[轉載] 混合動力是大方向解析本田多項新技術 [41P1V]

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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，其中混合動力系統佔據了主導地位，而混合動力系統的推廣應用也催生了其周邊附屬新技術的誕生。另外，我還感受到了正處於復活階段的全新NSX的氣息，無論是研發團隊還是車迷，我們都十分期待它的再現，而在會場上，全新NSX所採用的核心技術也被展示出來。

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● 本田 IMA 混合動力系統特點：以發動機為主、結構簡單、重量輕、佈局緊湊

    本田 IMA 混合動力系統中IMA的英文全稱為Integra ted Motor Assist，在1997年首次面世，並廣泛運用在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 混合動力系統已經發展至第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、佈局緊湊。


『左：CR-Z右：混合動力版飛度』


『左：Insight右：混合動力版雅閣（第七代）』

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    本田 IMA 混合動力系統主要由發動機、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，發動機方面目前主銷混動系統的發動機基本以1.3L和1.5L這兩款自然吸氣四缸發動機為主，曾經也有過3.0L V6 發動機 +144V電機的組合用於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動機都擁有了眾多本田看家發動機技術，諸如i-VTEC智能可變氣門正時系統、I- DS I智能雙火花塞順序點火系統以及VCM 可變氣缸管理系統。只是針對裝備車型與市場定位不同，發動機動力調校以及VCM 可變氣缸管理系統的工作方式會有所變化。

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    發動機具有智能可變氣門正時、升程控制系統，可根據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，從而實現閉缸。其中裝備在CR-Z車型上的1.5L 發動機，當車輛低速巡航行駛時能關閉一個氣缸的供油與進排氣，其餘三個氣缸正常工作，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 混合動力系統的結構以及不同工況下的控制邏輯。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjEyMTQ2MDky.html

    不過本田 IMA系統實現純電動行駛的前提是閉缸技術，而且發動機曲軸與電機是連在一起的，當車輛以純電動狀態行駛時，發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以純電動行駛時，會通過行星齒輪或離合器將發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 可變氣缸管理系統所實現的閉缸更為先進。

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    至於變速箱，則沒有什麼值得太多介紹的，目前市面上能見到的大部分混合動力車型都採用了CVT變速箱，優點除了可以讓“換擋”更為平順之外，更關鍵的是相比於傳統自動變速箱，CVT更容易與發動機、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，它被佈置在車體後部的備胎下方。

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● 混合動力系統按“混合比例“來分共有四類，本田 IMA系統屬於中度混合動力

    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，後以此類推）、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動機啟停技術、而輕混在微混的基礎上增加了製動能量回收功能，一般來說，這種模式下電機所提供的功率佔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等車型都是屬於輕混的類型。

    至於中混，基本技術與輕混類似，但電能可以與發動機協作驅動車輛，並在一定條件下可實現純電力行駛，目前本田 IMA 混合動力系統就屬於這一類。至於重混，代表車型為豐田普銳斯、雷克薩斯CT 200h、RX450h等，這類車型最大的特點是可實現較長距離的純電動行駛（大約3-5公里），電機佔據整車功率輸出的比重較高。



    本田 IMA系統屬於中度混合系統的行列，雖然從技術層面來看可能不及採用重度混合動力系統的豐田系列車型那麼先進，也無法實現相對較長距離的純電動行駛，但好處在於本田 IMA系統的結構簡單、緊湊，製造成本相對較低，對車內空間佔用較少而且對整車重量影響不大。

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五種動力模式：低速時可實現全電力驅動

    本田 IMA 混合動力系統一共有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，發動機氣缸關閉，車輛能進行全電力驅動，但速度不能高於約40公里/小時。當車輛在普通加速階段，完全由發動機驅動，電動機退出工作，並用發動機的動能進行充電。

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    當車輛減速制動時，發動機停止工作，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也將不會提供冷氣，而只是送風。

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● i-DCD智能雙離合驅動系統以及i-MMD智能多模式驅動系統

    其它混合動力系統在工況的控制邏輯上與IMA系統基本相同，而下面要提到的i-DCD智能雙離合驅動系統以及i-MMD智能多模式驅動系統，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

    i-DCD智能雙離合驅動系統包括了一台1.5升阿特金森循環發動機以及一台集成了電動機的7擋雙離合變速箱。眾所周知，相比之下，阿特金森循環發動機在燃油經濟性方面的表現具有一定優勢，不過，阿特金森循環在低轉速以及高轉速區域內的表現並不好，工程師利用i-VTEC 可變氣門升程技術來彌補這一缺陷。

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i-MMD智能多模式驅動系統







    以本田的未來發展來看，它們十分親睞混合動力以及電力驅動技術，但它們並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。

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● 超級四輪驅動控制系統SPORT Hybrid SH-AWD

    裝配在謳歌MDX車型上的SH-AWD系統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，這套四輪系統在車輛高速行駛穩定性方面也有著積極作用。但對於一輛注重燃油經濟性的混合動力車而言，傳統驅動結構已經不再適用，本田將使用新的技術方案。





    SPORT Hybrid SH-AWD控制系統是由一台3.5升自然進氣V6 發動機與3台大功率電機組成，從廠家宣稱來看，這套系統在動力方面可以媲美一台採用傳統動力技術的V8 發動機，而在油耗方面則幾乎與一台自然進氣四缸發動機相同。與發動機相匹配的是一台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系統相同，而裝配在後軸上的兩個電機分別用於驅動兩側車輪，從而實現了四輪驅動。

    這套動力系統將搭載於未來全新NSX車型之上，由於尚處研發之中，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。由於該體驗項目的側重點在於彎道中的行駛穩定性，因此在這裡，我們僅對車輛在轉彎過程中車輛的工作情況進行討論。

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    車輛在轉彎時，為了讓車輛的轉向更為順暢，內側後輪的動力輸出會被限制，而由此節省下來的能量就會被驅動外側後輪的電機所使用，以提高外側後輪的扭矩輸出，這樣，便實現了MDX車型上所裝配的四驅系統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裡進行技術體驗，這輛裝配了SPORT Hybrid SH-AWD系統的雅閣轎車在場地試駕環節表現出了很強的穩定性，在運動模式下，發動機和電機共同為前輪提供動力，而後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，它所呈現出的趨於失控的狀態會讓我覺得很突然，在車身穩定係統的強力干預下，車身的姿態才會平息下來，這與之後要體驗的PAWS全輪轉向技術有所不同

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● PAWS全輪轉向技術

    用於體驗P-AWS全輪轉向技術的依舊是一輛搭載了混合動力系統的雅閣試驗車型，與前面的雅閣試驗車不同的是，這是一輛純粹的前驅車。

    後懸架裝配了可對兩後輪前束進行調整的作動器，它的工作被分為兩種工況，其一為製動工況，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製動時，用於調整前束的作動器會對兩個後輪進行“內八字”的調整，後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製動時的穩定性。

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    另一工況與寶馬的整體轉向理念相同，即在車輛轉彎時，對後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，後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（由於活動安排緊張，所以未能拍攝試駕圖片），這輛裝配了P-AWS全輪轉向技術的雅閣試驗車則表現出了與裝配SPORT Hybrid SH-AWD系統的車有所不同的特性，它在彎中的表現會更為活躍，不過，在輪胎出現滑動之前，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，我並不十分確定），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轉向不足的現象，但通過幾次嘗試，轉向不足的作用僅僅是提示我車身姿態接下來要發生變化了，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後驅車的特性，而且在控制上也很容易上手。

    對於日常駕駛而言，這兩套系統還是以提供穩定且靈敏的操控為主旨，P-AWS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，但這一消息並不十分確定。

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● 電子製動助力系統

    基於設計結構的革新，原先適用於採用傳統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基礎功能的訴求，制動助力系統便是最為典型之一。



    本田的混合動力車以及純電動車的製動助力與之前我所見到的結構不盡相同，我們都知道，搭載傳統動力發動機的車型在製動助力這部分可以藉助發動機在運轉過程中產生的負壓（為製動助力系統製造真空環境）來讓駕駛員在操作制動踏板時更為從容，但對於一款新能源車而言，它幾乎顛覆了這一設計理念，之所以說“幾乎”那是因為大多數這類的車型在製動助力部分還在依賴所謂的真空環境，而本田的解決方案是徹底打破傳統。

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    正如你所見，在製動總泵與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，但駕駛員並不會完全失去對製動的控制權，但在正常的情況下，制動踏板所傳遞的僅僅是以製動踏板位置而定的電信號，系統以此來計算出所需要的製動壓力，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，實現車輛制動。



    而為了在製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，與製動踏板機構相連的是一個踏板回饋模擬裝置，它負責在製動過程中向駕駛員提供反饋力，這樣，這套制動系統在駕駛員看來就與所熟悉的傳統車型相同了。



    相信你們和我一樣都會擔心這樣的問題，車輛在行駛時，如果發生電器電路故障導致了製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製動總泵間有油管相連，但在正常情況下，油路是被“切斷”的，所有製動壓力由助力電機提供，而當助力電機出現故障時，制動壓力還是可以在駕駛員踩下制動踏板後，踏板回饋模擬裝置將製動液推向管路形成製動壓力，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。

    在解決新能源車製動助力問題上，不同的廠家有不同的方式，前面說到利用電子真空泵製造真空環境算是較為普遍的；還有一些廠家則利用ABS系統來對四輪進行製動，在某種程度上，這與本田所採用的理念相似，制動踏板同樣是向系統發送電信號，回饋給駕駛員的製動感受也是由獨立的裝置完成的；當然，專門負責研發製動技術的廠家也公佈了一些帶有電機的製動分泵，如果是這樣，那助力系統將不在成為工程師的難題。

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● AEB自動緊急制動系統

    這套名為“AEB自動緊急制動系統”所實現的功能我們並不陌生，它與沃爾沃城市安全系統相仿，在此前的《後視鏡背後的秘密》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。





    位於中央後視鏡背後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製動力，保守的說，如果車速在50km/h下，這套系統的製動表現是可以信賴的。當然，如果車速在50km/h以上，當車前出現行人時，系統還是可以進行主動的全力製動，但由於車速過快，車輛無法像之前那樣制動至停止。

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    在我進行體驗的過程中（車速控制在60km/h以下），一直對此心有餘悸，與之前測試沃爾沃車型的經歷相同，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製動的狀態。系統在需要執行製動時表現得很堅決，由此帶來的減速度基本與通過制動踏板進行全力製動時相同，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。