD外觀
1 本田公司混合動力系統概要
i-MMD是以串聯式混合動力為基礎，同時可直接與發動機進行串聯或并聯。靈活運用如圖2所示的3種驅動模式，最大限度地發揮發動機、電機等結構要素的潛能，實現了高效的能量管理。
圖2 3種駕駛模式
EV的驅動模式是利用儲存在高電壓蓄電池中的電能而實現行駛的。避開熱效率較低的發動機部分負荷下的運轉工況，達到可提高低速工況下效率的目的。在減速時也可實現車輛的制動能量再生。
混合動力驅動模式是利用發動機發電以驅動電機行駛的模式(通常是在市區行駛或需要強勁加速動力時方才運用該模式)。主動利用熱效率較高的發動機運行工況，達到在中、高車速區域高效運轉的目標。
發動機驅動模式是指將發動機的驅動力直接傳遞到車軸的模式(在以中、高車速行駛時，通過降低傳動摩擦以實現高效發動機運轉)。高速巡航時車輛要求的功率與發動機高效區域相一致的情況下，可有效運用機械傳動，以此提高系統效率。
有效利用高壓蓄電池并通過電力輔助及充電功能，可以提升發動機高運行工況的利用頻度，以及利用高功率電機以實現車輛強勁而順暢的加速性能，兼顧了環保性能與駕駛體驗。
展開 
本田Hybrid拆解 - e:HEV雙電機混動（上）
混合動力變速器
2013年上市的第3代飛度的混合動力系統為單電機系統(i-DCD)，但第4代飛度采用的混合動力系統是將雅閣(Accord)(2018款)、Insight等車型配套的雙電機系統(i-MMD)進一步縮小尺寸的系統，系統名稱也變為“e:HEV”。
動力單元為1.5L阿特金森循環DOHC i-VTEC發動機與雙電機混合動力系統的組合，空氣濾清器置于進氣歧管上，PCU直接裝于變速器上。與傳統的雙電機混合動力系統相比，包括附件在內的尺寸在橫向和前后方向上均縮短了20%以上，為新款飛度配套。
電機規格方面，與同樣搭載雙電機混合動力系統i-MMD的雅閣Hybrid(2016款)相比，最大輸出功率從135kW降至80kW，最大扭矩從315Nm降至253Nm。
新款飛度的動力單元
電動組件相關規格一覽
在內置驅動電機、發電電機(發電機) 的混合動力變速器的上方設有用于連接動力控制單元和接線的連接器，在對單元進行組合時，其結構可進行連接。
混合動力變速器（發動機側）
混合動力變速器（發電機側）
在拆解工作中，拆下混合動力變速器的發動機側罩蓋后出現齒輪。
較長的發電機軸用于將發動機輸出的動力經由加速升擋齒輪傳遞至安裝在另一側的發電電機(發電機)。
齒輪部分的拆解
齒輪部分
齒輪蓋內側
齒輪部分和另一側裝有2個電機，拆下罩蓋后，出現發電電機(發電機)。
驅動電機和發電電機的SC繞組的涂層材料均從傳統的PAI+PEEK變為帶氣泡的PI。
展開 本田到2025年將在中國投放20款以上電動化車型
2018年也是本田中國電動化取得突破的一年，搭載雙電機混合動力系統SPORT HYBRID（銳?混動）的產品受到市場好評，以12月單月銷量突破3萬輛的CR-V為例，其混合動力版的銷售比例已經超過20%。
2018年的成果不僅僅是汽車，本田中國還致力于創造并充實豐富多彩的移動價值。在摩托車領域，為中國帶來了包括全新旗艦車型“Gold Wing”在內的多款新產品，還擴大完善了Honda DreamWing的銷售渠道。可靠性和操控性更加強化的全新一代船外機旗艦“BF250D”上市，HondaJet的中國運營基地也在廣州正式啟動，使本田中國通用產品領域的陣容進一步擴大。
為擴大移動和生活的“FUN”，實現“FUNTEC WORLD”，本田技研工業（中國）投資有限公司兼本田技研科技（中國）執行副總經理長谷川祐介特別介紹了本田而正在推進的技術升級規劃以及多項舉措。
1、在電動化方面，Honda以“截至2025年在中國投放20款以上電動化車型”為中期目標，持續擴充電動化產品陣容。
在電動車領域，繼“理念VE-1”之后，作為SPORT EV系列的第二款車型，這款車型還將投入到汽車共享服務中。
今年東風本田也將推出與本田技研科技（中國）有限公司合作開發的電動車。此后，還將進一步發揮本田技研科技（中國）有限公司與合資公司共同構建的合作開發體制，充分活用中國的優秀資源，不斷擴充電動車產品陣容。同時，本田也正在探討構建包括電池回收、再利用在內的電池生態系統，為顧客提供更多的價值。
2、在混合動力車型方面，本田今后將進一步擴大以全球最高效率著稱的雙電機混合動力系統“i-MMD”的搭載車型。同時，以該系統為基礎開發的插電式混合動力系統也將于明年導入中國。
3、在ICV（Intelligent Connected Vehicle）領域的技術規劃。
展開 商用車雙電機動力系統構型-行星排技術
針對純電動商用車種類多、 用途廣、 工況復雜等特點，本文結合國家重點研發計劃新能源汽車重點專項，研發了一種基于變速箱+行星排耦合的雙電機驅動系統新構型，可實現雙電機耦合驅動、協調再生制動、單電機獨立驅動/作業等多種工作模式，實現一種動力平臺滿足行駛與作業兩種使用需求。
1. 純電動商用車動力系統主流構型方案分析
目前國內外純電動商用車的主流驅動系統構型，可分為集中式和分布式驅動兩大類。
商用車雙電機動力系統構型-行星排技術
根據以上計算， 最終可以確定兩種車型動力系統的雙電機主要參數如表4 所示。
表4 兩種車型的雙電機參數表
Tab.4 The motor parameters of 2 vehicles
4.4 結合整車性能要求的動力系統校核分析
動力系統雙電機及變速箱的主要參數設計計算完成后， 需對兩種車型的爬坡度和加速時間等動力性能進行校核。針對此構型可能實現的4 種不同的行駛模式，建立整車動力性數學模型， 計算整車的爬坡能力、 加速能力分別如圖8 和圖9 所示。可知兩種車型通過雙電機聯合驅動時可以滿足項目指標最大爬坡度≥35%，加速時間滿足項目指標≤12s。
根據匹配計算與校核， 確定了兩套動力系統的主要參數，計算校核的結果表明，可以達到項目指標的要求。
5 結束語
圖8 兩種車型各模式下爬坡度曲線
Fig.8 Climbing curve in 4 running modes
圖9 兩種車型加速曲線
Fig.9 Acceleration curve
本文將平行軸式AMT 變速箱與行星排集成，開發了一種具有多種工作模式的純電驅動系統構型， 可實現雙電機的耦合驅動、單電機獨立驅動/作業、行駛與作業解耦等工作模式， 實現一種構型滿足運輸和作業兩種使用需求， 換擋無動力中斷，驅動/作業電機可分離，降低了系統功率及轉矩冗余， 提高了系統效率。
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