QDSJ146 本田混动技术和十代雅阁拆解报告.doc

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动力系统匹配技术的基本原则 （1） 整车功率匹配基本原则：根据整车的动力性来确定。 混合动力汽车的动力性指标包括最高车速maxv 、加速时间t 及最大 爬坡度要求maxi 。 Ⅳ 根据最高车速vmax确定最大功率Pmax1 为： P Ⅳ vmax Ⅳ m C max1 36 Ⅳ Ⅳ 根据爬坡性能确定最大功率Pmax2 为： v Ⅳ C Av2 ⅣPmax 2 Ⅳi Ⅳ mgf cosmax  mg sinmax  D max Ⅳ 3600t Ⅳ Ⅳ Ⅳ 根据加速性能确定动力装置的总功率： 1 Ⅳ v2 tm Ⅳ Ⅳ C A tm 3 Ⅳ t Ⅳ Ⅳ Pmax 3 Ⅳ Ⅳm m  mgf Ⅳ vm Ⅳ Ⅳ dt D Ⅳ vm Ⅳ Ⅳ dtⅣ 3600ttm Ⅳ 2 0 Ⅳ tm Ⅳ 0 Ⅳ tmⅣ Ⅳ 根据上述三项动力性指标计算的各工况最大功率，动力装置总功率 Ptotal必须满足： （2） 传动系统匹配基本原则：在电机输出特性一定时，电动汽车传 动比的选择应该满足汽车最高期望车速、最大爬坡度以及对加速时 速的要求。 Ⅳ 传动系统传动比的上限： Ⅳi Ⅳ min umax Ⅳ 传动系统传动比的下限： Ⅳ r Ⅳ C Av 2 Ⅳ Ⅳ ⅣrⅣ C Av 2 Ⅳ i Ⅳ Ⅳ mgfD max Ⅳ i Ⅳ mgf cosmax D iⅣmin tTu max Ⅳ Ⅳ min tTu max Ⅳ Ⅳ 本田IMA 混合动力系统--并联式混合动力系统 特点：动力以发动机为主，结构设计简单，布置紧凑，质量较小。 本田IMA 系统的基本构成 IMA 系统结构实物局部剖开图 Ⅳ电机：IMA 电机为三相超薄永磁同步电机，安装在发动机和CVT 之间，能够提供15kW 的功率和139N·m 的转矩。电机可作为电动机 给发动机提供辅助动力或给车辆在低速状态下提供驱动力，也可以 作为发电机在减速和制动时回收动能给电池充电。IMA 电机通过使 用偏线圈缠绕，提高了线圈缠绕密度，使电机最大功率和最大转矩 分别增加了50%和14%，转换效率由原来的%提高到96%。 Ⅳ无级变速器：通过无级变速器，不但能够实现平稳的变速过程， 而且同传统的固定档位的自动变速器相比，能够使发动机和IMA 电 机工作在最优区域，从而提高系统效率；新设计的起动离合器可以 充分发挥IMA 系统的优点，它在低速时接合能够提高起步加速性能 和燃油经济性。 Ⅳ智能动力单元：IMA 系统的动力流向是通过IPU 来控制的，IPU 由动力控制器（PCU）和电池系统集成。其中PCU 包括电池监控模 块（BCM）、电机控制模块（MCM）和电机驱动模块（MDM）。 （2）IMA 系统的工作过程 起步加速工况总成工作状态 急加速工况总成工作状态 低速巡航工况总成工作状态 轻加速或高速巡航工况总成工作状态 减速或制动工况总成工作状态 停车制动工况总成工作状态 东风本田CIVIC Hybrid IMA系统 基本参数 发动机 3级i-VTEC 汽油机 最大功率：70kw/6000rpm 最大扭矩：123N·m/4600rpm 电池 185V 圆筒形 镍氢， 变速箱 CVT无极变速 电机 无刷直流 最大功率：15kw/2000rpm 最大扭矩：103N·m 动力性经济性 最高车速：185km/h 0-100km/h加速时间： 综合油耗： 排放标准：欧Ⅳ 2007年11月国内上市，万 东风本田CIVIC Hybrid IMA系统的发动机和电机 该系统也应用在本田INSIGHT混合动力上 -IMA系统实质上就是ISG型式的轻度并联混合动力系统，可以实 现怠速停机、混合驱动、纯电动、行车发电机制动能量回收功能； -电动机同曲轴固定在一起，安装在汽油发动机和CVT之间，纯 电动机制动能量回收时，曲轴跟着回转，带动活塞运动； -车身改动不大，技术与成本能较好平衡。 -原装进口，售价较高。 驱动模式 1） 纯电动模式：该模式下发动机不工作，离合器断开，驱动电 机输出转矩（速比约 ）。 2）串联混合动力模式：该模式下发动机通过发电机发电（速比 约），离合器断开，驱动电机输出转矩（速比约）。 3）并联混合动力模式：该模式下发动机直接驱动，离合器结合， 驱动电机可辅助或回收能量（速比约）。 整体外观 该油路 通向喷 油管 螺栓上设 有油孔 产 品 铭 牌 加油孔 位置 温度传感器 发电机定子侧视 电机壳连接螺栓运用 轻量化材料 该油路通向转子 轴轴心，通过油 管与轴内配合冷 却两个电机的转 子 通过喷油管喷 油对电机定子 进行降温 与轴承间隙配 合，实测间隙 驻车电机 发电机定子 外径268mm， 内径200mm， 厚度。 发电机转子外径 ， 厚 度。 轴承 支架 发电机和驱动电机共用轴承 支架，独特的支架设计方式， 结构新颖，强度及工艺考虑 充分，旋变内置于线圈，抗 干扰的解决方式独特。 扁线整体成 形状类似鱼 间隙小，且 度20mm左 端板采用不锈钢材质， 厚度薄，减短转子长 度尺寸。 所有定位都 采用销套方 式 驻车 机构 发电机 正反面均安 装有旋变 两个深沟球轴承过盈装 在轴承支架上，分别与 发电机转子和驱动电机 输入轴间隙配合，实测 间隙 通过内花键与驱 动电机输入轴连 接，无轴承支撑 驱动电机定子 外径268mm， 内径200mm， 厚度102mm。 驱动电机转子外 径，厚 度70mm。 驱动电机 驱动电机 与轴承外圈的槽 配合限制轴承的 轴向窜动 轴承与轴过盈配合， 实测壳体与轴承间 隙为。 发动机输入端 轴外径上设计有油道，与轴 承间隙配合，实测间隙 棘爪 中间轴总成 离合器通过电磁阀控制 油路实现结合与脱离 与轴承间隙配合，实 测间隙 发动机输入齿 轮齿数76 齿轮箱拆解 穿过驱动电机轴内孔，外花键与电机 转子连接，轴外径上设计有Ø1的油孔。 发电机输入轴齿数39 发动机输 入轴 通气塞 与中壳配合形成 空腔，隔断飞溅 的润滑油 油泵总成 差速器轴 承带端板 驱动电机输入轴 齿数22 拆解棘轮 与驱动电机内花 键连接 使用半圆挡环 限制棘轮的轴 向位置 为离合器内腔供 油，油管两端带 O型密封圈。 为转子及发动机直 驱齿轮内的轴承供 油，油管两端内孔 带滤网。 为喷油管供油 轴承外圈与齿轮内 孔间隙配合 差速器螺栓为M10的法 兰头细牙左旋螺栓，牙 距1mm，有限螺纹 11mm，实测松脱力矩 110Nm。 高压泵离合 器油嘴 通过此油嘴保证轴承及离合器的润滑 与半轴齿轮垫片配合 的油槽 内孔设计 油道 发动机直驱齿轮与轴承间隙配合，用 孔用弹性挡圈进行轴向现为，齿数67 行星齿轮轴定位销选 用实心圆柱销 经测量与行星齿轮配合 间隙 齿轮箱 锥轴承外圈与壳体过盈配合， 两个锥轴承与轴均为过盈配 合 中间轴小齿轮，齿数19.通过花 键间隙安装在轴上，用半圆挡 环限制轴向位移。 中间轴大齿轮，齿数54.该 齿轮为轴齿。 锥轴承外圈与壳体间 隙配合，实测间隙 主减速齿轮齿数65 两个轴承同规格，均与差 速器壳体过盈配合，与壳 体间隙配合，实测间隙 行星齿轮齿数10 垫片上有 油道 半轴齿轮齿数14 垫片上设计油孔 3D数模 序号 名称 序号 名称 序号 名称 1 电机壳 8 驱动电机输入轴总成 15 齿轮箱壳 2 发电机转子 9 中壳 16 中间轴总成 3 发电机定子 10 接线板 17 差速器总成 4 轴承支架 11 发动机直驱齿轮总成 18 油泵齿轮 5 喷油管 12 离合器总成 19 油泵及滤油器总成 6 驱动电机转子 13 发电机输入轴 20 油管 7 驱动电机定子 14 发电机输入轴总成 主要部件的3D数模及爆炸图 该系统（本田SH-AWD）的最终设计目标是通过通过结合V6发动 机和E-Drive系统获得与装有V8发动机的L4级别自动驾驶汽车相当的 燃油经济性和同等的驾驶性能，左右后轮胎的独立控制也允许扭矩 矢量化控制。该系统针对直喷式发动机的位置等进行了优化：1） 它与电机集成的7速DCT组合放置在前机舱中。2）带有两个驱动 后轮胎的内置电机的双电机单元（TMU）安装在后副车架上。3） 驱动电机的三个逆变器安装在驾驶室的中控台中。4）包含存储电 能的部件的IPU，例如高功率锂离子电池，DC/DC转换器，电动机 控制单元和电池控制单元等放置在后座的后面。 发动机和TMU内置的两个电机提供的最大系统总功率为281kW （377 hp），从图中我们可以看到装有该系统的汽车的加速性能， 可以看到0-60英里/小时的起动加速性能和50-70英里/小时的中程加 速性能指标均等于或优于竞争对手的V8发动机车型。 汽车从低速巡航到半加速器位置的加速性能如图所示。 发动机由后轮驱动的后轮驱动（RWD）启动并切换到前轮驱动 （FWD），这样切换驱动模式的同时确保TMU驱动力并缩短发动 机启动时间，提供与V8发动机汽车相同的发动机外特性。 四驱模式 可以从发动机提供动力的FWD模式中选择驱动方法，根据驾驶员 的驾驶需求和道路状况自动选择方法以获得最佳效率。 在正常驾驶期间，系统根据汽车所需的负载（正常模式）在 FWD和RWD之间切换。 在低负荷驾驶期间，通过选择EV模式和使用来自电池的电能 来降低燃料消耗。 当需要更大功率时，系统切换到由发动机提供动力的FWD驱动 模式。 在低摩擦的道路上，例如在雪地上行驶时，系统选择AWD驱动 模式，它驱动前轮和后轮（AWD模式）。 在AWD模式下，除了来自电池的电源之外，还可以使用来自前 电机的再生电力来驱动TMU。 这使得汽车在任何剩余电池电量和温度条件下均可以保持AWD驱 动的状态。 电驱系统：SH-AWD系统中的E-Drive部件的配置如图所示。该系 统开发过程中的目标是改善车身平衡，提升豪华汽车的NVH性能， 同时保持良好的动力性和燃油经济性。主要设计理念是：小巧，轻 便，高功率；适用于豪华车的NVH性能。 逆变器的设计：从图中可以看到驱动三个前后电机所需的三个逆变器 一起放在汽车的中央。当它们被放置在汽车的中心时，逆变器安装在 驾驶室中部，这大大的简化了三相高压电缆的冷却结构和缩短的长度。 提高逆变器的NVH性能：这系统的设计中，开发者留意了逆变器 的降噪措施。冷却逆变器中应用水冷结构，散热器和电动水泵等部 件放置在发动机舱内，进一步有助于降低机舱内的噪音。 系统的冷却结构中优化了薄膜冷凝器的形状，并添加了阻尼材料以 降低噪音水平，并且壳体采用封闭结构以防止噪音泄漏到机舱内。 IPU结构与设置：大功率锂离子电池，DC/DC转换器，电池电控 单元（ECU）和电动机ECU的部件构成的IPU单元一起放置在一 个壳体中并且安装到后座椅的后部。 IPU中使用的电池模块与SPORT HYBRID i-MMD系统中使用的模 块类型相同，电池模块均有12个独立的电池单元并行排列组成。 逆变器和IPU最佳安装位置设计：系统开发者着重考虑了系统中 最重的E-Drive部件---逆变器和IPU的安装位置。可以看到扁平化 设计的IPU实现了行李箱空间的最大化。下图比较了早期的IPU型 号和15型号的行李箱空间。 “13”版系统和“15”版系统中重量分布和重心的高度比较如图所示。 可以看到两款系统的变频器均放置在中心，扁平封装的IPU 降低 了重心的高度。前桥和后桥的质量差异从“13”版系统模型的22％ 提高到“15”版系统模型的14％。同样，重心的高度从558 mm降低 到550 mm。 为了实现电机的紧奏型设计，开发者在前后电机中选择集中绕线 型定子。 前后电机规格参数表 前电机的横截面如图所示， 前电机由于位于变速器末端的位置， 所以需要特定的轴向尺寸。 后电机的横截面如图所示，因为两个电机要安装在副车架中，所以 需要后电机的限制径向和轴向尺寸。 为确保功率和转矩的连续输出，开发者采用了液冷电机。 前电机 线圈和后电机线圈均由自动变速箱油（ATF）直接冷却，前电机 的冷却结构如图所示： 与前电机一样，后电机的冷却是用TMU中的ATF直接冷却线圈。 后电机的转矩输出曲线和典型工作点可以看到通过冷却，后电机的 连续转矩输出时间得以延长。 并且最常用的操作点通常在电动机 的连续转矩输出的范围内。 我们都知道电动机中的扭矩波动会在汽车行驶期间引起振动和噪音， 为了减少后轮驱动汽车的扭矩波动，我们通过使定子齿的内径和转 子的外径不同心来减小转矩波动，从而显着改变啮合齿形状的曲率。 可以看到改善后的扭矩波动最多减少约54％，这能够显著提升汽 车的NVH性能。