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日產(chǎn)軒逸e-POWER混動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)解析

2021-11-15 20:10:34·  來(lái)源：汽車(chē)動(dòng)力總成  
　
在之前的文章中，我們講過(guò)日產(chǎn)的VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可謂是日系車(chē)的一類(lèi)創(chuàng)新，今天日產(chǎn)又將另一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)引入中國(guó)，就是e-POWER混合動(dòng)力系
在之前的文章中，我們講過(guò)日產(chǎn)的VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可謂是日系車(chē)的一類(lèi)創(chuàng)新，今天日產(chǎn)又將另一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)引入中國(guó)，就是e-POWER混合動(dòng)力系統(tǒng)，首款搭載e-POWER混合動(dòng)力系統(tǒng)的將會(huì)是第14代軒逸混合動(dòng)力版車(chē)型。e-POWER混合動(dòng)力系統(tǒng)是一套增程式混合動(dòng)力系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)只發(fā)電，車(chē)輛100%由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
e-POWER 于2016年與日產(chǎn)Note一起在日本首次推出。日產(chǎn)LEAF的核心是100％電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的相同技術(shù)，可提供即時(shí)的扭矩，功率，效率。該系統(tǒng)由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，逆變器，電池和電動(dòng)機(jī)組成，與傳統(tǒng)的混合動(dòng)力系統(tǒng)不同，e-POWER通過(guò)分離發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出和車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力，使車(chē)載發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)用于發(fā)電。
 
e-power沒(méi)有充電口不需要充電，電池很小。電池的電量只用于起步和急加速時(shí)啟動(dòng)。平時(shí)汽車(chē)的電量就靠發(fā)動(dòng)機(jī)提供。發(fā)動(dòng)機(jī)不參與驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，屬于滾動(dòng)的一種駕駛感受和純電一樣。目的是為了省油而不是增加純電續(xù)航。和增程式是兩種理念只是部分有共同點(diǎn)而已和增程式的出發(fā)點(diǎn)都有很大的區(qū)別。
軒逸e-POWER混動(dòng)系統(tǒng)由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，逆變器，電池和電動(dòng)機(jī)組成，發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái)1.2L直列三缸自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，型號(hào)為“HR12”，該發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為53千瓦。發(fā)動(dòng)機(jī)作為增程器，僅僅是用作帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)出的電能會(huì)根據(jù)車(chē)輛工況，或存入電池，或直接作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能量輸入。車(chē)輛完全由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)最大功率為100千瓦，峰值扭矩達(dá)到300牛·米。
 
國(guó)產(chǎn)軒逸搭載的是更小、更輕的第二代e-POWER系統(tǒng)，由于將逆變器模塊與電機(jī)/發(fā)電機(jī)總成集成一起，第二代相比于第一代體積減小40%和重量減輕33%，動(dòng)力方面，第二代e-POWER驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩輸出提升10%。

日產(chǎn)軒逸e-POWER的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)采用的是異軸布置的形式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的逆變器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了集成化，采用了性能更好的碳化硅(SiC)/氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體材料，使得整套系統(tǒng)變得更輕和更小的同時(shí)，進(jìn)一步提升能量轉(zhuǎn)換效率。
由于各種因素的制約，傳統(tǒng)燃油機(jī)很難實(shí)現(xiàn)50%的熱效率，提高理論熱效率達(dá)到50%的目標(biāo)，需要提升以下幾點(diǎn)
高壓縮比：高壓縮比技術(shù)，即使在高壓縮比下也能減輕敲擊，提早關(guān)閉米勒循環(huán)增強(qiáng)缸內(nèi)氣體流動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)快速燃燒。
增加比熱容（冷卻EGR/稀薄燃燒）：將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生廢氣的一小部分導(dǎo)入進(jìn)氣側(cè)再度燃燒，再循環(huán)廢氣由于具有惰性將會(huì)延緩燃燒過(guò)程，也就是說(shuō)燃燒速度將會(huì)放慢從而導(dǎo)致燃燒室中的壓力形成過(guò)程放慢，這就是氮氧化合物會(huì)減少的主要原因。另外，提高廢氣再循環(huán)率會(huì)使總的廢氣流量(mass flow) 減少，因此廢氣排放中總的污染物輸出量將會(huì)相對(duì)減少。EGR系統(tǒng)的任務(wù)就是使廢氣的再循環(huán)量在每一個(gè)工作點(diǎn)都達(dá)到最佳狀況，從而使燃燒過(guò)程始終處于最理想的情況，最終保證排放物中的污染成份最低。
 
日產(chǎn)開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為“ STARC”的概念（全稱(chēng)Strong Tumble and Appropriately stretched robust ignition channel），其通過(guò)加強(qiáng)汽缸內(nèi)氣流（被吸入氣缸的空氣燃料混合物的流動(dòng)）的流動(dòng)和點(diǎn)火效率，并在高壓縮比下燃燒更為稀釋的混合氣體，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。


軒逸e-Power發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)架構(gòu)，采用“1槽4/6線”扁線繞組技術(shù)，扁線繞組電機(jī)特點(diǎn)：

發(fā)卡電機(jī)有效銅的面積可以提高20%以上，傳統(tǒng)電機(jī)有效銅槽滿率只有45%左右，發(fā)卡電機(jī)能做到70%左右。永磁電機(jī)損耗由繞組銅耗、鐵耗、風(fēng)磨雜散、磁鋼渦流損耗，其中繞組銅耗占比50%以上，銅耗大小又和繞組電阻成正比，減小繞組電阻能直接降低銅耗、提升電機(jī)效率和功率密度。

繞組表面積大，散熱面積大。繞組匝與匝之間接觸面積大，熱傳導(dǎo)更好。繞組每匝之間空隙小，熱傳導(dǎo)更好；繞組和鐵心槽之間接觸良好，熱傳導(dǎo)更好。通過(guò)溫度場(chǎng)仿真，相同設(shè)計(jì)的扁銅線電機(jī)繞組溫升比圓銅線電機(jī)低10%。
線圈端部結(jié)構(gòu)更緊湊。相比散嵌繞組，端部高度低很多。
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