本田i-DCD和SH-AWD中的混动7DCT技术解析

摘要:本文将详细介绍本田的混动7DCT结构原理、关键零部件和工作模式。
01| 概况
本田的i-DCD混动系统由1.5L阿特金森循环发动机、7速双离合变速箱,以及兼具驱动电机和发电机功能的电机、集成IPU的锂离子电池组和空调压缩机等共同组成。
本田i-DCD和SH-AWD中的混动7DCT技术解析-有驾
SH-AWD混动系统由3.5L直喷V6发动机、内置驱动电机的7速双离合变速箱、后轴双电机驱动轴和锂离子电池组等组成。
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以下为两套混动系统的主要参数:
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在新一代的混动系统开发中,考虑到换挡时间更少的问题,i-DCD和SH-AWD两套混动系统采用DCT变速箱代替了原IMA混动系统的CVT变速箱。
两套混动系统的核心部分是在一7DCT中集成一驱动电机,也就是我们常说的P2.5构型。
02|混动7DCT结构
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两套混动系统的7DCT都是由双离合器、轴系结构、换挡执行器、离合器执行器,油泵和驱动电机组成。
不同的是:
1、i-DCD混动系统的7DCT采用干式双离合器,以提高传动效率,SH-AWD混动系统则采用湿式双离合器,提升扭矩。
2、齿轮的具体位置和传动比不同,但基本结构相同。
3、换挡执行器、离合器执行器和油泵的布置位置不同。
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7DCT在轴系结构上,主要有以下几个技术特点:
奇数输入轴和偶数输入轴平行布置:奇数离合器同轴连接奇数输入轴,奇数输入轴上依次布置奇数齿轮和同步器;偶数离合器通过惰轮连接异轴的偶数输入轴,偶数输入轴上依次布置偶数齿轮和同步器。
中间轴齿轮同时啮合两输入轴档位齿轮:采用一个中间轴,中间轴上的三个齿轮分别同时连接2挡和3挡齿轮,4挡和5挡齿轮,6挡和7挡齿轮,在轴系布置上可有效缩短轴向长度。
采用行星排作为1挡齿轮:奇数轴连接太阳轮作为输入,1挡同步器可将齿圈与箱体固定,行星架作为输出与3挡齿轮连,就可以在3挡的传动比的基础上增加一个行星排的减速传动比,从而实现1挡。这里需要思考的是,为什么采用复杂的行星排来代替简单的1挡输入齿轮?笔者尝试做了一个理解:一方面可通用中间轴上1挡和3挡的啮合齿,有效减短中间轴的长度,为后端安装电机让出空间;另一方面加入行星排的传动比,可使奇数输入轴和中间轴的中心距更小,使得结构更加紧凑。
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设立独立倒档轴:倒档轴并没有借用其他齿轮,而是单独设计倒档轴,轴上有单边同步器和输出齿轮,并设有驻车齿轮,从而优化空间。
主减齿轮减速增扭,差速器输出至轮端。
驱动电机集成在后端:扁平式油冷的驱动电机集成在7DCT箱体中,同轴布置在变速箱后端,其转子和奇数输入轴连接介入动力,定子固定在箱体上。并将1挡的行星排布置在转子内部,使结构紧凑。
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轴系结构和同大众DSG的内外输入轴+两个中间轴的经典轴系布置完全不相同。在DCT变速箱由于齿轮和同步器几乎固定的宽度下,轴向的尺寸并不宽裕,而又想在发动机+DCT的轴向上增加一电机的宽度是非常困难的。虽然本田在DCT的结构和电机的设计上采用很多技术手段去解决轴向长度的问题,勉强满足了搭载性,但这又是行星排,又是惰轮,又是倒档轴的结构无疑增加了DCT的复杂程度。与本田这种偏向虎山行的路线不同的是如吉利P2.5构型的布置方案,将电机与DCT输入轴平行布置,实现纯DCT和混动DCT的通用化。
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在笔者看来,本田的这套专为混动系统量身打造的7DCT,是不具有成本和结构简易度的优势的,所以也就能说明为何本田至今并为把这套系统国产,而是考虑将i-MMD混动系统小型化,应用于紧凑型车型车。甚至做个猜测,后期这套i-DCD混动系统将逐渐被淘汰,至少在紧凑型级别的车型上不大适合。
03| 关键零部件
双离合器
i-DCD混动系统的采用的是舍弗勒的干式双离合器,额定承载扭矩180Nm,SH-AWD混动系统则采用舍弗勒的湿式双离合器,额定承载扭矩270Nm。
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HCA
离合器的控制采用的是舍弗勒的静液力离合执行器HCA,两个电液执行器分别控制两个离合器的分离和接合。
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GA
DCT的换挡同样采用舍弗勒的换挡执行器GA,两组电机分别控制选档和换挡动作。共计八个拨头分别控制7个前进挡和一个倒档。
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采用4个电机的驱动系统代替了DCT中的液压系统,可有效提高执行效率。这套执行器在吉利的DCT上也有应用。
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电机
电机为油冷电机,采用布置在定子上端的喷油管进行冷却。
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电机是本田内制的被称为“H1”型电机。采用矩形绕组,通过使用磁阻转矩提高效率。
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04| 工作模式
EV行驶模式
当驱动电机单独驱动时,两个离合器均不接合,结合1挡、3挡、5挡和7挡同步器通过奇数轴输出,实现不同传动比(事实上只会采用少数档位)。SH-AWD混动系统没有EV行驶模式,而是通过后轴的双电机系统进行纯电行驶。
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发动机驱动模式
同传统DCT相同,结合不同的离合器和同步器,实现7个不同传动比的前进模式。
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混动模式
当发动机和驱动电机共同输出动力时,可存在多种混动模式。笔者不在累赘,有兴趣的读者可自行思考。
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制动能量回收
功率流方向与EV形式模式完全相反。
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05| 性能提升
2014款飞度混合动力车的燃油经济性比2011款飞度混合动力车提高了38%。这一增强的最大因素是系统从IMA变化到运动混合i-DCD。
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这两种系统不仅实现了更高的燃油经济性,而且还实现了更好的驾驶性能。
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