El fabricante de automóviles Nissan Motor Corp. anunció lo que llama un "gran avance" en la eficiencia térmica del motor con su tecnología de vehículo híbrido e-POWER.
A diferencia de un sistema híbrido convencional, la tecnología e-POWER de Nissan utiliza un pequeño motor de gasolina para la generación eléctrica, que separa la potencia del motor y la fuerza motriz en las ruedas. El motor de gasolina proporciona energía eléctrica al paquete de baterías del tren motriz electrónico para mantenerlo cargado.
Con esta configuración, el motor de gasolina no se usa para impulsar las ruedas como un automóvil tradicional, sino que sirve como un "generador de electricidad dedicado" para el motor eléctrico del vehículo. El funcionamiento del motor de gas se limita a su rango más eficiente mediante la gestión de la generación de electricidad del motor y la cantidad de electricidad almacenada en la batería.
Con este diseño, Nissan ha podido mejorar la eficiencia térmica más allá de los niveles actuales.
La tecnología e-POWER de Nissan logra una eficiencia térmica líder en el mundo del 50%, lo que representa una mejora de alrededor del 20% sobre el promedio actual de la industria automotriz. Este aumento de la eficiencia se traduce en una mayor reducción de las emisiones nocivas de CO2.
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| Un diagrama del e-POWER de Nissan |
El concepto STARC de Nissan
Para lograr este avance del 50% de eficiencia térmica, Nissan desarrolló un concepto que llama "STARC" para su motor de gasolina. El término STARC es un acrónimo de "canal de encendido robusto fuerte, volteado y adecuadamente estirado".
El concepto mejora la eficiencia térmica al controlar el flujo de la mezcla de aire y combustible que se introduce en el cilindro y el encendido de una bujía, lo que da como resultado quemar una mezcla de aire y combustible más diluida con una alta relación de compresión para una máxima eficiencia.
En un motor de combustión interna convencional, existen restricciones para controlar el nivel de dilución de la mezcla de aire y combustible para responder a cargas variables del motor, como cuando se viaja cuesta arriba. Existen compensaciones entre varias condiciones de funcionamiento, como el flujo de gasolina en el cilindro, el método de encendido y la relación de compresión que pueden sacrificar la eficiencia por una mayor potencia de salida, dice Nissan.
Sin embargo, el uso de un motor dedicado que funcione a un rango óptimo de velocidad y carga para la generación eléctrica hace posible mejorar drásticamente la eficiencia térmica, según Nissan. En pruebas internas, Nissan dijo que logró una eficiencia térmica del 43% al usar el método de dilución de EGR y una eficiencia del 46% al usar combustión pobre con un motor de gas de varios cilindros.
El método de dilución de EGR se usa comúnmente en motores diésel. Reduce el consumo de combustible al introducir algunos gases de escape del motor en el aire de admisión, lo que da como resultado una mezcla de aire / combustible diluida. Se logró un nivel del 50% operando el motor a RPM y carga fijas, luego combinándolo con tecnologías adicionales de recuperación de calor residual.
La tecnología e-POWER de Nissan se introdujo por primera vez en Japón en 2016 con el Nissan Note, que utiliza la misma tecnología 100% impulsada por motor eléctrico que el popular Nissan LEAF. El sistema consta de un motor de gasolina con generador de energía, inversor, batería y motor eléctrico. En diciembre de 2020, Nissan lanzó el nuevo Note en el mercado japonés, que viene exclusivamente con e-POWER.
La startup china Li Auto desarrolló una tecnología similar
La tecnología e-POWER de Nissan es similar a la del fabricante de automóviles chino Li Auto, "Vehículos de nueva energía" (NEV) para el mercado chino.
Si bien la mayoría de las nuevas empresas automotrices de China siguen el ejemplo de Tesla y fabrican vehículos totalmente eléctricos, la tecnología de Li Auto permite a los conductores cargar la batería del vehículo con electricidad o gasolina. Li Auto llama al diseño "tecnología EREV (EV de rango extendido)" y se ofrece en el primer vehículo de la compañía, el SUV Li One .
Aunque el Li ONE funciona con sus motores eléctricos durante la navegación, la fuente de energía para los motores eléctricos proviene tanto de su paquete de baterías como del sistema de extensión de rango que incluye un motor de gas de combustión interna turboalimentado de 1,2 litros que se utiliza para alimentar un motor de 100 kW. generador eléctrico. Un componente llamado "reductor de velocidad" que se utiliza para conectar las dos fuentes de alimentación.
La parte de propulsión eléctrica del Li ONE consiste en un motor eléctrico de tracción trasera de 140 kilovatios alimentado por una batería de 40,5 kilovatios-hora. El SUV también incluye un tanque de combustible de 45 litros para el motor de gasolina dedicado.
Si bien el motor de combustión se usa para generar electricidad que carga la batería del SUV, también ayuda a extender la autonomía. Con esta configuración, el Li ONE ofrece una autonomía NEDC de 800 kilómetros (497 millas) al mismo tiempo que ofrece la aceleración y el par instantáneos de un EV. El SUV Li One puede acelerar de 0 a 100 kph en 6.5 segundos, según Li Auto.
Li Auto cita el acceso limitado a la infraestructura de carga de vehículos eléctricos en China como una de las razones para diseñar su SUV con un motor de combustión interna en lugar de construir un vehículo totalmente eléctrico como lo están haciendo la mayoría de los nuevos fabricantes de automóviles de China.
Si bien estas nuevas tecnologías híbridas no se consideran "emisiones cero", sí ayudan a reducir los gases de efecto invernadero nocivos y aumentan la gama de motores de vehículos eléctricos, que es un objetivo importante para los fabricantes de automóviles del mundo.
La tecnología híbrida también sirve como un método de transición para reducir las emisiones a medida que la industria automotriz trabaja para construir más vehículos totalmente eléctricos.
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