今年年初,一位朋友来咨询我买车的事情。他先是滔滔不绝地讲了很多自己梦想中的超跑,然后颇有自知之明地话锋一转,开始聊起了几款能够买得起的小钢炮车型,并问我买哪一辆更好。作为朋友,我当然是尽心尽力为他详细分析了各个车型之间的优劣,并给出了建议。
突然间我想起了他今年就要结婚,便问他:“你买这种车,你老婆能同意么?”他自信满满地跟我说:“没问题!”
半年后遇到这位朋友,便问他最后买了什么车。他尴尬地笑了笑:“一个人成熟的标志,就是学会妥协。”结果是他没有说服老婆和父母,买了一辆SUV车型。
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实际上,之所以他为了“家用”和“省钱”而牺牲了“个性”和“动力”,并非是成熟与否的问题,而是在预算之内想要达到尽善尽美,现实中根本“没得选”,所以才选择了妥协。
为什么没得选
原因很简单,技术限制。
先从传统的燃油车讲起。
想要在这一领域打破局面,其实过于困难。发动机的动力和省油,从物理原理上就存在天然的矛盾关系,400多匹马力的发动机,早在60年前就有,只不过油耗很高罢了。内燃机一百多年的技术发展,也不过是努力在两者之间寻找平衡。
受热力学定律限制,从燃油的化学能转化为发动机的动能必然意味着(大量)损耗。1876年德国人奥托发明了世界上第一台四冲程内燃机,热效率为14%,然而在140多年后的今天,内燃机的热效率也不过才40%左右。所以想要动力强劲就势必意味着需要大排量发动机,当然小排量也可以,但要么牺牲发动机寿命(例如F1发动机,或赛用发动机),要么同样耗油量惊人,而这些都与绝大多数用户所需的“省钱”处处相悖。
由此电动汽车优势就非常明显了。
如今电动车所采用的电机无外乎异步电机和永磁同步电机,其效率都可高达90%多。由于电机本身的物理特性,不存在像发动机那样,会产生需要一定时间才能达到“理想工况”(转速)的动力迟滞现象,而是在瞬间就几乎能输出最大扭矩,带来卓越的加速性能,正是大部分人追求的“性能“。加上电机的成本较低,所以十几万价位的电动车,其加速性能可以媲美一百多万的燃油车。与此同时,电力的获取相较于燃油的获取更为简单,成本较低,所以能源补充的费用也非常便宜。
但大部分消费者对电动车“望而却步”的原因只有一个——续航焦虑。影响电动车续航的主要原因在于充电技术和基础设施,因为无论单次充电能够达到多少续航,实际影响电动车长距离驾驶的其实是“补能速度”,如果几分钟就能充满电池,且充电桩数量足够,那么也就不存在续航焦虑问题了。可是一定程度上决定着充电速度的电池技术发展缓慢,而更麻烦的则是基础设施建设并非是一两天的事。
那么混动车又如何呢?
混动车本质上是结合了内燃机和电机的优势,以此提高综合燃油效率。内燃机在高速运转时为最佳工况,解决高速时电机后劲不足和耗能过快的问题,而电机则以效率高且低扭大,解决内燃机低转速动力不足和耗油量大的问题,加上燃油的能量密度高于电池且加油方便,形成一个相对“完美”的方案。
这种优势如果用在超跑上,就是“1+1>2”的结果,造就了LaFerrari、保时捷918、讴歌NSX等无与伦比的性能,但这类车型本身的目的就是“速度至上”,实用性很低且极为昂贵。而对于大多数以“节能省油”为目标的混动车,两套动力系统都需要占用空间,结果就是导致为了保证实用性,两套系统的功率都不是很高。另外一个问题是,由于动力需要在两者之间切换,可能会造成动力输出“顿挫”现象。不过,对于混动车来说,内燃机技术已经难以有质的飞跃,但是电机技术的改进和电控技术的升级,短时期内是有可能改善上述问题的。
总结下来,如果想实现“两全其美“,燃油车几乎“没救”,电动车只能“等救”,混动车似乎“有的救”。
如今有的选
混动车领域中日系技术最为突出,而在这其中Honda混动的出现虽然稍晚一些,但通过不断迭代升级,Honda混动在市场中获得了大批粉丝。
1997年,HondaIMA(Integrated Motor Assist)混动技术首次面世,在基本不改动结构的基础上,将一个小型电机集成在飞轮位置,构成P1结构混动。这种模式能够支持发动机启停功能、能量回收,还能利用电机扭矩特性对发动机动力进行一定补充。但是问题是电机与发动机是一体的,无法使用电机单独驱动,并且空挡滑行以及动能回收时,曲轴必须跟随转动,浪费了不少动能且会产生振动和噪声。所以对于省油来说效果并不显著。
能量回收
在IMA基础上,Honda很快推出了三种不同模式的混动类型——i-DCD、i-MMD、SH-AWD。三种模式分别应用于小型车、中大型车和跑车,i-DCD其实就是IMA混动的优化升级,仍为P1结构,而SH-AWD(P2+P4结构)的目的则是通过电动系统进一步增强跑车性能(例如NSX),真正以“省油”为目的且效果显著的是i-MMD(intelligent Multi-Mode Drive,直译就是智能多功能驱动)混动系统。
Hondai-MMD系统采用的是DOHCiVTEC发动机(高转速性能强劲、节能省油,但低扭性能较差),配合两台电机和一块小容量电池,以e-CVT(电子变速箱,非传统变速箱结构)控制动力输出。
纯电模式下,采用电池供电直接由驱动电机行驶;
混动模式下,发动机带动发电机供给给驱动电机行驶,若需要大功率则电池与发电机同时给驱动电机供电,若不需要,则多余电量反向给电池充电;
发动机模式下,离合器结合,通过机械结构接入类似5挡、6挡的齿轮比,直接驱动车辆。
这套系统的优势非常明显,中低速纯电行驶以达到与电动车使用感受无异,高速时发动机驱动以实现最佳工况,结果就是Honda i-MMD系统在日常使用过程中,动力响应如同电动车,还能达到极低的油耗。
但同时问题就出在这里,当驾驶者习惯了电动机输出特性和驾驶感受后,切换至发动机驱动,会有明显的落差;另外由于尺寸原因,电机功率较小,所以在60km/h时,就会切换至发动机驱动模式,能够感受到明显的动力顿挫现象。
所以Honda基于SportHybrid(i-MMD混动系统)推出了一套升级方案——Sport Hybrid e+。新混动系统在原有基础上,对PCU(PowerControlUnit,动力控制单元)、VCU(VoltControlUnit,电压控制单元)和电控系统进行了大幅优化升级,并搭载了新型电机和IPU(IntelligentPowerUnit,智能动力单元),将纯电行驶时速从60km/h提升到了惊人的160km/h。
Honda称之为“无限接近EV的全新插电式混动系统”。
Honda将电机制作工艺由以往的圆形绕组方式变为方形线圈,使得电机总体积中线圈占比从48%提升至60%,产生的结果就是电机总体积减小了23%,功率密度提高到1.4倍,扭矩密度提高到1.3倍,换句话说就是同样体积的电机,功率和扭矩都得到了大幅度提高。再配合上VCU功率的提升和PCU的优化,提高了各个电动化组建的运转效率,才得以大幅度扩大了纯电行驶的使用范围。
当然如此高的纯电行驶速度,还需要大容量电池组配合。Honda为Sport Hybrid e+装配1了7kWh的高功率锂离子电池,使得搭载着这套系统的Honda Clarity PHEV在日本JC08工况下纯电续航里程达到110km以上。同时为了保证充电速率和性能表现,电池系统采用了水冷方式,既保证了空间的有效利用,又通过水冷的高效提升了温控效率,还增长了电池的耐久性,Honda称这套系统在正常寿命周期内完全无须更换电池组。
同时也正是因为扁平化的电池组在部署在底盘,降低了重心,使得其操控性也十分优秀。加上整体结构布局与上代系统几乎无异,保证了空间实用性至之余,还实现了较高的被动安全性能。
Honda素有“买发动机送车”的称号,从当年闪耀在F1比赛的V12发动机,到后来民用市场搭载的VTEC技术,Honda在技术上的革新,一次又一次俘获着用户的“忠心”。但当环保问题和能源问题已经迫在眉睫时,燃油车退出历史舞台已经是必然,而电动车的使用环境又不足以满足大部分人,所以混动技术的革新升级成为了较为实用的方向。
科技的创新,其本质是为了人类的福祉和方便,应该基于现实的环境情况和实用价值来衡量,而并非追求科技的“纯粹”,因为满足真正需求的技术,才是好技术。
SPORT HYBRID e+技术,让混动车不再只是“一切为省油”而生,而是不但拥有着电动车的性能、燃油车的续航,还保留了混动车的省油和节能,又兼顾了电动车的操控和安全。让喜欢电动车的用户不再因为续航而妥协,也让想要实用的用户享受到加速的乐趣。
随着搭载着Honda这项技术的车型陆续在2020年进入中国市场,或许下次再有朋友来找我咨询买车的事情,我就不需要如此大费周折为其“量身定制”了,毕竟“两全其美”的事情谁能拒绝。
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