2010 Honda Insight EX: Prezentare generală a sistemului hibrid
Noiembrie 06, 2009
Te-ai întrebat vreodată de ce este nevoie pentru a construi un hibrid? Ei bine, asta depinde de ce fel de hibrid este vorba.
Hibridele pe care Toyota și Ford le scot pe piață sunt hibrizi complexi (și eficienți) serie-paralel, ceea ce înseamnă că pot funcționa pe gaz, electricitate, un amestec direct paralel al celor două sau un mod piggyback serie în care motorul pe gaz generează electricitate pentru baterie, în timp ce un motor electric folosește acea electricitate pentru a acționa mașina. Pentru a reuși acest lucru este nevoie de două motoare electrice puternice care sunt integrate într-un sistem planetar CVT (dar destul de simplu din punct de vedere mecanic). Un software de control puternic comută continuu între aceste moduri, astfel încât nu trebuie să vă gândiți la asta.
Dar Honda Insight 2010 se bazează pe o configurație mai simplă, doar paralelă, în care motorul și transmisia sunt despărțite, astfel încât un motor electric subțire, de mărimea unui volant (cu o grosime de puțin peste 3 cm) poate fi strecurat între ele. Acest motor electric poartă numele de Integrated Motor Assist sau IMA, pe scurt.
În principiu, este prezentat astfel:
Motor –> IMA –> Transmisie
Să aruncăm o privire, începând cu partea din spate a mașinii.
Imaginea de mai sus din seria mea de prezentare a suspensiei arată de ce a fost folosită aici configurația simplă a suspensiei cu grinzi de torsiune: lasă mult spațiu între roți pentru un puț central adânc care găzduiește roata de rezervă și pachetul de baterii.
Există chiar spațiu pentru mai multe colțuri de depozitare. Acoperișul opțional pentru portbagaj, care se înfășoară cu arc, poate încăpea de fapt în fanta din partea de jos a fotografiei.
Acum să scoatem polistirenul de acolo pentru un minut.
Văd o rezervă. Dar mai e ceva acolo dedesubt.
Eureka! Este pachetul de baterii. Dar trebuie să spun că nu este unul foarte mare. Mai ales dacă ne gândim că aici se află și electronica de conversie a tensiunii și de monitorizare a încărcării.
Baterii în sine sunt alcătuite din celule de nichel-hidrură metalică (NiMH), tipul utilizat în aproape toate hibrizii și mașinile electrice de producție curentă.
Împreună, ele constituie un pachet de 100,8 volți care are o capacitate de 5,75 amperi-oră. Asta e greacă pentru tine? Să înmulțim volții cu amperi-oră (și să împărțim la 1.000) pentru a privi acest lucru în kilowați-oră (kWh), echivalentul electric al numărului de litri dintr-un rezervor de benzină.
Rezervorul electric al lui Insight este, prin urmare, de doar 0,58 kWh, iar acest lucru, printre altele, îl face un hibrid ușor. Prius, un hibrid „complet” mai hibrid, are o capacitate a bateriei de aproximativ 1,3 kWh.
Mutați-vă la un hibrid plug-in, cum ar fi mult clamatul Chevy Volt, iar capacitățile bateriei încep să varieze până la 9 kWh pentru a acomoda un pic de autonomie extinsă doar electrică prin amabilitatea prizei dvs. de perete. Treceți la ceva precum Mini E din 2009, o mașină complet electrică care depinde de energie pentru tot ceea ce face, și veți găsi o baterie cu o capacitate utilă de 28 kWh. Capacitățile bateriilor complet electrice vor crește, fără îndoială, în sus de aici.
Cum se descurcă Insight cu 0,58 kWh? Ei bine, motorul-generator electric (pe care îl vom vedea imediat) nu este foarte mare, deci nu consumă și nici nu regenerează foarte multă energie electrică. Bateriile hibride standard își obțin TOATĂ energia de la frânarea regenerativă, iar cantitatea pe care o pot absorbi depinde foarte mult de mărimea motorului-generator electric.
Bateria lui Insight stochează în esență suficientă energie pentru a recupera energia de la opririle în oraș pentru a o folosi imediat când plecați de la o oprire și pentru a reporni motorul de fiecare dată când acesta se oprește în timp ce „merge la ralanti” la semafor. Nu există o autonomie prea mare în ceea ce privește autonomia exclusiv electrică. Vorbim de secunde, nu de minute la un moment dat, în majoritatea situațiilor.
Ca toate bateriile hibride, acestea sunt considerate ca făcând parte din sistemul de emisii al mașinii, deoarece, dacă cedează, mașina va funcționa pe benzină mai mult timp și va emite mai mulți poluanți.
Și asta înseamnă că, probabil, nu va trebui niciodată să vă faceți griji cu privire la costul de înlocuire a bateriilor sau la impactul la groapa de gunoi al bateriilor hibride uzate, deoarece acestea trebuie să reziste pe toată durata de viață a garanției stricte de emisii din California de 10 ani sau 150.000 de mile.
Cum este posibil acest lucru? Prin a nu lăsa niciodată bateria să se golească la 0% și a nu o încărca niciodată la 100%. Cheia pentru a menține o durată de viață lungă a bateriei este gestionarea atentă a stării sale de încărcare sau SOC. Hibrizii și mașinile electrice iau acest aspect mult mai în serios decât sistemul de încărcare al unui pistol cu șuruburi Makita sau al altor aparate electronice de uz casnic reîncărcabile.
O baterie hibridă NiMH tipică va folosi, în termeni ipotetici foarte aproximativi, doar felia subțire de SOC de la, să zicem, 30% la 70% SOC. Oamenii sunt entuziasmați de bateriile cu litiu deoarece, prin comparație, se poate utiliza o gamă mai largă de SOC, cum ar fi de la 25% la 75% sau de la 20% la 80% SOC. Iar acest lucru înseamnă că se poate stoca mai multă energie electrică într-o baterie litiu-ion de aceeași dimensiune.
Puterea circulă între baterie și motorul-generator (în ambele sensuri) prin acest cablu portocaliu.
Află puterea pe care o oferă motorul de 1,3 litri cu 4 cilindri care dezvoltă singur 85 de cai putere! La nevoie, IMA poate furniza încă 13 CP (10 kW), aducând maximul la 98 de cai putere.
Evident, acesta nu este un propulsor construit pentru a aprinde lumea în flăcări, deoarece Insight își realizează economia de combustibil printr-o adaptare modernă a unui vechi principiu Honda stabilit în trecut la modelele lor „HF” pe benzină: Greutate redusă, un grup motopropulsor mic, o secțiune transversală mică a vehiculului cu o bună aerodinamică și anvelope subțiri cu rezistență redusă la rulare.
Formula include de obicei o transmisie manuală, dar aici se folosește o transmisie CVT eficientă. Dar este o CVT „normală” în loc de exotica CVT electro-mecanică văzută la Prius. Această iterație a Insight ar putea la fel de bine să folosească o transmisie manuală, așa cum a făcut și primul Insight, deoarece motorul-generator electric este mai mult un amplificator decât orice altceva.
Uitați-vă în interiorul cercului pentru a vedea motorul-generator IMA, unde este așezat intercalat între motor și transmisie. Ce ziceți de o privire mai atentă?
Verde = motor, Portocaliu = transmisie CVT și Galben = IMA, carnea din sandwich.
IMA poate adăuga până la 13 CP la ceea ce produce motorul și funcționează, de asemenea, ca demaror principal pentru motor.
Acest motor nu este niciodată complet deconectat de IMA, deoarece nu există un ambreiaj între cele două. Cu toate acestea, IMA poate totuși să propulseze mașina de unul singur în primele secunde după ce vă rostogoliți de la o oprire cu motorul oprit, dar arborele cotit se va roti în continuare și pistoanele vor continua să pompeze în sus și în jos.
Pomparea aerului în acest fel prin supape deschise creează o mulțime de rezistență care strică eficiența, așa că Honda folosește sistemul lor de comutare a camei VTEC pentru a oferi o ușurare. O came are profilul standard pe care motorul îl folosește ori de câte ori este în funcțiune, dar al doilea profil de came este complet rotund, astfel încât supapele de admisie și de evacuare nu se deschid niciodată, în timp ce pistoanele zboară fără să fie injectat combustibil.
La început, acest lucru pare că ar fi mai rău, deoarece este nevoie de putere pentru a comprima aerul brut într-un cilindru. Dar o primești aproape toată înapoi, deoarece pistonul este împins înapoi după ce ajunge în punctul mort de sus datorită efectului de arc de aer. Iar această mișcare este netezită de faptul că 4 pistoane fac acest lucru în diferite părți ale ciclului, astfel încât forțele de compresie dintr-un cilindru sunt compensate de forțele de extensie din alt cilindru.
NOTA: Vedeți de ce soluțiile alternative pentru suspensie sunt mult mai ușoare decât cele pentru grupul motopropulsor??
Poate cel mai important rol al IMA este frânarea regenerativă. Atunci când ridicați accelerația, calculatorul inversează polaritatea din interior pentru a transforma IMA dintr-un motor într-un generator. Această electricitate generată curge înapoi în baterie, iar acțiunea de a o genera creează o mică forță de „frânare” decelerativă în timp ce magneții din generator își fac treaba.
Forța este mică în acest caz din cauza dimensiunii reduse a IMA și a bateriei: nu poți genera și stoca decât atât de mult cu această configurație ușoară. Ca urmare, forța de frânare regenerativă nu se simte mai semnificativă decât simpla frânare a motorului în treapta superioară de viteză în mașina ta pe benzină. Trebuie să folosiți în continuare pedala de frână și sistemul convențional de frânare cu discuri/tamburi pentru majoritatea nevoilor de încetinire și oprire. Acestea fiind spuse, utilizarea delicată a pedalei și încetinirea treptată pe o distanță lungă permit sistemului de regenerare să absoarbă cât mai mult posibil.
Nu este cazul în Mini E-ul nostru complet electric, unde o baterie imensă (de 50 de ori mai mare) și un motor-generator mare (singurul motor principal din mașină) pot (și trebuie) să înghită cât mai mult suc posibil. Mașinile electrice trebuie să recupereze fiecare fărâmă pentru a-și atinge autonomia anunțată.
Și astfel, Mini E se conduce ca o mașină cu sloturi, cu forțe substanțiale de frânare regenerativă care apar prin simpla ridicare a piciorului de pe pedala de „gaz”. Sunt atât de puternice încât te poți descurca fără să folosești pedala de frână obișnuită 70% din timp; atât de puternice încât luminile de frână sunt programate să se aprindă prin intermediul computerului pentru ca mașina din spate să nu te lovească din spate.
Anvelopele subțiri 175/65R15 reduc rezistența la rulare în tradiția Civic și CRX „HF”. Contul final al economiei de combustibil EPA este de 40 în oraș/43 pe autostradă/41 mixt.
Honda Insight ne-a impresionat și ne-a entuziasmat atunci când am văzut-o și am condus-o pentru prima dată la lansarea de presă, dar asta a fost atunci când moara de zvonuri avea un preț cuprins între 17.000 și 18.000 de dolari, iar benzina era de peste 4 dolari pe galon.
Dar Insight a ajuns să înceapă la peste 20.000 de dolari (cu destinația). Pentru asta primești o Honda cu putere redusă în sensul tradițional Honda frugală „HF”, care primește un mic impuls de performanță și economie de la un sistem mild hybrid simplificat. Cu prețuri moderate ale combustibilului, acest preț pare un pic cam piperat.
Dan Edmunds, director de testare a vehiculelor