第4章 本田思域混合动力汽车
4.1 本田思域混合动力系统原理
4.1.1 思域混合动力系统的组成
思域IMA系统（一体化电机辅助系统）是并联型混合驱动系统，由主电源装置（汽油发动机）和辅助系统（IMA电机）构成。
发动机是4缸直线排列的8阀电动装置，排量为1.339L。为降低耗油量，发动机具备i-DSI稀值燃烧控制功能并配备一阀中止系统，这样在减速过程中就可以减少发动机的泵送损失，同时增加电能的再生。
IMA电机直接和发动机曲轴相连，在减速过程中具备发电功能，发动机起动机与电机辅助发动机驱动车轮。
IMA系统由DC158V蓄电池和空调同步电动机、控制系统与相关附件构成。为安全起见，智能动力装置（IPU）位于后排座椅之下。
（1）电机控制模块（MCM） 其系统控制电路如图4-1所示。
图4-1 电机控制模块（MCM）的系统控制电路
电机控制模块将158V直流电源转化成三相交流电源，用于在辅助过程中运行电机。在发电过程中，电机控制模块将交流电压转换成直流电压。电机控制模块控制DC-AC的转换，即从IMA蓄电池158V直流转换成IMA电机三相交流，反之亦然。
电机控制模块采用空气冷却方式。散热器提供的热量经IPU模块风扇排至行李厢与车外。
电机控制模块控制IMA电机还有控制辅助系统和再发电的功能。
（2）IMA电机 属于同步交流型，它既可以将电能转化为动能，也能将动能转化为电能（如制动时）。它在车辆加速过程中辅助发动机并启动发动机。
IMA电机位于发动机与变速器之间，由三相线圈定子以及与发动机曲轴直接连接的永磁体转子构成，如图4-2所示。电机转子位置传感器安装在发动机体背部，用于检测转子位置。
图4-2 IMA电机
（3）蓄电池模块 蓄电池重量较轻，Ni-MH（镍-氢）电池为IMA系统提供能量。蓄电池分为11个模块，这些模块并联连接，如图4-3所示。每个模块中包含12个1.2V的电池。总蓄电池电压标准为158V，最大容量为5.5A·h。
图4-3 蓄电池模块
蓄电池模块有三个内置的热敏电阻型温度传感器，用于监控不正常的蓄电池状态。
（4）蓄电池模块开关 其与蓄电池模块熔丝采取串联连接，进行维修或需要在高压电路或在高压电路周围进行检查时，需关闭蓄电池模块开关。
（5）接线板 其安装在蓄电池模块上，将高压电能分布到IMA系统。接线板上有插头、旁通电阻器及蓄电池电流传感器等，如图4-4所示。
图4-4 接线板
（6）DC/DC转换器 电气系统使用DC/DC转换器而不用交流发电机，保持12V的蓄电池电压。转换器将直流高电压转换成直流低电压，转换过程中几乎不会损失能量。
若12V系统中出现故障，则DC/DC转换器点亮充电系统指示灯，通过BCM模块向仪表控制模块（转速表）发送信号。
DC/DC转换器有温度监测系统，若温度过高，则它将发送信号至BCM模块。必要时，BCM模块将发送信号关闭DC/DC转换器。
DC/DC转换器产生的热量通过IPU模块风扇排入行李厢。
DC/DC转换器也可产生PGM-FI与/或IMA故障码。
（7）IPU模块风扇 在执行辅助/再发电功能时，蓄电池模块、MCM、空调压缩机驱动器和DC/DC转换器等会产生热量。IPU配备风扇以将其冷却，保证蓄电池的性能并保护系统，如图4-5所示。风扇配备有BCM模块控制的控制电路和旋转传感器。冷空气从后托架处进入蓄电池模块内，然后通过MCM散热器、DC/DC转换器及空调压缩机驱动器散热器排入行李厢与车外。
图4-5 IPU模块风扇
（8）电源线 IMA电机电源线连接IMA电机和电机控制模块（MCM）。导线穿过铝管，以免损坏或产生噪声。空调压缩机电源线也穿过铝管。另一根和IMA电机/空调压缩机导管平行的铝管罩住DC/DC转换器导线。这些导管通过夹具（橙色）连接成为一根导管，并且安装在车辆下，如图4-6所示。
图4-6 IMA电机电源线
4.1.2 思域混合动力系统的工作原理
思域混合动力系统的工作模式如图4-7及表4-1所示。
图4-7 思域混合动力系统工作模式
表4-1 思域混合动力系统的工作模式
（1）发动机启动 IMA系统驱动IMA电机，正常启动发动机并且在自动停止之后重新启动发动机。IMA电机和发动机曲轴直接相连，所以它比12V起动机更加安静。若IMA系统发生故障，例如蓄电池模块充电状态低（SOS）、温度低、IMA系统故障等，PCM接收MCM的信号并使用12V起动机启动发动机，如图4-8所示。
图4-8 发动机启动
（2）加速状态 在加速过程中，蓄电池模块为IMA电机供电，电机产生103N·m（10.5kgf·m，76lbf·ft）的最大转矩来辅助发动机。PCM和MCM通信以控制蓄电池模块SOC在规定的范围内。当蓄电池模块SOC小于规定范围时，MCM停止辅助功能并防止放电过量或损坏蓄电池。发动机过冷或过热时，辅助功能失效，这样可以采用较小排量的发动机，从而提高燃油经济性。车辆加速时的工况如图4-9所示。
图4-9 车辆加速时的工况
（3）低速巡航状态 2006年款思域轿车上的混合动力在低速巡航状态时，汽油发动机“滑行”，车辆只由IMA电机提供动力，如图4-10所示。车辆行驶速度必须在10～50km/h之间且发动机转速小于1000～1300r/min时方可进入此模式。进入或退出此模式时，乘客将不会觉察出变化，指示灯也不点亮。
图4-10 车辆低速巡航状态下的工况
（4）减速状态 在减速过程中，IMA电机由车轮驱动，并具有发电功能。它通过产生电能对蓄电池进行充电，在制动过程中，可以将动能转换成电能并存储在IMA蓄电池中。当蓄电池模块电量充足时再发电停止，以免蓄电池充电过量，如图4-11所示。
图4-11 车辆减速状态下的工况
（5）停止状态 当车辆停止时，发动机会进入怠速停止模式并完全关闭，从而达到节油的目的，如图4-12所示。在怠速停止时，IMA蓄电池会继续向空调压缩机以及车辆12V电气系统提供电能。当自动怠速停止发生与未发生时，可参照表4-2查看状况。
图4-12 车辆停止状态下的工况
表4-2 自动怠速停止发生与未发生时的状况
注：1.环境温度为-15℃（5℉）或更低。
2.CVT油液温度低。
3.PGM-FI系统、IMA系统、CVT系统、A/C系统等。
当制动踏板松开时，PCM通过MCM信号传输与重新启动燃油喷射，重新启动发动机，并驱动IMA电机。发动机重新启动状态：释放制动踏板时；变速杆从N位换至R、D或L位时；踩下加速踏板时；发动机冷却液温度低时；IMA蓄电池电量低时。
4.1.3 思域混合动力IMA控制系统
本田思域混合动力车型采用B-CAN、F-CAN和IMA-CAN三种通信总线（图4-13）。IMA-CAN用于IPU中ECU之间的信息共享，以及IMA系统和ECM/PCM之间的继电器信息共享。
图4-13 混合动力系统电路组成与电路关系
思域混合动力车型采用了CAN（控制器局域网络）总线技术，该CAN总线提供ECU间的数据共享。使用数字信号通信总线，减少了车辆电气线束及电气零件的数量。混合动力系统使用了多个控制单元，FI/MG/CVT的每个ECU都放置在发动机室内。
4.1.4 思域混合动力车型制动系统
混合动力车辆为了满足其独特要求，引进了新型制动系统。当混合动力车辆制动时，IMA电机作为发电机，产生再生制动力，同时驾驶员踩下制动踏板产生液压制动力。为了保持适当的踏板感和制动特性，这两种制动力必须维持平衡。以往的本田混合动力车辆的再生制动力是一个固定值，大部分的制动力由液压制动系统供应。新型的先进液压助力系统通过调节液压制动助力，允许再生制动力可变，来平衡这两种制动力。制动力分配曲线如图4-14所示。新型的制动系统通过重新获得以往车辆以制动形式损失的能量，使IMA蓄电池得到最大程度的充电。
图4-14 制动力分配曲线
4.1.5 思域混合动力IMA系统维修注意事项
①思域混合动力IMA系统（一体式电机辅助系统）使用高压电路。在维修IMA系统之前，保证断开电路并隔离IMA系统及其相关部件。
②高压电线及其外层橡胶都是橙色以供识别。高压部件及其相关部件上贴有警告标签。在未配备充分保护装置的情况下，严禁触摸这些线缆与部件。
③若12V蓄电池已进行充电，或其导线已经断开，或已经重新设置MCM（电机控制模块），则启动发动机时，IMA蓄电池电量表（BAT）将不显示充电状态。启动发动机并在无荷载（驻车或空挡）的情况下保持3500～4000r/min的转速，直到BAT显示三格电量。
④检查或维修IMA系统时，检查以下项目。
a.当IMA指示灯亮起时，首先排除IMA系统故障。
b.检查或维修IMA系统时，佩戴绝缘手套。必须检查绝缘手套是否有孔、撕裂或破损。
c.关闭蓄电池模块电源，在维修IMA系统之前，应用锁盖将开关固定在关闭位置（高压电路断电）。
d.关闭蓄电池模块开关之后，等待5s，再从12V蓄电池上断开负极导线（PDU电容器发电约需5min）。
e.断开高压导线端子前，使用电压表测量时，保证端子之间的电压低于30V。
⑤当未使用绝缘护套进行部件维修时，必须使用绝缘工具，以防止短路。
⑥转子总成具备很强的磁性，处理时应特别小心。佩戴起搏器或其他磁性敏感医疗设备的人不得从事转子总成的维修工作。
⑦应用专用工具拆卸或安装转子总成。
特别提示
若手工安装转子，则可能会因力度过大而突然推向转子，从而造成手或手指的严重伤害。必须始终使用专用工具拆卸或安装转子总成。
⑧将转子总成和磁性敏感设备隔离。
⑨断开高压端子或母线后，使用绝缘胶带对部件进行绝缘。
⑩作为安全警告，转向盘上贴有警告标识“高压部件操作，请勿触摸”。
思域混合动力IMA系统维修前操作的注意事项如下。
（1）从电机定子上断开电机电源线 关闭点火开关；关闭蓄电池模块开关；按照图4-15所示的箭头方向滑动保护件，推动锁片，然后升高拉杆；从电机定子上断开电机电源线。
图4-15 从电机定子上断开电机电源线
特别提示
①若电机电源线插头脏污，则将其清洁干净。
②使用塑料袋套上断开的插头，并使用胶带包裹电极电源线端子。
③若电源线是湿的，则等待直至它干燥再开始操作。
（2）接通或断开高压电路电源 下列步骤应在高压组件上或在其附近工作时进行。必须严格按照步骤进行操作，否则可能使维修人员受伤或损害设备。
①关闭点火开关。
②拆卸后排座椅靠背。
③从蓄电池模块上拆下蓄电池模块开关罩，如图4-16所示。
图4-16 拆下蓄电池模块开关罩
④关闭蓄电池模块开关，然后检查图4-17中所示螺栓。
图4-17 IMA系统控制示意图
⑤等待5min，让PUD电阻器放电。
⑥拆卸IPU盖。
⑦测量蓄电池模块端子的电压，电压应为30V或更低。若高于30V，则说明电路发生故障，这时应首先排除故障，如图4-18所示。
图4-18 测量蓄电池模块端子的电压
⑧维修或修理完成后：保证所有高压电路连接正常；安装IPU盖；打开蓄电池模块开关之前，保证所有高压电路连接正常，如图4-19所示。
图4-19 检查高压电路连接状况
⑨重新安装所有拆下的部件。