Emner:
- introduksjon
- Hybride former
- Mikrohybrid
- Mild hybrid
- Seriell hybriddrift
- Parallell hybriddrift
- Plug-in hybrid
- Energigjenvinning
- Systemoversikt Toyota Prius
- Systemoversikt Mitsubishi Outlander
- Girkasse av hybridbil
Forord:
Når fossilt brensel forbrennes, frigjøres karbondioksid (CO2). Denne CO2 akkumuleres i atmosfæren. Når sollys faller på jorden, kan varmestråling ikke lenger slippe ut på grunn av CO2-akkumuleringen, noe som forårsaker "drivhuseffekten". 120g CO2 / km tilsvarer:
- 5,2 l bensin / 100 km
- 4,5 l diesel / 100 km
- 4,4 kg naturgass / 100 km
- 1,0 kg hydrogen / 100 km
- 20 kWh strøm / 100 km
Med hybridteknologien reduseres CO2-reduksjonen (utslippene). Produsenter er for tiden opptatt med å utvikle stadig flere teknologier for å realisere en energiomstilling fra CO2-nøytral kjøring.
Hybride former:
Kjøretøy med hybriddrift bruker både forbrenningsmotor og elektrisk motor. Målet med hybridisering er først og fremst å redusere drivstofforbruk og eksosutslipp. Ytterligere fordeler takket være den elektriske motoren(e) er høyere dreiemoment og mer komfort.
Med hybriddrev skilles det mellom kjøretøy med mikrohybrid, mild hybrid og fullhybrid.
Et kjøretøy med helelektrisk drift faller ikke inn under kategorien "hybrid". Et kjøretøy utstyrt med rekkeviddeforlenger kan klassifiseres som en "seriehybrid".
Diagrammet nedenfor viser de forskjellige hybridformene fra en lav til høy form for elektrisk støtte. kjøre.
Mikrohybrid:
Et mikrohybridkjøretøy har ikke en elektrisk motor for å støtte forbrenningsmotoren under kjøring, men er utstyrt med ulike drivstoffbesparende teknologier. Så det er ikke noe slikt her HV (High Voltage) system. Drivstoffbesparelser oppnås gjennom det start/stopp system, som automatisk stopper og starter motoren når kjøretøyet står stille og et regenereringssystem for batteriet. Dette regenereringssystemet lar dynamoen lade maksimalt når kjøretøyet bremser. Energien som normalt går tapt i bremseklossene brukes nå delvis til å lade 12 volts batteriet. Dette betyr at ekstra drivstoffinnsprøytning ikke er nødvendig for den økte belastningen på dynamoen ved kjøring med konstant hastighet og drivstoff sparer.
Mild hybrid:
I milde hybridbiler forbrenningsmotor støttet av en eller to 48 volt elektriske motorer som gir ekstra kraft under forskjellige driftsforhold. Den elektriske motoren hjelper forbrenningsmotoren med å akselerere. Ved kjøring med konstant hastighet slås elmotoren automatisk av igjen. Kjøretøyet kan derfor ikke kjøre helt elektrisk.
Den elektriske motoren er plassert i nærheten av den svinghjul, eller det er en kjede/tannremoverføring mellom den elektriske motoren og enden av veivaksel. Det relativt kompakte 48-volts batteriet er ofte plassert i bagasjerommet.
Bildet viser en elektrisk motor i svinghjulshuset til forbrenningsmotoren. Dette er heller ikke et HV-anlegg. En tekniker uten NEN-sertifikat kan derfor også utføre arbeid på det elektriske drivverket.
Et mikrohybridkjøretøy kan også være utstyrt med en 48-volts startmotorgenerator, som i hovedsak er en kombinasjon av en dynamo og startmotor. Produsenter gir følgende navn til denne typen startmotorgenerator:
- Dynastart;
- Starter generator;
- Remdrevet starter-generator;
- Belteintegrert startgenerator (BSG).
Ved hjelp av en mekanisme kan multibeltet strammes på riktig side avhengig av lasting eller start.
De tre bildene nedenfor viser de tre mulige posisjonene under (regenerativ) lading av batteriet, start av forbrenningsmotor og elektrisk motormodus, der den støtter forbrenningsmotoren. Støtten til turbomotorer foregår i hovedsak i lavhastighetsområdet, hvor «boosten» til elmotoren kompenserer for det såkalte turboetterslepet.
En 48 volt startmotor dynamo erstatter den "vanlige" 12 volt dynamo. I tillegg til 48-volts-batteriet har vi også 12-volts-batteriet til det elektriske systemet ombord som leverer energi til belysning, dørlåser og tilbehør i bilen. EN DC-DC omformer / omformer (transformator) konverterer 48 volt til 12 volt for å lade batteriet.
Seriell hybriddrift:
Et kjøretøy med seriell hybriddrift drives utelukkende av HV elektrisk motor drevet. Det er ingen direkte forbindelse mellom forbrenningsmotoren og hjulene. Bildet nedenfor viser et eksempel på en bakhjulsdrevet serie hybridbil.
Det er en kopling (1) mellom forbrenningsmotoren (3) og generatoren (2). Når motoren går og clutchen er lukket, vil HV batteri (7) ved hjelp av generatoren (3) og inverter cq. inverter (6) belastet. Vekselretteren regulerer AC-spenningen som leveres av generatoren til en regulert likespenning.
De elektriske komponentene i drivverket til en seriell hybrid opererer med høyspenning (HV). Dette kan gjenkjennes på oransje kabler og plugger. Kun sertifiserte teknikere må utføre arbeid på HV-anlegget.
Fordeler med seriell hybridsystem:
- Enkel konstruksjon fordi forbrenningsmotoren ikke gir direkte drivkraften.
- Egnet for helelektrisk kjøring, dersom batteriet er stort nok.
- Ingen clutch nødvendig for å kjøre vekk fra stillestående; elmotoren tar seg av dette.
- Ingen revers er nødvendig fordi den elektriske motoren kan dreie i to retninger.
- Egnet for lading via strømnettet (plugg).
ulemper:
- Den elektriske motoren skal gi full drivkraft
- Større masse enn et kjøretøy med parallelldrift.
Parallell hybriddrift:
I et kjøretøy med parallell hybriddrift kan det være en direkte forbindelse mellom forbrenningsmotoren og hjulene. Når koblingene (3 og 5) på bildet nedenfor er lukket, kan kjøretøyet kjøre på forbrenningsmotoren. Den elektriske motoren (4) tjener både til å lade batteriet og til å drive hjulene.
En parallellhybrid kan også kjøre kun på elmotoren. Ved å åpne kopling 3 brytes forbindelsen til forbrenningsmotoren; Denne kan slås av, slik at du kan kjøre rent elektrisk. Clutch 5 kobles inn når du kjører vekk fra stillestående.
Akkurat som seriehybriden er parallellhybriden utstyrt med en HV-installasjon med oransje kabler og plugger.
Fordeler med parallellhybridsystem:
- Egnet for helelektrisk kjøring, forutsatt at batteriet er stort nok og det er kobling mellom forbrenningsmotor og elmotor.
- Ingen revers er nødvendig fordi den elektriske motoren kan dreie i to retninger.
- Egnet for lading via strømnettet (plugg).
- Mindre forbrenningsmotor, fordi elmotoren hjelper til med akselerasjon.
- Mindre elektrisk motor, fordi forbrenningsmotoren kan hjelpe til med akselerasjon.
- Lavere masse enn et seriekjørt kjøretøy.
ulemper:
- Mekanisk komplisert.
- Clutch kreves for elektrisk kjøring.
- Trenger girkasse.
Plug-in hybrid:
Batteriet til et hybridkjøretøy lades normalt gjennom regenerativ bremsing, eller ved å la forbrenningsmotoren drive elmotoren (som da brukes som generator). Det siste er åpenbart ikke effektivt.
Med en plug-in hybrid kan den bli batteripakken oppladen ved å koble kjøretøyet med støpsel hjemme til en stikkontakt eller en offentlig ladestasjon og lade den med strømnettet. Når du reiser med bil, kan de første kilometerne tilbakelegges elektrisk (dvs. utslippsfritt). Ideell når du kjører fra byen til motorveien. Så fort SOC (State Of Charge), eller batteriets ladenivå blir lavt, vil forbrenningsmotoren starte opp og gi hoveddriften. Ved bremsing vil regenerativ bremsing delvis lade opp batteriet.
En ekstra fordel er at den elektriske tilleggsvarmen og/eller klimaanlegget kan programmeres til et forhåndsinnstilt tidspunkt, slik at du kommer inn i et behagelig inneklima, uten at dette går på bekostning av batterikapasitet eller drivstoff.
I de fleste tilfeller har en plug-in hybrid en begrenset elektrisk rekkevidde på 40 til 60 km. Eksempler er:
- BMW 225XXE Active Tourer (2021): 55 km;
- Hyundai Ioniq (2021): 52 km;
- Mitsubishi Outlander PHEV årsmodell 2015: 43 km og årsmodell 2021: 54 km;
- Volkswagen Passat GTE Business plugin hybrid (2021): 55 km.
Vennligst merk: dette er produsentens spesifikasjoner. Under ugunstige forhold, som lave temperaturer eller ugunstig kjørestil, kan rekkevidden reduseres med opptil 30 %.
Energigjenvinning:
Ved akselerasjon leverer batteriet elektrisk energi til den elektriske motoren. Ved nedbremsing vil elmotoren ha en genererende effekt; den elektriske motoren vil lade batteriet. Dette kalles også "regenerativ bremsing" eller "recuperativ bremsing". Du finner mer informasjon om dette på sidene om omvendt og elektro finne.
Systemoversikt Toyota Prius:
Batteriet til en Toyota Prius lagrer en likespenning på omtrent 200 volt. Boosten Kalkulator konverterer batterispenningen på 201,6 til en høyere likespenning (DC) på 650 volt. Boost-omformeren er en DC/DC-omformer; den forblir likestrøm, bare spenningen økes. 650 volt likespenningen havner i omformeren. De omvendt konverterer likespenning (DC) til vekselspenning (AC) og omvendt. Vi kaller derfor denne omformeren en AC/DC likeretter eller DC/AC omformer. I tillegg til konverteringen fra DC til AC, styrer omformeren også de elektriske motorene ved hjelp av IGBT-er. De to elektriske motorene (MG1 og MG2) opererer med en trefaset vekselspenning på ca. 600 volt.
Batterispenningen går ikke bare til boost-omformeren og klimaanleggets kompressor, men også til DC/DC-omformeren for innebygd batteri. Spenningen på 201,6 volt gjøres om til 14 volt annenhver bly-syre batteri for å kunne laste. De elektriske komponentene til interiøret og eksteriøret er koblet til dette 14-volts batteriet, som radio, belysning, dørlåser osv.
Systemoversikt Mitsubishi Outlander:
Følgende oversikt viser komponentene til en Mitsubishi Outlander (modellår 2019 >).
Avhengig av kjøreforholdene oppfører denne (plug-in) hybriden seg som en elbil, seriehybrid eller parallellhybrid. Forkortelsene er som følger:
- PDU: Power Drive Unit
- GCU: Generatorkontrollenhet
- FMCU: Front Motor Control Unit
- RMCU: Rear Engine Control Unit
- GCU: Generatorkontrollenhet
- OBC: On Board Charger
EV-modus: når du kjører helt elektrisk, kobles flerplate våtclutchen ut og de elektriske motorene (hver med en maksimal effekt på 60 kW) gir drivkraften. Bensinmotoren og generatoren er slått av.
Seriemodus: Ved en batterilading på <30 % og et effektbehov på >60 %, startes bensinmotoren og generatoren. Clutchen forblir utkoblet. Bensinmotoren driver generatoren, som sørger for batterilading (og derfor ikke drivverket til hjulene). Systemet oppfører seg nå som en seriehybrid. Hastigheten på bensinmotoren er omtrent 1700 omdreininger under kjøring. / min. Ved akselerasjon og bremsing synker hastigheten til 1100 rpm.
Parallell modus: Når du kjører fortere enn 65 km/t, det er økt effektbehov eller SOC på batteriet er <30 %, veksles overføringen på en slik måte at parallellmodusen opprettes. Forbrenningsmotoren og den fremre elektriske motoren driver hjulene. Hastighetene til forbrenningsmotoren og den fremre elektriske motoren synkroniseres før clutchen kobles inn. I parallellmodus styres den bakre elektriske motoren med opptil 5 % for å forhindre magnetfeltmotstand ved høye hastigheter når den kjøres uten belastning.
Girkasse av hybridbil:
De fleste produsenter (Ford, Honda, GM) passer i 2019 CVT-teknologi (Continuously Variable Transmission) som girkasse for deres hybridmodeller.
CVT-teknologien til Toyota Prius (se bilde) oppnås ikke av et skyvebelte og diameterjusterbare trinser, men av en elektrisk styrt kombinasjon av elektrisk motor, generator og planetgirsystem. Fordelen med denne typen girkasser sammenlignet med den mekaniske CVT er at den ikke er utsatt for slitasje og har mye mindre vekt.
Den avbildede drivlinjen til Prius består av:
- forbrenningsmotor (bensinmotor);
- elektrisk motor MG1 (fungerer som generator/dynamo under regenerativ bremsing);
- elektrisk motor MG2 (motoren for stasjonen);
- planetgirsystem (Power Split Device) som kan koble til og fra forbrenningsmotoren og den elektriske motoren fra drivverket;
- kjedeoverføring på kjedehjul koblet til differensialen.
