誰說油電混合=環保?Honda Sport Hybrid i-MMD 系統全面解析

2016/10/31

說起混合油電系統,應該大家會馬上聯想到 Toyota。的確自 1997 年首款油電混合車 Prius 與其 Toyota Hybrid System 開始掀起混合動力風潮之後,許多車廠都開始重視到混合動力系統這個藍海。而身為市場龍頭的 Toyota ,當然不會一招闖天下,除了 Toyota Hybrid System THS 與次世代 Toyota Hybrid System THS-II系統以外,還有率先運用在 Crown S170 車型上的 Mild Hybrid 系統THS-M(Toyota Hybrid System-Mild)和運用在二代 Estima Hybrid、一代 Alphard Hybrid THS-C(Toyota Hybrid System-CVT) 的混合動力系統。不過二套系統在上述車款停產之後就不再使用。

由於當時 Nissan 在 90 年代末期面臨到嚴重的財務危機、Mazda 對於油電系統毫無興趣、Daihatsu/Suzuki 持續專研小車、Subaru 還是堅持 Boxer 水平對臥引擎、Mitsubishi 全力研發 GDI 缸內直噴技術,所以日系車廠絕大部分沒有在混合動力系統有所建樹。相反的 Honda 本田技研幾乎同時期也發表了混合動力技術,同時也採用專用車型的方式來推廣,這就是在 1999年推出的第一代 Insight 油電車,不過和 Toyota 純種混合動力不同,Honda 推出的版本反而是汽油引擎為主、電動馬達僅為輔助用的 IMA(Honda Integrated Motor Assist System)輕混合動力系統。

IMA系統使用 Honda i-VTEC引擎配上電動馬達,可達到有效的節能與性能表現,不過因為仍屬中度混合動力的程度,效果仍算有限。即便 Honda 很快地將此技術下放二代 Fit Hybrid、Fit Shuttle、Freed、Freed Spike 和CR-Z等車款,但在市場上銷量一直遠不如 Toyota 的全面重混合系統。

隨著 Mild Hybrid 輕度混合系統已經不是市場上主流,Honda 最終也決定放棄 IMA 這套系統,現行 CR-Z 也將成為最後一款採用此系統的車型,其餘車款在陸續大改款之後,慢慢開始採用 2012年底發表的 Earth Dreams Technology 地球夢科技所延伸出的新一代混合動力系統「SPORT HYBRID」,同時針對不同等級、車款推出三種不同類型的混合動力系統,分別是採用一顆電動馬達驅動的 SPORT HYBRID i-DCD 、採用二顆電動馬達驅動的 SPORT HYBRID i-MMD與採用三顆電動馬達驅動的 SPORT HYBRID SH-AWD。

如果讀者有印象,會發現無論是 Fit Hybrid、Vezel Hybrid、Grace Hybrid、Shuttle Hybrid 等車型都是採用 SPORT HYBRID i-DCD ,而這套系統原先也是針對小型與中小型車款所開發,所以結構上也是採用1.5L Akinson Cycle 汽油引擎搭配內含單一馬達的7速DCT 雙離合變速箱,由於變速箱內奇數齒輪與偶數齒輪分別帶有離合器,所以擁有兩種不同的駕駛模式,一種是引擎和電動馬達分別使用不同齒輪的Hybrid Drive 模式,以及僅使用電動馬達的 EV Drive 模式。

而率先運用在Accord Hybrid、Accord Plug-In Hybrid 與剛上市沒多久的 Odyssey Hybrid 車型,則是針對中型房車所設計的 SPORT HYBRID i-MMD 混合動力系統,透過2.0升 i-VTEC Atkinson 汽油引擎與二組電動馬達的設定、全新的動力控制單元、 Honda 首見的「餘熱回收供熱系統」、「H4」馬達,使得整體結構縮小23%。

最後運用在 Honda Legend/Acura RLX、NSX 車上的 SPORT HYBRID SH-AWD則是大型房車與跑車上所專用,雖然可以達到無可匹敵的卓越駕馭性能,但由於成本過高、同時整套系統也非常複雜,目前僅有頂級車型才會使用。這套系統主要搭載310hp最大馬力的3.5L V6 SOHC i-VTEC缸內直噴汽油引擎/DOHC i-VTEC 雙渦輪增壓引擎、內置一具電動馬達的七速雙離合器變速箱,以及另外兩具電動馬達,綜合馬力針對不同車款為377hp/581ps。另外配備SH-AWD四驅系統,可以根據不同的行駛狀態主動分配扭矩。

 

而依照本田技研的規劃,這三套分屬不同等級車款所匹配的油電混合系統,i-DCD 部分不會再行擴展,而會鎖定在 Fit、Shuttle、Grace、Freed 與 Vezel 車型上,而中型車款所使用的 i-MMD混合動力系統,則會成為Honda Sport Hybrid 混合動力系統研發與使用的重點,本文重點也將放在 i-MMD 上,至於昂貴的 SH-AWD 系統也不會有所更動。

目前Honda SPORT HYBRID i-MMD 混合動力系統主要由 2.0升 i-VTEC Atkinson 循環 DOHC i-VTEC 直列四缸汽油引擎、作為驅動電動馬達的的H4型交流同步電動馬達、發電馬達、PCU動力控制模組、設計在後軸附近的Blue Energy 鋰離子二次電池組與 IPU 智慧型動力控制模組等部品組成。

i-MMD混合動力系統具有三種運作模式:包含短程行駛下與輔助加速的 EV Drive  純電模式、結合電動馬達驅動前輪與汽油引擎動力傳遞到發電機的 Hybrid Drive  模式、透過離合器連接引擎與推進馬達驅動前輪的 Engine Drive。

EV Drive  純電模式採用電動馬達來驅動車子,在此最高車速為120km/h,充滿電的話大約可以以20-30km/h的時速行駛2km,此時整套系統裡的離合器會斷開,引擎處於閒置狀態。而在煞車或是速度降低的狀況,車輪會帶動驅動馬達轉動來產生電力,並將電力儲存在鋰電池當中。也就是說驅動馬達身兼發電馬達,此時就如同電動車一般,提供強而有力的加速感。

Hybrid Drive 模式則是會出現在加速或者鋰電池電量降低的時候,此時引擎會啟動來帶動發電機產生電流,同時與鋰電池的電流匯流在一起,供電給電動馬達來營造更強的動力。而在Hybrid Drive 模式下,引擎可以維持在最省油的 2000rpm 發電,同時大扭力的驅動馬達提供強而有力的動力下,也成為i-MMD 最具效率的模式。

至於有些讀者可能會好奇,這三種運作模式是如何判別的?通常 i-MMD 會考量到剩餘電量SOC、瞬間車速與維持車速/加速需要的動力三大因子。在EV Drive和Engine Drive 模式下由於油耗表現會較為優異,所以會成為系統的首選。

而由 Blue Energy 生產的高容量鋰離子二次電池組也與 Toyota 系統所採用的電池組不盡相同。為了保護電池壽命,i-MMD 混合系統僅會使用 50%上下的電池容量,而且充電時也不會將其充飽,放電時也不會全部放光。而 Toyota  THS-II 系統絕大部分還是採鎳氫電池組,在僅能採用 40 %-80% 之間徘徊、同時充電時一樣不會充飽,放電時也不會全部放光的狀況下,在純電力行駛下 Honda i-MMD 系統的距離會比 Toyota THS-II 系統來得高。

與 Toyota Hybrid System THS-II 混合動力系統相比,雖然一樣都有二具電動馬達,但Toyota 採用的是串並聯式構造,而 i-MMD混合動力系統採用更簡潔的串聯式構造。也因此 Toyota THS-II 在運作時會不斷地調整各個動力來源的混合比例,電動馬達在大部分狀況會持續驅動車輪,而在引擎發揮最大效率的狀況時,系統會直接將離合器斷開電動馬達,使用引擎通過減速齒輪組來直接驅動車輪。

而 i-MMD系統則是不斷切換動力來源,引擎與電動馬達透過動力分配機構(Power Split Device)的行星齒輪組互相連​​接,加上各個零件之間是採用固定齒比連接,沒有變速系統,即便引擎或是電動馬達沒有運轉時,都會持續連接另外一方來空轉。

另外一個不同之處在於 i-MMD系統中的驅動馬達和發電馬達用途是固定的,而Toyota Hybrid System THS-II 系統當中作為發電馬達、引擎啟動馬達、提供額外驅動力的 MOTOR 1 與驅動電動馬達、加速輔助動力、作為剎車動能回收的發電機,可讓能量再生用的 MOTOR 2,視情況不同會有不同種用途。

因此我們可以知道, i-MMD 系統將電動馬達與引擎各司其職來發揮各自的優勢,Honda 更克服驅動馬達傳遞動能到車輪與引擎傳遞通能到車輪這二種情況互相切換可能造成的頓挫感。

Toyota Hybrid 系統運作影片:

Honda Sport Hybrid i-MMD 系統運作影片:

而為了達到沒有頓挫感的要求,i-MMD混合動力系統便採用最大熱效率達 39% 與大馬力輸出的引擎,同時使用比對手更強大的電動馬達。引擎部分採用 2.0升 i-VTEC Atkinson 汽油引擎,最大馬力達到 145hp/6,200rpm、最大扭力 17.9 kg.m /4,000rpm 的水準 。至於 H4 型電動馬達的動力輸出達到了最大馬力 184ps/ 5000-6000 rpm、最大扭力 32.1 kg.m /0-2000rpm的水平。

如果和最稱職的對手 Camry Hybrid,或者是上級車款 Crown Hybrid、Lexus IS300h/GS300h 所使用的 2JM 電動馬達與 1KM 電動馬達相比,前者最大馬力 143ps、最大扭力 27.5 kg.m ;後者最大馬力 143ps、最大扭力 30.6 kg.m 的表現都略遜於 Honda 的 H4 電動馬達。

當然 i-MMD系統當中也沒有所謂的變速箱,而且傳動機構比起 Toyota THS-II 系統當中的複雜行星齒輪組構造更為輕量化。所以看到這邊可以了解,透過如此強大動力的電動馬達與高效率傳動機構,在不同狀況下都能夠提供極佳的動力輸出,這也是為什麼在日規型錄上,Honda 特別強調「 0.001 單位的瞬間爆發力」的加速感緣由了!

看完了 Honda Sport hybrid 系統的介紹之後,你是否會覺得那熟悉的本田技研又回來了呢?雖然迫於現實 Honda 還是放棄了輕度混合動力系統,但本田技研還是花了很大心力去研發符合品牌精神、同時又能節能的混合動力系統,無論是一顆電動馬達驅動的 SPORT HYBRID i-DCD 、採用二顆電動馬達驅動的 SPORT HYBRID i-MMD或是採用三顆電動馬達驅動的 SPORT HYBRID SH-AWD,都能達到 Honda 所要求的極高駕馭樂趣,讓駕駛 Hybrid 車款不再是環保取向。

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