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别克eAssist电力辅助及能量回收系统
作者: 朱之亚 陈建军(译) 来源: 汽车维修与保养杂志 日期: 2011年9月刊

混合动力和电动汽车的发展已历时大约10年,现在一种弱混合动力车将大规模上市。装有eAssist的别克车价格会有所提升,但将通过车辆可靠的燃油经济性得到补偿。

去年年底,别克公司宣布一种低碳混合动力系统将作为2012款君越车的标准配置。现在,该公司又宣布,这种名为eAssist的混合动力系统将作为君威车的选配装置。据推测,通用公司将在未来把eAssist昆合动力系统装在每一辆旗下的乘用车上。

如果上述的推测成为事实,eAssist将成为首款大规模上市的、主流的混合动力系统。各主要汽车生产厂家都推出了实验性的混合动力车,例如丰田的普瑞斯、本田的Insight和福特的Escape。目的是为了展示混合动力汽车的技术并证明其可靠性。现在看来,通用公司准备将eAssist混合动力系统作为标准的技术。

促使通用公司此举的因素,也同样是促使其他汽车生产厂家的因素。第一个因素是,美国联邦政府的规定,该规定要求到2016年之前各种轿车和轻卡的油耗要达到6.5L/100km的标准。即便大油耗的SUV和轻卡也包括在内是一项很刻薄、很难达到的要求。第二个因素是,市场调查表明:客户不愿接受变化很大的车。使汽车变轻、变小以及减少马力有助于提高“整体平均燃油经济性”(CAFE)。但到目前为止,汽车生产厂家从客户端了解到的情况是,客户在接受汽车变轻、变小以及减少功率之前需要进行很多的宣传和开导。

所以,目前的问题是如何在不改变车辆尺寸的情况下找出一种更省油的方法。别克公司认为,相对于讴歌的TSX车型来说,装有eAssist混合动力系统的君越车型省油率可达25%。每升燃油能行驶多少公里还有待美国环保署的确认,但别克公司声称他们所谓的“轻型”混合动力车,市区里油耗为9.0L/100km,高速公路上为6.4L/100km。2011款的君威不加装eAssist系统,其油耗在城市道路中为12.4L/100km,高速公路上为7.8L/100km,相当于每百km可以省将近1L的油,非常可观。

我们来算一笔令人感兴趣的账,假定每年在市区的行驶里程为15000mile(1mile=1.609km,相当于24140km),装有eAssist系统的君威车一年的省油量213gal(1gal=3.79L,相当于806L),据说加装eAssist系统费用约为3000美元。每加仑油按3美元算,要5年省下的油钱才能达到3000美元。丰田普瑞斯混合动力车每加仑油市区能行驶80km,丰田雅力士为48km,但它们的价格分别比君威混合动力车高出了26000美元和13000美元。按同样的方法计算,每年757L的省油量,这两款车需22年才能收回成本。

当然,按这种方法计算,最主要的未知数是油价。美国市场的汽油零售价会发生怎样的变化显然还不得而知。欧洲市场目前的油价在每加仑7美元到12美元之间。按每加仑7美元算,使用混合动力和电动车从经济性上来说还是很划得来的。例如:使用安装eAssist的车,油价按每加仑7美元算,2年多一点的时间就收回成本。

在此,一个显著的特点是,单从有经济意义的角度来说eAssist是第一种可供选择的技术。目前的统计数字表明,客户使用一辆车的时间平均为6年左右。最初购买装有eAssist车的车主很可能在拥有该车的期间就收回了加装eAssist系统的成本。

第二个显著的特点是,eAssist系统适用于按常规设计的车辆。丰田普瑞斯混合动力车的结构完全是按混合动力车的要求设计的。君威是一种五座中等尺寸轿车,其车身是在欧洲研发的,这种车的直接竞争对象是丰田的凯美瑞、福特的Fusion和宝马的3系车。2011款的君威采用新结构的车身,但这种车身不影响eAssist系统的安装。

2012款君威所装的两种发动机与2011款的一样。一种是134kW马力,4缸,2.4L排量的无增压力发动机。另一种是162kW、4缸、2.0L排量的增压式发动机。用增压发动机的车采用手动变速器,而用非增压发动机的车则采用“新一代”的6档自动变速器。这两种发动机都可谓是采用最新技术的发动机,全时可变配气相位和缸内燃油直喷技术都用在了这两款发动机上。

当通用公司宣布eAssist系统作为君威车的选配装置时,其eAssist系统的全球总工程师正在举行一个新闻发布会。他告诉与会的记者,当车急加速和爬坡时该系统对发动机的电动助力性能可使变速器和发动机更有效地工作。他还说:“制动和减速时完全断油的方法使得电力助动和制动能量回收的节油效果更加显著”。

eAssist系统中包括6个主要的部分:电机、制动能量回收系统、锂离子电池、启动和发电一体机、6档自动变速器以及软件包。在这6个部分中,软件包也许是最重要的部分,它的作用是控制和整合所有的部分。

115V的锂电池重29kg,与日产聆风318kg的电池相比,它所起的作用没有那么大,但从另一方面说,它所占用的空间也没有那么大。这种29kg重的锂电池可装在行李箱里,因此,行李箱的体积由0.23L减小到0.18L,但通过将后排座位折叠起来,长如雪橇之类的东西还是装得进去的。

电池的尺寸较小不但可以节省空间,还可以降低电池的复杂程度。Chery Volt混合动力车的电池组为了保持正常的工作,需要进行冷却和加热。eAssist的电池只需一个冷却风扇就可以了。君威车上的智能充电系统通过调节流入和流出电池的电流来控制电池的温度。

电池的充电方式有两种,一种是由皮带传动的启动发电一体机充电,另一种是由制动能量回收系统充电。制动能量回收系统通过在发电模式下增加发电机的电磁阻力来对车辆进行制动。通过这种方式能回收多少能量取决于车辆的速度、质量以及能量回收系统的回收效率。通用公司称,在车辆制动的时间内,这种能量回收系统能回收多达约15kW的能量。

就丰田普瑞斯混合动力车而言,制动能量回收系统对汽车维修业的影响已经显现出来。广泛采用陶瓷刹车片以及运用制动能量回收系统对车辆进行制动的做法,大大降低了刹车片的磨损。采用制动能量回收系统的车其刹车片更换的周期很长。

存储在电池中的能量用来驱动一个电机,该电机在发动机需要大功率运转的情况为发动机增加11kW的功率输出,这样一来就不需要减档,从而也就节省了燃油。这种电池不能像普瑞斯、volt和聆风混合动力车的电池那样直接用来驱动车辆。君威车所用的两款发动机中的任何一款的动力都绰绰有余。用这种电池的目的是通过弱混合动力系统在需要时提供辅助动力,从而使这两种发动机工作时保持在最省油的转速范围内。

前面我们已经说过,可选配的eAssist系统是由一系列的技术组成的,这其中最重要的部分不是硬件,而是软件。进入怠速状态时,启动发电一体机可以让发动机熄火,别克车系所用eAssist系统做了进一步的改进,通过软件控制,收油门时发动机就进入熄火状态。当驾驶员踩刹车时,发动机进入熄火状态,制动能量回收系统立刻开始工作,车速降低直至停下来。在断油模式时,感应式的启动发电一体机仍然随发动机一起旋转,并且通过旋转质量的惯性使发动机的重起和熄火保持平稳。感应式启动发电机是液冷式的,由发动机的冷却系统对其进行冷却。

可以想象:一减速发动机就进入熄火状态也许不太合理。解决这一问题的方法是让控制软件具有识别情况的能力。只有在减速等信号灯或找地方等车时,软件才会控制发动机进入熄火状态,在城市道路驾驶的情况下,发动机不会因为驾驶员一松开油门就进入熄火状态。

此外,通用公司新型的“新一代”6速自动变速器也是eAssist系统的一部分。通用公司说,为了减小滑差,变速器的离合器控制和内部硬件都做了很大的改动,同时,对换档响应时间和换档时间也进行了改善。通过电机增加动力可以使车辆以较高的档位行驶,因此,就可以在不影响车辆加速性和行驶稳定性的情况下改进车辆的稳态行驶性。

6T40自动变速器的一个特点是采用了电脑控制的电动油泵。这种电动油泵能在发动机熄火的状态下使变速器油道充满油,时刻保持在准备工作的状态下。因此,这种自动变速器可随时应对加速所产生的负荷。

eAssist系统还具有其他一些特点。其中之一,为了节省燃油,驾车人可选择空调的工作模式,也就是说驾车人愿意接受空调温度出现较大变化的情况;反过来说,就是允许发动机以及由之驱动的空调在减速时立即停止工作以及在较长的时间内停止工作。

为了改善气流的阻力,这种车的下面还加装了导流板。像大多数车一样,这种车也采用了节能轮胎。低滚动阻力的轮胎已经发展到第三代或第四代了,由于车辆行驶时要用多达20%的动力来克服轮胎的滚动阻力。因此,为改善燃油的经济性,这一方面受到了很大的关注。

整体来说,混合动力车还有最后一个方值得一提。这就是客户买这种高科技车需要多花钱。问题是,混合动力系统在工作时各部分衔接得天衣无缝,以至于驾车人发现不了其特别的价值。几乎所有的混合动力车,无论是福特的Fusion还是丰田的普瑞斯,都装有能显示混合动力系统所带来价值的仪表板。eAssist混合动力系统带有一个燃油经济性(ECO)指示表,其读数随行驶情况的变化而变化。装这个表的目的是引导驾车人按最省的方式开车。还有一个5.3″的信息娱乐显示屏,通过功能选择,可显示出电池、电机、刹车系统所回收或消耗的功率。

就谈这么多吧。混合动力车和电动车经过了十年的发展,现在一款弱混合动力车已经成熟并将大规模上市。不过,这种车与普瑞斯和Volt车有所差别,但其价格适中并确实能节省25%的燃油。如果有人问未来的汽车会朝什么方向发展,可以说,别克的eAssist系统与未来车的发展方向相去甚远。

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(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

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