В блоге:

2017-11-03

Nissan Note e-Power (продолжение), электрическая трансмиссия

В прошлом году был представлен Nissan Note e-Power. И вот он реально уже эксплуатируется людьми в Японии (и в Индонезии, и в Новой Зеландии и, наверное, где-то еще рядом).

Конечно, это не какое-то технологическое чудо, но я считаю этот автомобиль важной вехой в развитии массового легкового автотранспорта. Почему-то есть упреки в сторону этого Note, что существует же Приус и другие гибриды. Да, существуют и довольно давно. Но технологически это разные вещи.

Большая часть гибридов - это именно гибриды, т.е. результат "скрещивания" обычного автомобиля (приводимого ДВС) и электромобиля (приводимого электромотором). Даже если они умеют ездить в каких-то режимах исключительно на электричестве, это не меняет их концепцию. ДВС в них используется и для перемещения автомобиля, а не только заряда. И, да, поэтому даже, например, Chevrolet Volt или Mitsubishi Outlander PHEV - это не аналоги Note e-Power, хоть они и весьма близко подошли. Но у них ДВС все равно используется для привода колес.

А вот Nissan Note e-Power можно воспринимать двояко. Если главным считать присутствующий ДВС, то это автомобиль с электрической трансмиссией (очень давнее направление, особенно для всякой специальной техники). Если главным считать электромотор, то это электромобиль с "Range extender". Например, подобная схема используется на электромобиле BMW i3. Но там все же опциональный ДВС подается именно как вспомогательный аксессуар. Выражается это, например, в искусственном ограничении топливного бака объемом 9 литров (в европейской версии) - чтобы люди не пытались постоянно ездить на бензине.

С такой точки зрения Note e-Power все же автомобиль с электронной трансмиссией. У него весьма небольшая аккумуляторная батарея (1.5 кВт·ч), нет возможности ее зарядки от внешней электрической сети, но присутствует обычный по объему топливный бак. Но все равно интересно.

Например, эта электротрансмиссия дает весьма неплохой разгон:

https://www.youtube.com/watch?v=oDdg0HP9iQk



Как видно, в 9 секунд до 100 км/ч точно укладывается (хоть и включен ECO-режим). Как-то очень уж хорошо для скромного бензинового мотора 1.2л в 79 л.с. Но машину везет не он, а электромотор мощностью 95-105 л.с., что тоже не особо много для такого автомобиля (со снаряженной массой около 1200 кг). Но электромоторы тем и хороши, что дают отличную тягу начиная прямо с нулевых "оборотов", что и обеспечивает такой разгон.

А вот максимальная скорость, конечно, скромная (ограничение на 155 км/ч), но это привычное дело для электромобилей, у которых после электромотора редуктор с фиксированным передаточным отношением.

А еще поведение ДВС при разгоне напоминает вариаторы (особенно старых моделей), с их противно-занудным гудением на постоянных повышенных оборотах. Но что делать, это обратная сторона использования ДВС как генератора, да еще и с такой небольшой батареей.


У меня, конечно, сразу фантазия разыгралась. А каким был бы Jimny с электрической трансмиссией? Конечно, электрическая трансмиссия неэффективна при движении на постоянных достаточно высоких скоростях (для борьбы с этим в том же Outlander PHEV и применяется ДВС, приводящий колеса). Но Jimny сам по себе не трассовый автомобиль. А вот в городе и в лесу (если правильно сделать) электрическая трансмиссия может оказаться лучше.

Например, у Jimny скромный по размерам салон даже по меркам кей-каров (которым он в базе и является). Это вызвано в том числе и размещением довольно крупного четырехцилиндрового под капотом продольно. А с электрической трансмиссией можно поставить малобъемный компактный двигатель поперек, укоротив капот и увеличив длину салона.

Но у Jimny есть одна особенность (к электрической версии это тоже относится). Движение по бездорожью требует хорошей тяги на колесах. Конечно, электродвигатели дают максимум крутящего момент на самых низких оборотах, но для них принято использовать передачу с фиксированным передаточным отношением.

Если посмотреть достаточно современные электромобили близкого класса (около 100 л.с.), то у них максимальный крутящий момент обычно либо около 200-250 Нм (а максимальные обороты около 10000-12000 об/мин), либо около 400-500 Нм (максимальные обороты около 5000-6000 об/мин). В первом случае используется передача с отношением около 7-8. Во втором - около 3-4.

Но для Jimny это будет маловато. Например, график крутящего момент на колесах для Chevrolet Spark EV, у которого электрический мотор с максимумом крутящего момента около 540 Нм, а передаточное отношение 3.17 (из-за максимальных оборотов около 5000 об/мин):




540*3.17 = 1711.8 (Нм), т.е. график весьма реалистичен. Крутящий момент на колесах на низких скоростях около 1600-1700 Нм.

А что у Jimny? Для упрощения можно взять версию с МКПП (чтобы не учитывать влияние гидротрансформатора, который увеличивает крутящий момент). У бензиновой версии 1.3 (с двигателем M13A) для японского рынка (у нее самая заниженная трансмиссия) все еще старые данные:

1 передача МКПП: 4.425
пониженная в РК: 2.643
ГП: 3.416

Общее передаточное отношение: 4.425*2.643*3.41 6 = ~40

Какой крутящий момент M13A? На достаточно больших оборотах 118 Нм. Конечно, на низких оборотах меньше, да еще буксующее сцепление не способно полностью передать крутящий момент, да потери в трансмиссии.

Если даже взять условно 50 Нм с двигателя, то получается 50 * 40 = 2000 Нм на колесах. Но в реальности этого мало, штатный Jimny не сможет прокрутить колеса даже немного большего размера.

Конечно, у Jimny колеса больше, чем у современных небольших электромобилях, поэтому реальная тяга (в Н) будет меньше при одинаковом крутящем моменте (длина рычага больше), но там разница не в разы.

Если учесть опыт эксплуатации M18A (у которого максимальный крутящий момент около 170Нм, а при 1000 об/мин он способен развивать до 120 Нм), то на колесах хотелось бы видеть хотя бы 4000 Нм, а лучше 5000 Нм  (с запасом).

Электромотор с фиксированным передаточным отношением такое может выдать (если это отношение занизить в пару раз), но максимальная скорость скорость будет весьма незначительной (не более 70 км/ч по грубой оценке). Даже для Jimny это будет серьезное ограничение.

Т.е. для Jimny электромобиля или с электрической трансмиссией при нынешних технологиях для электромоторов около 100 л.с. все же придется делать двухступенчатый редуктор, если хочется получить реальную бездорожную тягу на колесах. К слову, в Tesla при разработке еще Tesla Roadster думали о двухступенчатой трансмиссии, но решили, что для дорожной машины это не особо актуально.

Но реально может быть проще (и даже дешевле) уходить в другую "лигу". Ставить на Jimny электромотор (или электромоторы) суммарной мощностью выше 200 л.с. Например, как на Chevrolet Bolt EV (Opel Ampera-e): один электромотор 204 л.с., 360 Нм, максимальные обороты около 9000 об/мин. Но тогда нужно искусственно ограничивать тягу на средних и больших скоростях (фактически это ограничение мощности), иначе такой Jimny будет очень опасен (ни тормоза, ни управляемость не будут соответствовать динамике).



Еще по этой теме:
Изображения из альбомов:

4 comments:

  1. Очень хочется чтобы такой Jimny появился) Все же если их не снимают с производства, есть видимо спрос в той же Японии? А бразильцы тоже стабильно его покупают?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Для Suzuki важен внутренний рынок, особенно рынок кей-каров. Не думаю, что Jimny отлично продается и приносит большую прибыль. Скорее все по инерции идет, все же Jimny - это визитная карточка марки.

      Delete
  2. За такими авто будущее в странах типа России.
    Европа/Япония на электромобилях конечно будут ездить, но у нас такие авто вполне прокатят

    ReplyDelete
    Replies
    1. Для внедорожника использование ДВС в качестве генератора еще потенциально интересно для установки мощной высоковольтной лебедки.
      Например, лебедка даже на 20 кВт (примерно 27 л.с.) позволит выдавать, например, 4 тонны тяги (40000Н) при скорости 20000/40000=0.5 (м/с), т.е. 1.8 км/ч.
      Лебедка на 40 кВт (примерно 54 л.с.) уже даст 3.6 км/ч - близко к скорости пешехода.
      Можно на лебедке ездить с довольно большой тягой и весьма неплохой скоростью. :-)
      Причем без перерывов на заряд аккумуляторной батареи (как сейчас).

      Т.е. электрический аналог старой доброй механической лебедки, только более контролируемый (поскольку не зависит от скорости колес) и удобный (для компоновки, использования).

      Delete

Blog Archive