Subyek:
- Inleiding
- Bentuk hibrida
- Hibrida mikro
- Hibrida ringan
- Penggerak hibrid serial
- Penggerak hibrida paralel
- Hibrida plug-in
- Pemulihan tenaga
- Ikhtisar sistem Toyota Prius
- Ikhtisar sistem Mitsubishi Outlander
- Transmisi kendaraan hybrid
Perkenalan:
Ketika bahan bakar fosil dibakar, karbon dioksida (CO2) dilepaskan. CO2 ini terakumulasi di atmosfer. Ketika sinar matahari jatuh ke bumi, radiasi panas tidak dapat lagi keluar akibat penumpukan CO2 sehingga menimbulkan 'efek rumah kaca'. 120g CO2 / km setara dengan:
- 5,2 l bensin / 100 km
- 4,5 l solar / 100 km
- 4,4 kg gas alam / 100 km
- 1,0 kg hidrogen / 100 km
- Listrik 20 kWh / 100 km
Dengan teknologi hybrid, pengurangan CO2 (emisi) menjadi berkurang. Produsen saat ini sibuk mengembangkan lebih banyak teknologi untuk mewujudkan transisi energi dari cara mengemudi yang netral CO2.
Bentuk hibrida:
Kendaraan dengan penggerak hybrid menggunakan mesin pembakaran dan motor listrik. Tujuan utama hibridisasi adalah untuk mengurangi konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang. Manfaat tambahan berkat motor listrik adalah torsi lebih tinggi dan kenyamanan lebih.
Dengan penggerak hibrida, perbedaan dibuat antara kendaraan Micro-hybrid, Mild-hybrid, dan Full-hybrid.
Kendaraan dengan penggerak listrik sepenuhnya tidak termasuk dalam kategori “hibrida”. Kendaraan yang dilengkapi dengan range extender dapat diklasifikasikan sebagai “seri hybrid”.
Diagram di bawah menunjukkan berbagai bentuk hibrid dari dukungan listrik rendah hingga tinggi. menyetir.
Hibrida mikro:
Kendaraan mikro-hibrida tidak memiliki motor listrik untuk menunjang mesin pembakaran saat berkendara, namun dilengkapi dengan berbagai teknologi penghemat bahan bakar. Jadi tidak ada hal seperti itu di sini Sistem HV (Tegangan Tinggi). Penghematan bahan bakar dicapai melaluinya sistem mulai/berhenti, yang secara otomatis menghentikan dan menghidupkan mesin saat kendaraan dalam keadaan diam dan sistem regenerasi baterai. Sistem regenerasi ini memungkinkan alternator mengisi daya secara maksimal saat kendaraan direm. Energi yang biasanya hilang di bantalan rem kini sebagian digunakan untuk mengisi baterai 12 volt. Artinya injeksi bahan bakar tambahan tidak diperlukan untuk menambah beban pada alternator saat melaju pada kecepatan konstan dan bahan bakar pun dihemat.
Hibrida ringan:
Pada kendaraan hybrid ringan mesin pembakaran didukung oleh satu atau dua 48 volt motor listrik yang memberikan daya ekstra dalam kondisi pengoperasian berbeda. Motor listrik membantu mesin pembakaran dalam berakselerasi. Saat berkendara dengan kecepatan konstan, motor listrik otomatis mati kembali. Oleh karena itu, kendaraan tidak dapat dikendarai sepenuhnya secara elektrik.
Motor listrik terletak di dekatnya roda gila, atau terdapat transmisi rantai/sabuk bergigi antara motor listrik dan ujung kruka. Baterai 48 volt yang relatif kompak sering kali terletak di bagasi.
Gambar menunjukkan motor listrik di rumah roda gila mesin pembakaran. Ini juga bukan sistem HV. Oleh karena itu, teknisi tanpa sertifikat NEN juga dapat melakukan pekerjaan pada drivetrain listrik.
Kendaraan mikro-hibrida juga dapat dilengkapi dengan generator motor starter 48 volt, yang pada dasarnya merupakan kombinasi dari alternator dan motor starter. Pabrikan memberi nama berikut pada generator motor starter jenis ini:
- Dinasti mulai;
- pembangkit pemula;
- Starter-alternator yang digerakkan oleh sabuk;
- Generator starter terintegrasi sabuk (BSG).
Dengan menggunakan suatu mekanisme, multi-sabuk dapat dikencangkan pada sisi yang benar tergantung pada pemuatan atau permulaan.
Tiga gambar di bawah menunjukkan tiga kemungkinan posisi selama pengisian (regeneratif) baterai, menghidupkan mesin pembakaran dan mode motor listrik, yang mendukung mesin pembakaran. Dukungan mesin turbo terutama terjadi pada rentang kecepatan rendah, di mana “boost” motor listrik mengkompensasi apa yang disebut turbo lag.
Alternator motor starter 48 volt menggantikan alternator 12 volt "normal". Selain aki 48 volt, kami juga memiliki aki 12 volt untuk sistem kelistrikan on-board yang menyuplai energi untuk penerangan, kunci pintu, dan aksesori di dalam mobil. A Konverter / konverter DC-DC (transformator) mengubah 48 volt menjadi 12 volt untuk mengisi baterai.
Penggerak hibrid serial:
Kendaraan dengan penggerak hibrida serial dioperasikan secara eksklusif oleh motor listrik HV bertenaga. Tidak ada hubungan langsung antara mesin pembakaran dan roda. Gambar di bawah menunjukkan contoh mobil hybrid seri penggerak roda belakang.
Terdapat kopling (1) antara mesin pembakaran (3) dan generator (2). Saat mesin hidup dan kopling tertutup, baterai HV (7) melalui generator (3) dan inverter cq. inverter (6) dikenakan biaya. Inverter mengatur tegangan AC yang disuplai oleh generator menjadi tegangan DC yang diatur.
Komponen kelistrikan pada drivetrain hybrid serial beroperasi dengan tegangan tinggi (HV). Hal ini dapat dikenali dari kabel dan colokan berwarna oranye. Hanya teknisi bersertifikat yang dapat melakukan pekerjaan pada sistem HV.
Keuntungan dari sistem hybrid serial:
- Konstruksinya sederhana karena mesin pembakarannya tidak langsung menggerakkan.
- Cocok untuk berkendara full elektrik, jika baterainya cukup besar.
- Tidak diperlukan kopling untuk menjauh dari posisi diam; motor listrik menangani hal ini.
- Tidak diperlukan gigi mundur karena motor listrik dapat berputar dua arah.
- Cocok untuk mengisi daya melalui listrik (plug-in).
Cons:
- Motor listrik harus memberikan tenaga penggerak penuh
- Massa lebih besar dari kendaraan penggerak paralel.
Penggerak hibrida paralel:
Pada kendaraan dengan penggerak hibrida paralel, mungkin terdapat hubungan langsung antara mesin pembakaran dan roda. Jika kopling (3 dan 5) pada gambar di bawah ditutup, kendaraan dapat berjalan dengan mesin pembakaran. Motor listrik (4) berfungsi untuk mengisi baterai dan menggerakkan roda.
Hibrida paralel juga dapat digerakkan hanya dengan motor listrik. Dengan membuka kopling 3, sambungan ke mesin pembakaran terputus; Ini dapat dimatikan, sehingga Anda dapat berkendara secara elektrik. Kopling 5 diaktifkan saat berkendara menjauh dari posisi diam.
Sama seperti hybrid seri, hybrid paralel dilengkapi dengan instalasi HV dengan kabel dan colokan berwarna oranye.
Keuntungan sistem hybrid paralel:
- Cocok untuk berkendara full elektrik, asalkan baterai cukup besar dan terdapat kopling antara mesin pembakaran dan motor listrik.
- Tidak diperlukan gigi mundur karena motor listrik dapat berputar dua arah.
- Cocok untuk mengisi daya melalui listrik (plug-in).
- Pembakaran mesin lebih kecil, karena motor listrik membantu akselerasi.
- Motor listrik lebih kecil, karena mesin pembakarannya bisa membantu akselerasi.
- Massa lebih rendah dari kendaraan penggerak serial.
Cons:
- Rumit secara mekanis.
- Kopling diperlukan untuk berkendara secara elektrik.
- Gearbox diperlukan.
Hibrida plug-in:
Baterai kendaraan hibrida biasanya diisi melalui pengereman regeneratif, atau dengan membiarkan mesin pembakaran menggerakkan motor listrik (yang kemudian digunakan sebagai generator). Cara terakhir ini jelas tidak efisien.
Dengan hibrida plug-in, ini bisa menjadi paket baterai dibebankan dengan menghubungkan kendaraan dengan steker di rumah ke stopkontak atau stasiun pengisian umum dan mengisinya dengan jaringan listrik. Jika Anda berangkat dengan mobil, kilometer pertama dapat ditempuh dengan listrik (yaitu bebas emisi). Ideal saat berkendara dari kota ke jalan raya. Segera SOC (Status Biaya), atau dengan kata lain, tingkat pengisian baterai menjadi rendah, mesin pembakaran akan hidup dan menyediakan penggerak utama. Saat melakukan pengereman, pengereman regeneratif akan mengisi ulang sebagian baterai.
Keuntungan tambahannya adalah pemanas tambahan listrik dan/atau AC dapat diprogram pada waktu yang telah ditentukan, sehingga Anda memasuki iklim dalam ruangan yang nyaman, tanpa mengorbankan kapasitas baterai atau bahan bakar.
Dalam kebanyakan kasus, hibrida plug-in memiliki jangkauan listrik terbatas antara 40 hingga 60 km. Contohnya adalah:
- BMW 225XXE Active Tourer (2021): 55 km;
- Hyundai Ioniq (2021): 52 km;
- Mitsubishi Outlander PHEV model tahun 2015: 43 km dan model tahun 2021: 54 km;
- Hibrida plugin Volkswagen Passat GTE Business (2021): 55 km.
Harap diperhatikan: ini adalah spesifikasi pabrikan. Dalam kondisi buruk, seperti suhu rendah atau gaya mengemudi yang buruk, jangkauannya bisa berkurang hingga 30%.
Pemulihan tenaga:
Saat berakselerasi, baterai menyuplai energi listrik ke motor listrik. Saat melakukan perlambatan (pengereman), motor listrik akan menimbulkan efek pembangkitan; motor listrik akan mengisi baterai. Ini juga disebut “pengereman regeneratif” atau “pengereman pemulihan”. Anda dapat menemukan informasi lebih lanjut tentang ini di halaman tentang membalikkan dan electromotive Temukan.
Ikhtisar sistem Toyota Prius:
Baterai Toyota Prius menyimpan tegangan searah kurang lebih 200 volt. Dorongannya Converter mengubah tegangan baterai 201,6 menjadi tegangan searah (DC) yang lebih tinggi yaitu 650 volt. Konverter boost adalah konverter DC/DC; tetap DC, hanya tegangannya saja yang dinaikkan. Tegangan DC 650 volt berakhir di inverter. Itu membalikkan mengubah tegangan searah (DC) menjadi tegangan bolak-balik (AC) dan sebaliknya. Oleh karena itu kami menyebut konverter ini sebagai penyearah AC/DC atau konverter DC/AC. Selain konversi dari DC ke AC, inverter juga mengontrol motor listrik menggunakan IGBT. Kedua motor listrik (MG1 dan MG2) beroperasi dengan tegangan bolak-balik tiga fasa kurang lebih 600 volt.
Tegangan baterai tidak hanya disalurkan ke konverter boost dan kompresor AC, namun juga ke konverter DC/DC untuk baterai terpasang. Tegangan 201,6 volt diubah menjadi 14 volt setiap lainnya baterai timbal-asam untuk dapat memuat. Komponen kelistrikan interior dan eksterior dihubungkan dengan baterai 14 volt ini, seperti radio, penerangan, kunci pintu, dll.
Ikhtisar sistem Mitsubishi Outlander:
Berikut gambaran umum komponen Mitsubishi Outlander (model tahun 2019 >).
Tergantung pada kondisi berkendara, hibrida (plug-in) ini berperilaku sebagai EV, hibrida seri, atau hibrida paralel. Singkatannya adalah sebagai berikut:
- PDU: Unit Penggerak Daya
- GCU: Unit Kontrol Generator
- FMCU: Unit Kontrol Motor Depan
- RMCU: Unit Kontrol Mesin Belakang
- GCU: Unit Kontrol Generator
- OBC: Pengisi Daya Di Papan
Mode EV: saat berkendara sepenuhnya listrik, kopling basah multi-pelat dilepaskan dan motor listrik (masing-masing dengan daya maksimum 60 kW) menyediakan penggeraknya. Mesin bensin dan generator dimatikan.
Modus seri: Ketika daya baterai <30% dan kebutuhan daya >60%, mesin bensin dan generator akan dihidupkan. Kopling tetap terlepas. Mesin bensin menggerakkan generator, yang menyediakan daya baterai (dan karenanya bukan penggerak roda). Sistem sekarang berperilaku sebagai seri hybrid. Kecepatan mesin bensin kurang lebih 1700 putaran saat berkendara. / menit Saat akselerasi dan pengereman, kecepatan turun menjadi 1100 rpm.
Modus paralel: Saat Anda berkendara lebih cepat dari 65 km/jam, terdapat peningkatan kebutuhan daya atau SOC baterai <30%, transmisi dialihkan sedemikian rupa sehingga mode paralel tercipta. Mesin pembakaran dan motor listrik depan menggerakkan roda. Kecepatan mesin pembakaran dan motor listrik depan disinkronkan sebelum kopling diaktifkan. Dalam mode paralel, motor listrik belakang dikontrol hingga 5% untuk mencegah hambatan medan magnet pada kecepatan tinggi saat berjalan tanpa beban.
Transmisi kendaraan hybrid:
Kebanyakan pabrikan (Ford, Honda, GM) cocok di tahun 2019 Teknologi CVT (Continuously Variable Transmision) sebagai transmisi untuk model hybrid mereka.
Teknologi CVT pada Toyota Prius (lihat gambar) tidak dicapai dengan sabuk dorong dan puli yang dapat diatur diameternya, tetapi dengan kombinasi motor listrik, generator, dan motor listrik yang dikontrol secara elektrik. sistem roda gigi planet. Keunggulan transmisi jenis ini dibandingkan CVT mekanis adalah tidak mudah aus dan bobotnya jauh lebih ringan.
Powertrain Prius yang digambarkan terdiri dari:
- mesin pembakaran (mesin bensin);
- motor listrik MG1 (berfungsi sebagai generator/dinamo pada saat pengereman regeneratif);
- motor listrik MG2 (motor penggerak);
- sistem roda gigi planetary (Power Split Device) yang dapat menyambungkan dan memutuskan sambungan mesin pembakaran dan motor listrik dari drivetrain;
- transmisi rantai pada sproket yang terhubung ke diferensial.
