兼顧燃油經濟性與加速性能的雙電機混合動力系統

【日】 島田裕央 樋口成智 仁木學 田中正志 細田正晴

0 前言

當今，對減少CO2排放量等環境保護方面的要求已極為迫切。全球范圍內的排放法規也日趨收緊，對于汽車行業而言，這已成為相當緊迫的課題。對此，各汽車制造商提出的根本性對策之一是推廣電動車或燃料電池車等零排放車輛。不過，在目前情況下，出于降低成本和確保續航里程等方面的技術課題尚未完全解決，以及相關基礎設施建設進展緩慢等原因，上述新型汽車暫時還無法完全替代傳統的汽車。因此，作為更為實際的應對措施，混合動力車和插電式混合動力車的應用范圍正在不斷擴大。鑒于這一現狀，本田技術研究所的研究人員開發了雙電機混合動力系統，相比傳統的單電機混合動力系統，新系統的效率得到大幅提升。

1 開發目標

研究人員嘗試利用高輸出功率的電動機，采用以串聯式混合動力為基礎的具有高電氣傳動比的系統，實現強勁的車輛加速性能，以及優異的燃油經濟性。并且，通過提高各結構裝置（發動機、電動機、發電機、逆變器、蓄電池等）的效率，改善發電及電氣傳動效率，進而提高整個系統的效率。同時，采用與發動機直接連接的離合器，可靈活切換機械傳動模式與電氣傳動模式，在所有的運行狀態下均可實現高效率的運轉。

2 應用的技術

圖1示出了雙電機混合動力系統的框架圖，圖2示出了動力傳動系統的概要結構。采用內置離合器的電動無級變速器（CVT），離合器直接連接2個電動機與發動機，以串聯式混合動力系統為基礎，能實現3種運行模式，即電動車驅動模式、混合動力驅動模式和發動機驅動模式（圖3）?；谙到y效率的最佳狀態，以最佳的定時切換上述運行模式，從而高水平地兼顧車輛的燃油經濟性與動力性能。此外，還采用專用的大容量蓄電池和車載充電器，不僅可作為基本系統運行，還可作為插電式混合動力系統運行。圖4示出了配裝于實際車輛的系統整體結構。

3 開發成果

相比傳統的單電機混合動力系統，新開發的雙電機混合動力系統效率提高了30%，并且能達到普通汽油車2倍以上的燃油經濟性，同時，由于采用了從起步瞬間就可輸出最大扭矩的電動機，實現了順暢而強勁的車輛加速性能。在實際的應用中，新系統配裝于日本市場上的大型廂式客車后，其燃油耗達到了與 K-car小型車（660mL）相同的水平（30km／L，JC-08工況）。

此外，插電式混合動力系統配裝于日本市場的大型廂式客車后，實現了JC-08工況下綜合燃油耗70.4km／L、電力消耗9.26km／（kW·h）、電動車驅動行駛里程37.6km的性能。圖5為成品車輛與參比車輛的燃油耗性能及加速性能對比結果。

4 結語

本田技術研究所的研究人員新開發了具有高電氣傳動比的雙電機混合動力系統，配裝這一新系統的車輛能實現大幅超過傳統車輛的燃油經濟性，并且具備只有電動車才有的順暢、強勁的加速性能。新系統自2013年起開始配裝于北美及日本市場上的混合動力車及插電式混合動力車。