Είναι η τεχνολογία υβριδικών αυτοκινήτων που παρουσιάστηκε το 1999 στο Insight, μία έκδοση παράλληλου υβριδικού. Χρησιμοποιεί έναν ηλεκτροκινητήρα τοποθετημένο μεταξύ του κινητήρα εσωτερικής καύσης και του κιβωτίου ταχυτήτων.
Το σύστημα Integrated Motor Assist (IMA) της Honda εξελίχθηκε ως μία ιδέα για τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου, συνδυάζοντας έναν προηγμένο συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης με την τεχνολογία της ηλεκτροκίνησης σε υβριδικό ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Η πρώτη γενιά παρουσιάστηκε από την εταιρεία το 1999 στο Insight. Η δεύτερη γενιά χρησιμοποιήθηκε στο Civic Hybrid του 2002 και η τρίτη γενιά στο Accord Hybrid 2004. Η τέταρτη γενιά του IMA ήταν η πρώτη που μπορούσε να κινήσει το ίδιο το αυτοκίνητο, χωρίς τον βενζινοκινητήρα. Αυτή η λειτουργία ονομάζεται από τη Honda EVDrive (Electric Vehicle Drive). Το σύστημα IMA τέταρτης γενιάς είναι στην πραγματικότητα το πρώτο PHEV υβριδικό που δημιουργήθηκε από τον Ιάπωνα κατασκευαστή.
Η τελευταία γενιά παρουσιάστηκε το 2019 στο μοντέλο Honda Insight. Αυτό βασίζεται στο σεντάν Honda Civic και χρησιμοποιεί βενζινοκινητήρα 1,5 λίτρου ο οποίος λειτουργεί με κύκλο Atkinson σε συνδυασμό με ηλεκτρικό κινητήρα και μπαταρία ιόντων λιθίου. Όλα τα συστήματα Honda IMA χρησιμοποιούν το ίδιο παράλληλο υβριδικό σύστημα μετάδοσης κίνησης.
Τόσο ο κινητήρας όσο και ο ηλεκτροκινητήρας παράγουν ισχύ για την κίνηση των τροχών, με την ηλεκτρονική διαχείριση του συστήματος να επιτρέπει σε αυτά τα εξαρτήματα να συνεργάζονται, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση από μία διάταξη σε σειρά.
Ένας μετατροπέας μετατρέπει την DC τάση της μπαταρίας σε τριφασική AC τάση για τον ηλεκτροκινητήρα και αντίστροφα κατά την ανάκτηση ενέργειας. Ένας μετατροπέας DC-DC τροφοδοτεί την παραδοσιακή μπαταρία των 12 βολτ. Μία έξυπνη μονάδα ισχύος (IPU – Intelligent Power Unit) βρίσκεται πίσω από το πίσω κάθισμα και διαχειρίζεται όλα τα εξαρτήματα υψηλής τάσης: την μπαταρία νικελίουυδριδίου μετάλλου (Ni-MH), τον μετατροπέα (inverter) και τον μετατροπέα DC-DC. Ο ηλεκτροκινητήρας και η IPU συνδέονται μέσω ενός τριφασικού καλωδίου που περνά κάτω από το δάπεδο.
Ο θερμικός κινητήρας
Η δημιουργία ενός φιλικού προς το περιβάλλον αυτοκινήτου με χαμηλή κατανάλωση καυσίμου ξεκινά με έναν μικρό, αποδοτικό και χαμηλής τριβής κινητήρα. Η Honda συνδυάζει έναν ηλεκτροκινητήρα με έναν βενζινοκινητήρα, τετρακύλινδρο 1,3 λίτρου, με πολλές προηγμένες τεχνολογίες για τον περιορισμό των εκπομπών ρύπων και τη μείωση της τριβής του κινητήρα. Οι βαλβίδες στον κύλινδρο είναι τοποθετημένες σε μία μικρή περιεχόμενη γωνία 30° για ισχυρό στροβιλισμό, ο οποίος έχει ως αποτέλεσμα πιο αποτελεσματική καύση.
Για τη μείωση της τριβής, η κυλινδροκεφαλή φιλοξενεί έναν εκκεντροφόρο άξονα (SOHC). Η ειδική λείανση των χιτωνίων του κυλίνδρου δημιουργεί ένα εξαιρετικά λείο φινίρισμα και οι ποδιές του εμβόλου έχουν υποστεί κατεργασία με διθειώδες μολυβδαίνιο χαμηλής τριβής (MoS2). Επιπλέον, χρησιμοποιείται το σύστημα i-DSI, ένα έξυπνο σύστημα διπλής και διαδοχικής ανάφλεξης που χρησιμοποιεί δύο μπουζί ανά κύλινδρο, ενώ το μπλοκ του κινητήρα είναι κατασκευασμένο από αλουμίνιο για εξοικονόμηση βάρους. Επιπλέον, η Honda έχει εφαρμόσει το σύστημα αυτόματης απενεργοποίησης κυλίνδρων (Auto Stop), που σβήνει τον κινητήρα, όταν το αυτοκίνητο είναι ακίνητο.
Ο κινητήρας διαθέτει σύστημα 3-Stage i-VTEC, που μειώνει την τριβή του, όταν εφαρμόζεται πέδηση με ανάκτηση.
Παρεμβαίνει στο ρελαντί και οι βαλβίδες στους τέσσερις κυλίνδρους απενεργοποιούνται, με αποτέλεσμα μικρότερες απώλειες άντλησης. Αποτέλεσμα: μείωση της τριβής του κινητήρα κατά 66%. Έτσι, ο κινητήρας IMA παραλαμβάνει περισσότερη ενέργεια. Ο κινητήρας είναι υδρόψυκτος σε σειρά, 4κύλινδρος βενζινοκινητήρας, με διάμετρο x διαδρομή 73,0 x 80(mm), 1339 κ.εκ., μέγιστη ισχύ 70 kW (95 ίπποι) στις 6000 σ.α.λ., μέγιστη ροπή 123 Nm στις 4600 σ.α.λ. και σχέση συμπίεσης 10,8.
Ο ηλεκτρικός κινητήρας
Ο ηλεκτροκινητήρας είναι τοποθετημένος μεταξύ του βενζινοκινητήρα και του κιβωτίου ταχυτήτων CVT. Είναι ένας ελαφρύς τριφασικός κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες που υποστηρίζει τέσσερις λειτουργίες: λειτουργεί ως μίζα, εξισορροπητής του κινητήρα, γεννήτρια και κινητήρας έλξης. Ως γεννήτρια αναγεννά την ενέργεια πέδησης, τη μετατρέπει σε ηλεκτρική και φορτίζει την μπαταρία. Όταν χρειάζεται, ως ηλεκτροκινητήρας, βοηθά τον θερμικό κινητήρα για περισσότερη ισχύ. Στη λειτουργία υποβοήθησης, ο ηλεκτροκινητήρας μετατρέπει το 96% της ηλεκτρικής ενέργειας που εισέρχεται σε κινητήρια ενέργεια και ο κινητήρας έχει σημαντικά καλύτερη απόδοση από τον βενζινοκινητήρα μόνο του.
Το ηλεκτρικό μοτέρ αποτελείται από έναν 3φασικό στάτη και έναν ρότορα συνδεδεμένο απευθείας στον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα. Ο ρότορας αποτελείται από 12 μόνιμους μαγνήτες, τοποθετημένους εξωτερικά. Στο περίβλημα, τρεις αισθητήρες μεταγωγής ανιχνεύουν τη θέση του ρότορα.
Κατά τη διάρκεια μίας περιστροφής, το ρεύμα πρέπει να αλλάξει 36 φορές. Υπάρχουν 3 φάσεις με 12 μόνιμους μαγνήτες, που αντιστοιχούν σε 36 βήματα ανά περιστροφή ή 10 μοίρες ανά βήμα.
Τα χαρακτηριστικά του κινητήρα είναι: ηλεκτροκινητήρας DC με μόνιμους μαγνήτες χωρίς ψήκτρες. Ονομαστική τάση 158(V). Μέγιστη ισχύς 15 kW (20 ίπποι) στις 2000 σ.α.λ.
Το κιβώτιο CVT (Continuous Variable Transmission) είναι τοποθετημένο δίπλα στον κινητήρα και συμβάλλει στη χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου και στην ομαλή οδήγηση. Σε αντίθεση με ένα συμβατικό κιβώτιο ταχυτήτων, το CVT χρησιμοποιεί έναν ατσάλινο ιμάντα και μία μεταβλητή τροχαλία για να αλλάξει την τελική σχέση μετάδοσης μεταξύ ελάχιστης και μέγιστης σχέσης 2.526 και 0.421.
Η μπαταρία
Η μπαταρία, ή πιο σωστά το «πακέτο» μπαταριών, χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενέργειας, την παροχή ισχύος στον κινητήρα κατά την υποβοήθησή του και για την τροφοδοσία του κυκλώματος των 12 V. Η Honda χρησιμοποιεί μπαταρίες Ni-MH (Nickel Metal Hydride), που είναι ο πιο κοινός τύπος για τα σημερινά υβριδικά οχήματα και παρέχει σχετικά υψηλή πυκνότητα ισχύος και μεγάλη διάρκεια ζωής, σε σύγκριση με τις μπαταρίες μολύβδου οξέος. Ωστόσο, αυτές οι μπαταρίες είναι ακριβές, έχουν υψηλό ρυθμό αυτοεκφόρτισης και ισχυρή παραγωγή θερμότητας κατά την υπερφόρτιση.
Συγκεκριμένα, το πακέτο μπαταριών του Honda Civic Hybrid 2006 έχει τις ακόλουθες προδιαγραφές: Κατασκευαστής Panasonic, τύπος Ni-MH (Nickel Metal Hydride), αριθμός στοιχείων 132, χωρητικότητα 5,5 Ah, τάση στοιχείου 1,2 V, εσωτερική αντίσταση στοιχείου 2,1 mΩ, βάρος στοιχείου 0,166 kg, με 6 στοιχεία ανά μονάδα και 22 μονάδες συνδεδεμένες σε σειρά που αποδίδουν 158,4 V, ισχύ κατά την υποβοήθηση 16,1 (kW) και κατά την ανάκτηση 13,3 (kW).
ΦΑΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ του συστήματος IMA
Υπάρχουν 4 βασικές φάσεις λειτουργίας:
- Εκκίνηση: Ο κινητήρας IMA λειτουργεί ως μίζα του κινητήρα. Αυτό μπορεί να συμβεί είτε κατά την εκκίνηση του αυτοκινήτου, είτε κατά την επανεκκίνηση, αφού ο κινητήρας σβήσει αυτόματα. Επειδή ο κινητήρας είναι τοποθετημένος απευθείας στον στροφαλοφόρο άξονα, η εκκίνηση μπορεί να γίνει πιο ομαλά και αθόρυβα απ’ ό,τι με μία συμβατική μίζα. Στην περίπτωση που ο ηλεκτροκινητήρας δεν μπορεί να δώσει κίνηση, για διάφορους λόγους -θερμοκρασία, ανεπαρκής τάση ή βλάβη στο σύστημα IMA-, ο θερμικός εκκινεί μέσω του κινητήρα εκκίνησης 12 V.
- Υποβοήθηση κινητήρα: Σε περιπτώσεις υψηλού μηχανικού φορτίου, όπως σε γρήγορη επιτάχυνση ή ανάβαση σε λόφο, ο ηλεκτροκινητήρας βοηθά τον κινητήρα με μία μέγιστη ροπή 103 Nm. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα ρυθμίζει το επίπεδο υποβοήθησης, έτσι ώστε η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας να παραμένει σταθερή σε ένα συγκεκριμένο εύρος. Όταν η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας (SoC) πέσει κάτω από το όριο του 25%, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου κινητήρα διακόπτει την υποβοήθηση για να αποτρέψει την υπερβολική αποφόρτιση της μπαταρίας. Στη συνέχεια, ο ηλεκτροκινητήρας IMA λειτουργεί ως γεννήτρια και φορτίζει την μπαταρία, ακόμα κι αν το αυτοκίνητο επιταχύνει ή αν ο κινητήρας λειτουργεί στατικά.
- Ανάκτηση: Κατά το αναγεννητικό φρενάρισμα, ο ηλεκτροκινητήρας δημιουργεί αντίσταση και επιβραδύνει το αυτοκίνητο, ενώ στέλνει ενέργεια στην μπαταρία. Το αναγεννητικό σύστημα πέδησης βελτιστοποιείται από το σύστημα διαχείρισης ρελαντί του VTEC. Στην πράξη, η αναγέννηση συνεχίζεται έως ότου οι στροφές του κινητήρα πέσουν περίπου στις 1000 σ.α.λ. ή όταν το κιβώτιο ταχυτήτων βρίσκεται στη νεκρά.
- Auto Stop: Αυτό το σύστημα σβήνει αυτόματα τον θερμικό κινητήρα, όταν πληρούνται οι παρακάτω απαιτήσεις, και έχει ως αποτέλεσμα τη μειωμένη κατανάλωση καυσίμου και τις μειωμένες εκπομπές ρύπων:
- Επιλογέας κιβωτίου στο «D»
- Επιτάχυνση σε ταχύτητα άνω των 16 χλμ./ώρα που ακολουθείται από πέδηση και έως ότου η ταχύτητα πέσει κάτω από 8 χλμ./ώρα
- Πεντάλ του γκαζιού κλειστό
- Ο κινητήρας έχει φτάσει τη θερμοκρασία λειτουργίας
- Η θερμοκρασία στο κιβώτιο CVT είναι υψηλότερη από 10°C
- Η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας είναι πάνω από 25%
- Έχει επιλεγεί το «Eco mode» ή ο κλιματισμός είναι απενεργοποιημένος.
