e-POWER thế hệ thứ ba của Nissan: Khi động cơ xăng chỉ còn nhiệm vụ phát điện

e-POWER là hệ truyền động hybrid đặc trưng của Nissan, kết hợp mô-tơ điện với động cơ xăng nhưng theo cách khác biệt hoàn toàn so với các dòng hybrid thông thường.

Hệ truyền động e-POWER thế hệ thứ ba của Nissan

Điểm cốt lõi của hệ thống này là xe được dẫn động 100% bằng mô-tơ điện. Người lái có trải nghiệm gần như xe thuần điện, nhưng vẫn yên tâm nhờ động cơ xăng trên xe đóng vai trò máy phát điện để nạp năng lượng cho pin. Động cơ xăng không truyền lực trực tiếp xuống bánh xe.

Động cơ chuyên dụng và cấu trúc module 5 trong 1

Thế hệ e-POWER thứ ba sử dụng động cơ được thiết kế chuyên biệt cho ứng dụng e-POWER, thay vì tận dụng lại động cơ có sẵn. Cách tiếp cận từ đầu này giúp tối ưu hơn nữa việc phát điện, bao gồm cả thời điểm kích hoạt động cơ độc lập với điều kiện vận hành và dải công suất.

Điểm nhấn công nghệ của thế hệ mới là cách tiếp cận module gọi là "5 trong 1", tích hợp năm thành phần chính gồm mô-tơ, bộ giảm tốc, bộ biến tần (inverter), bộ tăng tốc và máy phát. Cách tích hợp này tối ưu hóa không gian lắp đặt, tăng dòng điện để có công suất lớn hơn và giảm thất thoát năng lượng.

Cấu trúc module 5 trong 1 của e-POWER thế hệ thứ ba

Để tăng tốc độ và hiệu quả năng lượng, hệ thống cần công suất cao hơn, đạt được bằng cách tăng dòng điện. Hệ thống 5 trong 1 dùng cuộn dây dẹt (flat wire coil) có thể xếp với khe hở tối thiểu, cho phép dòng điện lớn hơn chạy qua mô-tơ. Bộ biến tần cũng được trang bị module công suất thế hệ mới nhất cùng cấu trúc tản nhiệt hai mặt, giúp thoát nhiệt hiệu quả, đặc biệt ở tốc độ cao.

Một số phiên bản còn dùng bán dẫn công suất silicon carbide (SiC) trong bộ biến tần, giúp giảm tổn thất điện năng so với bán dẫn silicon truyền thống. Nhờ đó, lượng điện phát ra được tận dụng nhiều hơn để dẫn động xe, giảm nhu cầu phát điện và cải thiện mức tiêu hao nhiên liệu.

Êm ái hơn nhờ tăng độ cứng kết cấu

Việc tích hợp giúp tăng độ cứng vững, tránh hiện tượng giao thoa giữa các điểm cộng hưởng của thân xe, từ đó nâng cao độ êm ái của hệ thống. Cấu trúc này cũng cho phép lắp ráp chính xác cao hơn, giảm dung sai độ đảo của các trục quay như mô-tơ và bánh răng, nhờ đó hạn chế rung động.

Nissan còn chia sẻ nền tảng hệ truyền động điện 3 trong 1 giữa xe thuần điện và e-POWER. Cách làm này không chỉ giúp giảm số lượng linh kiện và chi phí đầu tư sản xuất, mà còn tận dụng chuyên môn từ cả hai dòng sản phẩm để phát triển các hệ truyền động điện hóa tối ưu hơn.

Bí quyết đạt hiệu suất nhiệt 50%

Nissan cung cấp hai loại động cơ tập trung vào việc phát điện. Nhờ động cơ trên xe được thiết kế chuyên biệt chỉ để phát điện, các kỹ sư Nissan đạt được thiết kế hệ truyền động hiệu suất cao, cải thiện đáng kể mức tiết kiệm nhiên liệu so với các thế hệ e-POWER trước.

Yếu tố đóng góp chính là khả năng duy trì chu trình đốt cháy ổn định. Thông thường, để tăng hiệu suất động cơ, cần nâng tỷ số nén và tăng tỷ lệ EGR (tuần hoàn khí xả trở lại đường nạp). Nhưng động cơ thông thường hoạt động trên dải vòng tua rộng tùy điều kiện lái, nên rất khó duy trì chu trình đốt cháy tối ưu và ổn định.

Động cơ chuyên dụng của Nissan có thể chạy ở tốc độ không đổi và duy trì đốt cháy ổn định nhờ thiết kế hành trình piston dài (long-stroke), tạo dòng khí xoáy mạnh trong xy-lanh (tumble flow). Nhờ đó, quá trình đốt cháy vẫn ổn định ngay cả khi tỷ số nén cao và tỷ lệ EGR lớn.

Động cơ chuyên dụng cho e-POWER đạt hiệu suất nhiệt 50%

Để tiếp tục cải thiện mức tiêu hao nhiên liệu và công suất, động cơ ZR15DDTe sử dụng khái niệm STARC độc quyền của Nissan kết hợp với bộ tăng áp lớn. STARC là kết quả nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của việc kiểm soát luồng khí hướng về bugi trong buồng đốt để cải thiện khả năng đánh lửa. Khái niệm này quản lý luồng khí sao cho kênh phóng điện từ bugi luôn ổn định, dẫn dắt quá trình cháy hiệu quả ngay cả với tỷ lệ EGR cao.

Bằng công nghệ phun nguội (cold spray), Nissan tích hợp đế xupap vào đường nạp của động cơ, đạt được hình dạng cổng nạp lý tưởng để đưa không khí vào xy-lanh với dòng xoáy mạnh. Đỉnh piston cũng được tạo hình chính xác để duy trì dòng xoáy trong kỳ nén, đảm bảo đánh lửa mạnh và đốt cháy ổn định. Đây là kết cấu đế xupap phun nguội đầu tiên trên thế giới hỗ trợ hiệu suất cao cho động cơ máy phát e-POWER.

Ý nghĩa với thị trường và người dùng Việt Nam

Với triết lý "động cơ chỉ để phát điện", e-POWER mang đến trải nghiệm lái xe điện mà không cần lo lắng về trạm sạc — yếu tố đặc biệt phù hợp với hạ tầng giao thông tại Việt Nam, nơi mạng lưới trạm sạc công cộng vẫn đang trong quá trình hoàn thiện.

Nissan đặt mục tiêu giảm chi phí e-POWER xuống ngang mức xe động cơ đốt trong (ICE) vào năm 2026, thông qua việc chia sẻ và module hóa các linh kiện lõi giữa xe điện và e-POWER.

Việc đạt hiệu suất nhiệt 50% trên động cơ đốt trong là cột mốc đáng chú ý, bởi phần lớn động cơ xăng hiện nay chỉ đạt khoảng 35-40%. Đối với thị trường xe hybrid đang ngày càng sôi động tại Việt Nam, hướng đi này cho thấy hybrid không chỉ là giải pháp chuyển tiếp mà còn có thể được tối ưu sâu về hiệu suất.

So sánh các thế hệ hệ truyền động điện của Nissan