混合動力是大方向 解析本田多項新技術
在今年本田舉辦的全球媒體大會上,本田展示了多項新技術,其中混合動力系統(tǒng)占據(jù)了主導地位,而混合動力系統(tǒng)的推廣應用也催生了其周邊附屬新技術的誕生。另外,我還感受到了正處于復活階段的全新NSX的氣息,無論是研發(fā)團隊還是車迷,我們都十分期待它的再現(xiàn),而在會場上,全新NSX所采用的核心技術也被展示出來。
● 本田IMA混合動力系統(tǒng)特點:以發(fā)動機為主、結構簡單、重量輕、布局緊湊
本田IMA混合動力系統(tǒng)中IMA的英文全稱為Integrated Motor Assist,在1997年首次面世,并廣泛運用在Insight、思域、雅閣(第七代)、飛度以及CR-Z等車型上,截止到目前本田IMA混合動力系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展至第5代產品,但基本設計思路與理念還是一脈相承的,就是以發(fā)動機提供動力為主,電機作為輔助動力的混動機構,特點就是結構設計簡單、重量輕、布局緊湊。
『左:CR-Z 右:混合動力版飛度』
『左:Insight 右:混合動力版雅閣(第七代)』
本田IMA混合動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、電動機、CVT變速箱以及IPU智能動力單元這四個部分組成。其中,發(fā)動機方面目前主銷混動系統(tǒng)的發(fā)動機基本以1.3L和1.5L這兩款自然吸氣四缸發(fā)動機為主,曾經(jīng)也有過3.0L V6發(fā)動機+144V電機的組合用于混合動力版雅閣車型。電動機則是以三相超薄型直流無刷電機作為動力輔助裝置,安裝在發(fā)動機與CVT變速箱的中間。
無論是1.3L還是1.5L直列四缸自然吸氣汽油發(fā)動機都擁有了眾多本田看家發(fā)動機技術,諸如i-VTEC智能可變氣門正時系統(tǒng)、I-DSI智能雙火花塞順序點火系統(tǒng)以及VCM可變氣缸管理系統(tǒng)。只是針對裝備車型與市場定位不同,發(fā)動機動力調校以及VCM可變氣缸管理系統(tǒng)的工作方式會有所變化。
發(fā)動機具有智能可變氣門正時、升程控制系統(tǒng),可根據(jù)車輛行駛狀況對氣門開啟時間、升程進行控制,甚至完全關閉某一氣缸的進排氣氣門,從而實現(xiàn)閉缸。其中裝備在CR-Z車型上的1.5L發(fā)動機,當車輛低速巡航行駛時能關閉一個氣缸的供油與進排氣,其余三個氣缸正常工作,相對降低能耗和排放。而在混合動力版飛度與Insight車型上的1.3L發(fā)動機,當車輛低速巡航行駛時,可以自動停止所有氣缸的供油與進氣,實現(xiàn)真正意義上的閉缸與零排放。
視頻中描述了本田IMA混合動力系統(tǒng)的結構以及不同工況下的控制邏輯。
不過本田IMA系統(tǒng)實現(xiàn)純電動行駛的前提是閉缸技術,而且發(fā)動機曲軸與電機是連在一起的,當車輛以純電動狀態(tài)行駛時,發(fā)動機雖然停止供油但氣缸與曲軸仍保持運轉,或多或少會消耗電能。而豐田、日產等品牌的混合動力系統(tǒng)以純電動行駛時,會通過行星齒輪或離合器將發(fā)動機與電動機的連接“中斷”,對電能的消耗更少,技術比本田通過VCM可變氣缸管理系統(tǒng)所實現(xiàn)的閉缸更為先進。
至于變速箱,則沒有什么值得太多介紹的,目前市面上能見到的大部分混合動力車型都采用了CVT變速箱,優(yōu)點除了可以讓“換擋”更為平順之外,更關鍵的是相比于傳統(tǒng)自動變速箱,CVT更容易與發(fā)動機、電動機相匹配,從而提高傳動效率。
此外,還有一個英文全稱為Intelligent Power Unit的IPU智能動力單元,它被布置在車體后部的備胎下方。
● 混合動力系統(tǒng)按“混合比例“來分共有四類,本田IMA系統(tǒng)屬于中度混合動力
目前市面上的混合動力中“混合比例”來看可分為四類,分別為:微混合動力(簡稱微混,后以此類推)、輕度混合動力(簡稱:輕混)、中度混合動力(簡稱中混)與重度混合動力(重混)這四大類,其中微混主要是擁有發(fā)動機啟停技術、而輕混在微混的基礎上增加了制動能量回收功能,一般來說,這種模式下電機所提供的功率占車輛總功率的比重較低,目前國內能見到的諸如混合動力版榮威750、奔馳S400L Hybrid等車型都是屬于輕混的類型。
至于中混,基本技術與輕混類似,但電能可以與發(fā)動機協(xié)作驅動車輛,并在一定條件下可實現(xiàn)純電力行駛,目前本田IMA混合動力系統(tǒng)就屬于這一類。至于重混,代表車型為豐田普銳斯、雷克薩斯CT200h、RX450h等,這類車型最大的特點是可實現(xiàn)較長距離的純電動行駛(大約3-5公里),電機占據(jù)整車功率輸出的比重較高。
本田IMA系統(tǒng)屬于中度混合系統(tǒng)的行列,雖然從技術層面來看可能不及采用重度混合動力系統(tǒng)的豐田系列車型那么先進,也無法實現(xiàn)相對較長距離的純電動行駛,但好處在于本田IMA系統(tǒng)的結構簡單、緊湊,制造成本相對較低,對車內空間占用較少而且對整車重量影響不大。
五種動力模式:低速時可實現(xiàn)全電力驅動
本田IMA混合動力系統(tǒng)一共有5種工況模式,其中車輛在起步加速階段、急加速以及高速行駛階段發(fā)動機與電動機共同出力,可以提升車輛的動力性能。當車輛低速行駛時,發(fā)動機氣缸關閉,車輛能進行全電力驅動,但速度不能高于約40公里/小時。當車輛在普通加速階段,完全由發(fā)動機驅動,電動機退出工作,并用發(fā)動機的動能進行充電。
當車輛減速制動時,發(fā)動機停止工作,車輛進行能量回收,為電池組充電。當車輛怠速時,發(fā)動機也會自動停止工作,從而降低油耗,當然,此時車輛的空調系統(tǒng)也將不會提供冷氣,而只是送風。
● i-DCD智能雙離合驅動系統(tǒng)以及i-MMD智能多模式驅動系統(tǒng)
其它混合動力系統(tǒng)在工況的控制邏輯上與IMA系統(tǒng)基本相同,而下面要提到的i-DCD智能雙離合驅動系統(tǒng)以及i-MMD智能多模式驅動系統(tǒng),它們之間在結構上有著本質的不同。
i-DCD智能雙離合驅動系統(tǒng)
i-DCD智能雙離合驅動系統(tǒng)包括了一臺1.5升阿特金森循環(huán)發(fā)動機以及一臺集成了電動機的7擋雙離合變速箱。眾所周知,相比之下,阿特金森循環(huán)發(fā)動機在燃油經(jīng)濟性方面的表現(xiàn)具有一定優(yōu)勢,不過,阿特金森循環(huán)在低轉速以及高轉速區(qū)域內的表現(xiàn)并不好,工程師利用i-VTEC可變氣門升程技術來彌補這一缺陷。
i-MMD智能多模式驅動系統(tǒng)
以本田的未來發(fā)展來看,它們十分親睞混合動力以及電力驅動技術,但它們并沒有因此而放棄對操控性能的追求,反而,它們一直在強調的是駕駛樂趣。
● 超級四輪驅動控制系統(tǒng)SPORT Hybrid SH-AWD
裝配在謳歌MDX車型上的SH-AWD系統(tǒng)所帶來的駕駛感受在此前的試駕過程中給人留下了深刻的印象,不僅僅是在非鋪裝路面上,這套四輪系統(tǒng)在車輛高速行駛穩(wěn)定性方面也有著積極作用。但對于一輛注重燃油經(jīng)濟性的混合動力車而言,傳統(tǒng)驅動結構已經(jīng)不再適用,本田將使用新的技術方案。
SPORT Hybrid SH-AWD控制系統(tǒng)是由一臺3.5升自然進氣V6發(fā)動機與3臺大功率電機組成,從廠家宣稱來看,這套系統(tǒng)在動力方面可以媲美一臺采用傳統(tǒng)動力技術的V8發(fā)動機,而在油耗方面則幾乎與一臺自然進氣四缸發(fā)動機相同。與發(fā)動機相匹配的是一臺7擋雙離合變速箱,其內部集成了一個電動機,這部分的具體工況與上面介紹到的IMA系統(tǒng)相同,而裝配在后軸上的兩個電機分別用于驅動兩側車輪,從而實現(xiàn)了四輪驅動。
這套動力系統(tǒng)將搭載于未來全新NSX車型之上,由于尚處研發(fā)之中,我們沒能接觸到它,不過,本田的工程師拿出了裝配有同樣技術的雅閣試驗車供大家體驗。由于該體驗項目的側重點在于彎道中的行駛穩(wěn)定性,因此在這里,我們僅對車輛在轉彎過程中車輛的工作情況進行討論。
車輛在轉彎時,為了讓車輛的轉向更為順暢,內側后輪的動力輸出會被限制,而由此節(jié)省下來的能量就會被驅動外側后輪的電機所使用,以提高外側后輪的扭矩輸出,這樣,便實現(xiàn)了MDX車型上所裝配的四驅系統(tǒng)具備的扭矩轉向功能。
以相對激進的方式在本田試車場的小型賽道里進行技術體驗,這輛裝配了SPORT Hybrid SH-AWD系統(tǒng)的雅閣轎車在場地試駕環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了很強的穩(wěn)定性,在運動模式下, 發(fā)動機和電機共同為前輪提供動力,而后論則由兩個電機分別進行驅動,從而營造出了四驅車的行駛特性,在多彎的賽道上,即使車輛相對快速的進入彎道,車輛的行駛軌跡依舊可以很穩(wěn)健的保持在預設的車道內,這個過程十分平順,作為駕駛員,我會為此而提高對這款車的信心,但也正是這份自信才暴露出了一些小問題,一旦車輛因入彎速度過快導致行駛達到極限,它所呈現(xiàn)出的趨于失控的狀態(tài)會讓我覺得很突然,在車身穩(wěn)定系統(tǒng)的強力干預下,車身的姿態(tài)才會平息下來,這與之后要體驗的PAWS全輪轉向技術有所不同。
● PAWS全輪轉向技術
用于體驗PAWS全輪轉向技術的依舊是一輛搭載了混合動力系統(tǒng)的雅閣試驗車型,與前面的雅閣試驗車不同的是,這是一輛純粹的前驅車。
后懸架裝配了可對兩后輪前束進行調整的作動器,它的工作被分為兩種工況,其一為制動工況,其二為轉彎工況。
先來說制動,喜歡滑雪的朋友對此一定有著很好的體會,我們拿雙板滑雪舉例,最簡單的減速動作就是雙腳讓兩塊滑雪板形成內八字,增加滑雪板與雪道在橫向上的接觸面積來獲取更大的摩擦力,速度在慢下來的同時,身體的平衡也很容易控制,PAWS全輪轉向技術正是利用了這一特性。當車輛在直道上進行制動時,用于調整前束的作動器會對兩個后輪進行“內八字”的調整,后輪對整個制動力提供一定的輔助,更為主要的是提高了車輛在制動時的穩(wěn)定性。
另一工況與寶馬的整體轉向理念相同,即在車輛轉彎時,對后輪的前束做出與前輪反方向的調整,換言之,當車輛向左轉彎時,后輪則會做出向右轉的動作,從而提高了車尾在彎道時的相應,改善了前驅車慣有的轉向不足的情況。
而在試駕時(由于活動安排緊張,所以未能拍攝試駕圖片),這輛裝配了PAWS全輪轉向技術的雅閣試驗車則表現(xiàn)出了與裝配SPORT Hybrid SH-AWD系統(tǒng)的車有所不同的特性,它在彎中的表現(xiàn)會更為活躍,不過,在輪胎出現(xiàn)滑動之前,它可以讓我感受到這一運動趨勢(有可能與前驅車的特性有關,這種感覺似乎是來自前輪,對此,我并不十分確定),沒有了之前那種突兀的感覺,因此心里便可有所準備。
同樣是緊貼內側車道行駛,以較快的車速進入U型彎,我希望可以逼迫它出現(xiàn)轉向不足的現(xiàn)象,但通過幾次嘗試,轉向不足的作用僅僅是提示我車身姿態(tài)接下來要發(fā)生變化了,讓我做好準備,利用通過車尾向外的甩動獲取所希望的車頭指向,這是我喜歡的感覺,當然,這也是一件很有意思的事----我居然可以把一輛前驅車開出來后驅車的特性,而且在控制上也很容易上手。
對于日常駕駛而言,這兩套系統(tǒng)還是以提供穩(wěn)定且靈敏的操控為主旨,PAWS全輪轉向技術會被率先應用到謳歌RLX前驅版車型上,而剛才說到,SPORT Hybrid SH-AWD則率先裝配到未來的NSX車型,值得一提的是,這兩項技術很有可能會在未來全新NSX車型共同使用,但這一消息并不十分確定。
● 電子制動助力系統(tǒng)
基于設計結構的革新,原先適用于采用傳統(tǒng)動力的車型所使用的部件則無法滿足混合動力車或者純電動車實現(xiàn)基礎功能的訴求,制動助力系統(tǒng)便是最為典型之一。
本田的混合動力車以及純電動車的制動助力與之前我所見到的結構不盡相同,我們都知道,搭載傳統(tǒng)動力發(fā)動機的車型在制動助力這部分可以借助發(fā)動機在運轉過程中產生的負壓(為制動助力系統(tǒng)制造真空環(huán)境)來讓駕駛員在操作制動踏板時更為從容,但對于一款新能源車而言,它幾乎顛覆了這一設計理念,之所以說“幾乎”那是因為大多數(shù)這類的車型在制動助力部分還在依賴所謂的真空環(huán)境,而本田的解決方案是徹底打破傳統(tǒng)。
正如你所見,在制動總泵與ABS泵之間安裝了一個助力電機,助力電機則承接了駕駛員踩制動踏板的工作,但駕駛員并不會完全失去對制動的控制權,但在正常的情況下,制動踏板所傳遞的僅僅是以制動踏板位置而定的電信號,系統(tǒng)以此來計算出所需要的制動壓力,助力電機則承接了駕駛員腳部的工作,也就是推動制動液向制動分泵施壓,實現(xiàn)車輛制動。
而為了在制動過程中保證制動踏板還能給駕駛員提供一個“真實”的反饋,與制動踏板機構相連的是一個踏板回饋模擬裝置,它負責在制動過程中向駕駛員提供反饋力,這樣,這套制動系統(tǒng)在駕駛員看來就與所熟悉的傳統(tǒng)車型相同了。
相信你們和我一樣都會擔心這樣的問題,車輛在行駛時,如果發(fā)生電器電路故障導致了制動助力電機無法正常工作,那豈不是要大禍臨頭?其實不然,從設計結構上來看,工程師是考慮到了這方面的問題,踏板回饋模擬裝置與制動總泵間有油管相連,但在正常情況下,油路是被“切斷”的,所有制動壓力由助力電機提供,而當助力電機出現(xiàn)故障時,制動壓力還是可以在駕駛員踩下制動踏板后,踏板回饋模擬裝置將制動液推向管路形成制動壓力,只不過,相比之下,踩下制動踏板的力量會稍大些,為了使之更完善,工程師通過加長制動踏板的方式來減輕制動所需力量。
在解決新能源車制動助力問題上,不同的廠家有不同的方式,前面說到利用電子真空泵制造真空環(huán)境算是較為普遍的;還有一些廠家則利用ABS系統(tǒng)來對四輪進行制動,在某種程度上,這與本田所采用的理念相似,制動踏板同樣是向系統(tǒng)發(fā)送電信號,回饋給駕駛員的制動感受也是由獨立的裝置完成的;當然,專門負責研發(fā)制動技術的廠家也公布了一些帶有電機的制動分泵,如果是這樣,那助力系統(tǒng)將不在成為工程師的難題。
● AEB自動緊急制動系統(tǒng)
這套名為“AEB自動緊急制動系統(tǒng)”所實現(xiàn)的功能我們并不陌生,它與沃爾沃城市安全系統(tǒng)相仿,在此前的《后視鏡背后的秘密》技術文章中就曾介紹過它,在未來,本田也將裝配一套這樣的系統(tǒng)。
位于中央后視鏡背后的傳感器可對車前行人進行識別,事實上,它是一個可以成像的攝像頭,其所記錄的畫面由集成在攝像頭處的控制單元進行分析,當有行人出現(xiàn)在車輛前方時,通過對車速以及車頭與行人的距離可計算出將車輛制動至停止所需的制動力,保守的說,如果車速在50km/h下,這套系統(tǒng)的制動表現(xiàn)是可以信賴的。當然,如果車速在50km/h以上,當車前出現(xiàn)行人時,系統(tǒng)還是可以進行主動的全力制動,但由于車速過快,車輛無法像之前那樣制動至停止。
在我進行體驗的過程中(車速控制在60km/h以下),一直對此心有余悸,與之前測試沃爾沃車型的經(jīng)歷相同,車輛即將撞上假人的一刻,在應激反應促使下右腳還是會挪向制動踏板,但內心很清楚這只是一次試驗,即便失敗頂多是賠個假人模型而已。所以,右腳只是保持著準備制動的狀態(tài)。系統(tǒng)在需要執(zhí)行制動時表現(xiàn)得很堅決,由此帶來的減速度基本與通過制動踏板進行全力制動時相同,但在時間上,它卻要比普通駕駛員的動作快一些,或許就是因為贏得了這短暫的瞬間,就避免了一場交通事故,甚至挽救了一條生命。
● GreenWave駕駛輔助系統(tǒng)
除此之外,本田還公布了另一項名為GreenWave的駕駛輔助系統(tǒng),即根據(jù)交通信號來輔助車輛通過路口。
通過在路口旁的信號燈上加裝光學信號發(fā)射裝置,它會將交通燈的時間狀態(tài)信息已光學信號的方式發(fā)射給安裝有接收器的車輛,在收到信號后GreenWave駕駛輔助系統(tǒng)會將這些信息顯示在儀表盤內的顯示屏上,駕駛員可依據(jù)交通信號燈的時間對駕駛方式作出調整。另外,在抵達下一個路口前,車輛會收到來自路口的信號燈的信息,例如,如果你在駛向下一個路口時,該路口信號燈為紅燈,GreenWave系統(tǒng)則可根據(jù)紅燈剩余的時間以及車輛據(jù)該路口的距離計算出適合車速,在車速表上可看到被標記出的時速區(qū)間,駕駛員只要將車速控制在這個范圍內即可在抵路口時順利通過。相比之下,沒有裝配這套系統(tǒng)的車輛或許就要多經(jīng)歷一次停車到起步的過程。
編輯總結:
毫無疑問,最讓人期待的一款車非全新NSX莫屬,在得知它裝配這樣一套并不純粹的動力系統(tǒng)后,有人為它的妥協(xié)而感到失望,有人甚至因此而想要把它從超跑陣營中踢出去,在面對這樣的聲音時,負責NSX項目研發(fā)的伊東孝紳認為,全新NSX依舊會是一款新能出眾的超級跑車,電動技術的加入一部分是考慮到燃油經(jīng)濟性,另外,更為重要的是,它還可以提供強大的扭矩輸出,并且可實現(xiàn)四輪驅動,這會讓車輛在高速行駛時更加穩(wěn)定。
“自由移動的喜悅”及“實現(xiàn)富裕且可持續(xù)發(fā)展的社會”是本田在未來的發(fā)展方針,而在本次媒體大會上,本田也充分展示了它們在這方面的研究成果,這些技術在未來也會逐漸被引入到中國,并通過兩家合資公司合作生產并投放,本田希望給這兩家公司更多的自主決定權,以充分滿足中國市場的需求。
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