如何評價本田最新的 i-MMD 系統?對比豐田 THS II 系統如何?


先來佔個坑,慢慢填。

首先你可以參考這篇文章為什麼說本田做了一套有想法的混合動力系統?GeekCar

然後你可以看看這個 @Kevin Chow寫的日系三大車企(兩田和日產)的混合動力技術有什麼區別? - 混合動力

我是混合動力的擁護者,一直堅信混合動力是現階段及後年幾十年解決能源危機很好的解決方案,汽車行業你想跨越式發展會死的很慘。需要我們汽車人一步一步的發展,步子大了容易扯到蛋。

本田用實際行動證明的了豐田的專利可以繞過去。一定程度上比它還好。

本田這套i-MMD系統大的部件和豐田的THS基本一樣,一個阿特金森循環發動機,兩個電機,減速

機構,電池組,最大的不同在於,變速機構。

1. 純電動模式。該模式一般在起步和低速行駛階段,從圖中可以看出,離合器式分開了,避免了,豐田結構中反拖發電機

2。混合模式(電機和發動機共同作用)。在這個模式下,離合器還是斷開的,發動機帶動發電機發電,驅動電機在電池電流和發電機電流的共同作用下,驅動汽車前進。與豐田的THS太不相同。

這個是混合模式下,驅動電機的輸出力矩,電機驅動有個好處就是輸出的力矩非穩定。

3。發動機驅動模式。該模式下,如下圖所示。

4。能量回收模式。簡單易懂。

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剛乾完一個項目,閑得慌。繼續更新。我回答知乎上的問題,完全是憑個人興趣來,不追求感謝和贊。有些問題想回答的,不邀請也會來,有些邀請的問題,一知半解的,我就不多說,第一怕丟人,第二免得誤導群眾。

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提到混合系統就不能不提豐田的THS(Toyata Hybird Sytem),現在已經到第三代了。其實每一代的結構都很相似。下圖中左邊是第二代,右邊是第三代,第三代更加緊湊,Motor的尺寸更小,而且,將第二代中的鏈傳動換成了齒輪傳動。

圖片鏈接:重新導向通知

豐田的THS結構中最核心的也是最關鍵的零部件就是PSD(Power Split Device),其主要部件是一個形心齒輪。如圖所示,該結構中Engine連接到行星輪,MG1(Generator)連接到太陽輪上,MG2(Motor)連接到齒圈上。

圖片連接:豐田混動車尊瑞、普銳斯ECVT無級變速系統原理解析

實物圖如下:

連接:全球電力系統分析與佈局: Twinkle Toes Engineering

THS系統的工作模式:

1。起步階段。純電動階段,MG2驅動。起步階段採用電機驅動的好處就是避免了發動機在啟動的是工作在非經濟性燃油區間。而充分發揮電機的特性,低轉速,高扭矩,起步快。

這個時候Motor,Generator,Engine的速度關係如下圖所示,這個速度關係是由行星齒輪的物理結構關係決定的。可以看出,起步的時候Motor和Generator的方向相反,Generator拖動Generator發電。

2。當Motor的輸出扭矩達到一定速度之後便會拖動發動機啟動。

3。輕加速階段。該階段Motor和Engine共同驅動,同時Engine將一部分扭矩傳遞給Generator,用於發電,存儲起來。

4。定速巡航巡航階段。

5。全加速階段。Motor和Engine共同驅動。

6。減速階段。這個階段主要是能量回收。

圖片連接:https://autoteacher.net/uploads/Toyota_Hybrid_Presentation.pdf

豐田的這幾個行駛模式中的,Motor,Generator,Engine之間的控制關係很複雜,遠比本文中描述的複雜。今天就更新這麼多,明天接著更。


i-MMD的實車還不多,目前好像也就雅閣混動(有非插電版和插電版),那麼直接競爭對手就是凱美瑞混動(只有非插電版)了。相比之下,雅閣混動的油耗要好些,峰值動力表現差不多,http://zeroto60times.com測試出來兩者(非插電版 2014 Honda Accord Hybrid和2012 Toyota Camry Hybrid)都是0-60mph 7.2s, Quarter mile 15.5s。

先說下,如果技術控的,關於i-MMD可以自己去看Honda的論文, Development of SPORT HYBRID i-MMD Control System for 2014 Model Year Accord, 網上能公開免費下載;關於THS II的論文和材料就很多了,但是要警惕某些中文小編編得似是而非的「科普」,或許可以參考SAE 2009-01-1332 Development of New Hybrid System for Compact Class Vehicles, 雖然是講第三代普銳斯的,但是比較有代表性,凱美瑞混動就是發動機電機電池規格更高些罷了,不過SAE論文一般是不免費的。

從系統原理上,THS都是PSD結構的混聯混動,這個混聯裡面的動力流串並聯比例是連續可調的,但是兩頭都很難到100%。而i-MMD通過離合器,在Honda命名為hybrid drive mode下是100%的串聯混動,在engine drive mode下是100%的並聯混動。並聯混動是用在大約80km/h以上的中低負載工況,這種時候以發動機直驅為主,其效率比串聯混動要高。

THS混動系統的動力輸出特性,請注意縱坐標是功率

i-MMD混動系統的動力輸出特性(不考慮插電版的EV模式),請注意縱坐標是驅動力

兩者的基本邏輯其實都是一致的,儘可能讓發動機工作在高效狀態(中等轉速中高負載),同時發動機也是所謂「阿特金森循環」,犧牲動力換熱機效率,然後用一個不大的動力電池來做「削峰填谷」搬運能量,成為時域上的「變速器」

回到具體的車,雅閣混動有離合器,這樣在某些情況下其並聯混動效率會比THS的混聯高點,不過看評測反映是沒有THS的PSD那麼平順。另外雅閣混動是鋰電池,凱美瑞混動是鎳氫電池,前者的最大充放電能力要高些,大約40kW對30kW,這樣雅閣混動的動能回收功率上限也要高些,有利於提高整體燃效。雅閣混動的發電機和電動機(也兼職動能回收發電)規格都大些,分別是105kW和124kW, 凱美瑞混動的MG1是60kW,MG2是105kW,這樣雅閣混動的電機及相關線路/元件等成本也會高些,包括鋰電池也比鎳氫貴。雅閣混動的起步定價確實是比凱美瑞混動貴好些的。對了,雅閣混動的發動機最高熱機效率38.8%,出來的時候也是刷了新的世界紀錄。其實i-MMD比THS-II出來晚了好些年,如果豐田在下一代凱美瑞混動上改進發動機效率,採用更高效率的元器件,增大電機功率和電池放電能力,還是很有可能反超回來的...然後過兩年本田再改進...若真的如此良性競爭下去倒是蠻好~


手機答題,先說觀點,然後後面多圖詳聊。

1. 豐田特點(動力分流PS混動鼻祖)

a全球累計銷售700百萬輛的混動領軍人

b代表車型普銳斯迭代迅速(已至第四代)

c始終堅持HSD混動系統優化成本(堅持雙電機加單行星齒輪結構,且沒有使用離合器)

d混動系統HSD已在多款車型鋪開(從普銳斯到凱美瑞,皇冠,卡羅拉,雷凌,雷克薩斯CT200h,NX300h,RX450h等等)

此處關於價格的比較,雅閣混動只是比凱美瑞混動售價略低。但拼成本更激烈的出現在卡羅拉和雷凌兩款入門車型上。豐田已基本做的混動車型和傳統車型一個價。

發展瓶頸:由於追求成本未使用離合器,因此發動機及電機A(主要作為發電機,也可作為動力電機)無法從動力系統中脫開。這稱為豐田發展插電混動最大的限制。目前的普銳斯插電混動的純電行駛最高時速就受此設計限制。

2.本田混動(動力分流的另闢蹊徑者)

a本田在高中低車型上有三種不同的混動系統。發展方向令人迷惑

b雅閣混動攜i-MMD混動系統強勢上市值得期待

c雅閣混動相較成本,其實更專註運動性能。i-MMD混動系統低速電機為主,高速發動機為主,兩極分化特點鮮明。既有優點又有缺點。

接下來詳聊下三家混動系統的原理

豐田混動HSD

不得不說普銳斯車型的迭代速度相當之快

1997第一代

2003第二代

第二代相較第一代最大的變化就是成本優化,降低成本超過30%

2009第三代

2009年的第三代是豐田從求名而轉向走量求利的一步。發動機從1.5L更新成1.8L,HSD混動則做了極致的優化獲得更優化的機械結構和更低的成本

2015第四代

第四代的任務則轉向優化駕駛感受,並適應TNGA全球平台而向前文提到的集團內多款車型進行推廣。

接下來就這之前的專欄文章聊聊技術細節

作者:辣筆小星

鏈接:兩大混合動力技術陣營決戰中國 - 辣筆小星 - 知乎專欄

來源:知乎

著作權歸作者所有。商業轉載請聯繫作者獲得授權,非商業轉載請註明出處。

這個門派的宗師毋庸置疑就是豐田集團,代表車型就是目前全球銷量最好的混合動力車型豐田普銳斯。普銳斯最早在1997年開始銷售,發展到今天已經開發到了第三代。並且目前該混合動力技術已經推廣至豐田集團幾乎所有級別的車型上,包括卡羅拉混動版,凱美瑞混動版,漢蘭達混動版(海外),雷克薩斯CT200h,NX300h,RX450h,GS450h,LS600h,HS250h(海外)等等。根據豐田的官方數據,截止2014年9月豐田集團的混合動力車型累計銷量已經突破了700萬輛。而這些混合動力車型採用的都是豐田稱為混合協同驅動系統的HSD(Hybrid Synergy Drive)系統。豐田HSD系統的核心則是雙電機和動力分流裝置組成的eCVT電子無極變速箱。大家知道傳統的CVT無極變速箱是由連續可變的機械感測裝置改變速比實現的。如下圖傳統CVT無極變速箱通過改變鋼帶所繞傳動軸的半徑連續改變速比。

但是豐田的eCVT系統並沒有以上的鋼帶組成的機械連續可變傳動系統,那它是通過什麼方法實現無極變速的呢?答案就是通過兩個電機的連續電控調速實現的。具體我們先來看一下這套eCVT系統的結構。如下分別是豐田普銳斯的eCVT系統刨面圖和動力部件示意框圖。

如上圖可以看到電機1(MG1)和電機2(MG2)中間隔了一個機械裝置,稱為動力分流裝置(Power Split Device)PSD。而發動機、電機1、電機2實際上是同軸的通過動力分流裝置連接在一起的。動力通過動力分流裝置再分配以後通過電機2傳輸到了車輪上。如果各位看官之前研究過自動變速箱的話,一定知道其中的一個核心機械裝置叫做行星齒輪組Planetary Gear Set。其實動力分流裝置就是一組行星齒輪組。行星齒輪由太陽輪Sun Gear(縮寫S),行星齒輪架Planetary Carrier(縮寫C),內齒齒圈Ring Gear(縮寫R)組成。3組齒輪依次由內而外像天文行星系統一樣繞著同一個中心點(即太陽輪的中心點)同軸旋轉。如下即為行星齒輪示意圖和豐田HSD系統連接圖。可以看到發動機連在行星齒輪架上,電機1連在太陽輪上,電機2連在內齒齒圈上並作為輸出軸。

豐田的設計師們通過行星齒輪組將速比設定成發動機與電機1的轉速差與發動機與電機2的轉速差比例為2.6:1。速比設定圖如下。電機2(右側)連接在輸出軸上可以在+6500轉/分到-1500轉/分之間連續調節。對應車輛的實際行駛速度分別為180公里/小時和-40公里/小時。而發動機(中間)的1000到4500轉/分之間調節,而發動機被設定在最高效率轉速區間2000轉~3000轉運行。電機1(左側)被設定成可以在+6500轉/分和-6500轉/分連續可調來配合發動機和電機2(車速)的轉速差。具體的轉速關係甚至更具體的動態模擬大家有興趣的話可以參考文章最後的擴展閱讀網頁鏈接。

由於豐田eCVT電子無極變速箱中並沒有配置自動變速箱中的其他核心組件,比如液力變矩器,離合器(Clutch),鎖止器(Brake)等等一概沒有配備。因此發動機並不能從傳動系統中脫開。為了在純電行駛的時候保持發動機靜止,因此需要通過電機1和電機2分別呈相反方向旋轉來使得發動機靜止(根據速比,此時電機1的轉速為電機2轉速的2.6倍)。由於電機1轉速範圍的限制,如果前進車速需要大於40公里則發動機就必須啟動。除了以上提到的轉速關係以外,動力分流裝置還能夠在不同的行駛模式下將動能通過機械方式和電子方式輸送到需要車輪上或者存儲到電池內。如下兩種不同的驅動模式,上下兩圖左側的發動機和兩個電機的轉速幾乎是一樣的。但是上圖工作在發動機驅動模式中,動力從發動機通過機械方式從動力分流裝置輸送到車輪上,同時發動機的部分動力被用作電機1發電並驅動電機2給出動力輸出到車輪上。而下圖為減速工況,車輪上的動力被電機2產生的再生制動力(Regeneration Brake)回收發電充入電池中。同時車輪上的部分動力通過動力分流裝置輸送到發動機上,維持發動機怠速工作。

前文提到本田的混動系統包含高中低三個方向。低端車型使用單電機i-DCD系統,中級車(如雅閣)使用雙電機i-MMD系統,高端四驅車型使用三電機SH-AWD系統。如此多的類型讓人容易對本田的混動發展方向產生迷惑。

不過隨著雅閣混動的發布,對應的這套i-MMD非常值得關注

如下混動系統示意圖可以看到,當離合器脫開時,系統工作在純電或串聯混動模式(發動機僅通過發電電機發電,產生供動力電機所需的電力),而當離合器結合時,系統工作在發動機直驅或並聯混動模式下(發動機和動力電機同時出力)

增加的這套離合器讓本田i-MMD系統在雙電機動力分流PS系統類型里顯得非常另類。直接將電機驅動為主和發動機驅動為主兩個模式區分開來,提高了傳輸效率和高速時的駕駛感受。但是離合器的切換時機成為最大的挑戰。模式切換的平順性將無疑受到離合器的影響了。這套系統或許更適合雅閣強調運動的定位。

如下為該系統處於純電行駛時的示意圖

如下為該系統處於串聯混動模式的示意圖

如下為該系統處於發動機直驅或並聯模式的示意圖

如下為三種模式切換的官方介紹


謝 @劉堯 邀

本田i-MMD vs 豐田THS不同之處

最大的不同之處在於傳動機構。

THS的是行星齒輪功率分流結構,發動機與輸出軸、電動機通過行星排耦合,不能分離;

而i-MMD可以通過斷開離合器來分離發動機與輸出軸、電動機。

1. 本田i-MMD的優點

1.1.
制動能量回收、純電動工況效率高

『比較』

- THS:停發動機,但電機仍然要拖轉發動機。

- i-MMD:分離離合器,斷開發動機與電機、輸出軸的連接。

『結論』

制動能量回收、純電動工況,i-MMD效率更高。

1.2.
常規加速/減速

『比較』

- THS:由於發動機與輸出軸連在一起,加速/減速/壞路等工況發動機需要動態調節扭矩,發動機不能工作在最優工況。

- i-MMD:發動機與輸出軸之間的連接可以通過分離離合器斷開,發動機可以繼續工作在最優工況。

『結論』

常規加速/減速,i-MMD效率更高。

2. 本田i-MMD的缺點

2.1.
離合器

『比較』

- THS:無離合。

- i-MMD:有離合。

『結論』

離合器的分離、結合易帶來衝擊、抖動;急加速時,由於存在一個離合器結合的過程,會存在動力滯後的感覺;需要頻繁分離、斷開離合器時,存在離合器過熱、影響壽命的問題。

2.2.
中速穩態工況效率低

『比較』

- THS:發動機的大部分功率用於輸出動力,多餘的功率用於給電池充電。

- i-MMD:發動機的全部功率用於給電池充電,電動機輸出動力。能量流:發動機機械能→發電機機械能→電池電能→電動機機械能→車輛機械能,能量傳遞過程中會有發電機損耗、電池充電損耗、電池放電損耗等,效率較低。

『結論』

中速穩態工況i-MMD相對效率低。

2.3.
I-MMD需要大電動機

『比較』

- THS:純電動工況可以使用2個電機(電動機+發電機,它們的英文名是Motor/Generator,既可以輸出動力也可以發電。我們一般叫它們大電機、小電機)輸出動力。

- I-MMD:由於發電機沒有連到輸出軸,純電動工況只能用1個電機(電動機)輸出功率。

『結論』

想像一下推車,推同樣一輛車,豐田2個人推,本田1個人推,要使車輛達到同樣的速度,本田的那個人得比豐田2個人中的任一人強壯。所以i-MMD需要一個大電動機。

(普銳斯電動機最大扭矩207Nm,雅閣電動機最大扭矩307Nm)

以上


謝 @劉堯 邀。這車我沒開過

純看數據的話,美國消費者報告的用戶數據,accord hybrid MPG是41,好於camry hybrid的39。同時0-60mph加速7.1秒,快於後者的7.6秒。

不過看一些美國權威媒體的試駕,似乎起碼中低速的平順性和靜音性沒有camry hybrid好


簡單來說

就是rangeextend 增程式電動車 加了一套發動機 - 車輪的 硬連接。


i-MMD可以理解為電動機負責主要驅動,發動機輔助。

發動機工作是發電和巡航。

特點:

1.全加速時,串聯工作,能量轉化效率弱於THS。(發動機-&>發電-&>電動機-&>驅動)

2.電動機要求功率高(成本高),實際加速效果略優於THS。

3.巡航時,並聯工作。(離合視工作效率實時切換,真正負責驅動巡航的只會是兩者其一,能量轉化效率略高於THS)

4.發動機大部分時間工作在最優轉速,油耗略低於THS。

5.多了離合,沒有PSD,並聯串聯工況切換有時滯,平順性和可靠性略弱於THS。

THS可以理解為發動機負責主要驅動,電動機輔助。

電動機工作是起步和輔助加速。

特點:

1.全加速時可以做到發動機和電動機同時驅動。

2.電動機要求功率較低(成本低),實際加速效果略弱於i-MMD。

3.巡航時,混聯工作。(沒有離合,發動機工作帶動電動機,能量轉化效率略低於i-MMD)

4.除了起步外,驅動幾乎離不開發動機,轉速變化大,油耗略高於i-MMD。

5.不太依賴發動機發電,電能主要靠收集。

總結:

i-MMD是用電動車思路造混動車,THS是用傳統車思路造混動車,目前階段很難區分哪個更好。站在混動角度更喜歡THS一點,理由很簡單,因為收集電能感覺比發電來的爽!哈哈 ^_^


混動雅閣可能並非想像中完美,在特定情況下省油能力沒想像中逆天。

如果仔細看幾家海外媒體的測試,發現一個問題。那就是在某些媒體的油耗測試中,雅閣混動的油耗並不如想像中的理想。

比如caranddriver的綜合油耗測試,高達6.7

http://Cars.com的市區油耗測試,達到了6.58

Autoblog的油耗測試,也達到了6.7

而國內也有媒體得出結論,油耗和混動凱美瑞相當(北美混動camry官方油耗6.0)。

雅閣混動的北美官方市區油耗可是4.8,綜合4.9,這個差距原因主要來自結構合電機的特性

雅閣混動在一定的速度下,完全是個串聯混動,所有的發動機動力,都被發電機吸收,然後經過PCU,再供給電動機。這個過程,在很多人想當然的看來,是非常高效的,因為發電的過程,發動機是可以處在最高效的區間,比如雅閣混動,就是處在39%附近的區間的。但是電動機其實並非我們想像的那樣美好,因為電動機的效率也和發動機有些類似,在某些區間可以達到高達95%以上的電能到機械能的轉化效率。但是在某些區間,效率卻只有80%不到。

比如混動雅閣的電機+PCU,經過美國國家實驗室的拆解和測試,最終效率圖如下:

這個圖是改款之前的混動雅閣的電機+PCU的效率(改款後的電機並未提高效率),可以看到在7000到11000轉的區間,效率很高,在93%以上,但是4000轉或者更低的轉速區間效率低於90%,甚至低於70%。而美國國家實驗室正好也計算出了混動雅閣電機的轉速和車速對應關係。就是6536轉對應96公里/小時的速度。

串聯模式下電機轉速

對應車輛速度

電機+PCU最高效率

6536轉

96公里/小時

93%

4085轉

60公里/小時

91%

2042轉

30公里/小時

85%

以此類推,如果混動雅閣在市區擁堵過多,車速無法高於30公里的情況下,電機的轉速始終無法高於2000多轉。而此時電機+PCU效率低於85%。如果發動機此時處於最佳狀態效率達到39%,而最終的效率就不會高於33%。

也許有人會說,33%也很不錯了好吧。但是和豐田的動力分流式混動比起來,這就是串聯混動的一個先天缺陷。

打個比方,發動機的動力輸出是廠家出廠的貨物,而電機+PCU就是二道販子,損失的效率就是販子在中間的倒手費用,電機轉速就相當於販售的貨物數量,只有販售的貨物數量在合理的範圍內,倒手的費用才少。本田的混動在串聯模式下正好就是所有貨物都必須要經手二道販子,販售的數量在市區模式下恰好是倒手費用比較高的那種。

而豐田的混連式混動,則是二道販子和廠家直銷同時存在,廠家直銷幾乎是沒有效率損失的。

從下面一個圖片可以看出豐田混動的結構。

圖上的藍色虛線線頭,可以看做發動機直接廠家直銷給車輪的動力,這部分動力沒有中間流失,幾乎可以認為100%的給了車輪。紅色箭頭則是經過了發電機+PCU,再經過電機的國產。這部分動力流和混動雅閣的串聯模式一樣。

第二個問題是,到底有多少能量是發動機廠家直銷給了車輪,多少是經過電機+PCU這個二道販子呢?

這個問題可以根據豐田行星齒輪的結構進行解答。

首先是根據行星齒輪的扭矩分配原理,我們可以分析豐田的行星齒輪動力分配系統的齒比得出72%的扭矩分配給了車輪,剩下28%分配給了發電機。

然後在一般加速的情況下,發動機,發電機,電動機三者的轉速關係大致相差不大。就如下面這個圖所示

可以根據功率=扭矩*轉速的公式,大致可以估算出有60%~72%的動力被廠家直銷送到車輪了,而剩下的28%~40%則被發電機+PCU這個二道販子給轉手到了車輪。

以普銳斯為例,根據其對應的BSFC圖和發動機工作區間,如下圖

可以看到,在對應的雅閣混動達到33%的效率的時候,豐田的混連式混動由於有60%以上到72%的動力直接到了車輪,剩下不到40%到28%經過電機。再結合普銳斯對應的發動機工作的效率區間最低也有36.8%。豐田混動在這種低速加速(小於30km/hour)的效率至少也會在34.6%到36.9%之間。這就比雅閣混動的33%要高不少了。

這個應該可以解釋為什麼在某些情況情況下,雅閣混動油耗會不夠理想。

高速情況則相反,雅閣混動發動機直連,動力基本無損的直接送到車輪。而豐田混動高速的時候兩個電機仍然在轉動,並將部分動力送到發電機,這部分動力則不可避免存在損耗。


對於本田豐田來說,新的技術,一定比對方上一代好,但是,對方一定會再出一個新的來打敗對方。僅限於本田豐田。


THS更好一些。

兩個都是混聯混動,並聯是發動機跟電動機並用驅動,串聯是發動機發電,然後電動機工作驅動。

THS一直工作在串聯並聯混合模式下,發動機大部分動力驅動,小部分動力發電。

IMMD低速串聯,中高速並聯,因此低速要達到同樣動力,需要投入更大的電機。

IMMD更省油。


IMMD鋰離子電池的充放電循環是個梗,豐田的鎳氫電池的淺沖淺放充放電次數基本上達到2萬。鋰離子一般只有1000次沖放就開始衰減了。這一點就是不知道IMMD怎麼處理衰減問題的額,


誰產生的垃圾多誰就是差的,我看好豐田,省的不只是在使用上,還有回收,壽命。本田在感觀上強於豐田,是犧牲其它參數得到的。車重,材料,循環壽命。回收成本。


ths系統請注意也是電動機純驅動,根據組合齒輪,發動機無論什麼轉速或在什麼情況下都是帶動不了車輪的,所以什麼會分析出發動機是主要驅動呢?


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