2010 Honda Insight EX: Prohlídka hybridního systému
6. listopadu 2009
Přemýšleli jste někdy o tom, co je potřeba ke stavbě hybridu? No, to záleží na tom, o jakém hybridu mluvíte.
Hybridy, které uvádí na trh Toyota a Ford, jsou složité (a efektivní) sériově-paralelní hybridy, což znamená, že mohou jezdit na plyn, elektřinu, přímým paralelním smícháním obojího nebo v sériovém režimu piggyback, kdy plynový motor vyrábí elektřinu pro baterii, zatímco elektromotor tuto elektřinu využívá k pohonu vozu. K tomu jsou zapotřebí dva výkonné elektromotory, které jsou integrovány do ohromujícího (ale mechanicky poměrně jednoduchého) planetového systému CVT. Výkonný řídicí software mezi těmito režimy neustále přepíná, takže na to nemusíte myslet.
Naše Honda Insight 2010 je však založena na jednodušším, pouze paralelním uspořádání, kdy jsou motor a převodovka od sebe odděleny, aby mezi ně mohl být vsunut tenký elektromotor velikosti setrvačníku (o tloušťce něco málo přes 2 cm). Tento elektromotor nese název Integrated Motor Assist, zkráceně IMA.
V podstatě je uspořádán takto:
Motor –> IMA –> Převodovka
Podívejme se na to, počínaje zadní částí vozu.
Výše uvedený snímek z mého seriálu o zavěšení ukazuje, proč zde bylo použito jednoduché uspořádání zavěšení se zkrutným nosníkem: mezi koly zůstává dostatek místa pro hlubokou centrální šachtu, ve které je umístěno rezervní kolo a akumulátor.
Je zde dokonce místo pro několik odkládacích koutů. Do otvoru ve spodní části fotografie se skutečně vejde volitelný rolovací kryt zavazadlového prostoru s pružinou.
Teď odtud na chvíli vytáhneme ten polystyren.
Vidím rezervu. Ale pod ní je ještě něco jiného.
Eureka! To je ta baterie. Ale musím říct, že není moc velký. Zvlášť když uvážíte, že je zde umístěna i elektronika pro konverzi napětí a monitorování nabíjení.
Samotné baterie jsou tvořeny nikl-metalhydridovými (NiMH) články, které se používají téměř ve všech současných vyráběných hybridech a elektromobilech.
Společně tvoří 100,8voltovou sadu, která má kapacitu 5,75 ampérhodiny. Říká vám to něco? Vynásobme volty ampérhodinami (a vydělme je tisícem) a podívejme se na to v kilowatthodinách (kWh), což je elektrický ekvivalent počtu galonů v nádrži benzinu.
Elektrická nádrž modelu Insight má tedy pouhých 0,58 kWh, a to z něj mimo jiné dělá mild hybrid. Prius, „plnohodnotný“ hybrid, má kapacitu baterie přibližně 1,3 kWh.
Přejděte na plug-in hybrid, jako je tolik opěvovaný Chevy Volt, a kapacita baterie se začne pohybovat až na úrovni 9 kWh, abyste si mohli dopřát trochu delší dojezd pouze na elektřinu ze zásuvky. Pokračujte k něčemu, jako je náš Mini E z roku 2009, plně elektrický vůz, který je závislý na šťávě pro všechno, co dělá, a najdete baterii s využitelnou kapacitou 28 kWh. Kapacita baterií pro plně elektrické vozy bude nepochybně stoupat.
Jak si Insight vystačí s 0,58 kWh? Inu, elektromotor-generátor (který uvidíme za chvíli) není příliš velký, takže nespotřebovává ani nerekuperuje příliš mnoho elektřiny. Standardní hybridní baterie získávají VŠECHNU šťávu z rekuperačního brzdění a množství, které mohou odebrat, je důkladně závislé na velikosti elektromotoru-generátoru.
Baterie modelu Insight v podstatě uchovává dostatek energie pro rekuperaci energie ze zastávek ve městě k okamžitému využití při odjezdu ze zastávky a pro opětovné nastartování motoru při každém vypnutí na „volnoběh“ na semaforech. Dojezd plně na elektřinu není nijak velký. Ve většině situací se bavíme o sekundách, nikoliv o minutách.“
Stejně jako všechny hybridní baterie jsou i tyto považovány za součást emisního systému vozu, protože v případě jejich selhání bude vůz více času jezdit na benzin a vypouštět více škodlivin.
A to znamená, že se pravděpodobně nikdy nebudete muset starat o náklady na výměnu baterií nebo o dopad vybitých hybridních baterií na skládky, protože musí vydržet přísnou kalifornskou emisní záruku po dobu 10 let nebo 150 000 km.
Jak je to možné? Tím, že nikdy nenecháte baterii vybít na 0 % a nikdy ji nenabijete na 100 %. Klíčem k udržení dlouhé životnosti baterie je pečlivá správa jejího stavu nabití neboli SOC. Hybridy a elektromobily berou tento aspekt mnohem vážněji než nabíjecí systém šroubovací pistole Makita nebo jiné dobíjecí domácí elektroniky.
Běžná NiMH hybridní baterie bude, velmi hrubě hypoteticky řečeno, využívat pouze tenký plátek SOC řekněme od 30 % do 70 % SOC. Lidé jsou nadšeni lithiovými bateriemi, protože pro srovnání lze využít širší rozsah SOC, například od 25 % do 75 % nebo od 20 % do 80 % SOC. A to znamená, že do stejně velké lithium-iontové baterie lze uložit více elektřiny.
Tímto oranžovým kabelem proudí energie mezi baterií a motorgenerátorem (v obou směrech).
Podívejte se na sílu, kterou představuje 1,3litrový čtyřválcový motor, který sám o sobě dosahuje výkonu 85 koní! V případě potřeby může IMA dodat dalších 13 koní (10 kW), čímž se maximální výkon zvýší na 98 koní.
Je zřejmé, že se nejedná o žádnou pohonnou jednotku stvořenou k tomu, aby zapalovala svět, protože Insight dosahuje své úspornosti díky moderní adaptaci starého principu Hondy, který byl stanoven v jejich minulých modelech „HF“ určených pouze na benzín:
Tento vzorec obvykle zahrnuje manuální převodovku, ale zde je použita účinná převodovka CVT. Jde však o „normální“ CVT namísto exotické elektromechanické CVT, kterou známe z modelu Prius. Tato iterace modelu Insight by mohla stejně dobře používat manuální převodovku, jako tomu bylo u prvního Insightu, protože elektromotor-generátor je spíše posilovačem než čímkoli jiným.
Podívejte se dovnitř kruhu, abyste viděli motorgenerátor IMA, kde je umístěn mezi motorem a převodovkou. Co se podívat zblízka?“
Zelená = motor, oranžová = převodovka CVT a žlutá = IMA, maso v sendviči.
Převodovka IMA může přidat až 13 koní k výkonu motoru a funguje také jako hlavní startér motoru.
Tento motor není nikdy zcela odpojen od převodovky IMA, protože mezi nimi není spojka. IMA přesto může první sekundy po rozjezdu z místa s vypnutým motorem pohánět vůz sám, ale klikový hřídel se stále otáčí a písty stále pumpují nahoru a dolů.
Přečerpávání vzduchu tímto způsobem přes otevřené ventily vytváří velký odpor, který ničí účinnost, takže Honda používá svůj systém přepínání vaček VTEC, který poskytuje úlevu. Jedna vačka má standardní profil, který motor používá vždy, když běží, ale druhý profil vačky je zcela kulatý, takže sací a výfukové ventily se nikdy neotevřou, protože písty létají bez vstřikování paliva.
Na první pohled se zdá, že by to bylo horší, protože ke stlačení surového vzduchu ve válci je potřeba výkon. Ale téměř všechen se vám vrátí, protože píst je po dosažení mrtvého středu tlačen zpět díky efektu vzduchové pružiny. A tento pohyb je vyhlazen tím, že to dělají 4 písty v různých částech cyklu, takže kompresní síly v jednom válci jsou kompenzovány roztahovacími silami v jiném.
POZNÁMKA: Vidíte, proč je obcházení zavěšení mnohem jednodušší než obcházení hnacího ústrojí?
Možná nejdůležitější úlohou IMA je rekuperační brzdění. Když ubereš plyn, počítač v něm změní polaritu a změní IMA z motoru na generátor. Tato vyrobená elektřina proudí zpět do baterie a její výroba vytváří malou zpomalovací „brzdnou“ sílu, protože magnety v generátoru dělají svou práci.
Síla je v tomto případě malá kvůli malým rozměrům IMA a baterie: s tímto mírným nastavením můžete vyrobit a uložit jen tolik. Výsledkem je, že rekuperační brzdná síla není o nic významnější než obyčejné brzdění motorem na nejvyšší rychlostní stupeň ve vašem benzinovém autě. Stále musíte používat brzdový pedál a konvenční kotoučový/bubnový brzdový systém pro většinu vašich potřeb při zpomalování a zastavování. Šetrné používání pedálu a postupné zpomalování na delší vzdálenosti však umožňuje, aby systém regen absorboval co nejvíce energie.
To není případ našeho plně elektrického Mini E, kde obrovská baterie (50krát větší) a velký motorgenerátor (jediný hlavní motor ve voze) mohou (a musí) spolykat co nejvíce šťávy. Elektromobily musí rekuperovat každý zbytek, aby dosáhly svého inzerovaného dojezdu.
A tak Mini E jezdí jako auto na automatech, se značnou rekuperační brzdnou silou, která vzniká pouhým zvednutím nohy z „plynového“ pedálu. Jsou tak silné, že se v 70 % případů obejdete bez použití běžného brzdového pedálu; tak silné, že brzdová světla jsou naprogramována tak, aby se prostřednictvím počítače rozsvítila a auto jedoucí za vámi do vás nenarazilo zezadu.
Potažené pneumatiky o rozměru 175/65R15 snižují valivý odpor v tradici Civicu a CRX „HF“. Konečná hodnota spotřeby paliva podle EPA je 40 ve městě/43 na dálnici/41 v kombinaci.
Honda Insight na nás udělala dojem a nadchla nás, když jsme ji poprvé viděli a řídili na novinářské prezentaci, ale to bylo v době, kdy se proslýchalo, že cena se pohybuje v rozmezí 17 000 až 18 000 dolarů a benzín stojí přes 4 dolary za galon.
Ale Insight nakonec začíná na více než 20 tisících dolarů (s cílovou cenou). Za to získáte nízkovýkonnou Hondu ve smyslu tradiční úsporné Hondy „HF“, která získá trochu výkonu a úspornosti díky zjednodušenému mild-hybridnímu systému. Při mírných cenách paliva se tato cena zdá být poněkud vysoká.
Dan Edmunds, ředitel testování vozidel
.