Temos:
- Įvadas
- Hibridinės formos
- Mikro hibridas
- Švelnus hibridas
- Serijinė hibridinė pavara
- Lygiagreti hibridinė pavara
- Įkraunamas hibridas
- Energijos atkūrimas
- Sistemos apžvalga Toyota Prius
- Sistemos apžvalga Mitsubishi Outlander
- Hibridinės transporto priemonės transmisija
Įvadas:
Deginant iškastinį kurą, išsiskiria anglies dioksidas (CO2). Šis CO2 kaupiasi atmosferoje. Kai saulės šviesa patenka į Žemę, šilumos spinduliuotė nebegali išeiti dėl CO2 kaupimosi ir sukelia „šiltnamio efektą“. 120g CO2/km atitinka:
- 5,2 l benzino / 100 km
- 4,5 l dyzelino / 100 km
- 4,4 kg gamtinių dujų / 100 km
- 1,0 kg vandenilio / 100 km
- 20 kWh elektros energijos / 100 km
Naudojant hibridinę technologiją, sumažinamas CO2 kiekis (išmetimas). Gamintojai šiuo metu kuria vis daugiau technologijų, skirtų energijos perėjimui nuo CO2 neutralaus vairavimo.
Hibridinės formos:
Automobiliuose su hibridine pavara naudojamas ir vidaus degimo variklis, ir elektros variklis. Hibridizacijos tikslas visų pirma yra sumažinti degalų sąnaudas ir išmetamųjų teršalų kiekį. Papildomi privalumai dėl elektros variklio (-ių) yra didesnis sukimo momentas ir didesnis komfortas.
Naudojant hibridines pavaras, skiriamos mikrohibridinės, lengvosios hibridinės ir visiškai hibridinės transporto priemonės.
Automobilis su visiškai elektrine pavara nepatenka į „hibridų“ kategoriją. Transporto priemonė su atstumo didintuvu gali būti klasifikuojama kaip „serijinė hibridinė“.
Toliau pateiktoje diagramoje parodytos skirtingos hibridinės formos nuo žemos iki aukštos elektros atramos. vairuoti.
Mikro hibridas:
Mikrohibridinė transporto priemonė neturi elektros variklio, kuris palaikytų vidaus degimo variklį važiuojant, tačiau joje įdiegtos įvairios kurą taupančios technologijos. Taigi čia nieko tokio HV (aukštos įtampos) sistema. Jo dėka sutaupoma degalų start/stop sistema, kuris automatiškai sustabdo ir užveda variklį, kai transporto priemonė stovi, ir akumuliatoriaus regeneravimo sistema. Ši regeneravimo sistema leidžia generatoriui maksimaliai įkrauti, kai transporto priemonė stabdo. Energija, kuri paprastai prarandama stabdžių trinkelėse, dabar iš dalies panaudojama 12 voltų akumuliatoriaus įkrovimui. Tai reiškia, kad dėl padidėjusios generatoriaus apkrovos važiuojant pastoviu greičiu papildomas degalų įpurškimas nereikalingas ir sutaupoma degalų.
Švelnus hibridas:
Lengvuose hibridiniuose automobiliuose vidaus degimo variklis palaikoma viena arba dviem 48 voltais elektros varikliai kurios suteikia papildomos galios skirtingomis eksploatavimo sąlygomis. Elektros variklis padeda vidaus degimo varikliui įsibėgėti. Važiuojant pastoviu greičiu, elektros variklis vėl automatiškai išsijungia. Todėl transporto priemonė negali visiškai važiuoti elektra.
Elektros variklis yra šalia jo smagratis, arba tarp elektros variklio ir jo galo yra grandinės / dantyto diržo transmisija alkūninis velenas. Gana kompaktiška 48 voltų baterija dažnai būna bagažinėje.
Nuotraukoje pavaizduotas elektros variklis degimo variklio smagračio korpuse. Tai taip pat nėra HV sistema. Technikas, neturintis NEN sertifikato, taip pat gali dirbti su elektrine pavara.
Mikrohibridinėje transporto priemonėje taip pat gali būti įrengtas 48 voltų starterio variklio generatorius, kuris iš esmės yra kintamosios srovės generatoriaus ir starterio variklio derinys. Gamintojai šio tipo starterio generatoriams suteikia tokius pavadinimus:
- Dynastart;
- Starterio generatorius;
- Diržinis starteris-generatorius;
- Diržo integruotas starterio generatorius (BSG).
Naudojant mechanizmą, daugiafunkcis diržas gali būti priveržtas teisingoje pusėje, priklausomai nuo pakrovimo ar paleidimo.
Toliau pateiktuose trijuose paveikslėliuose parodytos trys galimos padėtys (regeneracinio) akumuliatoriaus įkrovimo, vidaus degimo variklio ir elektros variklio režimo metu, kai jis palaiko vidaus degimo variklį. Turbininių variklių palaikymas daugiausia vyksta mažų sūkių diapazone, kur elektros variklio „pastiprinimas“ kompensuoja vadinamąjį turbo lagą.
48 voltų starterio variklio generatorius pakeičia „įprastą“ 12 voltų kintamosios srovės generatorių. Be 48 voltų akumuliatoriaus, turime ir 12 voltų akumuliatorių borto elektros sistemai, kuri tiekia energiją automobilio apšvietimui, durų spynoms ir priedams. A DC-DC keitiklis / keitiklis (transformatorius) paverčia 48 voltus į 12 voltų, kad įkrautų akumuliatorių.
Serijinė hibridinė pavara:
Transporto priemonę su serijine hibridine pavara valdo tik HV elektros variklis vairuojamas. Nėra tiesioginio ryšio tarp vidaus degimo variklio ir ratų. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas galiniais ratais varomo serijos hibridinio automobilio pavyzdys.
Tarp vidaus degimo variklio (1) ir generatoriaus (3) yra jungtis (2). Kai variklis veikia ir sankaba uždaryta, HV baterija (7) naudojant generatorių (3) ir inverteris cq. inverteris (6) apkaltintas. Inverteris reguliuoja generatoriaus tiekiamą kintamosios srovės įtampą į reguliuojamą nuolatinę įtampą.
Nuosekliojo hibrido pavaros elektriniai komponentai veikia aukšta įtampa (HV). Tai galima atpažinti iš oranžinių laidų ir kištukų. Darbus su HV sistema gali atlikti tik sertifikuoti technikai.
Serijinės hibridinės sistemos privalumai:
- Paprasta konstrukcija, nes vidaus degimo variklis tiesiogiai nesuteikia pavaros.
- Tinka važiuoti visiškai elektra, jei baterija pakankamai talpi.
- Nereikalaujama sankabos norint nuvažiuoti iš sustojusios vietos; tuo pasirūpina elektros variklis.
- Atbulinės eigos pavaros nereikia, nes elektros variklis gali suktis dviem kryptimis.
- Tinka krauti iš tinklo (prijungiamas).
Suvart:
- Elektros variklis turi užtikrinti visą pavaros galią
- Didesnė masė nei lygiagrečiai važiuojančios transporto priemonės.
Lygiagreti hibridinė pavara:
Transporto priemonėje su lygiagrečia hibridine pavara gali būti tiesioginis ryšys tarp vidaus degimo variklio ir ratų. Kai toliau pateiktame paveikslėlyje esančios movos (3 ir 5) yra uždarytos, transporto priemonė gali važiuoti su vidaus degimo varikliu. Elektros variklis (4) skirtas tiek akumuliatoriui įkrauti, tiek ratams varyti.
Lygiagretus hibridas taip pat gali važiuoti tik elektros varikliu. Atidarius movą 3, nutrūksta jungtis su vidaus degimo varikliu; Jį galima išjungti, kad galėtumėte važiuoti tik elektra. 5 sankaba įjungiama važiuojant iš vietos.
Kaip ir serijiniame hibride, lygiagrečiame hibride yra HV instaliacija su oranžiniais laidais ir kištukais.
Lygiagrečios hibridinės sistemos privalumai:
- Tinka važiuoti visiškai elektra, jei akumuliatorius yra pakankamai didelis ir yra jungtis tarp vidaus degimo variklio ir elektros variklio.
- Atbulinės eigos pavaros nereikia, nes elektros variklis gali suktis dviem kryptimis.
- Tinka krauti iš tinklo (prijungiamas).
- Mažesnis vidaus degimo variklis, nes elektrinis variklis padeda įsibėgėti.
- Mažesnis elektros variklis, nes vidaus degimo variklis gali padėti įsibėgėti.
- Mažesnė masė nei serijinės pavaros transporto priemonė.
Suvart:
- Mechaniškai sudėtingas.
- Važiuojant elektra reikalinga sankaba.
- Reikalinga pavarų dėžė.
Įkraunamas hibridas:
Hibridinės transporto priemonės akumuliatorius paprastai įkraunamas naudojant regeneracinį stabdymą arba leidžiant vidaus degimo varikliui varyti elektros variklį (kuris vėliau naudojamas kaip generatorius). Pastarasis akivaizdžiai nėra efektyvus.
Naudojant įkraunamą hibridą, jis gali tapti akumuliatoriumi apmokestintas namuose prijungus transporto priemonę su kištuku prie elektros lizdo ar viešosios įkrovimo stotelės ir įkraunant ją iš elektros tinklo. Išvykus automobiliu pirmus kilometrus galima įveikti elektra (t.y. be emisijų). Idealiai tinka važiuojant iš miesto į greitkelį. Kai tik SOC (apmokestinimo būsena), arba, kitaip tariant, akumuliatoriaus įkrovos lygis tampa žemas, vidaus degimo variklis užsives ir užtikrins pagrindinę pavarą. Stabdant regeneracinis stabdymas iš dalies įkraus akumuliatorių.
Papildomas privalumas yra tai, kad elektrinį papildomą šildymą ir (arba) oro kondicionavimą galima užprogramuoti iš anksto nustatytu laiku, kad patektumėte į malonų patalpų klimatą, be akumuliatoriaus talpos ar degalų sąnaudų.
Daugeliu atvejų įkraunamas hibridas turi ribotą elektrinį atstumą nuo 40 iki 60 km. Pavyzdžiai:
- BMW 225XXE Active Tourer (2021): 55 km;
- „Hyundai Ioniq“ (2021 m.): 52 km;
- Mitsubishi Outlander PHEV 2015 modelio metai: 43 km ir 2021 modelio metai: 54 km;
- Volkswagen Passat GTE Business plugin hibridas (2021): 55 km.
Atkreipkite dėmesį: tai yra gamintojo specifikacijos. Esant nepalankioms sąlygoms, tokioms kaip žema temperatūra ar nepalankus vairavimo stilius, atstumas gali sumažėti iki 30%.
Energijos atkūrimas:
Greitėjant akumuliatorius tiekia elektros energiją elektros varikliui. Lėtinant (stabdant), elektros variklis turės generuojantį poveikį; elektros variklis įkraus akumuliatorių. Tai taip pat vadinama „rekuperaciniu stabdymu“ arba „rekuperaciniu stabdymu“. Daugiau informacijos apie tai galite rasti puslapiuose apie inverteris ir elektrovaros rasti.
Sistemos apžvalga Toyota Prius:
„Toyota Prius“ akumuliatorius išlaiko maždaug 200 voltų tiesioginę įtampą. Paskatinimas Konverteris konvertuoja 201,6 baterijos įtampą į didesnę 650 voltų nuolatinę įtampą (DC). Padidinimo keitiklis yra DC/DC keitiklis; lieka DC, tik padidinama įtampa. 650 voltų nuolatinė įtampa patenka į keitiklį. The inverteris paverčia nuolatinę įtampą (DC) į kintamąją įtampą (AC) ir atvirkščiai. Todėl šį keitiklį vadiname AC/DC lygintuvu arba DC/AC keitikliu. Be konvertavimo iš DC į AC, keitiklis taip pat valdo elektros variklius naudodamas IGBT. Du elektros varikliai (MG1 ir MG2) veikia esant maždaug 600 voltų trifazei kintamajai įtampai.
Akumuliatoriaus įtampa patenka ne tik į padidinimo keitiklį ir oro kondicionavimo kompresorių, bet ir į DC/DC keitiklį, skirtą integruotam akumuliatoriui. 201,6 voltų įtampa kas antrą konvertuojama į 14 voltų švino rūgšties akumuliatorius kad būtų galima įkelti. Prie šios 14 voltų baterijos prijungti vidaus ir išorės elektriniai komponentai, tokie kaip radijas, apšvietimas, durų spynos ir kt.
Sistemos apžvalga Mitsubishi Outlander:
Šioje apžvalgoje pateikiami Mitsubishi Outlander (2019 m. modelio) komponentai.
Priklausomai nuo važiavimo sąlygų, šis (įkraunamas) hibridas elgiasi kaip EV, serijinis hibridas arba lygiagretus hibridas. Santrumpos yra tokios:
- PDU: galios pavaros blokas
- GCU: generatoriaus valdymo blokas
- FMCU: priekinis variklio valdymo blokas
- RMCU: galinis variklio valdymo blokas
- GCU: generatoriaus valdymo blokas
- OBC: borto įkroviklis
EV režimas: važiuojant visiškai elektra, kelių plokščių šlapioji sankaba išjungiama, o pavarą užtikrina elektros varikliai (kiekvieno maksimali galia 60 kW). Benzininis variklis ir generatorius išjungti.
Serijos režimas: Kai akumuliatoriaus įkrova <30%, o energijos poreikis >60%, paleidžiamas benzininis variklis ir generatorius. Sankaba lieka išjungta. Benzininis variklis varo generatorių, kuris užtikrina akumuliatoriaus įkrovimą (taigi ir ne ratų pavarą). Dabar sistema veikia kaip serijinis hibridas. Benzininio variklio greitis važiuojant yra maždaug 1700 apsisukimų. / min Greitėjant ir stabdant greitis nukrenta iki 1100 aps./min.
Lygiagretus režimas: Važiuojant greičiau nei 65 km/h, padidėja galios poreikis arba akumuliatoriaus SOC <30%, transmisija perjungiama taip, kad susidaro lygiagretusis režimas. Degimo variklis ir priekinis elektros variklis varo ratus. Degimo variklio ir priekinio elektros variklio greičiai sinchronizuojami prieš įjungiant sankabą. Lygiagrečiame režime galinis elektros variklis valdomas iki 5%, kad būtų išvengta magnetinio lauko pasipriešinimo dideliu greičiu, kai važiuojama be apkrovos.
Hibridinės transporto priemonės transmisija:
Dauguma gamintojų (Ford, Honda, GM) tinka 2019 m CVT technologija (nuolat kintama transmisija) kaip jų hibridinių modelių transmisija.
„Toyota Prius“ CVT technologija (žr. paveikslėlį) pasiekiama ne stūmimo diržu ir reguliuojamo skersmens skriemuliais, o elektra valdomu elektros variklio, generatoriaus ir planetinė pavarų sistema. Šio tipo transmisijos pranašumas, palyginti su mechanine CVT, yra tai, kad ji nėra nusidėvėjusi ir turi daug mažiau svorio.
Pavaizduotą „Prius“ jėgos pavarą sudaro:
- vidaus degimo variklis (benzininis variklis);
- elektros variklis MG1 (veikia kaip generatorius/dinamo stabdymo regeneracinio stabdymo metu);
- elektrinis variklis MG2 (pavaros variklis);
- planetinė pavarų sistema (Power Split Device), kuri gali sujungti ir atjungti vidaus degimo variklį ir elektros variklį nuo pavaros;
- grandinės transmisija ant žvaigždučių, sujungtų su diferencialu.
