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5 - 2 混合動力系統的構成

5 - 1 概　要. 5 - 2 混合動力系統的構成. 5 - 3 系統的基本運作. 5 - 4 相關附屬配件. 5-1 概 要. 能使 INSIGHT 在 10-15mode 行駛油耗達到 35km ／ l 的技術有二，一是以稀薄燃燒引擎為主體，電動馬達為動力補助機構所結合而成的 IMA 系統，二是採用全新的鋁合金車身骨架， 使車體輕量化。. 5-2 混合動力系統的構成.

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5 - 2 混合動力系統的構成

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Presentation Transcript

  1. 5 - 1 概　要 5 - 2 混合動力系統的構成 5 - 3 系統的基本運作 5 - 4 相關附屬配件

  2. 5-1概要

  3. 能使INSIGHT在10-15mode行駛油耗達到35km ／l的技術有二，一是以稀薄燃燒引擎為主體，電動馬達為動力補助機構所結合而成的IMA系統，二是採用全新的鋁合金車身骨架， 使車體輕量化。

  4. 5-2混合動力系統的構成 • 對於裝在INSIGHT上這種2WD型式的混合動力系統，本田公司將它稱之為IMA(Integrated Motor Assist)。IMA是並聯式，採前輪驅動設計，系統構成及主要元件的配裝情形如圖5-4所示，主要是由引擎(含PGM-FI ECU)、IMA馬達、IMA電瓶、及智慧型動力單元(Intelligent Power Unit，IPU)等組成。IPU包括了電瓶ECU、馬達ECU、動力控制器(Power Control Unit，PCU)及相關的週邊零件，如電瓶和PCU冷卻風扇等。

  5. ►5-2-1動力裝置 • IMA系統動力裝置構造如圖5-5所示，由引擎+驅動用馬達+MT或金屬皮帶式CVT構成，引擎及馬達與變速箱之間設有離合器。系統的主動力是排氣量1.0L的3汽缸VTEC稀薄燃燒汽油引擎，補助動力是以144V鎳氫電瓶為動力源的 DC無刷馬達，以這樣的構成。

  6. (一)引擎 引擎為線列3缸1.0L(950cc) 配備有VTEC的SOHC稀薄燃燒汽油引擎，空燃比22～26，引擎型式為ECA型，是一款採用奧圖循環的引擎，性能曲線如圖5-8所示，最大輸出馬力70PS(51kW)/5700rpm，最大扭力9.4kg-m(92N-m)/4800rpm，最高轉速6000rpm。

  7. 1.省油技術 稀薄燃燒最大空燃比為23：1，新型的擴大到了26：1，新舊兩型VTEC機構的比較如圖5-9所示。

  8. 2.低摩擦化技術 降低引擎摩擦不僅可以提高燃燒效率，也是減速時能回收更多能量的一項重要課題。 為了能有效降低摩擦阻力，因此VTEC機構在構造採用如圖5-13所示的滾子同軸搖臂。

  9. 3.小型輕量化技術 除了前面已提過的汽缸蓋和燃燒室的小型化之外，使用鋁合金製汽缸體及厚度更薄的缸套，使整個引擎更為輕量化和小型化。連桿採用的是鍛造製品，表面並施以滲碳強化處理，如此可使重量較過去減輕約27%(348→258kg)。 排氣側的搖臂是鋁合金製品，進氣歧管／搖臂室蓋／皮帶盤為樹脂製品，引擎可以進一步輕量化。

  10. 4.排氣清淨化技術 在排氣淨化方面，INSIGHT在開發時就將日本預定自2000年10月起開始實施的平成12年廢氣排放法規列入考慮，因此在廢氣排放的相關對策上，特別是稀薄燃燒在NOx的淨化和促進觸媒暖機的課題上投入了新的技術，INSIGHT不但適用LEV(Low Emission Vehicle)的標準，並保有50%以上的餘裕。 新開發的NOx吸附型觸媒能將稀薄燃燒運轉時大量排出的NOx加以吸附，在理論空燃比運轉時利用CO、HC還原作用將NOx還原淨化成N2，概念圖如圖5-15所示。NOx吸附型觸媒轉換器，如圖5-16所示。

  11. (二)馬達 • DC無刷馬達所代表的意義包括了使用馬達的型式及控制架構，馬達的型式為附轉子位置感知器的三相交流同步馬達，控制架構則是採用自我控制模式的馬達 控制器+變流器來驅動馬達運轉。

  12. 在INSIGHT上的是一個稱為MF2型的交流同步馬達，構造如圖5-19所示，其厚度只有60mm，額定電壓144V，最高出力10.0kW(13.6PS)/3000 rpm (MT車)，最大扭力49.0N-m(5kg-m)/1000rpm(圖5-20)。因此，INSIGHT的馬達最大扭力5kg-m遠比前面提過的 PRIUS的31 kg-m要來得小。 • 如轉子的永久磁鐵採高耐熱的釹元素(Neodymium，Nd，一種稀土元素)系以去蠟鑄造法(lostwax，或稱包模鑄造法)製造而成(可比過去輕20%)，定子是分割型的突極集中繞組，配線集中配電匯流排…等，使用這些技術後可提高磁束密度，和過去的馬達相比約 提高了8%。

  13. (三)變速箱 IMA系統搭配使用的變速箱，可分為手排變速箱(MT)和無段變速箱(CVT)兩種。MT車採用的是5速手排變速箱，離合器為普通的乾式單膜片彈簧式，以油壓操作。CVT則是使用一般市售車也有搭載的Multimatic 無段變速箱。

  14. ►5-2-2高壓電瓶 • 基本上和PRIUS同樣是使用分電池電壓為1.2V的鎳氫電瓶。電瓶額定電壓為144V，只有PRIUS的一半，這是因為馬達對動力的輔助量 較輕的緣故。 • 電瓶是由20個7.2V的電池模組串聯而成，每個電池模組則是由6個1.2V分電池(cell)所串聯而成，總電壓為144V，容量為6.5Ah。電瓶的重量 相當的輕，約為20kg。

  15. ►5-2-3IMA控制系統 • IMA系統的控制單元統稱智慧型動力單元(IPU)，IPU的構成如圖5-25示。 1.PCU PCU是由DC-DC轉換器、動力驅動器(PDU)和散熱器所組成。

  16. 2.馬達ECU 在PCU之外，系統在控制上還配備了電瓶ECU和馬達ECU，其中馬達ECU具有一項能抑制3汽缸引擎運轉的扭力變動的特有控制功能，稱為「振動抑制功能」，如圖5-29示。

  17. 3.電瓶ECU 電瓶控制器(ECU)的功用是用來監視、控制電瓶的狀態，包括電瓶的充電狀態(SOC)及溫度狀態。

  18. 5-3系統的基本運作

  19. 加速時 由於馬達只在引擎產生的驅動力不足時才會作動，因此在加速時，只要引擎所產生的驅動力一有不足，輔助功能便會啟動，形成由引擎+馬達驅動行駛的型態， 這個時候的能源流向如圖5-32所示。

  20. 定速行駛時 只使用引擎來行駛，馬達不運轉。加速時，馬達是否需要立刻再次作動來補充動力，是依據車速和油門開度 的狀況來判定。 • 減速時 減速時，回生煞車功能作用，馬達變成發電機，將一般車輛都捨棄不用的減速煞車能量(動能)轉換成電能回 收儲存到高壓電瓶中。

  21. 停車時 • 通常在車輛停止行駛時(如停紅綠燈、塞車及引擎熱車後未起步行駛時)引擎會自動停止怠速運轉(怠速運轉自動停止系統作用)，但是，有時候在某些條件下不會停止，例如SOC低於某一定值以下時。 • 當車子要重新起步時的引擎再起動，是由和曲軸直接連結的IMA馬達來執行引擎起動工作，不過在極低溫以及電瓶的SOC較低時，引擎會由另外設置的12V起動馬達來起動。

  22. 5-4 相關附屬配件

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