Предмети:
- Вступ
- Гібридні форми
- Мікрогібрид
- М'який гібрид
- Послідовний гібридний привід
- Паралельний гібридний привід
- Плагін-гібрид
- Відновлення енергії
- Огляд системи Toyota Prius
- Огляд системи Mitsubishi Outlander
- Трансмісія гібридного автомобіля
Вступ:
Під час спалювання викопного палива виділяється вуглекислий газ (CO2). Цей CO2 накопичується в атмосфері. Коли сонячне світло падає на Землю, теплове випромінювання більше не може виходити через накопичення CO2, що викликає «парниковий ефект». 120 г CO2/км відповідає:
- 5,2 л бензин / 100 км
- 4,5 л дизель / 100 км
- 4,4 кг природного газу / 100 км
- 1,0 кг водню / 100 км
- 20 кВт/год електроенергії / 100 км
Завдяки гібридній технології скорочення CO2 (викидів) зменшується. Наразі виробники зайняті розробкою все нових і нових технологій для реалізації енергетичного переходу до водіння з нейтральним викидом CO2.
Гібридні форми:
Транспортні засоби з гібридним приводом використовують як двигун внутрішнього згоряння, так і електродвигун. Метою гібридизації є, насамперед, зменшення споживання палива та викидів вихлопних газів. Додатковими перевагами завдяки електродвигуну(ам) є вищий крутний момент і більше комфорту.
З гібридними приводами розрізняють мікрогібридні, м’які гібридні та повні гібридні автомобілі.
Транспортний засіб з повністю електричним приводом не підпадає під категорію «гібрид». Автомобіль, оснащений подовжувачем запасу ходу, можна класифікувати як «серійний гібрид».
На діаграмі нижче показано різні гібридні форми від низької до високої форми електричної підтримки. диск.
Мікрогібрид:
Мікрогібридний автомобіль не має електродвигуна для підтримки двигуна внутрішнього згоряння під час руху, але оснащений різними технологіями економії палива. Так що тут такого немає Система HV (висока напруга). Завдяки цьому досягається економія палива система старт/стоп, яка автоматично зупиняє та запускає двигун, коли автомобіль стоїть, і система регенерації акумулятора. Ця система регенерації дозволяє генератору максимально заряджатися, коли автомобіль гальмує. Енергія, яка зазвичай втрачається в гальмівних колодках, тепер частково використовується для зарядки 12-вольтової батареї. Це означає, що додаткове впорскування палива не потрібне для збільшення навантаження на генератор змінного струму під час руху з постійною швидкістю, і паливо економиться.
М'який гібрид:
У легких гібридних автомобілях двигун внутрішнього згоряння підтримується одним або двома 48 вольтами електродвигуни які забезпечують додаткову потужність за різних умов експлуатації. Електродвигун допомагає двигуну внутрішнього згоряння розганятися. Під час руху з постійною швидкістю електродвигун знову автоматично вимикається. Таким чином, транспортний засіб не може їздити повністю електрично.
Біля нього розташований електродвигун маховик, або є ланцюгова/зубчаста передача між електродвигуном і кінцем колінчастий вал. Відносно компактний акумулятор на 48 вольт часто розташовується в багажнику.
На зображенні показано електродвигун у корпусі маховика двигуна внутрішнього згоряння. Це також не система HV. Тому технік без сертифіката NEN також може виконувати роботи з електричним приводом.
Мікрогібридний автомобіль також може бути оснащений 48-вольтовим генератором стартера, який по суті є комбінацією генератора змінного струму та стартера. Виробники дають такі назви даному типу стартера-генератора:
- Dynastart;
- Стартер генератор;
- Стартер-генератор з ремінним приводом;
- Ремінний інтегрований стартер-генератор (BSG).
За допомогою механізму багатофункціональний ремінь можна натягнути з правильного боку в залежності від навантаження або запуску.
На трьох зображеннях нижче показано три можливі положення під час (регенеративного) заряджання батареї, запуску двигуна внутрішнього згоряння та режиму електродвигуна, де він підтримує двигун внутрішнього згоряння. Підтримка турбодвигунів в основному відбувається в діапазоні низьких обертів, де «розгін» електродвигуна компенсує так званий турболаг.
Генератор стартера на 48 вольт замінює «звичайний» генератор на 12 вольт. Окрім 48-вольтової батареї, у нас також є 12-вольтова батарея для бортової електричної системи, яка забезпечує енергією освітлення, дверні замки та аксесуари в автомобілі. А DC-DC перетворювач / перетворювач (трансформатор) перетворює 48 вольт на 12 вольт для зарядки акумулятора.
Послідовний гібридний привід:
Автомобіль із серійним гібридним приводом експлуатується виключно ВН електродвигун з живленням. Немає прямого зв’язку між двигуном внутрішнього згоряння та колесами. На зображенні нижче показано приклад гібридного автомобіля із заднім приводом.
Між двигуном внутрішнього згоряння (1) і генератором (3) є сполучення (2). Коли двигун працює і зчеплення закрите, HV акумулятор (7) за допомогою генератора (3) і інвертор cq. інвертор (6) заряджений. Інвертор регулює напругу змінного струму, що подається генератором, до регульованої напруги постійного струму.
Електричні компоненти трансмісії серійного гібрида працюють під високою напругою (HV). Це можна розпізнати за помаранчевими кабелями та штекерами. Роботи з високовольтною системою можуть виконувати лише сертифіковані спеціалісти.
Переваги серійної гібридної системи:
- Проста конструкція, оскільки двигун внутрішнього згоряння безпосередньо не забезпечує привід.
- Підходить для повністю електричного водіння, якщо батарея досить містка.
- Не потрібно зчеплення, щоб їхати з місця; про це піклується електродвигун.
- Задня передача не потрібна, тому що електродвигун може обертатися в двох напрямках.
- Підходить для зарядки від мережі (розетка).
Мінуси:
- Електродвигун повинен забезпечувати повну потужність приводу
- Більша маса, ніж у автомобіля з паралельним приводом.
Паралельний гібридний привід:
У транспортному засобі з паралельним гібридним приводом може бути прямий зв’язок між двигуном внутрішнього згоряння та колесами. Коли муфти (3 і 5) на зображенні нижче закриті, транспортний засіб може працювати на двигуні внутрішнього згоряння. Електродвигун (4) служить як для зарядки акумулятора, так і для приводу коліс.
Паралельний гібрид також може їздити виключно на електродвигуні. При розмиканні муфти 3 зв'язок з двигуном внутрішнього згоряння розривається; Це можна вимкнути, щоб ви могли керувати виключно електрикою. Зчеплення 5 включається під час руху з місця.
Як і серійний гібрид, паралельний гібрид оснащений високовольтною установкою з помаранчевими кабелями та штекерами.
Переваги паралельної гібридної системи:
- Підходить для повністю електричного водіння за умови достатньої ємності акумулятора та наявності сполучення між двигуном внутрішнього згоряння та електродвигуном.
- Задня передача не потрібна, тому що електродвигун може обертатися в двох напрямках.
- Підходить для зарядки від мережі (розетка).
- Двигун внутрішнього згоряння менших розмірів, оскільки електродвигун сприяє прискоренню.
- Менший електродвигун, оскільки двигун внутрішнього згоряння може допомогти з прискоренням.
- Менша маса, ніж серійний автомобіль.
Мінуси:
- Механічно складний.
- Для їзди на електроприводі необхідне зчеплення.
- Потрібна коробка передач.
Плагін-гібрид:
Акумулятор гібридного транспортного засобу зазвичай заряджається за допомогою рекуперативного гальмування або дозволяючи двигуну внутрішнього згоряння приводити в рух електродвигун (який потім використовується як генератор). Останній, очевидно, неефективний.
З гібридом, що підключається від мережі, він може стати акумулятором заряджений підключивши автомобіль за допомогою домашньої вилки до розетки або громадської зарядної станції та зарядивши його від електричної мережі. Коли ви їдете на автомобілі, перші кілометри можна подолати на електриці (тобто без викидів). Ідеально підходить для їзди з міста на трасу. Як тільки SOC (State Of Charge), іншими словами, рівень заряду батареї стане низьким, двигун внутрішнього згоряння запуститься і забезпечить головний привід. Під час гальмування рекуперативне гальмування частково зарядить батарею.
Додатковою перевагою є те, що допоміжне електричне опалення та/або кондиціонування повітря можна запрограмувати на заданий час, щоб у приміщенні створювався приємний мікроклімат без шкоди для ємності акумулятора чи палива.
У більшості випадків зарядний гібрид має обмежений запас ходу на електриці від 40 до 60 км. Приклади:
- BMW 225XXE Active Tourer (2021): 55 км;
- Hyundai Ioniq (2021): 52 км;
- Mitsubishi Outlander PHEV 2015 модельного року: 43 км і модельного року 2021: 54 км;
- Volkswagen Passat GTE Business plugin hybrid (2021): 55 км.
Зверніть увагу: це характеристики виробника. У несприятливих умовах, таких як низькі температури або несприятливий стиль водіння, запас ходу може зменшитися до 30%.
Відновлення енергії:
При розгоні батарея постачає електричну енергію на електродвигун. При уповільненні (гальмуванні) електродвигун буде мати генеруючу дію; електродвигун буде заряджати акумулятор. Це також називається «рекуперативне гальмування» або «рекуперативне гальмування». Детальніше про це можна дізнатися на сторінках про інвертор і електрорухомий знайти.
Огляд системи Toyota Prius:
Акумулятор Toyota Prius зберігає постійну напругу приблизно 200 вольт. Поштовх перетворювач перетворює напругу акумулятора 201,6 у вищу постійну напругу (DC) 650 вольт. Підвищувальний перетворювач є перетворювачем DC/DC; він залишається постійним, тільки напруга збільшується. Напруга постійного струму 650 вольт потрапляє в інвертор. The інвертор перетворює постійну напругу (DC) в змінну напругу (AC) і навпаки. Тому ми називаємо цей перетворювач AC/DC rectifier або DC/AC converter. Окрім перетворення постійного струму на змінний, інвертор також керує електродвигунами за допомогою IGBT. Два електродвигуни (MG1 і MG2) працюють від трифазної змінної напруги приблизно 600 вольт.
Напруга батареї надходить не лише на підвищувальний перетворювач і компресор кондиціонера, а й на перетворювач DC/DC для бортової батареї. Напруга 201,6 вольт перетворюється на 14 вольт кожен другий свинцево-кислотний акумулятор мати можливість завантажити. Електричні компоненти салону та екстер’єру під’єднані до цієї 14-вольтової батареї, наприклад радіо, освітлення, дверні замки тощо.
Огляд системи Mitsubishi Outlander:
У наступному огляді показано компоненти Mitsubishi Outlander (модельний рік 2019 >).
Залежно від умов водіння цей (підключається до електромережі) гібрид поводиться як EV, серійний гібрид або паралельний гібрид. Абревіатури такі:
- PDU: Power Drive Unit
- GCU: блок керування генератором
- FMCU: передній блок керування двигуном
- RMCU: Задній блок керування двигуном
- GCU: блок керування генератором
- OBC: Бортовий зарядний пристрій
Режим EV: при повністю електричному русі багатодискове мокре зчеплення вимикається, а електродвигуни (кожен з максимальною потужністю 60 кВт) забезпечують привід. Бензиновий двигун і генератор вимкнені.
Режим серії: При заряді батареї <30% і потребі в електроенергії >60% запускаються бензиновий двигун і генератор. Зчеплення залишається вимкненим. Бензиновий двигун приводить в рух генератор, який забезпечує заряд батареї (а отже, не привід коліс). Тепер система працює як серійний гібрид. Частота обертання бензинового двигуна становить приблизно 1700 оборотів під час руху. / хв При розгоні і гальмуванні швидкість падає до 1100 об / хв.
Паралельний режим: Коли ви рухаєтеся зі швидкістю понад 65 км/год, виникає підвищена потреба в потужності або SOC батареї <30%, передача перемикається таким чином, що створюється паралельний режим. Двигун внутрішнього згоряння та передній електродвигун приводять в рух колеса. Швидкості двигуна внутрішнього згоряння та переднього електродвигуна синхронізуються перед увімкненням зчеплення. У паралельному режимі задній електродвигун контролюється на 5%, щоб запобігти опору магнітного поля на високих швидкостях під час роботи без навантаження.
Трансмісія гібридного автомобіля:
Більшість виробників (Ford, Honda, GM) вписуються в 2019 рік Технологія CVT (безступінчаста трансмісія) в якості трансмісії для своїх гібридних моделей.
Технологія CVT автомобіля Toyota Prius (див. зображення) досягається не натискним ременем і шківами з регульованим діаметром, а електрично керованою комбінацією електродвигуна, генератора та планетарна система передачі. Перевага цього типу трансмісії порівняно з механічною CVT полягає в тому, що вона не піддається зносу і має набагато меншу вагу.
Зображений силовий агрегат Prius складається з:
- двигун внутрішнього згоряння (бензиновий двигун);
- електродвигун MG1 (працює як генератор/динамо при рекуперативному гальмуванні);
- електродвигун МГ2 (двигун для приводу);
- планетарна редукторна система (пристрій розподілення потужності), яка може підключати та від’єднувати двигун внутрішнього згоряння та електродвигун від трансмісії;
- ланцюгова передача на зірочках, з'єднана з диференціалом.
