隨著空氣污染、全球變暖以及化石能源儲備問題的加劇,世界各國對于汽車油耗和排放的限制也越來越嚴(yán)格。在這樣的大環(huán)境之下,新能源汽車風(fēng)頭正勁,不過仍然使用汽油作為能源的混合動力汽車也在迅猛發(fā)展。
混合動力發(fā)展簡史
混合動力雖然是近幾十年才漸漸興起,但是混合動力的發(fā)展卻已經(jīng)有了近百年的歷史。1900年,保時捷創(chuàng)始人費(fèi)迪南德研制了世界上第一輛混合動力汽車的原型Semper Vivus。雖然有不少汽車設(shè)計師投身于混動汽車的研發(fā),但是由于續(xù)航、整車質(zhì)量和體積等多方面原因,混合動力汽車的發(fā)展幾乎陷入了停滯。
最初,混合動力只是一個“使用汽油引擎為電機(jī)充電”的簡單想法。在往后的一百年時間里,這個想法被不斷演繹,成為了汽車發(fā)展史里的獨(dú)特篇章。
說起混合動力的發(fā)展,不得不提起豐田的THS系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于通過行星齒輪實(shí)現(xiàn)動力解耦。由于豐田的專利限制,其他廠商無法發(fā)展類似的系統(tǒng),只能通過授權(quán)的形式。直到本田推出了i-MMD技術(shù),這個局面才終于被打破。
THS和i-MMD是兩套完全不同的系統(tǒng),要了解這兩套系統(tǒng)的區(qū)別,首先要了解混合動力的類別。按照總成動力的傳輸路線,混合動力汽車可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混合式。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)不會直接參與車輛驅(qū)動,是由發(fā)動機(jī)發(fā)電后通過電機(jī)驅(qū)動汽車,而并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)為主,電機(jī)為輔的驅(qū)動方式,混聯(lián)則是串聯(lián)和并聯(lián)的綜合。
豐田THS是十分典型的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng),而i-MMD則是同時實(shí)現(xiàn)串聯(lián)模式和并聯(lián)模式的“新系統(tǒng)”。如果說THS是“汽油機(jī)和電動機(jī)不同比例的混合”,那 i-MMD 就是“不同模式的切換”。
i-MMD的三種模式
本田i-MMD技術(shù)的巧妙就在于模式的切換,為了更好地理解其原理,接下來我們將以搭載了i-MMD技術(shù)的INSPIRE為例進(jìn)行解讀。
東風(fēng)本田INSPIRE的混合動力系統(tǒng)具備三種工作模式。
第一個模式是純電動駕駛模式,在這種模式下,INSPIRE就相當(dāng)于一輛新能源汽車,在電池有電的情況下,純粹依靠電能驅(qū)動車輛前進(jìn)。
第二個模式是混合驅(qū)動模式,是由發(fā)動機(jī)發(fā)電,直接為電動機(jī)供電驅(qū)動車輪,適合高負(fù)載急加速的工況。
第三個模式是發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式,由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動車輪,適用于高速巡航的相對低負(fù)載工況。
i-MMD不同模式的優(yōu)勢
通過不同的模式切換,INSPIRE可以在不同的駕駛場景下選擇更合適的駕駛模式。從i-MMD的三種工況中,我們可以看出大功率的驅(qū)動電機(jī)才是INSPIRE的主角,以電動汽車的思路完成的混動汽車,而這也是其高效的關(guān)鍵。
內(nèi)燃機(jī)的高效工作區(qū)間非常狹窄,往往只局限在中低轉(zhuǎn)速、中高負(fù)荷的狹小范圍。汽車日常行駛的功率需求遠(yuǎn)比最佳區(qū)間低,而激烈駕駛或爬坡時轉(zhuǎn)速和負(fù)荷又都比這個區(qū)間高,效率就低了很多。INSPIRE的電池就相當(dāng)于一個蓄水池,發(fā)動機(jī)最優(yōu)工作功率高于路況需求功率時,多余功率通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能儲存在電池中;低于路況需求功率時則電池儲存的電能驅(qū)動電機(jī)與發(fā)動機(jī)共同驅(qū)動車輛。
i-MMD靈活的模式切換可以讓發(fā)動機(jī)和電動機(jī)過得更舒服,某種意義上來說,發(fā)動機(jī)的工作可以永遠(yuǎn)在最優(yōu)或接近最優(yōu)的區(qū)間。
根據(jù)北京理工大學(xué)電動車輛國家工程實(shí)驗(yàn)室針對東風(fēng)Honda i-MMD混合動力系統(tǒng)的評測報告,相比于燃油版本,混動INSPIRE綜合工況節(jié)油提升了43.77%,市區(qū)工況更是達(dá)到了58.53%。這也可以說明,越堵車INSPIRE反而更省油。
黑科技阿特金森技術(shù)
INSPIRE采用了阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī),這種發(fā)動機(jī)雖然極大提高了效率,但只在比較窄的轉(zhuǎn)速區(qū)間才能達(dá)到最佳狀態(tài)。但是,在i-MMD的不同模式之下,INSPIRE既可以短暫脫離發(fā)動機(jī)獨(dú)立工作,也可以在極端需求下對發(fā)動機(jī)進(jìn)行動力支持。因此,阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)的極端設(shè)計的優(yōu)勢,可以在INSPIRE上發(fā)揮得淋漓盡致。
INSPIRE的熱效率達(dá)到了40.6%,這意味著什么?
熱效率是汽油燃燒轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的比例,由于能量轉(zhuǎn)換過程中勢必會有損失,因此熱效率不可能達(dá)到100%。傳統(tǒng)蒸汽機(jī)的熱效率是4%-8%,汽油機(jī)的熱效率在25%-35%之間,柴油機(jī)的熱效率能達(dá)到35%-45%,噴氣發(fā)動機(jī)的熱效率在50%-60%之間,而INSPIRE40.6%的熱效率已經(jīng)相當(dāng)高了。
一支優(yōu)秀的足球隊,不僅需要優(yōu)秀的球員發(fā)揮各自所長,同時也需要出色的教練排兵布陣。事實(shí)上,i-MMD就是INSPIRE的這位教練,面對不同的工況,INSPIRE可以選擇更合適的模式,從而達(dá)到更高效的行駛。在這種體系中,能源、電池和發(fā)動機(jī)形成巧妙的融合,最終發(fā)揮出“1+1>2”的功效。
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