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本田10月份在本田技术研究所汽车研发中心举办“2015 Honda Meeting”，向新闻媒体介绍了正在开发的新技术。在会场内，除了新款燃料电池车（FCV）及其构成部件的小型化技术外，还介绍了新款“NSX”、插电式混合动力车（PHEV）的试制车、全球首款10速AT（自动变速箱）、高效率发动机以及自动驾驶技术等。此外，还利用试验车辆演示了自动驾驶。 FCV方面，介绍了动力传动系统的小型化技术。实现了燃料电池堆、电压控制单元（VCU）、动力控制单元（PCU）一体型驱动电机和减速机构、电动压缩机等构成部件的小型化，在量产型FCV中全球首次将动力传动系统配置在了前发动机罩下。据介绍，动力传动系统的尺寸与V型6缸发动机差不多。 FCV的一体型动力传动系统 FCV采用的底盘 燃料电池堆与2008年开始租售的FCV“FCX Clarity”相比，电流密度提高了50％，从而将层叠的电池单元数量削减了30％。另外，通过将每个电池单元之间的间隔减至1mm，将层叠尺寸削减了20％。由此实现了燃料电池堆的小型化。燃料电池堆的输出密度为3.1kW/L，达到全球最高等级。 原来的燃料电池堆（左）和新款燃料电池堆（右）
据介绍，此次的FCV采用的车辆底盘今后还计划用于本田生产的纯电动汽车（EV）、PHEV和FCV等环保车。该底盘可在前发动机罩下方设置发动机和电机，在前座下方和后座下方的氢燃料罐部分设置电池，能够广泛应用于多种车型。目前本田正在开发的PHEV就预定采用该FCV的底盘。相关技术人员表示，“应该能在2018年前后实现实用化”。当天还进行了PHEV试制车的试驾活动。 插电式混合动力车（PHEV）的试验车辆 关于发动机车配备的新款变速箱，本田宣布，为了提高效率和行驶性能，正在开发全球首款FF车（前部发动机、前轮驱动）用游星齿轮10速AT。与该公司的6速AT相比，不但能将燃效提高6％，由于传动比范围（变速比范围）扩大到10，低速时的加速性能和高速时的静音性能也非常出色。长度能控制在与6速AT相同的水平，计划配备于排量3.5L的车辆。 利用10速AT（自动变速箱）提高燃效和加速性能。（本田的资料） 汽油发动机的热效率提高技术方面，此前本田通过增压提高了热效率。而今后要想进一步提高热效率，离不开燃烧技术的进步。作为相关技术，该公司主要在研究“通过增压发动机大量导入EGR（废气再循环）”和“超均质稀薄燃烧”两项技术。 前者是通过增压和EGR的增加抑制爆震，通过低温燃烧降低热损失的技术。后者是使汽缸内的燃烧气体更加均匀地点火燃烧，以减轻燃烧温度不匀，减少NOx（氮氧化物）的技术。为了稳定点火，必须利用放电火花塞进行高能点火。相关技术人员介绍称，确立这些技术“要到2020年前后”。 自动驾驶的主要技术方面，介绍了本田独立研究的提高行驶安全性和舒适性的内容。中心内容是让自动驾驶汽车选择最佳行驶路线的项目“行动规划”，以及在该路线上正确行驶的车辆控制技术“路线追踪车辆控制”。这是自动驾驶中比较难的“判断”和“控制”相关的项目。 本田设想的自动驾驶的主要技术 “行动规划”是根据车载传感器获得的信息，判断车辆应沿着什么样的行驶路线才能安全、舒适地行驶的技术。及时出现变道、插队等驾驶情况变化，也能随时处理，从多条行驶路线中选择最佳路线。“路线追踪车辆控制”是利用车载摄像头、高精度GPS（全球定位系统）、高精度三维地图、横摆角速度（旋转角速度）传感器等推测自车位置和姿势，检测到偏离目标路线时通过方向盘、油门和刹车的控制予以修正的技术。本田计划2020年前后在高速公路等实现自动驾驶，这些就是为实现该目标而正在开发的技术。 本田正在利用试验车辆开展实证试验，在会场上还利用GPS和路线追踪车辆控制技术演示了自动驾驶。在试验场上，利用GPS准确追踪了以数十厘米的精度提前设定的路线。 燃料电池： 基本特点 燃料电池涉及化学热力学、电化学、电催化、[1] 材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。 总的来说，燃料电池具有以下特点：能量转化效率高；它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。[2] 燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。安装地点灵活；燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电站，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。负荷响应快，运行质量高；燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率。 由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此，它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。同时还有以下一些特点： 不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率； 不管装置规模大小均能保持高发电效率； 具有很强的过负载能力； 通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛； 发电出力由电池堆的出力和组数决定，机组的容量的自由度大； 电池本体的负荷响应性好，用于电网调峰优于其他发电方式； 用天然气和煤气等为燃料时，NOX及SOX等排出量少，环境相容性优。 如此由燃料电池构成的发电系统对电力工业具有极大的吸引力。 燃料电池的优势，科技手段中，尚没有一项能源生成技术能如燃料电池一样将诸多优点集合于一身。[3] 能源安全性。自1970年代的石油危机后，各大工业国对石油的依赖仍有增无减，而且主要靠石油输出国的供应。美国载客车辆每日可消耗约600万桶油，占油料进口量之85%。若有20%的车辆采用燃料电池来驱动，每日便可省下120万桶油。 国防安全性。燃料电池发电设备具有散布性的特质，它可让地区摆脱中央发电站式的电力输配架构。长距离、高电压的输电网络易成为军事行动的攻击目标。燃料电池设备可采集中也可采分散性配置，进而降低了敌人欲瘫痪国家供电系统的风险。 高可靠度供电。燃料电池可架构于输配电网络之上作为备援电力，也可独立于电力网之外。在特殊的场合下，模块化的设置(串联安装几个完全相同的电池组系统以达到所需的电力)可提供极高的稳定性。 燃料多样性。现代种类繁多的电池中，虽然仍以氢气为主要燃料，但配备「燃料转化器(或译重组器，fuel reformer)」的电池系统可以从碳氢化合物或醇类燃料中萃取出氢元素来利用。此外如垃圾掩埋场、废水处理场中厌氧微生物分解产生的沼气也是燃料的一大来源。利用自然界的太阳能及风力等可再生能源提供的电力，可用来将水电解产生氢气，再供给至燃料电池，如此亦可将「水」看成是未经转化的燃料，实现完全零排放的能源系统。只要不停地供给燃料给电池，它就可不断地产生电力。 高效能。由于燃料电池的原理系经由化学能直接转换为电能，而非产生大量废气与废热的燃烧作用，现今利用碳氢燃料的发电系统电能的转换效率可达40~50%；直接使用氢气的系统效率更可超过50%；发电设施若与燃气涡轮机并用，则整体效率可超过60%；若再将电池排放的废热加以回收利用，则燃料能量的利用率可超过85%。用于车辆的燃料电池其能量转换率约为传统内燃机的3倍以上，内燃引擎的热效率约在10~20%之谱。 环境亲和性。科学家们已认定空气污染是造成心血管疾病、气喘及癌症的元凶之一。最近的健康研究显示，市区污染性的空气对健康的威胁如同吸入二手烟。燃料电池运用能源的方式大幅优于燃油动力机排放大量危害性废气的方案，其排放物大部份是水份。某些燃料电池虽亦排放二氧化碳，但其含量远低于汽油之排放量(约其1/6)。 燃料电池发电设备产生1000仟瓦-小时的电能，排放之污染性气体少于1盎斯；而传统燃油发电机则会产生25磅重的污染物。因此，燃料电池不仅可改善空气污染的情况，甚可能许给人类未来一片洁净的天空。 可弹性设置/用途广。燃料电池的迷人之处在于其多样风貌。除了前述的集中分散两相宜的特点外，它还具有缩放性。利用黄光微影技术可制作微型化的燃料电池；利用模块式堆栈配置可将供电量放大至所欲的输出功率。单一发电元所产生的电压约为0.7伏特，刚好能点亮一只灯。将发电元予以串接，便构成燃料电池组，其电压则增加为0.7伏特乘以串联的发电元个数。 燃料电池的劣势主要是价格和技术上存在一些瓶颈，摘列如下： 燃料电池造价偏高：车用PEMFC之成本中质子交换隔膜(USD300/m2)约占成本之35%;铂触媒约占40%，二者均为贵重材料。 反应/启动性能：燃料电池的启动速度尚不及内燃机引擎。反应性可藉增加电极活性、提高操作温度及反应控制参数来达到，但提高稳定性则必须避免副反应的发生。反应性与稳定性常是鱼与熊掌不可兼得。 碳氢燃料无法直接利用：除甲醇外，其它的碳氢化合物燃料均需经过转化器、一氧化碳氧化器处理产生纯氢气后，方可供现今的燃料电池利用。这些设备亦增加燃料电池系统之投资额。 氢气储存技术：FCV的氢燃料是以压缩氢气为主，车体的载运量因而受限，每次充填量仅约2.5~3.5公斤，尚不足以满足现今汽车单程可跑480~650公里的续航力。以-253℃保持氢的液态氢系统虽已测试成功，但却有重大的缺陷：约有1/3的电能必须用来维持槽体的低温，使氢维持于液态，且从隙缝蒸发而流失的氢气约为总存量的5%。 氢燃料基础建设不足：氢气在工业界虽已使用多年且具经济规模，但全世界充氢站仅约70站，仍值示范推广阶段。此外，加气时间颇长，约需时5分钟，尚跟不上工商时代的步伐。 ------------------------------------------ 汽车工程师之家 |
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