本田開發的SPORT HYBRID i-MMD（智能多模式驅動）的高效雙電機混合系統，搭載在Accord車型上。這個系統可以根據行車條件切換三種驅動模式：EV驅動、混合驅動和發動機驅動。可以幫助提高39％的燃油效率。
本文以SPORT HYBRID i-MMD插電式為例介紹了新開發的雙電機混合系統的目標和特點，並討論提高效率、確保可靠性和性能的控制系統。
以前的IMA系統利用輕型和緊湊的混合動力系統的特點，提高了小型汽車燃油經濟性。但是，中型和大型汽車也需要提高燃料經濟性，以減少未來的環境汙染。因此新開發了雙電機混合動力系統SPORT HYBRID i-MMD，其目的是高效率。該系統根據駕駛條件，切換EV驅動、混合動力驅動和發動機驅動三種模式。與IMA系統相比，其具有以下特點：
（1）擴大了EV驅動範圍，更高的效率
（2）擴大能使發動機高效運行的區間
（3）更有效地減速能量回收
該系統能夠實現良好的燃料經濟性。但是比IMA系統更大，並且需要協調操作以維持足夠的性能，同時遵守各種限制條件以保證可靠性。相應地開發了控制系統，通過在不同環境和駕駛條件下對系統的適當控制，同時實現燃油經濟性和性能目標。
系統總體配置
圖1顯示了SPORT HYBRID i-MMD系統的主要組件。
電耦合CVT：包含兩個電動機（電動機和發電機）和一個離合器，內置在變速器殼體中，與專為HEV開發的阿特金森循環發動機一起，佈置在發動機艙。
電力控制單元（PCU）：包含一個提升鋰離子電池電壓的電壓控制單元，一個用於控制電動機和發電機的電機控制單元，以及一個位於電耦合CVT上方的變頻器。
智能供電裝置（IPU）：位於後座椅後方，包含一個鋰離子電池，一個DC/DC轉換器和一個控制鋰離子電池和DC/DC轉換器的電池控制單元。插電式混合動力車輛還配備了專用的大容量鋰離子電池和高輸出車載充電器，可以在EV駕駛模式下實現10英里或更遠的範圍內的城市內駕駛。
動力系統概覽
圖2是動力系統的概覽，其由2.0L直列4缸發動機和電耦合CVT單元組成。
這種阿特金森(Atkinson)循環發動機採用VTEC，電動VTC和冷卻EGR，並且減少了摩擦，與以前的2.0L發動機相比，能夠實現105kW的高輸出，提高10％的效率（BSFC）。 電機實現了124 kW的高輸出和96％（最大）的高效率，通過使用增壓器來增加電壓並利用磁阻轉矩。 表1列出了動力傳動總成的主要參數。
插電式混動運行模式
圖3是插電式混動運行模式。
插電式混合運行分為以下兩種模式：
第一種模式稱為電量消耗模式（CD模式）。 該模式主要通過插入式充電使存儲在鋰離子電池中的電能來執行EV驅動。通過設置發動機起動的高閾值，CD模式擴大了EV驅動操作範圍，並且能確保13英里的EV驅動範圍，如圖3所示。
第二種模式稱為電量保持模式（CS模式）。 在此模式下，當鋰離子電池的充電狀態（SOC）低於指定值時，汽車將使用汽油作為能源，以使SOC保持在規定範圍內。 換句話說，汽車使用混合動力運行。
驅動模式概覽
圖4顯示了SPORT HYBRID i-MMD系統的驅動模式類型。該系統有三種驅動模式，通過根據驅動條件選擇合適的驅動模式，系統效率得到提高。
第一種模式稱為EV驅動模式。在這種模式下，車輛通過電動機使用存儲在鋰電池中的電力來驅動。
第二模式被稱為混合動力驅動模式。在該模式中，發動機動力通過發電機轉換為電力，並且車輛通過使用該電力的電動機行進（系統作為串聯混合動力）。當發電機產生的電力比電動機消耗的電力小時，將通過鋰電池放電來補償。當發電機產生過量的電力時，多餘的電力將被充進鋰電池。
第三種模式稱為發動機驅動模式。在這種模式下，發動機和車軸使用離合器在固定傳動比時進行耦合，並且車輪直接由發動機進行驅動（系統作為並聯混合動力）。在這種情況下，電機執行輔助和充電功能，可以從鋰電池（輔助）放電，或充電到鋰電池。
接下來將講述本田雅閣i-MMD混動系統控制策略的優化，以及對發動機和電動機的優化方式
本田雅閣i-MMD混合動力系統的結構
iMMD系統構型如下圖：
該系統由阿特金森循環發動機、離合器、雙電機組成，三軸佈置。發動機通過離合器連接到發動機輸出軸，在離合器前通過齒輪與發電機連接；電動機直接連接電機輸出軸；在發動機輸出軸和電機輸出軸之間有第三根軸，這根軸將動力傳遞到車輪。
驅動模式
純電動模式，即EV drive。該模式下發動機不工作，離合器斷開，電機通過齒輪機構直接輸出轉矩；
串聯混合動力模式，即Hybrid drive。該模式下發動機通過發電機發電，離合器斷開，電機通過齒輪機構輸出轉矩；
並聯混合動力模式，即Engine drive。該模式下發動機直接輸出轉矩，離合器結合，電機同時輸出轉矩。
以上三個模式就是雅閣iMMD(intelligent Multi-Modes Drive)系統的Multi-Modes，那麼i所代表的intelligent在哪裡呢？i體現在本田對控制策略的優化。
iMMD系統控制策略優化
iMMD系統在三個運行模式間通過兩種方式來進一步提升經濟性：
(1) 在每一個模式下儘可能提高燃油經濟性；
(2) 切換模式來提高燃油經濟性。
►在每一個模式下儘可能提高燃油經濟性
在Hybrid/Engine drive模式中，在原有工況的基礎上，控制器通過改變發動機/電機工作點，進一步提升發動機效率，如圖：
圖示是發動機的MAP圖，橫座標為轉速、縱座標為轉矩，顏色冷暖表示了發動機的輸出效率。藍色和黃色的點分別是電池不輸出能量進行調整時的發動機工作點。紅色的點是調整後的發動機工作點。
Hybrid Drive 模式下，發動機和車輪實際上是機械解耦的，為了讓發動機工作在最佳燃油經濟性的位置上。驅動電機的需求功率由電池彌補。
Engine Drive 模式下，發動機與電機同時驅動，此時讓發電機和驅動電機參與調節發動機的工作點，使發動機工作在最佳燃油經濟性的位置。
►切換模式來提高燃油經濟性
(1) EV mode 和 Hybrid drive mode的切換
在EV與Hybrid兩種模式之間，iMMD採用了一種間斷式的混動策略intermittent hybrid mode），即電池部分參與供電，這樣的策略車輛在低速/低負荷工況，最多能提升50%；而在高速/高負荷工況下，經濟性則沒有明顯提升，部分工況能效反而下降。
(2) Hybrid drive mode 和 Engine drive mode 的切換
在Hybrid與Engine兩種混動模式中，發動機和電機的工作點也並不是完全由工況決定的。從巡航速度緩慢加速，engine drive mode 效率更高，比hybrid mode 最多提升12%；激烈駕駛時，hybrid drive mode 效率更高。
iMMD系統部件優化：發動機
本田iMMD系統採用了阿特金森循環發動機。阿特金森循環發動機的特點：經濟性好，動力性差。但以上特點尤其適用於混合動力，動力性的缺點可以由電動機來彌補。
iMMD阿特金森循環發動機實現方法：通過設計兩種凸輪（VTEC+EVTC），動力凸輪和經濟性凸輪（Output Cam/FE Cam），使之分別在啟動工況和大轉矩工況和正常駕駛工況運行，實際上凸輪的切換也實現了奧托循環和阿特金森循環（米勒循環）的切換。
凸輪型線與原理：經濟性凸輪的進氣門開啟時間延長（wide duration）。通過進氣門晚關，將進氣衝程吸入的氣體在壓縮衝程又排出去一部分，造成膨脹比大於壓縮比的阿特金森循環的效果。
動力凸輪和經濟性凸輪的效果：經濟性凸輪動力性明顯下降，但經濟性水平上升。
iMMD系統部件優化：電動機
►初代iMMD永磁同步電機設計
手段1：提高磁阻轉矩（reluctance torque）
城市工況中低負荷的工作點比較多，需要降低電磁轉矩（magnet torque）增加磁阻轉矩（reluctance torque）。因為在低轉矩工況下，磁通量波動（magnetic flux fluctuation）產生的鐵損不可忽視。
改造磁鋼位置，提升的磁阻轉矩將整個電機的輸出轉矩最高增高了82%。
手段2：高電壓
為了實現驅動電機的小型化，同時保證驅動電機的功率，最大電壓達到700V（對比第三代普銳斯採用了同樣的手段，最大驅動電壓是650V）
手段3：提高電機轉速
增速降扭是普銳斯和雅閣的通用手段，更小的轉矩意味著更小的電機尺寸，進而使得電機的功率密度有所上升，所帶來的代價是必須要設計更高的轉子強度以及更有效的冷卻手段來保證電機在高速下穩定運行。
因此為了保證電機在高轉速下結構安全，在轉子上設計了一些槽，降低53%的應力。
同時設計了冷卻管路，避免高溫下永磁體退磁，該管路將變速器油引到電機與發電機處
值得一提的是，這樣的冷卻管路製造並非易事，其所需要的冷卻油泵可能只有NSK可以生產。
►新一代iMMD永磁同步電機改造手段
手段1：定子繞線的重新設計
由圓形細線改為方形粗線，槽型也改為方形，這樣可以填入更大面積的導線，槽滿率上升，電機尺寸可以相應減小
手段2：漆包線的改進
為增強絕緣性，在原有的漆包線外再增加一層樹脂
使用粉末噴塗技術，在線圈兩端覆蓋絕緣層，與浸漆工藝相比：在機械強度、附著力、耐腐蝕、耐老化等方面更優，成本也在同效果的浸漆工藝之下
手段3：單層繞線→雙層繞線——減小體積
線圈更加緻密，高度降低，端部高度減小10%，端部損耗同樣減小
手段4：減小功率配件尺寸
由於繞線方式和線形的改變，相應接線工藝也得以改進，電機端部軸向尺寸減小17%
手段5：改變轉子磁鋼分佈
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增加兩條肋，進一步提升轉子強度
改造效果：
(1) 重量體積均減小23%，非常了不起；
(2) 最大轉矩307Nm→315Nm，最大功率124kW→135kW；
(3) 效率幾乎不變
綜上所述，雅閣混合動力系統iMMD所實現的低油耗涉及到發動機、電機、控制系統的諸多關鍵技術。
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