2017款本田思鉑睿混合動力車電力電子系統介紹(上)

◆文/陜西 李偉

一、2017款本田思鉑睿混合動力車主要部件安裝位置

本田混合動力汽車主要部件位置如圖1、圖2所示。

二、電子動力系統說明

本田運動混合i-MMD系統是一個由汽油發動機和兩個電機并聯的混合動力系統。

除了發動機，它的主要成分是在變速器e-CVT中的兩個高壓電機，發動機艙內的電源控制單元PCU，在行李箱下部的高壓蓄電池和PCU和高壓蓄電池之間的高壓電機電源變頻器電纜。該系統根據駕駛條件或手動操作EV開關切換驅動力，并利用最佳可用功率驅動。

1.控制

在EV驅動模式和混合動力驅動模式下，電動動力系統工作，控制系統如圖3所示。

當選擇EV驅動模式時，PCU將電源從高壓蓄電池傳遞到位于變速器e-CVT內的牽引電機，由牽引電機驅動車輛行駛。

發動機驅動發電機產生電能。根據當前行駛情況，將生成的電能供給至牽引電機和高壓蓄電池充電。通過電動動力系統行駛時，高壓蓄電池根據行駛情況而充電。充電時，逆變器將從變速器e-CVT中的高壓電機中產生的電能發送給高壓蓄電池。

2.EV開關

車輛條件允許使用EV駕駛模式時，EV開關使駕駛員選擇EV駕駛模式。

圖1 主要部件位置一

圖2 主要部件位置二

圖3 電動動力控制系統

當按下EV開關時，PCM確定當前車輛狀態是否能夠在EV駕駛模式下運行。

如果EV駕駛模式可用，駕駛模式將切換至EV駕駛模式，并在儀表控制單元上的EV模式指示燈點亮。

如果不可能采用EV駕駛模式，則車輛處于當前混合驅動模式，其原因顯示在儀表控制單元中。

3.網絡通信系統

電動動力系統使用兩條CAN通信線路：EPP-CAN和F-CAN，如圖4所示。

(1)EPP-CAN：電機控制單元、蓄電池狀態監視器單元、PCM。

(2)F-CAN：電機控制單元、蓄電池狀態監視器單元、PCM、電動空調壓縮機、DC-DC轉換器、VSA調制器-控制器單元、電子伺服制動控制單元、SRS單元、儀表控制單元。

圖4 網絡通信系統

三、電子動力系統說明——驅動模式

電子動力系統主要有以下幾種駕駛方式：EV駕駛模式、HV駕駛模式和發動機駕駛模式，如圖5所示。

可用的駕駛模式取決于車輛的當前狀況，由PCM確定和選擇。EV駕駛模式可由駕駛員手動選擇，可根據當前車輛狀況進行選擇。當車輛低速行駛，再生制動期間，電子動力系統在EV駕駛模式下運行。在高負荷條件下，如加速，系統切換到使用電子電機和內燃機的HV駕駛模式。在高速情況下，系統進入發動機駕駛模式，使用汽油發動機驅動車輛。

圖5 幾種車輛運行模式

1.EV驅動模式

當選擇EV駕駛模式時，車輛的驅動推進和再生制動僅由牽引電機執行。EV駕駛模式運行在特定的車速范圍和低負荷條件下模式示意如圖6所示。EV模式最大車速為130km/h(81mile/h)，根據蓄電池電荷狀態而定。

圖6 EV模式示意圖

(1)EV怠速停止模式

在EV怠速停止模式下，牽引電機、發電機和發動機都停止工作。此時，高壓蓄電池為車輛的各裝置提供電源，如圖7所示。

圖7 EV模式——EV怠速停機

圖8 EV驅動模式

(2)EV驅動模式

在EV驅動模式下，牽引電機提供驅動力，如圖8所示。發電機和發動機不工作。此時，高壓蓄電池為牽引電機提供能量。

(3)再生模式

減速期間使用再生充電模式，如圖9所示。發動機和發電機處于停止狀態，牽引電機發電，向高壓蓄電池提供電能。

圖9 再生模式

(4)HV驅動模式

加速期間以HV驅動模式行駛時，發動機通過激活發電機產生電能對車輛供電如圖10所示。產生的電能用于激活牽引電機驅動車輛。視蓄電池的充電狀態和牽引電機的負載條件而定，行駛期間高壓蓄電池充電。

圖10 HV驅動模式

(5)ECVT充電模式

在適合充電的車速范圍使用ECVT充電模式，其激活范圍因高壓蓄電池荷電狀態而異。

在ECVT充電模式期間，發動機使發電機通電，將電能發送到高壓蓄電池，如圖11所示。

牽引電機使用來自發電機的電能向驅動輪提供驅動力。發動機根據駕駛條件被主動控制，在最佳轉速范圍工作。發電機產生的電能多于牽引電機驅動車輛所需的電能。產生的牽引電機不使用的電能用于對高壓蓄電池充電。

圖11 ECVT充電模式

(6)ECVT輔助模式

主要在加速期間使用ECVT輔助模式，其激活范圍因高壓蓄電池荷電狀態而異。ECVT輔助模式期間的驅動力類似于ECVT驅動模式的驅動力。發動機使發電機通電，牽引電機向驅動輪提供驅動力。

ECVT輔助模式期間，牽引電機向驅動輪發送大量扭矩，因此比其他模式需要更多的電能如圖12所示。發動機在最佳轉速范圍激活發電機，且牽引電機直接使用可用電能。如果發電機產生的電能不足以滿足牽引電機的需要，將從高壓蓄電池提供額外的電能。

(7)發動機驅動模式一

發動機驅動模式僅在高速低負荷情形下使用發動機動力，如

圖12 ECVT輔助模式

圖13所示。發動機驅動模式主要用于高速巡航期間。發動機驅動模式的工作范圍因高壓蓄電池的電荷狀態、驅動力條件和車輛當前速度而異。

圖13 發動機驅動模式一

(8)發動機驅動模式二

發動機驅動模式期間，發動機輸出供給至驅動輪和牽引電機，如圖14所示。這樣使車輛由發動機機械驅動，而高壓蓄電池通過牽引電機產生的電能充電。發動機驅動模式期間，發電機不工作。

圖14 發動機驅動模式二

四、電機控制系統說明

電機控制系統包括牽引電機、發動機電機、擋位單元和變速器e-CVT中的相電流傳感器，電源控制單元中的電機控制單元控制高壓電機，冷卻PCU內部的冷卻系統，變頻器將電機的電壓轉換為合適的電壓，直接連接器銷連接高壓電機至PCU。

1.控制

圖17 牽引電機/發電機

圖18 發動機驅動發電機工作

圖19電動驅動模式

牽引電機位于變速器內。它產生驅動力，并為高壓蓄電池發電。發電機位于變速器內。它為高壓蓄電池充電，并為發動機起動發電。電機控制單元從以下單元/傳感器接收各種信息并控制牽引電機和發電機，如圖15所地示。此外，此電機控制單元進行協調，使來自牽引電機和發電機的電壓符合高壓蓄電池的電壓。

圖15 電機控制系統

2.電源控制單元PCU

變頻器和電機控制單元位于電源控制單元PCU，如圖16所示。它包含一個由專用散熱器、電子電機控制單元冷卻泵和散熱片組成的冷卻系統。這種冷卻系統可使PCU內的溫度調節。

電機控制單元位于電源控制單元PCU內部，控制牽引電機和發電機的電機，并與PCM通信協調發動機和變速器的操作。電機控制單元包含一個可重寫的ROM，使用更新工具啟用最近的程序更新。

圖16 動力控制單元PCU)

3.牽引電機/發電機

牽引電機位于變速器內。可產生驅動力并為高壓蓄電池提供動力。發電機同樣位于變速器內。可為高壓蓄電池充電并為發動機啟動提供動力，如圖17所示。各電機重量輕、緊湊且是高效三相同步電機。與變速器的齒輪單元e-CVT定位在一起。該電機由固定在殼體的三線圈定子和外圓有永磁鐵的轉子組成。電機轉子位置傳感器位于變速器內e-CVT。可檢測壓配合電機轉子位置轉子，以確定轉子的旋轉位置(相位)。定子線圈采用分布式繞組，以減少振動，并在高速運行時實現穩定的轉矩。

(1)E-CVT(電動機/發電機)-作動-超越離合器

超越離合器能改變發動機的動力流向，從而實現在驅動車輛或者驅動發電機之間轉換。圖18顯示的是當超越離合器不作動時，只有發動機驅動發電機工作。

(2)E-CVT(電動機/發電機)-作動-電動驅動模式

圖19顯示當只有電動機運行的情況下的動力流向：電機軸→副軸→終主動齒輪→終從動齒輪。

(3)E-CVT(電動機/發電機)-作動-混合驅動模式

圖20 混合驅動模式

圖21 發動機驅動模式

圖20顯示的是當發動機和電動機一起作動時的動力流向。

(4)E-CVT(電動機/發電機)-作動-發動機驅動模式

圖21顯示僅發動機驅動下的動力流向：發動機→飛輪→輸入軸→超越離合器→離合器齒輪→副軸→終主動齒輪→終從動齒輪。