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在燃油車時代,由於本田對於發動機的極致效能追求,車迷群體中流傳著一句話:VTEC is the best!但在新能源車時代,技術宅屬性很強的本田其實走的非常慎重。關於本田的 SPORT HYBRID 混動系統大家已經比較熟悉,而本田新推出的基於混動技術研發的插電式混動系統的名稱也非常簡單,就叫做 SPORT HYBRID e+。在 2019 的廣州車展上,我們得到了一次與本田 PHEV 系統開發專案負責人石倉譽士面對面交流的機會。讓我沒想到的是,這位 1988 年就入職本田的技術專家居然是個挺幽默的人。

關於 SPORT HYBRID e+ 系統

即使本田在新能源領域走的很慎重,但是隨著整個行業的變化,本田也逐步將自身產品線向電氣化過渡。其推出的 SPORT HYBRID 系列,繼 Accord 、 Inspire 、 CR-V 之後,今年擴大到 Odyssey 、 Elysion 等 MPV 車型。可以說從傳統的汽油車到混合動力 HEV 的程序已經基本結束,接下來面向中國市場主要的變化就是要推出插電式混動 PHEV,最後發展到 EV。從技術發展演變過程來看,PHEV 是最接近 EV 車的系統,這也是本田對於 SPORT HYBRID e+ 系統整個介紹過程中多次提到的一個資訊點。

本田的工程師喜歡自研,在面對新的工業需求時,他們希望把技術從頭到尾都研究清楚。其實早在 2013 年最早的 i-MMD 車型上市,9 代的Accord,就是同時提供插電版本和非插電版本,也就是說早在 2013 年已經有了 i-MMD Plug-In。所以說 SPORT HYBRID e+ 系統在成熟度方面其實已經有超過好多年的考量,車展現場帶來的這臺 Clarity PHEV 車型目前也已經日本和美國等幾個市場銷售。

SPORT HYBRID e+ 系統的技術亮點

說到 SPORT HYBRID e+,就不得不提到 SPORT HYBRID i-MMD 這個平臺,實際上這兩者在元件上、結構上都是共通的。了解豐田和本田混動系統的人都知道本田混動車型其實在 EV 方面的效能方面本來就非常的出色。對於 SPORT HYBRID e+ 系統來說,這套系統在i-MMD平臺的基礎上又進行了強化,其中主要的改動點一個是電池組,還有一個是PCU板塊。

1.SPORT HYBRID e+ 系統的電池組

SPORT HYBRID e+ 系統對比SPORT HYBRID來說,首先是電池更大。以引數來看,Clarity PHEV 搭載了 17kWh 的松下三元鋰電池,現款Accord SPORT HYBRID 上的使用的是約 1.3 kWh的鋰電池。

在 PHEV 車型上系統最低要求的工作電量為 20%,也就是說 PHEV 系統上最少電量的時候都有3.4kWh,這個幾乎是 hev 版本最大電量時候的 3 倍。大電池帶來的好處是 AER(EV續航里程)可以達到 114 公里左右。而且在 PHEV 車型上,EV驅動的最高速度達到160km/h,相比 HEV 車型擴大了 EV 驅動模式的使用範圍。這樣的好處就是無論是市區還是高速都可以使用純電模式。

值得一提的是 Clarity PHEV 僅有一個 26L 的油箱,但依賴這個小油箱,結合大約 114 公里的純電續航里程,整車總續航里程是 842.6 公里左右。

對於插電式混動車型來說一般來講改良都會增加電池,但是增加電池容量體積必然會增加,所以電池可能就會被放在後備箱或者後座位的下方,但這樣乘客的乘坐空間會被壓縮,本田 SPORT HYBRID e+ 系統為了解決這個問題,工程師也花費了一番功夫。以 Clarity PHEV 舉例子,電池組是集中放在前座和後座的地板下方,這樣一來轎車的後排座位腳部的空間會更大,確保了乘客的乘坐空間的舒適性和寬敞,這實際上也是在提高 EV 效能的基礎上增加了舒適度的考慮。

2.SPORT HYBRID e+ 系統相比 SPORT HYBRID 的改進

本田的插電式混動同樣採用了雙電機的形式,這兩個電機的型別也和普通的 iMMD 一樣,一部是驅動用、一部是發電用,其中發電用的電機和現款Accord SPORT HYBRID 上的發電用電機是一樣。但是 Clarity PHEV 採用的燃油發動機是 1.5L 的阿特金森發動機,規格小於Accord銳混動的 2.0L 阿特金森發動機。

在 Clarity PHEV 上的,PCU(動力控制單元)和 i-MMD 上的大小雖然差不多,但是在 PCU 方面的改變很多,其中最重要的是 VCU(電壓控制單元)的創新和改進。VCU(電壓控制單元)採用交錯迴路,升壓系統進行了改造,原來是一相的升壓,現在改成了兩相交錯的升壓。

SPORT HYBRID e+ 系統的研發花費了八年時間才完成,一開始 PCU 還沒辦法做到小型化、壓縮體積,曾經一度放在後備箱裡,但是這樣肯定不符合本田對於技術的追求。後來在SPORT HYBRID e+ 系統上驅動電機的製造方式也進行了改變,由插入製法方式變為分段線圈定子結構,這使得繞組佔積率從原來的 48% 上升到 60%,而電機總體實現了 23% 的小型化,功率密度比以往(相比現款混動Accord)提高到 1.4 倍,扭矩密度提高到 1.3 倍。

在SPORT HYBRID e+ 系統上通過採用全新的磁耦合電感,大幅提升電壓控制單元VCU(電壓控制單元)的持續功率和功率密度,插電式混動版 VCU 的持續功率相比現款Accord SPORT HYBRID 提高了 3.3 倍。而且解決了在一個元件上佈置更多感測器而不受影響的問題。

3.SPORT HYBRID e+ 系統的冷卻設計

為了保證更好的冷卻,電池組採用了水冷系統。電芯的下方是一個 3 毫米厚的水套,冷卻水從裡面通過。而且水套和電池組的貼合度非常高,通過這種方式進行冷卻從而達到輕薄化。為了電池組的輕薄化,本田考量了電池組的位置和水套的薄度,同時也將盡可能多的部件放到繼電器當中。

從切割模型上來看,冷卻水進入電池後分為四大管道,為了保證流量的均衡從而實現溫度的均衡,冷卻水入口和出口的溫度差可以控制在1到2度。為了控制體積,車輛後部的充電口實際上也是和冷卻系統連在一起的。本田在高溫和高寒地區對這套系統也進行過測試,50度的美國死亡谷和零下30度的寒冷地區都可以正常工作。電池的使用壽命,會超過十五年。

電池組的蓋子是樹脂做的,本身就具有隔熱效能。底部的金屬板是鐵製的,中間的部分會稍微浮起來一點,不會直接貼在底板上。所以整個電池組本身就是隔熱的體系。電池組是直接固定在金屬底板上的,但是水套不是固定在底板上的,而是有彈簧支撐的,是懸空在底板上的,通過這樣一種方式增加了空氣流通,增加了隔熱的功能。

專訪本田技術專家石倉譽士

1988年,石倉譽士進入本田技研工業株式會社,開啟了他在本田的技術研發職業生涯。從 1991 年起到今天,28 年來他便一直致力於車用電池的開發工作。

為了新能源的佈局推進,本田計劃將於 2020 年向中國市場投放搭載插電式混動系統 SPORT HYBRID e+ 的車型。其實大家都非常關心明年會是哪臺車型最先使用 SPORT HYBRID e+ 技術,但是關於市場計劃方面的訊息,幽默的石倉譽士選擇了避而不談。所以專訪環節我們還是專注於技術層面和石倉譽士進行了一番交流。

問題1:Honda 對於車型電池的衰減情況測試會採用什麼方案,比如 4S 店的售後精確測試會採用什麼技術方式?而車子本身自檢的粗略測試會採用什麼技術方式?可否會在車機系統中控屏上展示一個頁面,和手機系統一樣展示剩餘的電池健康、電池容量剩餘半分比?

答:首先,在設計之初,我們對電池組的壽命就設計得非常長。另外,為了保證均衡性,我們始終會進行監控管理。其實我們對所有的電芯的電壓和電流都有監控,從資料中會判斷電池組的健康狀況。相當於每一塊電池的狀態在日常使用中都進行監控管理,這一款車在日本和美國銷售,在有銷售的國家,我們會隨時將資料上傳到伺服器中,分析電池的健康狀況。

在 4S 店中我們會用到 HTDS 的監控單元組,只要連線到電池上,對電池的狀況即可一目了然。所以一般來講,使用者正常使用的情況下,十年到十五年電池容量的衰退量會控制在 10% 到 20%,因此車內不會有顯示電池狀況的頁面。雖然不會隨時隨地的顯示,但是電池組哪怕出現了一點問題,我們會馬上反饋給使用者。

問題2:關於未來對於電池的選擇策略,可否舉例具體的案例。比如 Jeep 指揮官 PHEV 參考電池 NCM 的配比,選擇了 NCM333 的電池,因為這個電池的迴圈性和安全性比較好,因為 Ni 元素的含量越高,材料的熱穩定性越差。

NCM333 電池在 260 ℃ 以上才開始發生熱失控

答:現在本田採用的電池是三元鋰電池 NCM333。三元鋰電池中三種元素配比不同是有原因的。最大的原因就是會影響成本,其中的元素鈷越少,成本就越低。所以如果需要降低成本,可以減少鈷的含量和配比。另外,提高電池的能量密度,也是一種降低成本的方式。這個涉及到電池的成分,正極採用的是鋁,負極用的是銅。目前有兩種方法,一種是做一個較大的電極,正負極使用鋁和銅。另一種是做一個小和厚的,元素塗厚一點。相比較而言,是做得較小的這一種反而用的量會減少。

所以簡單來說,汽車品牌做 EV 或 PHEV 的時候,都會盡可能增加電池(容量),那麼就會首先提高能源密度,其次降低電池成本,這是每個品牌都在摸索的方向。所以為了延長續航里程並降低成本,我們在電池能量的配比上都是從最開始的“333”(鎳 3 錳 3 鈷 3)到後面的“523”,然後到“811”,這就是我們所說的通過減少鈷的含量控制成本的方式。每種配比做出的電池效能肯定有所不同,目前“811”這種配比的電池市面上有售的,壽命也是可以得到保障的。

問題3:Honda 目前在中國市場推行的 HEV 產品,售價與相對應的燃油版車型相比,相差並不是很大。那麼 PHEV 系統的成本相對於 HEV 和傳統燃油系統來說,大約處在一個什麼水平線上呢?

未來非純電車型的最高配可能都會是插混

答:PHEV 與 HEV 相比最大的不同在於電池的搭載量,所以電池搭載得多,成本就會相對提高。在效能相同的情況下,價格高的消費者在選擇時一定會猶豫。但我們這款車 EV 的效能也非常好,首先靜謐性非常好,在行駛的時候也非常安靜,同時效能也非常傑出,所以我們面向的是比燃油車更高一個層次的(車型)。雖然成本有所提高,但無論在 EV 或是整個車身的材質選擇上也希望消費者能感受到物超所值,提供更好的乘坐感受和體驗。

問題4:本田在低溫環境下的電池消耗、保證電池壽命上是否做過試驗呢?

螺絲凸出來的部分可以加一個 PTC 加熱器

答:這個電池系統在零下 30 度的環境下照樣可以啟動電機。這輛車在加拿大有所銷售,最冷可以達到零下四十度,因此在中國的寒冷環境也可以正常行駛。加拿大銷售的這款車有所不同,螺絲凸出來的部分是面向加拿大的規格,針對當地的寒冷天氣,加拿大的車型銷售時會加一個 PTC 加熱器。這一系統採用樹脂和金屬的材料和懸浮式的結構,實際上整一個的電池單元形成了一個格的結構,只要加一個小小的加熱器就可以維持溫度。現在大家看到的這一款 Clarity 的插電混動,在研發的時候確實是針對美國、加拿大和日本市場設計的。但電池組在研發的時候考慮的是全球市場,所以可以滿足非常高熱的地區,也可以滿足非常寒冷的地區。不管是 EV 或是插電式混動也好,裡面都需要電池,所以我們也深知電池的安全性、壽命、耐用性是普遍關心的話題。所以水冷系統和加溫系統也是能充分保證電池組的溫度均一,也有助於電池組延長壽命。

編輯總結 /

從傳統的汽油車到混合動力 HEV,再到插電式混動 PHEV,最後發展到 EV,從上述技術發展演變過程來看,PHEV 是最接近 EV 車的系統。本田 2025 年之前將向中國投放包括 HEV、PHEV、EV 在內的 20 款以上電動化車型。其中 2020 年會向中國市場投放搭載插電式混動系統SPORT HYBRID e+ 的車型。不知道本田在純電動平臺車型引進方面會在什麼時候給我們一個準確的訊息。

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