混合動(dòng)力車(chē)進(jìn)入鋰離子時(shí)代(上)

　　與Ni-MH充電電池相比，鋰電池的魅力在于可實(shí)現電池的小型、輕量化。三公司在HEV上采用的鋰電池，均為每單元的電壓為3.6V，是單元電壓1.2V的Ni-MH充電電池的3倍。另外，鋰電池與Ni-MH充電電池相比，正極和負極的活性物質(zhì)容易以較薄的厚度涂布在極板上，由此可降低內部電阻。電動(dòng)汽車(chē)（EV）使用的電池，可利用這一特點(diǎn)來(lái)提高重量能源密度，作為HEV的電池也可用來(lái)提高輸出密度。

　　此次各公司在HEV上配備的鋰電池的單位重量輸出密度為3550～4000W/kg，比原來(lái)的Ni-MH電池的約1200W/kg提高到了約3倍以上（表）。也就是說(shuō)，僅從數值來(lái)看，輸出功率相同時(shí)，電池的重量就可以減小至1/3。另外，表中雖沒(méi)有給出單位體積的輸出密度，但如果輸出功率相同，則鋰電池的體積也可縮小至Ni-MH充電電池的一半以下。

　　不過(guò)，在實(shí)際商品中如何發(fā)揮這些特性，此次三家公司的思路完全不同。日產(chǎn)為實(shí)現高動(dòng)力性能和燃效，采用了“輸出重視型”電池；而豐田需要在有限的空間內配備電池，因此采用了“小型輕量化”的設計；本田則采用了在實(shí)現電池小型輕量化的同時(shí)，還能提高輸出功率的“均衡型”。下面看一下三家公司電池的實(shí)際情況。

IPU尺寸未變

　　本田的新款思域混合動(dòng)力車(chē)上的IPU（Intelligent Power Unit）集電池、逆變器及DC-DC轉換器等為一體，其尺寸與用于原思域混合動(dòng)力車(chē)的IPU相同（圖1）。新款思域混合動(dòng)力車(chē)是該公司首款使用鋰電池的車(chē)型，采用了重視車(chē)輛碰撞時(shí)安全性的設計。同時(shí)還考慮到了萬(wàn)一開(kāi)發(fā)時(shí)間出現延誤，可立即替換為原來(lái)使用Ni-MH電池的IPU。不過(guò)，正如下文將要觸及的，內置的鋰電池比原來(lái)的Ni-MH充電電池大幅實(shí)現了小型輕量化。

圖1：新款“思域混合動(dòng)力車(chē)”的IPU（Intelligent Power Unit）
集成有充電電池、逆變器和DC-DC轉換器等。尺寸與原來(lái)的思域混合動(dòng)力車(chē)IPU相同。

　　負責新款思域混合動(dòng)力車(chē)混合動(dòng)力系統開(kāi)發(fā)的本田技術(shù)研究所汽車(chē)研發(fā)中心第3技術(shù)開(kāi)發(fā)室第2部主任研究員藤木有司就采用鋰電池的理由，提到了“兼顧燃效和動(dòng)力性能”的特點(diǎn)。

　　新款思域混合動(dòng)力車(chē)不但較老款提高了燃效，還確保了動(dòng)力性能，不必再辯解說(shuō)“因為是混合動(dòng)力車(chē)，所以……”。為此本田將發(fā)動(dòng)機排量由原來(lái)的1.3L提高到了1.5L。但排量增加會(huì )導致燃效降低。為彌補這一點(diǎn)，通過(guò)提高電池和馬達的輸出功率，加大了馬達的輔助量以及制動(dòng)時(shí)的能源回收量。

　　新款思域混合動(dòng)力車(chē)的市區燃效、高速燃效及混合模式燃效均為44英里/加侖（18.7km/L），與原思域混合動(dòng)力車(chē)的40、43、41英里/加侖（17.0、18.3、17.4km/L）相比，混合模式燃效提高了7％，“實(shí)現了轎車(chē)中的頂級燃效”（藤木）。同時(shí)，動(dòng)力性能也“不輸給2.0L發(fā)動(dòng)機車(chē)”（藤木）。

電池成本與原來(lái)相同

　　本田在思域混合動(dòng)力車(chē)上采用的鋰電池是外殼材質(zhì)使用鋁（Al）合金的方形單元，正極采用Li（Co-Ni-Mn）O2（鈷·鎳·錳酸鋰）3元類(lèi)材料（圖2）。負極材料采用硬碳（Hard Carbon）。單元由本田與GS Yuasa Power Supply（GS湯淺的全資子公司）的合資建立的Blue Energy公司生產(chǎn)。

圖2：新款思域混合動(dòng)力車(chē)使用的方形單元
上部可以看見(jiàn)集電極。