日产楼兰(混动版)混合动力系统解析

涂超群

广州南洋理工职业学院，广东广州 510925)

0 引言

近年来，随着国家不断出台对新能源汽车的扶持鼓励政策，以及对汽车节能排放要求越来越严，人们对新能源汽车的需求也越来越高，国内各大汽车生产制造企业纷纷推出自己的新能源汽车。本文作者对最新版日产混动版楼兰汽车(2019款)的性能、动力系统结构原理及特点进行全面的解析，以帮助大家对这款混合动力新能源汽车有更加全面的了解。

1 楼兰(混动版)的简介

日产楼兰是日产汽车的首款大型跨界SUV车型，如图1所示，其长度为4 897 mm,宽为1 908 mm，高为1 691 mm，轴距为2 830 mm。全新楼兰使用2.5 L机械增压发动机+15 kW(20.4马力)电动机的混动系统，这样既保证了动力的要求，同时还能降低油耗。

楼兰混合动力系统中的2.5 L机械增压发动机最大功率为180 kW(245马力)/5 600 r/min，峰值扭矩为330 N·m/3 600 r/min；汽车排量为2.5 L，电动机总功率为15 kW(20.4马力)；电动机总扭矩为160 N·m,压缩比为9.1，进气形式为机械增压，气缸为直列，气缸数量为四缸。混动版楼兰汽车整车性能参数见表1。

图1 混动版日产楼兰

表1汽车整车性能参数

参数参数值长×宽×高4 897 mm×1 908 mm×1 691 mm轴距2 830 mm综合油耗(综合工况法)8 L/(102 km)排放标准国Ⅵ发动机2.5 L机械增压式, 型号QR25DER排气量2 488 mL

续表1

2 楼兰混合动力系统结构特点

楼兰混合动力系统主要由2.5 L机械增压发动机(代号QR25DER)、电动机、两套离合器、变速箱、一套锂电池组组成，其主要部件位置分布如图2所示。

图2 楼兰混动系统主要部件位置

楼兰混合动力系统结构原理如图3所示，只使用一个电机，该电机就位于QR25DER发动机输出轴和变速箱输入轴之间；两个离合器，一个是湿式离合器，一个是干式离合器；湿式单个闭合时可以把电动机的输出动力传递给变速箱，湿式离合器和干式离合器同时闭合时发动机输出动力可以传递给变速箱。锂电池的容量为0.6 kW·h,电池容量和电动机功率较小，所以只能在起步或松油滑行才能单独使用电机驱动车辆，正常行驶时没法切换纯电动行驶模式，电机和电池在系统中起降低油耗、增强动力的辅助作用；该系统使用了CVT变速箱，CVT变速箱内主动和从动锥盘之间链条采用能够承受更大扭矩的材料，所以CVT变速箱输出扭矩峰值更大。

图3 楼兰混动系统的结构原理

日产楼兰的电动机的功率偏低，仅有15 kW，不过最大扭矩可以达到160 N·m，楼兰的电动机设置在发动机与变速箱之间，用来切换动力的是两侧离合器，在较低的速度行驶或起步阶段，电动机单独工作就能提供充足的扭矩，保证发动机介入动力后不拖沓。

楼兰这套混动系统的电池是由40块小锂电池组成的，容量并不高仅仅有0.6 kW·h，整个电池组的体积和质量都很小，布置在了中央扶手下方，并没有侵占车内其他的空间。由于电池容量较小，质量轻，因此也不会对该车操控性造成额外的负担。

楼兰混合动力车型相比传统动力汽车，新增了电机驱动模块，能够对混合动力系统中的电动机进行控制，利用电动机对外输出动力，再利用电动机的回收功能，把动力转换为电力回收储蓄到混合动力系统中的锂电池组中。

通过这套混动系统的辅助，使得日产楼兰无论是在节能减排能力还是在动力性能方面都获得了非常理想的成绩，在同级别车中油耗表现达到了较高的水平。

3 日产楼兰混合动力系统与其他发动机参数对比

和日产楼兰不同，本田和丰田的小型化方案较为主流，通过采用涡轮增压、缸内直喷技术，并把发动机排量设定在2 L，制造出动力输出性能与3.5 L自然吸气发动机相若的新型小型化发动机。与本田K20C3 2.0T、丰田8AR-FTS 2.0T比较，虽然在动力性能上，日产楼兰的混合动力系统相比主流2.0 L涡轮增压缸内直喷发动机并没有优势，但在燃油经济性方面优势更为明显。

机械增压发动机相比同排量的涡轮增压发动机，虽然在最大动力输出性能上有所不及，但由曲轴通过皮带带动的机械增压器相比由废气驱动的涡轮增压器，在车辆起步时能更快地建立起足够高的增压压力，从而获得更好的起步加速响应，如图4所示。

图4 不同进气形式的发动机加速度特性

4 楼兰混合动力系统的工作逻辑

楼兰的这套混合动力系统的工作原理其实很好理解，就是在发动机和变速箱之间加上了一台电动机，采用一套干式离合器连接发动机与电动机，一套湿式离合器切换电动机与变速箱之间的动力。发动机、电动机和变速箱基本上是一条直线的动力。

4.1 起步及加速阶段

在汽车起步时，湿式离合器锁止，由电机来驱动汽车，同时干式离合器和湿式离合器两个离合器共同锁止，发动机迅速介入进来，与电动机一起来驱动车辆；相对地在车辆急加速的情况下，发动机也会介入，提供更加强大的驱动力，如图5所示。

图5 起步与加速过程

4.2 匀速行驶阶段

在汽车匀速行驶时，干式离合器和湿式离合器同时锁止，由发动机驱动车辆行驶。在驱动汽车行驶时，电动机会变身发电机，将车辆引擎输出的部分能量转化为电能储存在蓄电池里面，如图6所示。

图6 匀速行驶过程

4.3 减速下坡阶段

在车辆减速或下坡的时候，发动机就会停止工作，此时湿式离合器锁止，电动机就会变成发电机，将车辆行驶过程中车轮转动时产生的动能通过一系列传动系统驱动电机再通过发电机将这些动能转化成为电能储蓄在蓄电池中，如图7所示。

图7 减速下坡过程

4.4 怠速静止阶段

在车辆怠速停止的时候，发动机会开启自动起停，从而节省燃油；与此同时如果检测到电池的电量不足，这时发电机会工作，为电池充电，如图8所示。

图8 怠速静止过程

5 结论

东风日产楼兰作为一款混动SUV车型，动力性能表现尚可，油门反应敏捷，加速效果较好;换挡顺滑，动力输出温和有力。动力性能相比与其他品牌或许有些不足，但好在油耗低、经济性的优势明显。日产楼兰上的这套搭载2.5 L机械增压发动机和单电动机的混合动力系统主要是用于取代旗下3.5 L自然吸气发动机，在保持动力表现持平的前提下进一步提升燃油经济性和排放水平。这套混合动力系统较好地融合了机械增压发动机和电动机的各自优势，低转速、高负载工况提速性能以及全工况的燃油经济性相较旗下3.5 L自然吸气发动机均有所改善。