随着空气污染、全球变暖以及化石能源储备问题的加剧,世界各国对于汽车油耗和排放的限制也越来越严格。在这样的大环境之下,新能源汽车风头正劲,不过仍然使用汽油作为能源的混合动力汽车也在迅猛发展。
混合动力发展简史
混合动力虽然是近几十年才渐渐兴起,但是混合动力的发展却已经有了近百年的历史。1900年,保时捷创始人费迪南德研制了世界上第一辆混合动力汽车的原型Semper Vivus。虽然有不少汽车设计师投身于混动汽车的研发,但是由于续航、整车质量和体积等多方面原因,混合动力汽车的发展几乎陷入了停滞。
最初,混合动力只是一个“使用汽油引擎为电机充电”的简单想法。在往后的一百年时间里,这个想法被不断演绎,成为了汽车发展史里的独特篇章。
说起混合动力的发展,不得不提起丰田的THS系统。这套系统的独特之处在于通过行星齿轮实现动力解耦。由于丰田的专利限制,其他厂商无法发展类似的系统,只能通过授权的形式。直到本田推出了i-MMD技术,这个局面才终于被打破。
THS和i-MMD是两套完全不同的系统,要了解这两套系统的区别,首先要了解混合动力的类别。按照总成动力的传输路线,混合动力汽车可以分为串联式、并联式和混合式。串联式混合动力系统的发动机不会直接参与车辆驱动,是由发动机发电后通过电机驱动汽车,而并联式混合动力系统是发动机为主,电机为辅的驱动方式,混联则是串联和并联的综合。
丰田THS是十分典型的混联式混合动力系统,而i-MMD则是同时实现串联模式和并联模式的“新系统”。如果说THS是“汽油机和电动机不同比例的混合”,那 i-MMD 就是“不同模式的切换”。
i-MMD的三种模式
本田i-MMD技术的巧妙就在于模式的切换,为了更好地理解其原理,接下来我们将以搭载了i-MMD技术的INSPIRE为例进行解读。
东风本田INSPIRE的混合动力系统具备三种工作模式。
第一个模式是纯电动驾驶模式,在这种模式下,INSPIRE就相当于一辆新能源汽车,在电池有电的情况下,纯粹依靠电能驱动车辆前进。
第二个模式是混合驱动模式,是由发动机发电,直接为电动机供电驱动车轮,适合高负载急加速的工况。
第三个模式是发动机驱动模式,由发动机直接驱动车轮,适用于高速巡航的相对低负载工况。
i-MMD不同模式的优势
通过不同的模式切换,INSPIRE可以在不同的驾驶场景下选择更合适的驾驶模式。从i-MMD的三种工况中,我们可以看出大功率的驱动电机才是INSPIRE的主角,以电动汽车的思路完成的混动汽车,而这也是其高效的关键。
内燃机的高效工作区间非常狭窄,往往只局限在中低转速、中高负荷的狭小范围。汽车日常行驶的功率需求远比最佳区间低,而激烈驾驶或爬坡时转速和负荷又都比这个区间高,效率就低了很多。INSPIRE的电池就相当于一个蓄水池,发动机最优工作功率高于路况需求功率时,多余功率通过电机转化为电能储存在电池中;低于路况需求功率时则电池储存的电能驱动电机与发动机共同驱动车辆。
i-MMD灵活的模式切换可以让发动机和电动机过得更舒服,某种意义上来说,发动机的工作可以永远在最优或接近最优的区间。
根据北京理工大学电动车辆国家工程实验室针对东风Honda i-MMD混合动力系统的评测报告,相比于燃油版本,混动INSPIRE综合工况节油提升了43.77%,市区工况更是达到了58.53%。这也可以说明,越堵车INSPIRE反而更省油。
黑科技阿特金森技术
INSPIRE采用了阿特金森循环发动机,这种发动机虽然极大提高了效率,但只在比较窄的转速区间才能达到最佳状态。但是,在i-MMD的不同模式之下,INSPIRE既可以短暂脱离发动机独立工作,也可以在极端需求下对发动机进行动力支持。因此,阿特金森循环发动机的极端设计的优势,可以在INSPIRE上发挥得淋漓尽致。
INSPIRE的热效率达到了40.6%,这意味着什么?
热效率是汽油燃烧转化成机械能的比例,由于能量转换过程中势必会有损失,因此热效率不可能达到100%。传统蒸汽机的热效率是4%-8%,汽油机的热效率在25%-35%之间,柴油机的热效率能达到35%-45%,喷气发动机的热效率在50%-60%之间,而INSPIRE40.6%的热效率已经相当高了。
一支优秀的足球队,不仅需要优秀的球员发挥各自所长,同时也需要出色的教练排兵布阵。事实上,i-MMD就是INSPIRE的这位教练,面对不同的工况,INSPIRE可以选择更合适的模式,从而达到更高效的行驶。在这种体系中,能源、电池和发动机形成巧妙的融合,最终发挥出“1+1>2”的功效。