為了普及,必須降低普及型自啟停的成本
上篇文章《一兩年內(nèi)普及的自啟停,卻正在走向兩極分化》,我們寫到自啟停裝置正在成星星燎原之勢普及,但在側(cè)重點上卻呈現(xiàn)了兩極分化,一方面是為了標配而存在的普及型自啟停,雖然效率提升沒有性能型那么明顯,重要的是成本可以實現(xiàn)可控,另外一方面則是性能型專為提高燃效而存在的。
今天,我們要聊的是,普及型自啟停降低成本,各家都有何種方法?
普及型自啟停的基本結(jié)構(gòu)
雖然上篇文章中,我們大致介紹了自啟停的幾種類型,但那也僅僅是“大概”。我們在介紹普及型自啟停結(jié)構(gòu)的時候說這是一種額外加裝一臺小型啟動馬達的自啟停結(jié)構(gòu)。實際上,籠統(tǒng)概念上的確如此,但如果仔細深入自啟停結(jié)構(gòu)就會發(fā)現(xiàn)“別有洞天”。
通常自啟停系統(tǒng)在有了啟動馬達之后,還需要很多工作要做,比如至少要有一塊電池為啟動馬達蓄能提供電量,還要有一個電動油壓泵,減少啟動時零部件以及能量傳遞造成的沖擊,再就是需要一個感知發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的傳感器,在上止點和下止點結(jié)束的發(fā)動機需要不同的啟動方式。
這還沒完,考慮到在上坡路段發(fā)動機啟動需要一個坡道起步功能的制動器輔助結(jié)構(gòu),還有就是一臺變壓器。如果用電池的常規(guī)電壓驅(qū)動電機,扭矩是無法達到要求的,所以一臺變壓器是必須的,將低電壓變成高電壓。
這是普及型自啟停的基本結(jié)構(gòu),而對于它的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及成本控制都離不開這幾個方面。我們總結(jié)一下,普及型自啟停結(jié)構(gòu)需要蓄電池、變壓器、電動油壓泵、發(fā)動機傳感器(感知曲柄軸角度)以及坡道起步功能的制動輔助器。
鈴木成本降低方法
鈴木被稱為小車專家,在成本控制方面出類拔萃,而且旗下車型眾多,促使鈴木在很多方面研發(fā)了很多技術(shù)以降低成本。鈴木在普及型自啟停方面成本深化程度較高的主要有電池、傳感器和坡道起步。
鈴木認為自啟停最大的成本支出在電池上,所以它首先不想增加電池的容量,但可以針對電池進行大幅強化,使其具備更強的能量,這樣一來,電池尺寸和普通產(chǎn)品可以做到一致。在2011年3月,鈴木在日本投產(chǎn)的MR Wagon就是采用了這種自啟停結(jié)構(gòu),百公里油耗提升了0.22L,這套自啟停結(jié)構(gòu)采用了電裝生產(chǎn)的耐久性啟動馬達。CVT電動油壓泵和兩個變壓器,強化電池性能,并通過兩個變壓器提高電壓。
另一方面,鈴木沒有采用發(fā)動機傳感器,所以自啟停每次啟動的時間都不固定。不過鈴木按照最常見的情況采用了相關(guān)措施。活塞曲柄旋轉(zhuǎn)一周360°,鈴木在240°~360°,也就是曲柄位置在2/3周~1周之間時,自啟??梢砸宰羁焖俣葐樱羁煨枰?.4秒,加上松開剎車的時間,一共需要0.5秒,而發(fā)動機停轉(zhuǎn)狀態(tài)不在此范圍時,時間則要適當延長。
至于坡道起步功能,鈴木只是增加了一顆專用電磁閥,在深化程度上沒有日產(chǎn)來的更加兇猛,所以我們略過不提。
與鈴木齊名,在小車界同樣負有盛名的大發(fā)汽車在自啟停成本化方面也有獨到之處,大發(fā)在2010年12月在日本上市了Move車型,搭載了最新的自啟停結(jié)構(gòu),相比較上一代自啟停的Mira,大發(fā)把更多的精力放在了減少部件數(shù)量上。
Mira發(fā)布時,自啟停技術(shù)剛剛起步,成本控制以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面并不好,所以Mira采用了大容量電池、耐久性啟動器還有專用的電動油壓泵以及坡道起步的電磁閥,還有控制電壓變化的雙電層電容器。這樣一來,這套自啟停系統(tǒng)重量幾乎達到了10公斤。
Move則優(yōu)化了很多,Move首先省去了電動油壓泵,具體原因是大發(fā)改進了油壓室的密封圈,其次將電磁閥和ABS一起結(jié)合起來,將電磁閥嵌入到ABS里。不過這樣只能實現(xiàn)坡道起步,但不能實現(xiàn)防側(cè)滑功能。這樣一來,集成化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化讓大發(fā)把自啟停結(jié)構(gòu)的重量降低了4公斤,體重達到了6公斤,成本則降低了7成。
極端化的代表——日產(chǎn)
日產(chǎn)成本化最具代表性的其實是March(瑪馳),在海外March可以說是日產(chǎn)各種成本化尖端技術(shù)的先行者,幾乎所有的經(jīng)濟性技術(shù)都會在March上率先測試使用。March雖然使用了大容量電池和高耐久性的啟動馬達,同時還使用了電動油壓泵,但它的成本控制依然優(yōu)秀。
它把重點放在了坡道起步功能和變壓器上,這是日產(chǎn)優(yōu)化自啟停的兩大基本點。
March在日本使用的是一臺CVT帶副變速箱,它為了使車輛在坡道上熄火后不出現(xiàn)溜車的情況,特意在CVT變速箱后端假裝了一個行星齒輪機構(gòu)。這個行星齒輪機構(gòu),可以連接1檔、2檔齒輪和倒擋齒輪,一旦三者連接,車輛就被鎖止無法前進和后退,從而實現(xiàn)了坡道起步功能。不過這種功能僅適用于小型車,因為小型車的重量小,對行星齒輪的強度要求不高。
盡管實現(xiàn)了坡道輔助功能、盡管沒有使用電磁閥和專用裝置,但這種結(jié)構(gòu)設(shè)計支持的最大斜坡角度卻是不如防側(cè)滑裝置的范圍。
另外一點是,當自啟停系統(tǒng)工作時,啟動馬達需要大量電流,而鉛酸電池內(nèi)部其實存在電阻,當電流增加時,因為總功率的限制,電壓就會降低。電壓大幅降低之后,就會導(dǎo)致空調(diào)、收音機等電子系統(tǒng)斷電,于是它還是需要變壓器提供高電壓,但畢竟電池容量有限,所以需要使用多個變壓器。
增加變壓器意味著增加成本,日產(chǎn)不想這么做,所以它提升了啟動馬達周邊部件的內(nèi)部電阻降低電流。當然,提升內(nèi)部電阻也不是一件十分簡單的事兒,因為內(nèi)部電阻都是mmΩ量級的。日產(chǎn)最終采用的方法是改變啟動馬達的電極材料,使其電阻值大于銅或者增加布線長度。
其實,電壓問題是自啟停里最嚴重的問題,在啟動瞬間一旦電壓不穩(wěn)大幅降低,會導(dǎo)致車內(nèi)電子系統(tǒng)工作不正常。就比如,我們?nèi)粘⒁粋€燈泡和電動機串聯(lián)時,啟動電動機后,燈泡會變暗的現(xiàn)象一樣。
雅斯頓小結(jié)
要了解自啟停結(jié)構(gòu)如何降低成本,首先必須首先了解自啟停的結(jié)構(gòu)組成和工作原理。這個原理理解起來比較簡單,那就是有一個電池給啟動馬達供電,而且這個電壓還不能太低,馬達啟動之后需要了解發(fā)動機的狀態(tài),才能更好結(jié)合,所謂知己知彼。
隨著普及型自啟停成本的降低,所以規(guī)?;淖詥⑼砼R了。問題來了,性能型的自啟停又將如何實現(xiàn)成本和性能的兼顧呢?這是下篇的問題了。