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百公里油耗4.1L,新一代轩逸在混动中的地位如何?

 

  e-POWER轩逸

  新一代e-POWER技术水平如何呢?在整个混动阵营中的地位又如何呢?

  说到这个话题,我想起了自己四年前整理的「新能源汽车简史图」,当时以为混动技术之争已尘埃落定,剩下的就是修修补补的问题。

  没想到的是,这几年又有日产e-POWER、比亚迪DM-i等创新混动系统又掀起了新的波澜,看来这张图我也有必要更新一下了!

  

  诞生于1997年的功率分流式(power-split)混动构型,依赖行星齿轮的帮助,可以在保持发动机机械直连的前提下同时实现转速解耦与转矩解耦,可谓是「出手即巅峰」的混动构型。

  与巅峰的功率分流式相比,串联(series)混动构型就显得低调很多:虽然也能同时实现转速解耦与转矩解耦,但发动机不能机械直连从而导致能量传输路径上损耗太大。

  当时我的判断是:

  从技术角度来看,功率分流式肯定是稳压串联构型一头的;从工程和产品角度来看,串联构型有100%纯电驱动体验、更好的静谧性、更可靠的工程方案等优势,所以才对冲了它在技术构型上的不足。

  日产e-POWER,100%纯电驱动

  之所以做出这样的判断,与混动的历史角色有关 —— 给定发动机、电机、电池,再构想出让它们配合最充分的系统构型,也就是「零部件→系统」的思路。

  当时我却没有考虑到,还有一种「系统→零部件」的思路:在选定系统构型之后,优化零部件、甚至开发出专用的零部件,使串联构型在技术角度也能达到同等甚至更高的高度。

  除日产e-POWER外,理想ONE、岚图、华为赛力斯也将串联混动带回了市场,但需要注意的是,它们的主要驱动力是不同的:

  讨巧的产品驱动:充分利用汽车电动化浪潮对供应链的重塑,以高性能、低成本(与5-10年前相比)的相对较小容量的锂电池来对冲串联构型的劣势,拿出了合格甚至优秀的产品。在近几年产品为王的消费趋势下,这种思路是讨巧且有效的。硬核的技术驱动:以「系统→零部件」的思路,一是开发e-POWER专用的「特化」发动机,二是不断地从轻量化、降低能量转化损耗的角度提高系统效率,从技术层面走出一条完全不同的路。

  日产将此项技术描述为「前所未有的融合动力e-POWER」,听起来似乎有点夸张,但考虑到它对串联构型的突破性提升,这么说我认为也是非常合理的。

  下面,我们就来看看日产e-POWER的硬核技术之路。

  混动发展早年,车企是不可能开发「混动专用」的「特化」发动机的,基本上就是从现有发动机中挑一款差不多的扔过去用。

  这种背景下,混动系统就要摆正自己的位置,以「打辅助」的心态去让这位「发动机大爷」更好地工作。功率分流式构型早年登上巅峰宝座,就是因为它这种构型正是发动机的「王者辅助」。

  去年的广州车展上,比亚迪在新能源技术重磅发布会上,没有讲电池、没有讲电机、甚至也没有讲混动,而是发布了一款发动机!而且,这个发动机还是一个「瘸腿」,只能用于DM-i混动系统,而不是单独用于燃油车。

  

  这使吃瓜群众都认识到:就像最和谐的恋人关系不应该只有单方面的苦苦付出一样,最好的混动也不应该只是「系统给发动机打辅助」,发动机也应该屈尊「特化」自己以使整个系统达到更为和谐的状态。

  实际上日产e-POWER早就意识到,混动的优势不仅仅在于让已有的发动机处于更高效的工作状态,更在于这种系统构型给开发超高效率发动机提供了更大的自由度!

  

  特别是在e-POWER的这种「车轮由100%纯电驱动」、「发动机100%只用于发电」的极致系统构型中,开发「特化」发动机的必要性更高、使用「特化」发动机给整个系统带来的效率提升更为显著!

  

  在新一代e-Power上搭载的发动机热效率超过了40%。必须指出的是,传统燃油车的发动机最高热效率也能超过40%,但那只是展示发动机技术水平的一个指标罢了,实际使用时大部分情况下都落不到最佳热效率区间里。

  而日产e-POWER不一样,在这种独特的系统构型中发动机与车轮没有机械直连,可以让发动机大部分情况下都稳定在最佳热效率区,从而让热效率超过40%成为一个具有实际意义的数字。

  

  e-POWER技术路线还有很大的发展潜力,未来可以限制发动机运行区域与定点运行策略,通过长冲程低摩擦技术、改善燃烧、专用涡轮,进一步地利用余热回收技术与稀薄燃烧技术,可以使这款「特化」的专用发动机热效率进一步提高至50%以上。

  

  在e-POWER崛起之前,串联构型发展不顺主要受制于能量转化环节较多,每一环节的损耗加起来就不可忽视了。反过来,随着功率半导体技术、电池技术、电机技术、机械工艺的全面进步,串联构型从这些技术进步中的获益也是最大的!

  行业里三电技术的进步,日产绝不会落下。这是因为日产不仅有e-POWER技术,它在Zero Emission纯电技术方面更是先驱者[1]。日产在汽车电动化技术方面起步相当早,甚至可以追溯到70年之前:

  

  正在进行时的汽车电动化浪潮中,敢为天下先的日产汽车,早在造车新势力们推出量产车型的六七年前,就量产了纯电动汽车聆风LEAF,历时十年销量了52.4万辆,总行程里程170亿公里。

  

  相对于第1代e-POWER技术,第2代e-POWER技术在降低能源转化损耗方面做出了全方面的注册码改进:

  电机逆变器小型化与轻量化:体积降低了40%、轻量化方面实现了30%的改善。体积降低意味着更容易布置,更容易解放出更多的乘员空间;轻量化意味着整车重量更小,整体能耗更低。电机性能提升:以日本市场在售的车型为例,第2代e-POWER技术的电机扭矩提升10%。发动机功率提升:以日本市场在售的车型为例,第2代e-POWER技术的发动机功率提升13%。

  此外还有其它方面的改进,例如采用了高刚性车身结构,会使车身的噪音和震动得到进一步改善。

  

  日产e-POWER技术在降低能量转化损耗方向的发展潜力也非常大,未来通过降低减速器摩擦阻力、提高功率半导体效率、降低齿轮损耗等手段,还可以将能量转化损耗进一步降低50%。

  

  将「进一步特化专用发动机」与「进一步降低能量转化损耗」两条线放在一起,就组成了日产e-POWER技术的技术路线图:

  

  从消费者购车的角度来看,最关键的并不是采用了什么技术,而这些技术能否带来更好的产品体验!除了顶级燃油经济性之外,日产e-POWER还能给消费者带来两方面明显的体验提升。

  一是更为强劲、更为平稳的加速性能。

  

  虽然混动都能提供更平稳的加速性能,但100%纯电驱动的e-POWER在这方面的提升是最彻底的。下面是e-POWER与日本另外一款混动车型的加速对比。

  

  二是远超燃油车的静谧性。

  

  第2代e-POWER技术进一步降低低速时的发动机启动频率,使得静谧性与驾乘体验得到进一步提升。

  

  首次搭载此技术的NOTE e-POWER车型,于2017-2019连续三年夺得日本1.6L排量以下小型乘用车市场销量冠军,以铁一般的事实证明了这项技术所带来的产品体验提升是广受欢迎的[2]。

  至2025年,中国市场将有6款搭载日产e-POWER技术的车型。这款产所未有的融合动力e-POWER,最近将搭载到中国市场最畅销的车型日产轩逸上,这很可能是e-POWER技术是中国崛起的标志性事件。

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