混合动力是大方向 解析本田多项新技术

2012-11-14 14:34:30来源: 汽车之家

在今年本田举办的全球媒体大会上,本田展示了多项新技术,其中混合动力系统占据了主导地位,而混合动力系统的推广应用也催生了其周边附属新技术的诞生。另外,我还感受到了正处于复活阶段的全新NSX的气息,无论是研发团队还是车迷,我们都十分期待它的再现,而在会场上,全新NSX所采用的核心技术也被展示出来。

本田IMA混合动力系统特点:以发动机为主、结构简单、重量轻、布局紧凑

本田IMA混合动力系统中IMA的英文全称为Integrated Motor Assist,在1997年首次面世,并广泛运用在Insight、思域、雅阁(第七代)、飞度以及CR-Z等车型上,截止到目前本田IMA混合动力系统已经发展至第5代产品,但基本设计思路与理念还是一脉相承的,就是以发动机提供动力为主,电机作为辅助动力的混动机构,特点就是结构设计简单、重量轻、布局紧凑。


『左:CR-Z 右:混合动力版飞度』


『左:Insight 右:混合动力版雅阁(第七代)』

本田IMA混合动力系统主要由发动机、电动机、CVT变速箱以及IPU智能动力单元这四个部分组成。其中,发动机方面目前主销混动系统的发动机基本以1.3L和1.5L这两款自然吸气四缸发动机为主,曾经也有过3.0L V6发动机+144V电机的组合用于混合动力版雅阁车型。电动机则是以三相超薄型直流无刷电机作为动力辅助装置,安装在发动机与CVT变速箱的中间。

无论是1.3L还是1.5L直列四缸自然吸气汽油发动机都拥有了众多本田看家发动机技术,诸如i-VTEC智能可变气门正时系统、I-DSI智能双火花塞顺序点火系统以及VCM可变气缸管理系统。只是针对装备车型与市场定位不同,发动机动力调校以及VCM可变气缸管理系统的工作方式会有所变化。

发动机具有智能可变气门正时、升程控制系统,可根据车辆行驶状况对气门开启时间、升程进行控制,甚至完全关闭某一气缸的进排气气门,从而实现闭缸。其中装备在CR-Z车型上的1.5L发动机,当车辆低速巡航行驶时能关闭一个气缸的供油与进排气,其余三个气缸正常工作,相对降低能耗和排放。而在混合动力版飞度与Insight车型上的1.3L发动机,当车辆低速巡航行驶时,可以自动停止所有气缸的供油与进气,实现真正意义上的闭缸与零排放。

视频中描述了本田IMA混合动力系统的结构以及不同工况下的控制逻辑。

不过本田IMA系统实现纯电动行驶的前提是闭缸技术,而且发动机曲轴与电机是连在一起的,当车辆以纯电动状态行驶时,发动机虽然停止供油但气缸与曲轴仍保持运转,或多或少会消耗电能。而丰田、日产等品牌的混合动力系统以纯电动行驶时,会通过行星齿轮或离合器将发动机与电动机的连接“中断”,对电能的消耗更少,技术比本田通过VCM可变气缸管理系统所实现的闭缸更为先进。

至于变速箱,则没有什么值得太多介绍的,目前市面上能见到的大部分混合动力车型都采用了CVT变速箱,优点除了可以让“换挡”更为平顺之外,更关键的是相比于传统自动变速箱,CVT更容易与发动机、电动机相匹配,从而提高传动效率。

此外,还有一个英文全称为Intelligent Power Unit的IPU智能动力单元,它被布置在车体后部的备胎下方。

混合动力系统按“混合比例“来分共有四类,本田IMA系统属于中度混合动力

目前市面上的混合动力中“混合比例”来看可分为四类,分别为:微混合动力(简称微混,后以此类推)、轻度混合动力(简称:轻混)、中度混合动力(简称中混)与重度混合动力(重混)这四大类,其中微混主要是拥有发动机启停技术、而轻混在微混的基础上增加了制动能量回收功能,一般来说,这种模式下电机所提供的功率占车辆总功率的比重较低,目前国内能见到的诸如混合动力版荣威750、奔驰S400L Hybrid等车型都是属于轻混的类型。

至于中混,基本技术与轻混类似,但电能可以与发动机协作驱动车辆,并在一定条件下可实现纯电力行驶,目前本田IMA混合动力系统就属于这一类。至于重混,代表车型为丰田普锐斯、雷克萨斯CT200h、RX450h等,这类车型最大的特点是可实现较长距离的纯电动行驶(大约3-5公里),电机占据整车功率输出的比重较高。

本田IMA系统属于中度混合系统的行列,虽然从技术层面来看可能不及采用重度混合动力系统的丰田系列车型那么先进,也无法实现相对较长距离的纯电动行驶,但好处在于本田IMA系统的结构简单、紧凑,制造成本相对较低,对车内空间占用较少而且对整车重量影响不大。

五种动力模式:低速时可实现全电力驱动

本田IMA混合动力系统一共有5种工况模式,其中车辆在起步加速阶段、急加速以及高速行驶阶段发动机与电动机共同出力,可以提升车辆的动力性能。当车辆低速行驶时,发动机气缸关闭,车辆能进行全电力驱动,但速度不能高于约40公里/小时。当车辆在普通加速阶段,完全由发动机驱动,电动机退出工作,并用发动机的动能进行充电。

当车辆减速制动时,发动机停止工作,车辆进行能量回收,为电池组充电。当车辆怠速时,发动机也会自动停止工作,从而降低油耗,当然,此时车辆的空调系统也将不会提供冷气,而只是送风。

i-DCD智能双离合驱动系统以及i-MMD智能多模式驱动系统

其它混合动力系统在工况的控制逻辑上与IMA系统基本相同,而下面要提到的i-DCD智能双离合驱动系统以及i-MMD智能多模式驱动系统,它们之间在结构上有着本质的不同。

i-DCD智能双离合驱动系统

i-DCD智能双离合驱动系统包括了一台1.5升阿特金森循环发动机以及一台集成了电动机的7挡双离合变速箱。众所周知,相比之下,阿特金森循环发动机在燃油经济性方面的表现具有一定优势,不过,阿特金森循环在低转速以及高转速区域内的表现并不好,工程师利用i-VTEC可变气门升程技术来弥补这一缺陷。

i-MMD智能多模式驱动系统

以本田的未来发展来看,它们十分亲睐混合动力以及电力驱动技术,但它们并没有因此而放弃对操控性能的追求,反而,它们一直在强调的是驾驶乐趣。

超级四轮驱动控制系统SPORT Hybrid SH-AWD

装配在讴歌MDX车型上的SH-AWD系统所带来的驾驶感受在此前的试驾过程中给人留下了深刻的印象,不仅仅是在非铺装路面上,这套四轮系统在车辆高速行驶稳定性方面也有着积极作用。但对于一辆注重燃油经济性的混合动力车而言,传统驱动结构已经不再适用,本田将使用新的技术方案。

SPORT Hybrid SH-AWD控制系统是由一台3.5升自然进气V6发动机与3台大功率电机组成,从厂家宣称来看,这套系统在动力方面可以媲美一台采用传统动力技术的V8发动机,而在油耗方面则几乎与一台自然进气四缸发动机相同。与发动机相匹配的是一台7挡双离合变速箱,其内部集成了一个电动机,这部分的具体工况与上面介绍到的IMA系统相同,而装配在后轴上的两个电机分别用于驱动两侧车轮,从而实现了四轮驱动。

这套动力系统将搭载于未来全新NSX车型之上,由于尚处研发之中,我们没能接触到它,不过,本田的工程师拿出了装配有同样技术的雅阁试验车供大家体验。由于该体验项目的侧重点在于弯道中的行驶稳定性,因此在这里,我们仅对车辆在转弯过程中车辆的工作情况进行讨论。

车辆在转弯时,为了让车辆的转向更为顺畅,内侧后轮的动力输出会被限制,而由此节省下来的能量就会被驱动外侧后轮的电机所使用,以提高外侧后轮的扭矩输出,这样,便实现了MDX车型上所装配的四驱系统具备的扭矩转向功能。

以相对激进的方式在本田试车场的小型赛道里进行技术体验,这辆装配了SPORT Hybrid SH-AWD系统的雅阁轿车在场地试驾环节表现出了很强的稳定性,在运动模式下, 发动机和电机共同为前轮提供动力,而后论则由两个电机分别进行驱动,从而营造出了四驱车的行驶特性,在多弯的赛道上,即使车辆相对快速的进入弯道,车辆的行驶轨迹依旧可以很稳健的保持在预设的车道内,这个过程十分平顺,作为驾驶员,我会为此而提高对这款车的信心,但也正是这份自信才暴露出了一些小问题,一旦车辆因入弯速度过快导致行驶达到极限,它所呈现出的趋于失控的状态会让我觉得很突然,在车身稳定系统的强力干预下,车身的姿态才会平息下来,这与之后要体验的PAWS全轮转向技术有所不同。

PAWS全轮转向技术

用于体验PAWS全轮转向技术的依旧是一辆搭载了混合动力系统的雅阁试验车型,与前面的雅阁试验车不同的是,这是一辆纯粹的前驱车。

后悬架装配了可对两后轮前束进行调整的作动器,它的工作被分为两种工况,其一为制动工况,其二为转弯工况。

先来说制动,喜欢滑雪的朋友对此一定有着很好的体会,我们拿双板滑雪举例,最简单的减速动作就是双脚让两块滑雪板形成内八字,增加滑雪板与雪道在横向上的接触面积来获取更大的摩擦力,速度在慢下来的同时,身体的平衡也很容易控制,PAWS全轮转向技术正是利用了这一特性。当车辆在直道上进行制动时,用于调整前束的作动器会对两个后轮进行“内八字”的调整,后轮对整个制动力提供一定的辅助,更为主要的是提高了车辆在制动时的稳定性。

另一工况与宝马的整体转向理念相同,即在车辆转弯时,对后轮的前束做出与前轮反方向的调整,换言之,当车辆向左转弯时,后轮则会做出向右转的动作,从而提高了车尾在弯道时的相应,改善了前驱车惯有的转向不足的情况。

而在试驾时(由于活动安排紧张,所以未能拍摄试驾图片),这辆装配了PAWS全轮转向技术的雅阁试验车则表现出了与装配SPORT Hybrid SH-AWD系统的车有所不同的特性,它在弯中的表现会更为活跃,不过,在轮胎出现滑动之前,它可以让我感受到这一运动趋势(有可能与前驱车的特性有关,这种感觉似乎是来自前轮,对此,我并不十分确定),没有了之前那种突兀的感觉,因此心里便可有所准备。

同样是紧贴内侧车道行驶,以较快的车速进入U型弯,我希望可以逼迫它出现转向不足的现象,但通过几次尝试,转向不足的作用仅仅是提示我车身姿态接下来要发生变化了,让我做好准备,利用通过车尾向外的甩动获取所希望的车头指向,这是我喜欢的感觉,当然,这也是一件很有意思的事----我居然可以把一辆前驱车开出来后驱车的特性,而且在控制上也很容易上手。

对于日常驾驶而言,这两套系统还是以提供稳定且灵敏的操控为主旨,PAWS全轮转向技术会被率先应用到讴歌RLX前驱版车型上,而刚才说到,SPORT Hybrid SH-AWD则率先装配到未来的NSX车型,值得一提的是,这两项技术很有可能会在未来全新NSX车型共同使用,但这一消息并不十分确定。

电子制动助力系统

基于设计结构的革新,原先适用于采用传统动力的车型所使用的部件则无法满足混合动力车或者纯电动车实现基础功能的诉求,制动助力系统便是最为典型之一。

本田的混合动力车以及纯电动车的制动助力与之前我所见到的结构不尽相同,我们都知道,搭载传统动力发动机的车型在制动助力这部分可以借助发动机在运转过程中产生的负压(为制动助力系统制造真空环境)来让驾驶员在操作制动踏板时更为从容,但对于一款新能源车而言,它几乎颠覆了这一设计理念,之所以说“几乎”那是因为大多数这类的车型在制动助力部分还在依赖所谓的真空环境,而本田的解决方案是彻底打破传统。

正如你所见,在制动总泵与ABS泵之间安装了一个助力电机,助力电机则承接了驾驶员踩制动踏板的工作,但驾驶员并不会完全失去对制动的控制权,但在正常的情况下,制动踏板所传递的仅仅是以制动踏板位置而定的电信号,系统以此来计算出所需要的制动压力,助力电机则承接了驾驶员脚部的工作,也就是推动制动液向制动分泵施压,实现车辆制动。

而为了在制动过程中保证制动踏板还能给驾驶员提供一个“真实”的反馈,与制动踏板机构相连的是一个踏板回馈模拟装置,它负责在制动过程中向驾驶员提供反馈力,这样,这套制动系统在驾驶员看来就与所熟悉的传统车型相同了。

相信你们和我一样都会担心这样的问题,车辆在行驶时,如果发生电器电路故障导致了制动助力电机无法正常工作,那岂不是要大祸临头?其实不然,从设计结构上来看,工程师是考虑到了这方面的问题,踏板回馈模拟装置与制动总泵间有油管相连,但在正常情况下,油路是被“切断”的,所有制动压力由助力电机提供,而当助力电机出现故障时,制动压力还是可以在驾驶员踩下制动踏板后,踏板回馈模拟装置将制动液推向管路形成制动压力,只不过,相比之下,踩下制动踏板的力量会稍大些,为了使之更完善,工程师通过加长制动踏板的方式来减轻制动所需力量。

在解决新能源车制动助力问题上,不同的厂家有不同的方式,前面说到利用电子真空泵制造真空环境算是较为普遍的;还有一些厂家则利用ABS系统来对四轮进行制动,在某种程度上,这与本田所采用的理念相似,制动踏板同样是向系统发送电信号,回馈给驾驶员的制动感受也是由独立的装置完成的;当然,专门负责研发制动技术的厂家也公布了一些带有电机的制动分泵,如果是这样,那助力系统将不在成为工程师的难题。

AEB自动紧急制动系统

这套名为“AEB自动紧急制动系统”所实现的功能我们并不陌生,它与沃尔沃城市安全系统相仿,在此前的《后视镜背后的秘密》技术文章中就曾介绍过它,在未来,本田也将装配一套这样的系统。

位于中央后视镜背后的传感器可对车前行人进行识别,事实上,它是一个可以成像的摄像头,其所记录的画面由集成在摄像头处的控制单元进行分析,当有行人出现在车辆前方时,通过对车速以及车头与行人的距离可计算出将车辆制动至停止所需的制动力,保守的说,如果车速在50km/h下,这套系统的制动表现是可以信赖的。当然,如果车速在50km/h以上,当车前出现行人时,系统还是可以进行主动的全力制动,但由于车速过快,车辆无法像之前那样制动至停止。

在我进行体验的过程中(车速控制在60km/h以下),一直对此心有余悸,与之前测试沃尔沃车型的经历相同,车辆即将撞上假人的一刻,在应激反应促使下右脚还是会挪向制动踏板,但内心很清楚这只是一次试验,即便失败顶多是赔个假人模型而已。所以,右脚只是保持着准备制动的状态。系统在需要执行制动时表现得很坚决,由此带来的减速度基本与通过制动踏板进行全力制动时相同,但在时间上,它却要比普通驾驶员的动作快一些,或许就是因为赢得了这短暂的瞬间,就避免了一场交通事故,甚至挽救了一条生命。

GreenWave驾驶辅助系统

除此之外,本田还公布了另一项名为GreenWave的驾驶辅助系统,即根据交通信号来辅助车辆通过路口。

通过在路口旁的信号灯上加装光学信号发射装置,它会将交通灯的时间状态信息已光学信号的方式发射给安装有接收器的车辆,在收到信号后GreenWave驾驶辅助系统会将这些信息显示在仪表盘内的显示屏上,驾驶员可依据交通信号灯的时间对驾驶方式作出调整。另外,在抵达下一个路口前,车辆会收到来自路口的信号灯的信息,例如,如果你在驶向下一个路口时,该路口信号灯为红灯,GreenWave系统则可根据红灯剩余的时间以及车辆据该路口的距离计算出适合车速,在车速表上可看到被标记出的时速区间,驾驶员只要将车速控制在这个范围内即可在抵路口时顺利通过。相比之下,没有装配这套系统的车辆或许就要多经历一次停车到起步的过程。

编辑总结:

毫无疑问,最让人期待的一款车非全新NSX莫属,在得知它装配这样一套并不纯粹的动力系统后,有人为它的妥协而感到失望,有人甚至因此而想要把它从超跑阵营中踢出去,在面对这样的声音时,负责NSX项目研发的伊东孝绅认为,全新NSX依旧会是一款新能出众的超级跑车,电动技术的加入一部分是考虑到燃油经济性,另外,更为重要的是,它还可以提供强大的扭矩输出,并且可实现四轮驱动,这会让车辆在高速行驶时更加稳定。

“自由移动的喜悦”及“实现富裕且可持续发展的社会”是本田在未来的发展方针,而在本次媒体大会上,本田也充分展示了它们在这方面的研究成果,这些技术在未来也会逐渐被引入到中国,并通过两家合资公司合作生产并投放,本田希望给这两家公司更多的自主决定权,以充分满足中国市场的需求。

关键字:解析

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/1114/article_6328.html
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