emner:
- introduktion
- Hybride former
- Mikro hybrid
- Mild hybrid
- Seriel hybrid drev
- Parallel hybrid drev
- Plug-in hybrid
- Energigenvinding
- Systemoversigt Toyota Prius
- Systemoversigt Mitsubishi Outlander
- Transmission af et hybridkøretøj
Forord:
Når fossile brændstoffer afbrændes, frigives kuldioxid (CO2). Denne CO2 ophobes i atmosfæren. Når sollys falder på Jorden, kan varmestråling ikke længere slippe ud på grund af CO2-ophobningen, hvilket forårsager 'drivhuseffekten'. 120g CO2/km svarer til:
- 5,2 l benzin / 100 km
- 4,5 l diesel / 100 km
- 4,4 kg naturgas / 100 km
- 1,0 kg brint / 100 km
- 20 kWh el / 100 km
Med hybridteknologien reduceres CO2-reduktionen (emissionerne). Producenter har i øjeblikket travlt med at udvikle flere og flere teknologier til at realisere en energiomstilling fra CO2-neutral kørsel.
Hybride former:
Køretøjer med hybriddrev bruger både forbrændingsmotoren og en elektrisk motor. Formålet med hybridisering er primært at reducere brændstofforbrug og udstødningsemissioner. Yderligere fordele takket være den eller de elektriske motorer er højere drejningsmoment og mere komfort.
Med hybriddrev skelnes der mellem Micro-hybrid, Mild-hybrid og Full-hybrid køretøjer.
Et køretøj med fuldt elektrisk drev falder ikke ind under kategorien "hybrid". Et køretøj udstyret med en rækkeviddeforlænger kan klassificeres som en "seriehybrid".
Diagrammet nedenfor viser de forskellige hybridformer fra en lav til høj form for elektrisk støtte. køre.
Mikrohybrid:
Et mikrohybrid køretøj har ikke en elektrisk motor til at understøtte forbrændingsmotoren under kørslen, men er udstyret med forskellige brændstofbesparende teknologier. Så der er ikke sådan noget her HV (High Voltage) system. Derved opnås brændstofbesparelser start/stop system, som automatisk stopper og starter motoren, når køretøjet holder stille, og et regenereringssystem til batteriet. Dette regenereringssystem gør det muligt for generatoren at oplade maksimalt, når køretøjet bremser. Den energi, der normalt går tabt i bremseklodserne, bruges nu delvist til at oplade 12 volt batteriet. Det betyder, at der ikke kræves yderligere brændstofindsprøjtning for den øgede belastning af generatoren, når der køres med konstant hastighed, og der spares brændstof.
Mild hybrid:
I milde hybridbiler forbrændingsmotor understøttet af en eller to 48 volt elektriske motorer der giver ekstra strøm under forskellige driftsforhold. Elmotoren hjælper forbrændingsmotoren med at accelerere. Ved kørsel med konstant hastighed slukkes elmotoren automatisk igen. Køretøjet kan derfor ikke køre fuldt elektrisk.
Den elektriske motor er placeret i nærheden af den svinghjul, eller der er en kæde/tandremstransmission mellem elmotoren og enden af krumtapaksel. Det relativt kompakte 48 volt batteri er ofte placeret i bagagerummet.
Billedet viser en elektrisk motor i svinghjulshuset på forbrændingsmotoren. Dette er heller ikke et HV-system. En tekniker uden NEN-certifikat må derfor også udføre arbejde på den elektriske drivlinje.
Et mikro-hybrid køretøj kan også være udstyret med en 48-volts startmotorgenerator, som i det væsentlige er en kombination af en generator og startmotor. Producenter giver følgende navne til denne type startmotorgenerator:
- Dynastart;
- Starter generator;
- Remdrevet starter-generator;
- Rem integreret startgenerator (BSG).
Ved hjælp af en mekanisme kan multiremmen strammes på den rigtige side afhængig af belastning eller start.
De tre billeder nedenfor viser de tre mulige positioner under (regenerativ) opladning af batteriet, start af forbrændingsmotoren og elmotortilstand, hvor den understøtter forbrændingsmotoren. Understøttelsen af turbomotorer foregår hovedsageligt i lavhastighedsområdet, hvor "boost" af elmotoren kompenserer for det såkaldte turbolag.
En 48 volt startmotor generator erstatter den "normale" 12 volt generator. Udover 48-volt-batteriet har vi også 12-volt-batteriet til det indbyggede el-system, der leverer energi til belysning, dørlåse og tilbehør i bilen. EN DC-DC konverter / konverter (transformer) konverterer 48 volt til 12 volt for at oplade batteriet.
Seriel hybrid drev:
Et køretøj med seriel hybriddrev drives udelukkende af HV elmotor drevet. Der er ingen direkte forbindelse mellem forbrændingsmotoren og hjulene. Billedet nedenfor viser et eksempel på en baghjulstrukket serie hybridbil.
Der er en kobling (1) mellem forbrændingsmotoren (3) og generatoren (2). Når motoren kører, og koblingen er lukket, vil den HV batteri (7) ved hjælp af generatoren (3) og inverter cq. inverter (6) opkrævet. Inverteren regulerer AC-spændingen leveret af generatoren til en reguleret DC-spænding.
De elektriske komponenter i drivlinjen på en seriel hybrid arbejder med højspænding (HV). Dette kan genkendes på orange kabler og stik. Kun certificerede teknikere må udføre arbejde på HV-systemet.
Fordele ved seriel hybrid system:
- Enkel konstruktion, fordi forbrændingsmotoren ikke direkte sørger for drivkraften.
- Velegnet til fuld elektrisk kørsel, hvis batteriet er stort nok.
- Der kræves ingen kobling for at køre væk fra stilstand; det tager elmotoren sig af.
- Ingen bakgear er nødvendig, fordi elmotoren kan dreje i to retninger.
- Velegnet til opladning via lysnettet (plug-in).
ulemper:
- Elmotoren skal levere fuld drivkraft
- Større masse end et paralleldrevet køretøj.
Parallel hybrid drev:
I et køretøj med parallelhybriddrift kan der være en direkte forbindelse mellem forbrændingsmotoren og hjulene. Når koblingerne (3 og 5) på billedet nedenfor er lukket, kan køretøjet køre på forbrændingsmotoren. Elmotoren (4) tjener både til at oplade batteriet og til at drive hjulene.
En parallelhybrid kan også køre udelukkende på elmotoren. Ved at åbne kobling 3 afbrydes forbindelsen til forbrændingsmotoren; Denne kan slås fra, så man kan køre rent elektrisk. Kobling 5 er tilkoblet, når du kører væk fra stilstand.
Ligesom seriehybriden er parallelhybriden udstyret med en HV-installation med orange kabler og stik.
Fordele ved parallelhybridsystem:
- Velegnet til fuld elektrisk kørsel, forudsat at batteriet er stort nok og der er en kobling mellem forbrændingsmotor og elmotor.
- Ingen bakgear er nødvendig, fordi elmotoren kan dreje i to retninger.
- Velegnet til opladning via lysnettet (plug-in).
- Mindre forbrændingsmotor, fordi elmotoren hjælper med acceleration.
- Mindre elmotor, fordi forbrændingsmotoren kan hjælpe med acceleration.
- Lavere masse end et serielt drevet køretøj.
ulemper:
- Mekanisk kompliceret.
- Kobling påkrævet til elektrisk kørsel væk.
- Gearkasse nødvendig.
Plug-in hybrid:
Batteriet i et hybridkøretøj oplades normalt gennem regenerativ bremsning eller ved at lade forbrændingsmotoren drive elmotoren (som så bruges som generator). Det sidste er åbenbart ikke effektivt.
Med en plug-in hybrid kan det blive batteripakken opladet ved at tilslutte køretøjet med et stik derhjemme til en stikkontakt eller en offentlig ladestation og oplade det med elnettet. Når du tager afsted i bil, kan de første kilometer tilbagelægges elektrisk (dvs. emissionsfrit). Ideel, når du kører fra byen til motorvejen. Så snart SOC (State Of Charge), eller batteriets ladeniveau bliver lavt, vil forbrændingsmotoren starte og levere hoveddrevet. Ved bremsning vil regenerativ bremsning delvist genoplade batteriet.
En yderligere fordel er, at den elektriske tilskudsvarme og/eller klimaanlægget kan programmeres på et forudindstillet tidspunkt, så du kommer ind i et behageligt indeklima, uden at det går på bekostning af batterikapacitet eller brændstof.
I de fleste tilfælde har en plug-in hybrid en begrænset elektrisk rækkevidde på 40 til 60 km. Eksempler er:
- BMW 225XXE Active Tourer (2021): 55 km;
- Hyundai Ioniq (2021): 52 km;
- Mitsubishi Outlander PHEV modelår 2015: 43 km og modelår 2021: 54 km;
- Volkswagen Passat GTE Business plugin hybrid (2021): 55 km.
Bemærk venligst: dette er producentens specifikationer. Under ugunstige forhold, såsom lave temperaturer eller ugunstig kørestil, kan rækkevidden falde med op til 30 %.
Energigenvinding:
Ved acceleration leverer batteriet elektrisk energi til elmotoren. Ved deceleration (bremsning) vil elmotoren have en genererende effekt; den elektriske motor oplader batteriet. Dette kaldes også "regenerativ bremsning" eller "genvindende bremsning". Du kan finde mere information om dette på siderne vedr baglæns og elektromotorisk finde det.
Systemoversigt Toyota Prius:
Batteriet i en Toyota Prius lagrer en jævnspænding på cirka 200 volt. Boosten konverter konverterer batterispændingen på 201,6 til en højere jævnspænding (DC) på 650 volt. Boost-konverteren er en DC/DC-konverter; den forbliver jævnstrøm, kun spændingen øges. 650 volt DC-spændingen ender i inverteren. Det baglæns konverterer jævnspænding (DC) til vekselspænding (AC) og omvendt. Vi kalder derfor denne konverter en AC/DC ensretter eller DC/AC konverter. Udover konverteringen fra DC til AC, styrer inverteren også elmotorerne ved hjælp af IGBT'er. De to elmotorer (MG1 og MG2) arbejder med en trefaset vekselspænding på cirka 600 volt.
Batterispændingen går ikke kun til boost-konverteren og aircondition-kompressoren, men også til DC/DC-konverteren til det indbyggede batteri. Spændingen på 201,6 volt omregnes til 14 volt hver anden bly-syre batteri at kunne indlæse. De elektriske komponenter i det indvendige og udvendige er forbundet til dette 14-volts batteri, såsom radio, belysning, dørlåse osv.
Systemoversigt Mitsubishi Outlander:
Følgende oversigt viser komponenterne i en Mitsubishi Outlander (modelår 2019 >).
Afhængigt af kørselsforholdene opfører denne (plug-in) hybrid sig som en EV, seriehybrid eller parallelhybrid. Forkortelserne er som følger:
- PDU: Power Drive Unit
- GCU: Generatorkontrolenhed
- FMCU: Front Motor Control Unit
- RMCU: Rear Engine Control Unit
- GCU: Generatorkontrolenhed
- OBC: On Board Charger
EV-tilstand: ved fuld kørsel er vådkoblingen med flere plader frakoblet, og elmotorerne (hver med en maksimal effekt på 60 kW) sørger for drevet. Benzinmotoren og generatoren er slukket.
Serietilstand: Ved en batteriopladning på <30 % og et effektbehov på >60 % startes benzinmotoren og generatoren. Koblingen forbliver udkoblet. Benzinmotoren driver generatoren, som sørger for batteriopladningen (og altså ikke hjulenes drev). Systemet opfører sig nu som en seriehybrid. Benzinmotorens hastighed er cirka 1700 omdrejninger under kørsel. / min. Ved acceleration og bremsning falder hastigheden til 1100 o/min.
Parallel tilstand: Når du kører hurtigere end 65 km/t, der er et øget effektbehov eller batteriets SOC er <30%, skiftes transmissionen på en sådan måde, at paralleltilstanden skabes. Forbrændingsmotoren og den forreste elmotor driver hjulene. Hastigheden af forbrændingsmotoren og den forreste elmotor synkroniseres, før koblingen aktiveres. I parallel tilstand styres den bagerste elmotor med op til 5 % for at forhindre magnetfeltmodstand ved høje hastigheder, når den kører uden belastning.
Transmission af et hybridkøretøj:
De fleste producenter (Ford, Honda, GM) passer i 2019 CVT-teknologi (Continuously Variable Transmission) som transmission til deres hybridmodeller.
CVT-teknologien i Toyota Prius (se billede) opnås ikke af en skubberem og diameterjusterbare remskiver, men af en elektrisk styret kombination af elmotor, generator og planetgearsystem. Fordelen ved denne type transmission i forhold til den mekaniske CVT er, at den ikke er udsat for slid og har meget mindre vægt.
Den afbildede drivlinje i Prius består af:
- forbrændingsmotor (benzinmotor);
- elektrisk motor MG1 (fungerer som generator/dynamo under regenerativ bremsning);
- elektrisk motor MG2 (motoren til drevet);
- planetgearsystem (Power Split Device), der kan forbinde og frakoble forbrændingsmotoren og den elektriske motor fra drivlinjen;
- kædetransmission på tandhjul forbundet til differentialet.
