Subiecte:
- introducere
- Forme hibride
- Microhibrid
- Hibrid ușor
- Unitate hibridă în serie
- Unitate hibridă paralelă
- hibrid plug-in
- Recuperarea energiei
- Prezentare generală a sistemului Toyota Prius
- Prezentare generală a sistemului Mitsubishi Outlander
- Transmisia unui vehicul hibrid
Introducere:
Când combustibilii fosili sunt arse, se eliberează dioxid de carbon (CO2). Acest CO2 se acumulează în atmosferă. Când lumina soarelui cade pe Pământ, radiația de căldură nu mai poate scăpa din cauza acumulării de CO2, provocând „efectul de seră”. 120g CO2/km corespunde cu:
- 5,2 l benzină / 100 km
- 4,5 l diesel / 100 km
- 4,4 kg gaz natural / 100 km
- 1,0 kg hidrogen / 100 km
- 20 kWh electricitate / 100 km
Cu tehnologia hibridă, reducerea CO2 (emisiile) este redusă. Producătorii sunt ocupați în prezent să dezvolte din ce în ce mai multe tehnologii pentru a realiza o tranziție energetică către o conducere neutră în CO2.
Forme hibride:
Vehiculele cu propulsie hibridă folosesc atât motorul cu ardere, cât și un motor electric. Scopul hibridizării este în primul rând reducerea consumului de combustibil și a emisiilor de evacuare. Beneficiile suplimentare datorate motorului(lor) electric sunt un cuplu mai mare și mai mult confort.
În cazul vehiculelor hibride, se face o distincție între vehiculele micro-hibride, vehiculele mild-hibride și vehiculele full-hibride.
Un vehicul cu tracțiune complet electrică nu se încadrează în categoria „hibrid”. Un vehicul echipat cu un extintor de autonomie poate fi clasificat drept „hibrid de serie”.
Diagrama de mai jos prezintă diferitele forme hibride de la o formă scăzută la cea înaltă de suport electric. conduce.
Microhibrid:
Un vehicul micro-hibrid nu are un motor electric care să susțină motorul cu ardere în timpul conducerii, dar este echipat cu diverse tehnologii de economisire a combustibilului. Deci nu există așa ceva aici Sistem HV (înaltă tensiune). Prin aceasta se realizează economii de combustibil sistem pornire/oprire, care oprește și pornește automat motorul când vehiculul este staționat și un sistem de regenerare a bateriei. Acest sistem de regenerare permite alternatorului să se încarce maxim atunci când vehiculul frânează. Energia care se pierde în mod normal în plăcuțele de frână este acum utilizată parțial pentru a încărca bateria de 12 volți. Aceasta înseamnă că nu este necesară injecția suplimentară de combustibil pentru sarcina crescută a alternatorului atunci când se conduce la o viteză constantă și se economisește combustibil.
Hibrid ușor:
În vehiculele mild hybrid motor cu combustie susținut de unul sau doi 48 volți motoare electrice care oferă putere suplimentară în diferite condiții de funcționare. Motorul electric ajută motorul cu ardere să accelereze. Când conduceți cu o viteză constantă, motorul electric este din nou oprit automat. Prin urmare, vehiculul nu poate circula complet electric.
Motorul electric este situat lângă el volant, sau există o transmisie cu lanț/curea dințată între motorul electric și capătul arbore cotit. Bateria relativ compactă de 48 de volți este adesea amplasată în portbagaj.
Imaginea prezintă un motor electric în carcasa volantului motorului cu ardere. De asemenea, acesta nu este un sistem HV. Un tehnician fără certificat NEN poate, prin urmare, să efectueze lucrări la transmisia electrică.
Un vehicul micro-hibrid poate fi echipat și cu un generator de motor de pornire de 48 de volți, care este în esență o combinație între un alternator și un motor de pornire. Producătorii dau următoarele nume acestui tip de generator de motor de pornire:
- Dynastart;
- generator de pornire;
- Starter-alternator cu curea;
- Generator de pornire integrat cu bandă (BSG).
Folosind un mecanism, cureaua multiplă poate fi strânsă pe partea corectă, în funcție de încărcare sau pornire.
Cele trei imagini de mai jos arată cele trei poziții posibile în timpul încărcării (regenerative) a bateriei, pornirea motorului cu ardere și modul motor electric, unde susține motorul cu ardere. Suportul pentru motoarele turbo are loc în principal în intervalul de viteză joasă, unde „boostul” motorului electric compensează așa-numitul turbo lag.
Un alternator de motor de pornire de 48 volți înlocuiește alternatorul „normal” de 12 volți. Pe lângă bateria de 48 volți, avem și bateria de 12 volți pentru sistemul electric de bord care furnizează energie iluminatului, încuietorilor ușilor și accesoriilor din mașină. A Convertor DC-DC / convertor (transformator) transformă 48 volți în 12 volți pentru a încărca bateria.
Unitate hibridă în serie:
Un vehicul cu propulsie hibridă în serie este operat exclusiv de către Motor electric HV alimentat. Nu există nicio legătură directă între motorul cu ardere și roți. Imaginea de mai jos prezintă un exemplu de mașină hibridă de serie cu tracțiune spate.
Între motorul cu ardere (1) și generatorul (3) există un cuplaj (2). Când motorul funcționează și ambreiajul este închis, baterie HV (7) prin intermediul generatorului (3) și al invertorul cq. invertor (6) taxat. Invertorul reglează tensiunea AC furnizată de generator la o tensiune DC reglată.
Componentele electrice din transmisia unui hibrid serial funcționează cu o tensiune înaltă (HV). Acest lucru poate fi recunoscut după cabluri și mufe portocalii. Numai tehnicienii autorizați pot efectua lucrări la sistemul HV.
Avantajele sistemului hibrid serial:
- Construcție simplă deoarece motorul cu ardere nu asigură direct antrenarea.
- Potrivit pentru conducere complet electrică, dacă bateria este suficient de mare.
- Nu este nevoie de ambreiaj pentru a conduce departe de pe loc; de asta se ocupa motorul electric.
- Nu este nevoie de marșarier deoarece motorul electric se poate roti în două direcții.
- Potrivit pentru încărcare prin rețea (plug-in).
contra:
- Motorul electric trebuie să ofere putere de antrenare completă
- Masă mai mare decât un vehicul cu propulsie paralelă.
Unitate hibridă paralelă:
Într-un vehicul cu propulsie hibridă paralelă, poate exista o legătură directă între motorul cu ardere și roți. Când cuplajele (3 și 5) din imaginea de mai jos sunt închise, vehiculul poate funcționa pe motorul cu ardere. Motorul electric (4) servește atât la încărcarea bateriei, cât și la antrenarea roților.
Un hibrid paralel poate rula și numai pe motorul electric. Prin deschiderea cuplajului 3 se întrerupe legătura cu motorul cu ardere; Acesta poate fi dezactivat, astfel încât să puteți conduce pur electric. Ambreiajul 5 este cuplat la deplasarea de pe loc.
La fel ca hibridul de serie, hibridul paralel este echipat cu o instalație HV cu cabluri și mufe portocalii.
Avantajele sistemului hibrid paralel:
- Potrivit pentru conducere complet electrică, cu condiția ca bateria să fie suficient de mare și să existe un cuplaj între motorul cu ardere și motorul electric.
- Nu este nevoie de marșarier deoarece motorul electric se poate roti în două direcții.
- Potrivit pentru încărcare prin rețea (plug-in).
- Motor cu ardere mai mic, deoarece motorul electric ajută la accelerare.
- Motor electric mai mic, deoarece motorul cu ardere poate ajuta la accelerare.
- Masă mai mică decât un vehicul cu propulsie în serie.
contra:
- Complicat mecanic.
- Ambreiaj necesar pentru deplasarea electrică.
- Este nevoie de cutie de viteze.
hibrid plug-in:
Bateria unui vehicul hibrid se încarcă în mod normal prin frânare regenerativă sau lăsând motorul cu ardere să conducă motorul electric (care este apoi folosit ca generator). Acesta din urmă, evident, nu este eficient.
Cu un hibrid plug-in poate deveni acumulatorul taxat prin conectarea autovehiculului cu ștecher de acasă la o priză sau o stație publică de încărcare și încărcarea acestuia cu rețeaua electrică. Când plecați cu mașina, primii kilometri pot fi parcurși electric (adică fără emisii). Ideal atunci când conduceți de la oraș la autostradă. Cât de curând SOC (State of Charge), sau cu alte cuvinte, nivelul de încărcare al bateriei devine scăzut, motorul cu ardere va porni și va asigura motorul principal. La frânare, frânarea regenerativă va reîncărca parțial bateria.
Un avantaj in plus este ca incalzirea auxiliara electrica si/sau aerul conditionat pot fi programate la o ora prestabila, astfel incat sa intri intr-un climat interior placut, fara ca acest lucru sa fie in detrimentul capacitatii bateriei sau al combustibilului.
În majoritatea cazurilor, un hibrid plug-in are o autonomie electrică limitată de la 40 la 60 km. Exemple sunt:
- BMW 225XXE Active Tourer (2021): 55 km;
- Hyundai Ioniq (2021): 52 km;
- Mitsubishi Outlander PHEV model 2015: 43 km și model 2021: 54 km;
- Volkswagen Passat GTE Business plugin hibrid (2021): 55 km.
Vă rugăm să rețineți: acestea sunt specificațiile producătorului. În condiții nefavorabile, precum temperaturi scăzute sau stil de condus nefavorabil, autonomia poate scădea cu până la 30%.
Recuperarea energiei:
La accelerare, bateria furnizează energie electrică motorului electric. La decelerare (frânare), motorul electric va avea efect generator; motorul electric va încărca bateria. Aceasta se mai numește și „frânare regenerativă” sau „frânare recuperativă”. Puteți găsi mai multe informații despre acest lucru pe paginile despre invertor și electromotor găsi.
Prezentare generală a sistemului Toyota Prius:
Bateria unui Toyota Prius stochează o tensiune continuă de aproximativ 200 de volți. Impulsul Convertizor convertește tensiunea bateriei de 201,6 într-o tensiune continuă mai mare (DC) de 650 volți. Convertorul boost este un convertor DC/DC; ramane DC, doar tensiunea este crescuta. Tensiunea de 650 volți DC ajunge în invertor. The invertor convertește tensiunea continuă (DC) în tensiune alternativă (AC) și invers. Prin urmare, numim acest convertor redresor AC/DC sau convertor DC/AC. Pe lângă conversia de la DC la AC, invertorul controlează și motoarele electrice folosind IGBT-uri. Cele două motoare electrice (MG1 și MG2) funcționează cu o tensiune alternativă trifazată de aproximativ 600 volți.
Tensiunea bateriei nu merge doar la convertorul de amplificare și la compresorul de aer condiționat, ci și la convertorul DC/DC pentru bateria de bord. Tensiunea de 201,6 volți este convertită la 14 volți fiecare baterie plumb-acid pentru a putea încărca. Componentele electrice din interior și exterior sunt conectate la această baterie de 14 volți, cum ar fi radioul, iluminatul, încuietorile ușilor etc.
Prezentare generală a sistemului Mitsubishi Outlander:
Următoarea prezentare generală arată componentele unui Mitsubishi Outlander (anul model 2019 >).
În funcție de condițiile de conducere, acest hibrid (plug-in) se comportă ca un EV, hibrid de serie sau hibrid paralel. Abrevierile sunt după cum urmează:
- PDU: Unitate de propulsie
- GCU: Unitate de control al generatorului
- FMCU: Unitate de control al motorului frontal
- RMCU: Unitate de control al motorului din spate
- GCU: Unitate de control al generatorului
- OBC: Încărcător la bord
Modul EV: atunci când conduceți complet electric, ambreiajul umed cu mai multe plăci este decuplat, iar motoarele electrice (fiecare cu o putere maximă de 60 kW) asigură conducerea. Motorul pe benzină și generatorul sunt oprite.
Mod serie: La o încărcare a bateriei de <30% și o cerere de putere de >60%, motorul pe benzină și generatorul sunt pornite. Ambreiajul rămâne decuplat. Motorul pe benzină antrenează generatorul, care asigură încărcarea bateriei (și, prin urmare, nu acționarea roților). Sistemul se comportă acum ca un hibrid de serie. Viteza motorului pe benzină este de aproximativ 1700 de rotații în timpul conducerii. / min. La accelerare și frânare, viteza scade la 1100 rpm.
Modul paralel: Când conduceți cu o viteză mai mare de 65 km/h, există o cerere crescută de putere sau SOC-ul bateriei este <30%, transmisia este comutată în așa fel încât să fie creat modul paralel. Motorul cu ardere și motorul electric frontal antrenează roțile. Vitezele motorului cu ardere și ale motorului electric față sunt sincronizate înainte de cuplarea ambreiajului. În modul paralel, motorul electric din spate este controlat cu până la 5% pentru a preveni rezistența câmpului magnetic la viteze mari atunci când rulează fără sarcină.
Transmisia unui vehicul hibrid:
Majoritatea producătorilor (Ford, Honda, GM) se potrivesc în 2019 Tehnologia CVT (transmisie variabilă continuă) ca transmisie pentru modelele lor hibride.
Tehnologia CVT a Toyota Prius (vezi imaginea) nu este realizată printr-o curea de împingere și scripete reglabile în diametru, ci printr-o combinație controlată electric de motor electric, generator și sistem de angrenaje planetare. Avantajul acestui tip de transmisie în comparație cu CVT-ul mecanic este că nu este supusă uzurii și are o greutate mult mai mică.
Grupul de propulsie ilustrat al lui Prius este format din:
- motor cu ardere (motor pe benzină);
- motor electric MG1 (funcționează ca generator/dinam în timpul frânării regenerative);
- motor electric MG2 (motorul pentru acţionare);
- sistem de angrenaj planetar (Power Split Device) care poate conecta și deconecta motorul cu ardere și motorul electric de la trenul de rulare;
- transmisie cu lanț pe pinioane conectate la diferențial.
