科目：
- はじめに
- ハイブリッドフォーム
- マイクロハイブリッド
- マイルドハイブリッド
- シリアルハイブリッドドライブ
- パラレルハイブリッドドライブ
- プラグインハイブリッド
- エネルギー回収
- システム概要 トヨタ プリウス
- システム概要 三菱 アウトランダー
- ハイブリッド車のトランスミッション
導入：
化石燃料が燃焼すると、二酸化炭素（CO2）が放出されます。 このCO2は大気中に蓄積されます。 太陽光が地球に降り注ぐと、CO2の蓄積により熱放射が逃げられなくなり、「温室効果」が生じます。 120g CO2 / km は以下に相当します。
- 5,2リットルガソリン/100km
- 4,5 l ディーゼル / 100 km
- 天然ガス 4,4 kg / 100 km
- 水素1,0kg/100km
- 20kWhの電力/100km
ハイブリッド技術によりCO2削減（排出量）が削減されます。 メーカーは現在、CO2 ニュートラルな運転へのエネルギー移行を実現するために、ますます多くの技術の開発に取り組んでいます。
ハイブリッドフォーム:
ハイブリッドドライブを備えた車両は、内燃機関と電気モーターの両方を使用します。 ハイブリッド化の主な目的は、燃料消費量と排気ガスの削減です。 電気モーターのおかげで、トルクが増大し、快適性が向上するというさらなる利点も得られます。
ハイブリッド ドライブでは、マイクロ ハイブリッド車、マイルド ハイブリッド車、およびフル ハイブリッド車が区別されます。
完全な電気駆動を備えた車両は、「ハイブリッド」のカテゴリーには分類されません。 レンジエクステンダーを搭載した車両は「シリーズハイブリッド」に分類されます。
以下の図は、電気サポートの低形式から高形式までのさまざまなハイブリッド形式を示しています。 ドライブ。
マイクロハイブリッド：
マイクロハイブリッド車は、走行中に内燃機関をサポートする電気モーターを備えていませんが、さまざまな省燃費技術が搭載されています。 だからここにはそんなことないよ HV（高電圧）システム。 それによって燃料の節約が達成されます スタート/ストップシステム停車時にエンジンを自動停止・始動するバッテリー回生システム。 この回生システムにより、車両のブレーキ時にオルタネーターが最大限に充電されるようになります。 通常、ブレーキパッドで失われるエネルギーの一部は、12 ボルトバッテリーの充電に使用されます。 これは、一定速度で走行しているときにオルタネーターの負荷が増加しても追加の燃料噴射が必要なく、燃料が節約されることを意味します。
マイルドハイブリッド：
マイルドハイブリッド車では、 内燃機関 48 つまたは XNUMX つの XNUMX ボルトでサポート 電気モーター さまざまな動作条件下で追加の電力を供給します。 電気モーターは内燃機関の加速を補助します。 一定速度で走行すると、電気モーターは再び自動的にオフになります。 したがって、車両は完全に電気的に走行することはできません。
電気モーターはその近くにあります フライホイール、または、電気モーターとモーターの端の間にチェーン/歯付きベルト伝動装置があります。 クランクシャフト. 比較的コンパクトな 48 ボルトのバッテリーは、多くの場合トランク内にあります。
この画像は、内燃機関のフライホイール ハウジング内の電気モーターを示しています。 これもHVシステムではありません。 したがって、NEN 証明書を持たない技術者でも電気ドライブトレインの作業を行うことができます。
マイクロハイブリッド車両には、基本的にオルタネーターとスターターモーターの組み合わせである 48 ボルトのスターターモータージェネレーターが装備されている場合もあります。 メーカーは、このタイプのスターター モーター ジェネレーターに次の名前を付けています。
- ダイナスタート。
- スタータージェネレーター。
- ベルト駆動のスターターオルタネーター。
- ベルト一体型スタータージェネレーター（BSG）。
積載時や始動時にマルチベルトを正しい側で締められる機構を採用しています。
以下の XNUMX つの画像は、バッテリーの (回生) 充電、内燃機関の始動、および内燃機関をサポートする電気モーター モードの XNUMX つの可能な位置を示しています。 ターボ エンジンのサポートは主に低速域で行われ、電気モーターの「ブースト」がいわゆるターボ ラグを補います。
48 ボルトのスターター モーター オルタネーターは、「通常の」12 ボルトのオルタネーターを置き換えます。 48 ボルトのバッテリーに加えて、車内の照明、ドア ロック、アクセサリーにエネルギーを供給する車載電気システム用の 12 ボルト バッテリーもあります。 あ DC-DCコンバーター/コンバーター（変圧器） 48ボルトを12ボルトに変換してバッテリーを充電します。
シリアルハイブリッドドライブ:
シリアルハイブリッドドライブを搭載した車両は、独占的に運行されます。 HV電気モーター 電源が入った。 内燃機関と車輪の間には直接的な接続はありません。 下の図は後輪駆動系ハイブリッド車の例です。
燃焼エンジン (1) と発電機 (3) の間にはカップリング (2) があります。 エンジンがかかっていてクラッチが閉じていると、 HVバッテリー (7) 発電機 (3) と インバータ周波数インバータ (6) 充電されます。 インバータは、発電機によって供給される AC 電圧を調整された DC 電圧に調整します。
シリアル ハイブリッドのドライブトレイン内の電気コンポーネントは高電圧 (HV) で動作します。 これは、オレンジ色のケーブルとプラグで識別できます。 HV システムの作業を実行できるのは、認定技術者のみです。
シリアルハイブリッドシステムのメリット：
- 内燃機関が直接駆動を行わないため、構造が簡単です。
- バッテリーが十分な容量であれば、完全電気走行に適しています。
- 停止状態からの発進にクラッチは必要ありません。 電気モーターがこれを処理します。
- 電気モーターは両方向に回転できるため、後進ギアは必要ありません。
- 主電源（プラグイン）経由の充電に適しています。
短所：
- 電気モーターは完全な駆動力を提供する必要があります
- 並列駆動車より質量が大きい。
パラレルハイブリッドドライブ:
パラレル ハイブリッド ドライブを備えた車両では、内燃機関と車輪が直接接続されている場合があります。 下の図のカップリング (3 と 5) を閉じると、車両は内燃機関で走行できます。 電気モーター (4) は、バッテリーの充電と車輪の駆動の両方の役割を果たします。
パラレルハイブリッドは電気モーターのみで走行することもできます。 カップリング 3 を開くと、内燃機関への接続が解除されます。 これをオフにすると、純粋に電気だけで駆動できるようになります。 クラッチ 5 は停止状態から発進するときに接続されます。
シリーズ ハイブリッドと同様に、パラレル ハイブリッドにもオレンジ色のケーブルとプラグを備えた HV 設備が装備されています。
パラレルハイブリッドシステムのメリット：
- バッテリーが十分に大きく、内燃機関と電気モーターの間に接続がある場合、完全な電気駆動に適しています。
- 電気モーターは両方向に回転できるため、後進ギアは必要ありません。
- 主電源（プラグイン）経由の充電に適しています。
- 電気モーターが加速を補助するため、内燃機関が小型化されます。
- 内燃機関が加速を補助できるため、電気モーターが小型になります。
- 直列駆動車よりも質量が軽い。
短所：
- 機械的に複雑。
- 電動発進にはクラッチが必要です。
- ギアボックスが必要です。
プラグインハイブリッド:
ハイブリッド車のバッテリーは、通常、回生ブレーキによって、または内燃機関が電気モーター (発電機として使用される) を駆動することによって充電されます。 後者は明らかに効率的ではありません。
プラグインハイブリッドならバッテリーパックにもなる 充電済み 自宅のプラグを使って車両をコンセントまたは公共の充電ステーションに接続し、電力網で充電します。 車で出発する場合、最初の数キロメートルは電気で走行できます（つまり、排出ガスなし）。 市街地から高速道路までの走行に最適です。 すぐに SOC (充電状態)、言い換えれば、バッテリーの充電レベルが低くなると、内燃機関が始動して主な駆動力を提供します。 ブレーキをかけると、回生ブレーキによってバッテリーが部分的に充電されます。
さらに、電気補助暖房や空調を事前に設定した時間にプログラムできるため、バッテリー容量や燃料を消費することなく、快適な室内環境を実現できるという利点もあります。
ほとんどの場合、プラグイン ハイブリッドの電気航続距離は 40 ～ 60 km に制限されます。 例は次のとおりです。
- BMW 225XXE アクティブ ツアラー (2021): 55 km;
- ヒュンダイ アイオニック (2021): 52 km;
- 三菱アウトランダーPHEV 2015年モデル：43km、2021年モデル：54km。
- フォルクスワーゲン パサート GTE ビジネス プラグイン ハイブリッド (2021): 55 km。
注意: これらはメーカーの仕様です。 低温や好ましくない運転スタイルなどの不利な条件では、航続距離が最大 30% 減少する可能性があります。
システム概要 トヨタ プリウス：
トヨタ プリウスのバッテリーには、約 200 ボルトの直流電圧が蓄えられています。 ブースト コンバータ 201,6 のバッテリー電圧を 650 ボルトのより高い直流電圧 (DC) に変換します。 昇圧コンバータは DC/DC コンバータです。 DCのままで、電圧だけが増加します。 650 ボルトの DC 電圧はインバータに到達します。 の インバーター 直流電圧 (DC) を交流電圧 (AC) に、またはその逆に変換します。 したがって、このコンバータを AC/DC 整流器または DC/AC コンバータと呼びます。 DC から AC への変換に加えて、インバーターは IGBT を使用して電気モーターも制御します。 1 つの電気モーター (MG2 および MG600) は、約 XNUMX ボルトの三相交流電圧で動作します。
バッテリー電圧は昇圧コンバーターやエアコンコンプレッサーだけでなく、車載バッテリー用のDC/DCコンバーターにも送られます。 201,6 ボルトの電圧は 14 つおきに XNUMX ボルトに変換されます。 鉛蓄電池 ロードできるように。 ラジオ、照明、ドアロックなど、内外装の電装品はこの 14 ボルト バッテリーに接続されています。
システム概要 三菱アウトランダー：
次の概要は、三菱アウトランダー (2019 年モデル >) のコンポーネントを示しています。
この（プラグイン）ハイブリッドは、走行条件に応じてEV、シリーズハイブリッド、パラレルハイブリッドとして動作します。 略語は次のとおりです。
- PDU: パワードライブユニット
- GCU: 発電機制御ユニット
- FMCU: フロントモーターコントロールユニット
- RMCU: リアエンジンコントロールユニット
- GCU: 発電機制御ユニット
- OBC: オンボード充電器
EV モード: 完全電気で走行する場合、湿式多板クラッチが解除され、電気モーター (それぞれ最大出力 60 kW) が駆動します。 ガソリンエンジンと発電機のスイッチがオフになります。
シリーズモード: バッテリ充電量が 30% 未満で電力需要が 60% を超えると、ガソリン エンジンと発電機が始動します。 クラッチは切れたままです。 ガソリン エンジンは発電機を駆動し、発電機がバッテリーの充電を行います (したがって、車輪は駆動されません)。 システムはシリーズ ハイブリッドとして動作するようになりました。 ガソリンエンジンの回転数は走行中約1700回転です。 /分 加速時と制動時は1100rpmまで低下します。
パラレルモード: 65 km/h を超える速度で走行する場合、電力需要が増加する場合、またはバッテリーの SOC が 30% 未満になる場合、トランスミッションはパラレル モードが作成されるように切り替えられます。 内燃エンジンとフロント電気モーターが車輪を駆動します。 内燃エンジンとフロント電気モーターの速度は、クラッチがつながる前に同期されます。 パラレルモードでは、無負荷走行時の高速走行時の磁界抵抗を防ぐため、後部の電気モーターが最大5%制御されます。
ハイブリッド車のトランスミッション：
ほとんどのメーカー (フォード、ホンダ、GM) は 2019 年に適合します。 CVT技術（無段変速機） ハイブリッドモデルのトランスミッションとして。
トヨタ プリウスの CVT 技術 (画像を参照) は、プッシュベルトと直径調整可能なプーリーではなく、電気モーター、発電機、モーターの電気制御の組み合わせによって実現されています。 遊星歯車システム。 機械式 CVT と比較したこのタイプのトランスミッションの利点は、摩耗しにくく、重量が大幅に軽いことです。
描かれているプリウスのパワートレインは次のもので構成されています。
- 内燃機関（ガソリンエンジン）;
- 電気モーター MG1 (回生ブレーキ中に発電機/発電機として機能)。
- 電動モータＭＧ２（駆動用モータ）；
- 内燃エンジンと電気モーターをドライブトレインに接続したり切り離したりできる遊星歯車システム (パワー スプリット デバイス)。
- ディファレンシャルに接続されたスプロケット上のチェーントランスミッション。
