Предметы:
- введение
- Гибридные формы
- Микрогибрид
- Мягкий гибрид
- Последовательный гибридный привод
- Параллельный гибридный привод
- Подключаемый гибрид
- Восстановление энергии
- Обзор системы Тойота Приус
- Обзор системы Митсубиси Аутлендер
- Трансмиссия гибридного автомобиля
Инлейдинг:
При сжигании ископаемого топлива выделяется углекислый газ (CO2). Этот CO2 накапливается в атмосфере. Когда солнечный свет падает на Землю, тепловое излучение больше не может уйти из-за накопления CO2, вызывая «парниковый эффект». 120 г CO2/км соответствует:
- 5,2 л бензина/100 км
- 4,5 л дизель/100 км
- 4,4 кг природного газа/100 км
- 1,0 кг водорода/100 км
- 20 кВтч электроэнергии/100 км
Благодаря гибридной технологии сокращение выбросов CO2 (выбросов) снижается. Производители в настоящее время заняты разработкой все большего количества технологий для реализации энергетического перехода от вождения с нейтральным выбросом CO2.
Гибридные формы:
В автомобилях с гибридным приводом используется как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель. Целью гибридизации является, прежде всего, снижение расхода топлива и выбросов выхлопных газов. Дополнительными преимуществами электродвигателя(ей) являются более высокий крутящий момент и больший комфорт.
Что касается гибридных приводов, различают микрогибридные, мягкие и полностью гибридные автомобили.
Транспортное средство с полностью электрическим приводом не подпадает под категорию «гибрид». Автомобиль, оснащенный расширителем запаса хода, можно отнести к категории «серийный гибрид».
На диаграмме ниже показаны различные гибридные формы электрической поддержки от низкой до высокой. водить машину.
Микрогибрид:
Микрогибридный автомобиль не имеет электродвигателя, поддерживающего двигатель внутреннего сгорания во время движения, но оснащен различными технологиями экономии топлива. Так что тут такого нет Система HV (высокого напряжения). За счет этого достигается экономия топлива. система старт/стоп, которая автоматически останавливает и запускает двигатель, когда автомобиль стоит, а также систему регенерации аккумулятора. Эта система регенерации позволяет генератору заряжать максимальную мощность при торможении автомобиля. Энергия, которая обычно теряется в тормозных колодках, теперь частично используется для зарядки 12-вольтовой аккумуляторной батареи. Это означает, что при увеличении нагрузки на генератор при движении с постоянной скоростью не требуется дополнительный впрыск топлива и происходит экономия топлива.
Мягкий гибрид:
В мягких гибридных автомобилях двигатель внутреннего сгорания поддерживается одним или двумя 48 вольтами электродвигатели которые обеспечивают дополнительную мощность в различных условиях эксплуатации. Электродвигатель помогает двигателю внутреннего сгорания ускоряться. При движении с постоянной скоростью электродвигатель снова автоматически отключается. Таким образом, автомобиль не может двигаться полностью на электричестве.
Электродвигатель расположен рядом с ним. маховик, или между электродвигателем и концом имеется цепная/зубчато-ременная передача. коленчатый вал. Относительно компактный аккумулятор на 48 В часто располагается в багажнике.
На изображении изображен электродвигатель в картере маховика двигателя внутреннего сгорания. Это также не высоковольтная система. Поэтому техник без сертификата NEN может также выполнять работы с электрической трансмиссией.
Микрогибридный автомобиль также может быть оснащен стартер-генератором на 48 В, который по сути представляет собой комбинацию генератора и стартера. Производители дают этому типу стартер-генератора следующие названия:
- Династарт;
- Стартер-генератор;
- Стартер-генератор с ременным приводом;
- Ремень встроенный стартер-генератор (BSG).
С помощью механизма мультиремень можно натянуть на нужной стороне в зависимости от загрузки или запуска.
На трех изображениях ниже показаны три возможных положения во время (регенеративной) зарядки аккумулятора, запуска двигателя внутреннего сгорания и режима электродвигателя, в котором он поддерживает двигатель внутреннего сгорания. Поддержка турбодвигателей в основном происходит в диапазоне низких оборотов, где «форсирование» электродвигателя компенсирует так называемую турболаг.
Стартер-генератор на 48 В заменяет «обычный» генератор на 12 В. Помимо аккумулятора на 48 В у нас также имеется аккумулятор на 12 В для бортовой электросистемы, обеспечивающей питание освещения, дверных замков и аксессуаров в автомобиле. А DC-DC преобразователь/преобразователь (трансформатор) преобразует 48 вольт в 12 вольт для зарядки аккумулятора.
Последовательный гибридный привод:
Автомобиль с серийным гибридным приводом эксплуатируется исключительно Высоковольтный электродвигатель питание. Прямой связи между двигателем внутреннего сгорания и колесами нет. На изображении ниже показан пример гибридного автомобиля заднеприводной серии.
Между двигателем внутреннего сгорания (1) и генератором (3) имеется муфта (2). При работающем двигателе и включенном сцеплении Высоковольтная аккумуляторная батарея (7) с помощью генератора (3) и инвертор см. инвертор (6) заряжено. Инвертор регулирует напряжение переменного тока, подаваемое генератором, до регулируемого напряжения постоянного тока.
Электрические компоненты трансмиссии серийного гибрида работают под высоким напряжением (ВН). Это можно узнать по оранжевым кабелям и разъемам. Только сертифицированные специалисты могут выполнять работы с высоковольтной системой.
Преимущества серийной гибридной системы:
- Простая конструкция, поскольку двигатель внутреннего сгорания не обеспечивает привод напрямую.
- Подходит для полностью электрического вождения, если аккумулятор достаточно большой.
- Для трогания с места не требуется сцепление; об этом позаботится электродвигатель.
- Никакой задней передачи не требуется, поскольку электродвигатель может вращаться в двух направлениях.
- Подходит для зарядки от сети (plug-in).
минусы:
- Электродвигатель должен обеспечивать полную мощность привода.
- Большая масса, чем у автомобиля с параллельным приводом.
Параллельный гибридный привод:
В автомобиле с параллельным гибридным приводом между двигателем внутреннего сгорания и колесами может быть прямая связь. Когда муфты (3 и 5) на рисунке ниже закрыты, автомобиль может работать на двигателе внутреннего сгорания. Электродвигатель (4) служит как для зарядки аккумулятора, так и для привода колес.
Параллельный гибрид также может ездить исключительно на электродвигателе. При размыкании муфты 3 разрывается связь с ДВС; Его можно отключить, чтобы можно было ездить исключительно на электричестве. Сцепление 5 включается при трогании с места.
Как и последовательный гибрид, параллельный гибрид оснащен высоковольтной установкой с оранжевыми кабелями и вилками.
Преимущества параллельной гибридной системы:
- Подходит для полностью электрического вождения при условии, что аккумулятор достаточно большой и имеется связь между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем.
- Никакой задней передачи не требуется, поскольку электродвигатель может вращаться в двух направлениях.
- Подходит для зарядки от сети (plug-in).
- Двигатель внутреннего сгорания меньшего размера, поскольку электродвигатель способствует ускорению.
- Электродвигатель меньшего размера, поскольку двигатель внутреннего сгорания может способствовать ускорению.
- Меньшая масса, чем у серийного автомобиля.
минусы:
- Механически сложный.
- Для движения с электроприводом требуется сцепление.
- Нужен редуктор.
Подключаемый гибрид:
Аккумулятор гибридного автомобиля обычно заряжается за счет рекуперативного торможения или за счет того, что двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электродвигатель (который затем используется в качестве генератора). Последнее, очевидно, неэффективно.
С подключаемым гибридом он может стать аккумуляторной батареей. Opgeladen подключив автомобиль вилкой дома к розетке или общественной зарядной станции и зарядив его от электросети. Когда вы уезжаете на машине, первые километры можно проехать с помощью электропривода (т. е. без выбросов). Идеален при езде из города на трассу. Как только SOC (состояние заряда)или уровень заряда аккумулятора становится низким, двигатель внутреннего сгорания запустится и обеспечит основной привод. При торможении рекуперативное торможение частично подзаряжает аккумулятор.
Дополнительным преимуществом является то, что дополнительный электрический отопитель и/или кондиционер можно запрограммировать на заданное время, чтобы создать приятный микроклимат в помещении без ущерба для емкости аккумулятора или топлива.
В большинстве случаев подключаемый гибрид имеет ограниченный запас хода на электротяге от 40 до 60 км. Примеры:
- BMW 225XXE Active Tourer (2021 г.): 55 км;
- Hyundai Ioniq (2021 г.): 52 км;
- Mitsubishi Outlander PHEV 2015 модельного года: 43 км и 2021 модельного года: 54 км;
- Volkswagen Passat GTE Business плагин-гибрид (2021 г.): 55 км.
Обратите внимание: это характеристики производителя. В неблагоприятных условиях, например, при низких температурах или неблагоприятном стиле вождения, запас хода может уменьшиться до 30%.
Восстановление энергии:
При ускорении аккумулятор подает электрическую энергию на электродвигатель. При замедлении (торможении) электродвигатель будет оказывать генерирующее воздействие; электродвигатель будет заряжать аккумулятор. Это также называется «рекуперативным торможением» или «рекуперативным торможением». Более подробную информацию об этом вы можете найти на страницах о инвертор и электродвигатель найти.
Обзор системы Тойота Приус:
Аккумулятор Toyota Prius хранит постоянное напряжение около 200 вольт. Повышение Преобразователь преобразует напряжение батареи 201,6 в более высокое постоянное напряжение (постоянный ток) 650 вольт. Повышающий преобразователь представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный; он остается постоянным, только напряжение увеличивается. Постоянное напряжение 650 В попадает в инвертор. инвертор преобразует постоянное напряжение (DC) в переменное напряжение (AC) и наоборот. Поэтому мы называем этот преобразователь выпрямителем переменного/постоянного тока или преобразователем постоянного/переменного тока. Помимо преобразования постоянного тока в переменный, инвертор также управляет электродвигателями с помощью IGBT. Два электродвигателя (MG1 и MG2) работают с трехфазным переменным напряжением примерно 600 вольт.
Напряжение аккумуляторной батареи поступает не только на повышающий преобразователь и компрессор кондиционера, но также на преобразователь постоянного тока бортовой аккумуляторной батареи. Напряжение 201,6 вольт преобразуется в 14 вольт через каждое. свинцово-кислотная батарея чтобы можно было загрузить. К этой 14-вольтовой батарее подключаются электрические компоненты салона и экстерьера, такие как радиоприемник, освещение, дверные замки и т. д.
Обзор системы Митсубиси Аутлендер:
В следующем обзоре показаны компоненты Mitsubishi Outlander (2019 модельного года >).
В зависимости от условий вождения этот (подключаемый модуль) гибрид ведет себя как электромобиль, последовательный или параллельный гибрид. Сокращения следующие:
- PDU: Блок силового привода
- GCU: Блок управления генератором
- FMCU: Блок управления передним двигателем
- RMCU: Задний блок управления двигателем
- GCU: Блок управления генератором
- OBC: бортовое зарядное устройство
Режим EV: при полностью электрическом движении многодисковое мокрое сцепление отключается, а привод обеспечивают электродвигатели (каждый с максимальной мощностью 60 кВт). Бензиновый двигатель и генератор выключены.
Режим серии: При заряде аккумулятора <30 % и потребляемой мощности > 60 % запускаются бензиновый двигатель и генератор. Сцепление остается выключенным. Бензиновый двигатель приводит в движение генератор, который обеспечивает заряд аккумулятора (а значит, не привод колес). Теперь система ведет себя как последовательный гибрид. Число оборотов бензинового двигателя во время движения составляет примерно 1700 оборотов. / мин.При разгоне и торможении скорость падает до 1100 об/мин.
Параллельный режим: Когда вы едете со скоростью более 65 км/ч, увеличивается потребность в мощности или уровень заряда аккумулятора <30%, передача переключается таким образом, что создается параллельный режим. Двигатель внутреннего сгорания и передний электродвигатель приводят в движение колеса. Обороты двигателя внутреннего сгорания и переднего электродвигателя синхронизируются до включения сцепления. В параллельном режиме задний электродвигатель контролируется до 5% для предотвращения сопротивления магнитного поля на высоких скоростях при работе без нагрузки.
Трансмиссия гибридного автомобиля:
Большинство производителей (Ford, Honda, GM) вписываются в 2019 год. Технология CVT (бесступенчатая трансмиссия) в качестве трансмиссии для своих гибридных моделей.
Технология CVT Toyota Prius (см. изображение) реализуется не с помощью толкающего ремня и шкивов регулируемого диаметра, а с помощью электрически управляемой комбинации электродвигателя, генератора и планетарная система передач. Преимущество этого типа трансмиссии по сравнению с механическим вариатором в том, что она не подвержена износу и имеет гораздо меньший вес.
Изображенная силовая установка Приуса состоит из:
- двигатель внутреннего сгорания (бензиновый двигатель);
- электродвигатель МГ1 (работает как генератор/динамо при рекуперативном торможении);
- электродвигатель МГ2 (двигатель привода);
- система планетарной передачи (Power Split Device), позволяющая подключать и отключать двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель от трансмиссии;
- цепная передача на звездочках, соединенных с дифференциалом.
