兼顾燃油经济性与加速性能的双电机混合动力系统

【日】 島田裕央 樋口成智 仁木学 田中正志 細田正晴

0 前言

当今，对减少CO2排放量等环境保护方面的要求已极为迫切。全球范围内的排放法规也日趋收紧，对于汽车行业而言，这已成为相当紧迫的课题。对此，各汽车制造商提出的根本性对策之一是推广电动车或燃料电池车等零排放车辆。不过，在目前情况下，出于降低成本和确保续航里程等方面的技术课题尚未完全解决，以及相关基础设施建设进展缓慢等原因，上述新型汽车暂时还无法完全替代传统的汽车。因此，作为更为实际的应对措施，混合动力车和插电式混合动力车的应用范围正在不断扩大。鉴于这一现状，本田技术研究所的研究人员开发了双电机混合动力系统，相比传统的单电机混合动力系统，新系统的效率得到大幅提升。

1 开发目标

研究人员尝试利用高输出功率的电动机，采用以串联式混合动力为基础的具有高电气传动比的系统，实现强劲的车辆加速性能，以及优异的燃油经济性。并且，通过提高各结构装置（发动机、电动机、发电机、逆变器、蓄电池等）的效率，改善发电及电气传动效率，进而提高整个系统的效率。同时，采用与发动机直接连接的离合器，可灵活切换机械传动模式与电气传动模式，在所有的运行状态下均可实现高效率的运转。

2 应用的技术

图1示出了双电机混合动力系统的框架图，图2示出了动力传动系统的概要结构。采用内置离合器的电动无级变速器（CVT），离合器直接连接2个电动机与发动机，以串联式混合动力系统为基础，能实现3种运行模式，即电动车驱动模式、混合动力驱动模式和发动机驱动模式（图3）。基于系统效率的最佳状态，以最佳的定时切换上述运行模式，从而高水平地兼顾车辆的燃油经济性与动力性能。此外，还采用专用的大容量蓄电池和车载充电器，不仅可作为基本系统运行，还可作为插电式混合动力系统运行。图4示出了配装于实际车辆的系统整体结构。

3 开发成果

相比传统的单电机混合动力系统，新开发的双电机混合动力系统效率提高了30%，并且能达到普通汽油车2倍以上的燃油经济性，同时，由于采用了从起步瞬间就可输出最大扭矩的电动机，实现了顺畅而强劲的车辆加速性能。在实际的应用中，新系统配装于日本市场上的大型厢式客车后，其燃油耗达到了与 K-car小型车（660mL）相同的水平（30km／L，JC-08工况）。

此外，插电式混合动力系统配装于日本市场的大型厢式客车后，实现了JC-08工况下综合燃油耗70.4km／L、电力消耗9.26km／（kW·h）、电动车驱动行驶里程37.6km的性能。图5为成品车辆与参比车辆的燃油耗性能及加速性能对比结果。

4 结语

本田技术研究所的研究人员新开发了具有高电气传动比的双电机混合动力系统，配装这一新系统的车辆能实现大幅超过传统车辆的燃油经济性，并且具备只有电动车才有的顺畅、强劲的加速性能。新系统自2013年起开始配装于北美及日本市场上的混合动力车及插电式混合动力车。