在全球環境污染和石油能源危機的趨勢下,汽車動力系統迎來了史上最大的一次革命,內燃機正朝着小排量趨勢發展,在有限的排量下加上渦輪增壓以榨取媲美大排量發動機的動力,但這場變革遠沒有停止,用電驅系統取代內燃機,才是能源革命的最終歸宿。
電能比燃油更環保,是不可否認的客觀因素,但當下的充電樁佈局和電池技術未達到最成熟的條件,使得純電動並非內燃機的最好代替形式。有沒有一種動力,能夠提供接近純電的駕駛體驗,和接近燃油的補能便利性呢?
本屆上海車展,東風日產就帶來了這樣一款充滿想象力的動力技術——e-POWER。
形似混動,神似純電,極致省油
從構造來看,很多人會將e-POWER歸到非插電混合動力技術裏頭,但e-POWER的體驗肯定不是普通非插電混合動力系統可以相比的。為什麼這麼説?我們慢慢道來。
首先,從硬件上來説,e-POWER技術同樣有發動機、電機、動力電池三大核心硬件。但是,它的結構可不太一樣。在日產e-POWER技術裏頭,發動機有且只有一個作用,那就是發電,發出的電能可以用於電機運轉也可以儲存在動力電池內。而驅動車輛的所有動力,都由電機提供。
這樣的結構可以説是比起現在市場上主流的非插電混合動力系統都要簡潔,而簡潔,就意味着體驗、效率和可靠性的提升。
那電機能帶來什麼樣的體驗?
e-POWER由於100%的純電驅動,所以能帶來無限接近純電車型的體驗。為什麼日產會想要打造這樣的全時電驅技術呢?這個特點背後有什麼樣的考慮呢?
第一,電機能達到的扭矩實際上優於發動機。以上圖為例,上圖是海外某款使用了VTG可變截面渦輪小排量增壓發動機的外特性圖,藍線對應的是扭矩曲線,紅線對應的功率曲線。可以看到,在使用了VTG可變截面渦輪之後,扭矩曲線稱得上是非常漂亮了,扭矩平台也從1300rm開始一直延續到4000rpm,也就是説我們從1300轉開始就可以獲得當前擋位下的最大加速度。這個轉速對於普通渦輪增壓發動機來説已經很早了。但和電機比起來,還是小巫見大巫,電動機由於本身的特性,在剛啓動的時候就可以達到最大扭矩,加速體驗要遠比汽油機出色許多。
第二,電機本身能夠提供更好的平順性和動力響應。由於電機不像傳統內燃機活塞那樣在做往復運動時需要克服巨大慣性,也不會產生頓挫感,所以電機的轉速可以輕易破萬轉,震動也小很多。其次電動機的動力響應性極佳,根據日產官方數據,e-POWER技術對於油門踏板動作的響應時間可達萬分之一秒。所以e-POWER有更強動力同時還有更平順的感受。
第三,加速過程極其平順。由於電動機的效率在各個轉速區間都處於比較高的位置,再加上本身可以實現很高的轉速,所以電動機並不需要傳統的變速箱來提升整體動力系統的效率。只需要單速比的減速機構即可完成動力傳輸,傳動效率也更高,同時整個加速過程不會有動力切斷的情況出現,提速過程可以説是一氣呵成。
整體來看,電動機比起傳統內燃機,低轉速下動力輸出更直接,動力響應更快,加速更加平順,這是電動機的固有優勢,日產e-POWER技術所匹配的電機峯值扭矩更是達到了500N·m以上,一般這個級別非插電式混動系統的電機峯值扭矩會在200-300N·m這個區間。峯值功率方面e-POWER技術匹配的電機也要比同級HEV電機功率高了15%左右,動力可是相當地炸裂。
怎麼做到又快又爽之餘還省油?
那效率方面呢?其實也是一樣道理。我們想想,為什麼e-POWER省油?理由其實很簡單,主要是做到了這兩點:對溢出當前需求能量進行管理、再利用和提高發動機運轉時的燃油經濟性。
舉個簡單的例子,傳統燃油車在剎車的時候,我們目標是剎停汽車,也就是整台車的動能歸零。那我們在剎車過程中,車輛本身的動能去哪了呢?答案是通過剎車系統的摩擦將動能轉化為熱能消散在大氣中。
而e-POWER電池具備閃充閃放功能,在減速過程中通過電機發電時產生的阻力降低車速的同時將動能轉化為電能存儲在動力電池中,並且在下次起步、加速的時候再次輸出,將本來該浪費掉的能量再次利用起來,進而達到降低油耗的目的。
並且,e-POWER在結構上最大的特點是發動機和車輪完全解耦,這讓日產對發動機運轉狀態有很強的控制力。這讓e-POWER技術車型在運轉的時候能夠直接運行在燃油經濟性較佳的區域。
還是看一張圖。這樣圖是某款發動機的萬有特性表,按照圖中參數來看應該是柴油渦輪增壓發動機,與汽油機不太一樣,僅作示意,但拿來説明已經足夠了。這張圖裏元素有點多,我們不必每個都知道,我們只需要知道一點就夠了,那就是圖中那一圈圈帶有數字的點陣虛線,越靠近內圈越省油。
純燃油車型在日常行駛的時候其實並不能完全把發動機運轉在高效區域,如上圖標出的幾個點中,A點可以理解為怠速工況,B可以理解為中低速巡航,D點則是在最低擋位急加速工況,F點則是中高速巡航。在正常行駛當中,負載各有不同,發動機也無法固定在某個點工作,所以不同工況下燃油經濟性會有較大差異,比如急加速時(D點)油耗表現肯定會比較差,高速巡航時(F點)油耗表現肯定更好。
而日產e-POWER可以做到的是將發動機儘可能地安排在發動機燃油經濟性較佳的區域工作,比如上方中的方框(僅作示意,非實際情況)。然後通過發電機將發動機的輸出轉化成電能供電機使用或者存儲在電池中,避免像純燃油車那樣工作在燃油經濟性較差的區域,所以油耗表現會更好,同時也更省錢。
就是這樣利用本來不可利用的能量、減少能量損耗、提高發動機運轉時的燃油經濟性,將每一滴燃油的利用價值榨乾榨盡,日產e-POWER技術發動機綜合熱效率才能達到50%,百公里油耗也可低至2.67L。同時也減少了發動機運轉的時間,提高了整車的靜謐性、舒適性表現。
零件少,可靠性高
那可靠性表現呢?日產e-POWER發動機只有一個能量傳遞路徑,那就是向發電機傳遞動力,它不像其它HEV一樣還有發動機直接驅動車輪的工況。所以日產e-POWER並不需要行星齒輪或者多套離合器來管理分配發動機的動力流向,而這意味着相關零件的數量可以大幅度減少。零件減少也就意味着整個系統可靠性的提升,同時也讓e-POWER技術在調校標定相關控制邏輯的時候更加直接簡單,這有助於帶來高效、穩定的用車體驗。
與純電動車相同的動力體驗,但又沒有續航焦慮,相比插電混動、純電動以及HEV,e-POWER無疑是一種更加靈活的動力選擇。
填補市場空白,e-POWER機遇和挑戰並存
相比早已踏入混動和新能源市場的其它品牌而言,東風日產算是姍姍來遲的選手,但俗話説,好菜不怕晚,酒香不怕巷子深,e-POWER的到來恰好填補了汽車動力市場上的空白,給喜歡純電體驗又糾結於續航、充電問題的消費者提供了全新的選擇。
e-POWER擁有媲美甚至超越插電式混動和純電動的動力,還擁有超強的燃油經濟性,實現了強動力和低油耗的兼顧,並且沒有續航焦慮,相當於多種混合動力模式的融合體。所以,e-POWER無論跟MEHV、HEV還是EV三種類型動力系統相比,優勢都極其明顯。
尤其在普羅大眾沒有100%接受純電動車,亦或是充電設施沒有達到100%完善的階段,e-POWER成為了內燃機到純電動之間最好的過渡方式,對於東風日產而言,電驅化之路充滿了機遇。
但有機遇就有挑戰,剛入場的東風日產將要面臨豐田和本田兩大老對手,“兩田”在混合動力領域已經深耕多年,並打下了優秀口碑,東風日產想要在動力市場開闢新的領域並非易事。通過全新技術帶來了全新的電驅體驗,兼顧動力體驗與節能效果,今年下半年,東風日產就將為國內消費者帶來搭載e-POWER技術的車型。在全球能耗和排放法規最嚴苛的中國市場,e-POWER有潛力成為未來中國消費者的電驅動力首選。
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