Co to jest samochód hybrydowy. silnik hybrydowy

BMW 7 ActiveHybrid mild hybrid: silnik elektryczny wspomaga silnik spalinowy

W pełni hybrydowa koncepcja: BMW X6 ActiveHybrid może całkowicie polegać na silniku elektrycznym

Słowo „hybryda” pochodzi z języka łacińskiego i oznacza coś, co ma mieszane pochodzenie lub łączy elementy heterogeniczne. W odniesieniu do technologii motoryzacyjnej odnosi się do samochodu z dwoma rodzajami układu napędowego. Zwykle jest to silnik spalinowy i silnik elektryczny.

W lekkich instalacjach hybrydowych silnik elektryczny jest używany tylko jako pomocniczy dla silnika spalinowego (ICE). Ale w pełnej konfiguracji hybrydowej silnik spalinowy jest skuteczniej połączony z silnikiem elektrycznym. Co więcej, silnik elektryczny jest dość mocny, zdolny do samodzielnego wprawienia samochodu w ruch przy niskich prędkościach.

Dla dzisiejszych producentów samochodów „hybryda” oznacza coś więcej niż tylko zintegrowanie silnika elektrycznego z układem napędowym. To „inteligentna” kontrola przepływu energii w samochodzie. Efektywne połączenie silników spalinowych z silnikami elektrycznymi zmniejsza zużycie paliwa, toksyczność spalin, poprawia dynamikę i komfort jazdy. Dobrym tego przykładem jest luksusowe BMW 7 ActiveHybrid, o którym pisaliśmy w poście Active Hybrids. Obecnie projektanci samochodów opracowują pięć głównych odmian samochodów hybrydowych.

Spójny. W takim układzie hybrydowym silnik spalinowy pracuje w najbardziej ekonomicznym trybie, wyłącznie w celu naładowania akumulatora silnika elektrycznego. Samo auto napędzane jest silnikiem elektrycznym.

Równoległy. W takiej hybrydzie silnik spalinowy i silnik elektryczny pracują niezależnie od siebie i w zależności od typu (miękka lub pełna hybryda) mogą prowadzić samochód jednocześnie lub naprzemiennie.

Miękki. Tutaj tradycyjny rozrusznik i alternator zostały całkowicie zastąpione silnikiem elektrycznym, który służy do uruchamiania i wspomagania silnika. Pomaga to zwiększyć dynamikę pojazdu i zmniejszyć zużycie paliwa o około 15%. Silnik elektryczny i akumulatory nie są przeznaczone do samodzielnego napędzania pojazdu. Pozwala to jednak znacznie odciążyć i obniżyć ich koszt w porównaniu z komponentami pełnej hybrydy. BMW 7 ActiveHybrid wykorzystuje dokładnie koncepcję łagodnej hybrydy.

Pełny. W systemach w pełni hybrydowych samochód może być napędzany silnikiem elektrycznym na każdym etapie ruchu: zarówno podczas przyspieszania, jak i podczas jazdy ze stałą prędkością. Na przykład w „cyklu miejskim” samochód może korzystać tylko z jednego silnika elektrycznego. Elementy systemowe tego konceptu są zauważalnie większe, masywniejsze i znacznie trudniejsze w montażu niż w przypadku „midnej” hybrydy. Mogą jednak znacznie poprawić dynamikę pojazdu. Ponadto używanie wyłącznie energii elektrycznej do jazdy po mieście może zmniejszyć zużycie paliwa o 20%. BMW X6 ActiveHybrid to pełna hybryda.

Akumulator. Pojemność, rozmiar i waga akumulatora zależą od jego przeznaczenia. W ostatnich latach nowe osiągnięcia w tej dziedzinie znacznie rozszerzyły możliwości stosowania akumulatorów w samochodach. Wysoka pojemność i trwałość sprawiają, że zasilacze Li-Ion i Ni-MH w pełni nadają się do stosowania w pojazdach hybrydowych.

Hybrydowy układ napędowy Lexus RX400h

Elektrownia hybrydowa łączy pracę nowoczesnego silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym. Całym kompleksem steruje system elektroniczny, uwzględniający zużycie paliwa (w zależności od wybranego sposobu jazdy).

Ruch jest uruchamiany przez silnik elektryczny, który działa również przy niskich prędkościach. Wraz ze wzrostem prędkości energia jest przesyłana z akumulatorów do jednostki zarządzania energią, która dystrybuuje ją do silników elektrycznych. Silniki elektryczne umożliwiają bardzo płynny rozruch hybryd. Demonstruje całą zasadę działania elektrowni hybrydowej Samochód hybrydowy Lexus Rx400h.

Kiedy samochód porusza się normalnie, energia jest rozdzielana między koła a generator, który napędza silniki elektryczne. Steruje energią, w celu maksymalizacji jej oszczędności, układ elektroniczny. Generator w razie potrzeby oddaje nadmiar energii z akumulatora, ładując go.

Podczas przyspieszania hybrydy pracuje silnik spalinowy, a w celu poprawy dynamiki jest silnik elektryczny. Podczas hamowania następuje zamiana energii – kinetycznej na elektryczną. Jest on wysyłany przez silniki elektryczne do jednostki sterującej mocą, która z kolei zwraca go do akumulatora wysokiego napięcia. W tym samym czasie silnik benzynowy pracuje w trybie normalnym.

Zadanie elektrowni hybrydowych:

• Osiągnij dobre osiągi i szybkie przyspieszenie dzięki natychmiastowemu dostarczaniu mocy.
• Aby zaoszczędzić część energii podczas hamowania, częściowo zamieniając ją na energię elektryczną, a częściowo na ciepło (w przeciwieństwie do konwencjonalnych samochodów, gdzie jest w 100% zamieniana na ciepło).
• Zapewnij hybrydzie nowoczesny system zarządzania energią.
• Zmniejsz rozmiar i wagę komponentów.

„Oznacza to, że hybrydowe układy napędowe w samochodach muszą łączyć dążenie do ochrony środowiska z wysokim bezpieczeństwem jazdy i maksymalną przyjemnością z niego płynącą”. To od głównego inżyniera Lexusa RX400h, który powiedział również, że nowy system hybrydowy firmy świetnie nadaje się do dużych i średnich samochodów.

przekładnia hybrydowa

Jego celem w elektrowni hybrydowej jest redystrybucja przepływu energii tam, gdzie jest bardziej potrzebna. Ale nie tylko zapewnia najbardziej ekonomiczne wykorzystanie mocy, ale także zarządza wspólną pracą dwóch silników, natychmiast reagując na zapotrzebowanie kierowcy na większą moc.

Dwa źródła energii– elektryczna i benzynowa, którą RX400h (jak każdy inny samochód) napędzają, są dla siebie idealnym uzupełnieniem. Silniki elektryczne błyskawicznie dostarczając dodatkową moc, nie zużywają paliwa, zachowując przy tym czystą atmosferę. Każde ze źródeł pracuje w układzie w optymalnym trybie, zapewniając samochodowi oszczędność paliwa i doskonałe właściwości jezdne.

Odzysk energii w elektrowni hybrydowej

Energię, która w normalnych warunkach jest bezpowrotnie tracona, technologie hybrydowe elektrowni pozwalają na częściowe wykorzystanie m.in. to jedno ze źródeł oszczędności. W szczególności technologie hybrydowe Lexusa zapewniają wysokie osiągi dzięki wysokowydajnemu głównemu źródłu zasilania, które wykorzystuje nowoczesny silnik spalinowy V6 i silnik elektryczny o wysokim momencie obrotowym, aby zapewnić dodatkową moc. Jednocześnie nie występują drgania, zmniejsza się poziom hałasu, zużycie benzyny oraz ilość emitowanego do atmosfery CO2. Kierowca czuje tylko, jak natychmiast silnik reaguje na polecenia. Wyrafinowana i jednocześnie kompaktowa elektrownia hybrydowa, która obejmuje silnik elektryczny wysokiego napięcia, zapewnia płynne przyspieszanie i maksymalny komfort podczas jazdy.

Podczas hamowania samochodu wykorzystywany jest również generator, co jest szczególnie skuteczne podczas podróżowania po mieście. W elektrowni hybrydowej praktycznie nie ma tarcia ze względu na brak skrzyni biegów, co pozwala zaoszczędzić energię kinetyczną zamieniając ją na energię elektryczną.

Falownik w elektrowni hybrydowej

Prąd stały zamieniany jest na prąd przemienny, który zasila silnik elektryczny dzięki falownikowi. W Lexusie RX400h zastosowano obwód wysokiego napięcia, który zwiększa napięcie, dzięki czemu przy tej samej wartości prądu wzrasta moc elektryczna, wzrastają osiągi i moment obrotowy napędu silnika elektrycznego.

VDIM, czyli zintegrowany system zarządzania dynamiką pojazdu

Poprawę jakości sterowania zapewnia także zmodyfikowane zawieszenie, elektroniczny system sterowania, nowoczesny system kontroli stabilności oraz sam VDIM, który został opracowany z myślą o połączeniu systemów, które wcześniej rozwijały się oddzielnie, nawet jeśli były montowane w jednym aucie: ABS - system przeciwblokujący, TRC - system antypoślizgowy, VCS - system stabilizacji toru jazdy, EPS - elektryczne wspomaganie kierownicy. Poprawiło to charakterystykę hybrydy i bezpieczeństwo, a także umożliwiło bardziej przewidywalne i miękkie zachowanie samochodu. VDIM nie tylko łączy je wszystkie, otrzymując informacje z licznych czujników o aktualnym stanie pojazdu, ale także steruje napędem na wszystkie koła i napędem hybrydowym. A optymalizacja pracy systemu dzięki VDIM ma pozytywny wpływ na charakterystykę dynamiczną. Ta elektrownia jest znacznie bardziej wydajna i mniej „inwazyjna” niż konwencjonalne systemy kontroli stabilności. Dynamiczny system zarządzania, wykorzystujący technologię szybkiej skrzyni biegów, hamulców i sterowania silnikiem, w pełni steruje hybrydowym układem napędowym, układem hamulcowym i napędem na wszystkie koła, kontrolując jednocześnie oba silniki w zależności od konkretnych warunków jazdy.

Uruchomienie systemu

Układ zasilania włącza się po otrzymaniu potwierdzenia z kluczyka elektronicznego, co oznacza, że ​​kierowca znajduje się w samochodzie. Zaraz po włączeniu zapłonu system sprawdza stan wszystkich czujników, silnika benzynowego i elektrycznego, akumulatora i generatora. Następnie włączane są poszczególne elementy układu wysokiego napięcia - samochód jest gotowy do pracy.

Zamknięcie systemu

Zanim kierowca, który wyłączył zapłon, opuści kabinę pasażerską, wszystkie elementy jednostki napędowej zostają wyłączone - komputer wyłącza się jako ostatni, upewniając się, że dezaktywacja elementów została zakończona.

Kontrola hamowania w hybrydowym układzie napędowym

Elektronicznie sterowany układ hamulcowy z odzyskiem energii, w celu optymalizacji ilości magazynowanej energii, samodzielnie decyduje, kiedy konieczne jest zastosowanie hamulców hydraulicznych, a kiedy należy zastosować hamowanie odzyskowe, co (system) stosuje tak często, jak to możliwe.

Zarządzanie energią

Elektrownia monitoruje zużycie energii w całym samochodzie, ustalając na podstawie aktualnego stanu hybrydy, który z dwóch silników powinien zostać włączony do pracy. Oznacza to, że wynika to z tego, czy wymagane jest przyspieszenie, a także z sygnałów dostarczanych przez komputer z akumulatora. Jeżeli naładowanie akumulatora jest wystarczające, a temperatura nie jest zbyt niska, to przy pierwszym uruchomieniu samochód pracuje na silniku elektrycznym, dla którego silnik jest uruchamiany najpierw z generatora (energia potrzebna do całego samochodu jest od razu naliczana) . Następnie obliczane są warunki ruchu w oparciu o zapewnienie maksymalnej sprawności wymaganej do wytworzenia niezbędnej energii. Następnie sygnał wysyłany jest do silnika, aby uzyskać wymaganą liczbę obrotów, które są dalej kontrolowane przez generator.

W ostatnich latach coraz więcej ludzi myśli o środowisku. Przemysł samochodowy nie jest wyjątkiem. Z roku na rok podnoszą się standardy środowiskowe, a wraz z nimi modernizowane i ulepszane są silniki pojazdów. Silnik hybrydowy to jedno z rozwiązań poprawiających przyjazność dla środowiska samochodu.

Co to jest silnik hybrydowy

Czym jest silnik hybrydowy i jego urządzenie? Samo słowo „hybryda” jest tłumaczone z łaciny jako „krzyż”. W rzeczywistości jest to mieszanka klasycznej wersji jednostki napędowej i silnika elektrycznego. Tak więc napęd kół napędowych odbywa się poprzez obrót za pomocą konwencjonalnego silnika spalinowego lub silnika elektrycznego.

Każdy z bloków energetycznych w ruchu spełnia określoną funkcję. Tak więc, gdy pojazd znajduje się w korkach w mieście, ruch odbywa się za pomocą silnika elektrycznego, ale na autostradzie uruchamiana jest elektrownia benzynowa.

Zalety hybrydy

Być może największym plusem korzystania z hybrydowego układu napędowego jest jego ekonomia. Z reguły taki silnik zużywa o 25-30% mniej paliwa niż standardowe silniki benzynowe.

Drugim pozytywnym punktem jest wysoki standard ochrony środowiska. Wraz ze spadkiem zużycia paliwa do ekosystemu trafia mniej spalin.

Trzeci plus to to, że akumulatory do silnika elektrycznego są ładowane z silnika benzynowego i jeśli usiądą, zawsze można przełączyć się na benzynę. Obejmuje to również te same specyfikacje. Pod względem charakterystyki mocy „hybryda” w niczym nie ustępuje konwencjonalnemu silnikowi.

Silnik „hybrydowy” najlepiej sprawdza się w cyklu miejskim, gdzie często dochodzi do postojów. W tym przypadku w zasadzie działa sam silnik elektryczny. W wielu krajach samochody „hybrydowe” są prowadzone przez policję miejską.

Wady korzystania z „hybrydy”

Pierwszą wadą, na którą warto zwrócić uwagę, jest kosztowna naprawa silników hybrydowych. Producenci „hybrydy” tłumaczą to tym, że jednostka napędowa jest konstrukcyjnie skomplikowana, zarówno pod względem konserwacji, jak i renowacji.

Akumulatory silnika hybrydowego są dość wrażliwe na zmiany i spadki temperatury, dlatego gdy spadają poniżej -15 stopni Celsjusza, szybko się rozładowują, a eksploatację prowadzi się głównie na benzynie.

Wysoki koszt samego pojazdu z silnikiem hybrydowym. Nie każdy entuzjasta samochodów może sobie pozwolić na samochód, który kosztuje 20 000 USD. Mimo to wiele krajów wprowadziło preferencyjne podatki od odprawy celnej, rejestracji i użytkowania silników hybrydowych, aby zachęcić kupujących do zakupu tych samochodów. Nie zostało to jeszcze zrobione na terytorium krajów WNP.

Nowoczesne wskaźniki

Toyota jest liderem pod względem liczby hybryd i aktywnie produkuje te samochody od 1997 roku oraz w modyfikacjach zarówno zwykłych samochodów serii Prius, crossoverów serii Lexus RX400h, jak i samochodów luksusowych - Lexus LS 600h.

W 2006 roku na całym świecie sprzedano ponad pół miliona samych modeli Priusa. Technologia napędu hybrydowego Toyoty HSD została licencjonowana przez Forda (Escape Hybrid), Nissana (Altima Hybrid).

Masowa produkcja pojazdów hybrydowych jest ograniczona brakiem akumulatorów niklowo-wodorkowych.

W 2006 roku w Japonii sprzedano 90 410 pojazdów hybrydowych, o 47,6% więcej niż w 2005 roku.

W 2007 roku sprzedaż pojazdów hybrydowych w USA wzrosła o 38% w porównaniu do 2006 roku. Pojazdy hybrydowe w USA stanowią 2,15% rynku nowych samochodów osobowych. Łącznie w 2007 roku w Stanach Zjednoczonych sprzedano około 350 000 pojazdów hybrydowych (z wyłączeniem sprzedaży GM).

Od 1999 do końca 2007 roku w Stanach Zjednoczonych sprzedano łącznie 1 002 000 pojazdów hybrydowych.

Wyjście

Jak pokazuje obecny trend, coraz więcej kierowców zaczyna preferować hybrydowe układy napędowe. Są bardziej ekonomiczne, ciche i przyjazne dla środowiska. Wadą jego stosowania są drogie naprawy, a także wrażliwość akumulatorów na zmiany temperatury.

Wzrost liczby pojazdów na świecie oraz szereg problemów środowiskowych, z którymi ludzkość borykała się w ciągu ostatnich kilku dekad, doprowadziła do poważnych zmian w przemyśle motoryzacyjnym.

Są one podyktowane przede wszystkim znacznie zaostrzonymi normami środowiskowymi oraz podwyższoną ceną paliwa, w związku z czym producenci samochodów zmuszeni są szukać sposobów na zmniejszenie ilości toksycznych emisji i ogólnego zużycia paliwa w samochodach.

Jednocześnie, pomimo pojawienia się pojazdów elektrycznych, rozwoju pojazdów z ogniwami paliwowymi, jedynym skutecznym dziś sposobem było tworzenie samochodów z silnikami hybrydowymi – najłatwiejszy sposób na „wpasowanie się” w gospodarkę i zaoferowanie konsumentowi produkt przyjazny dla użytkownika.

O tym, jaki jest dziś rynek samochodów „hybrydowych” postaramy się opowiedzieć w tym materiale, ponieważ dziś wielu potencjalnych nabywców nie ma pojęcia, co oznacza samochód hybrydowy i jakie oferuje korzyści.

Samochody hybrydowe – co to jest?

Zasada działania pojazdu zbudowanego na schemacie hybrydowym jest bardzo prosta. Działa na zasadzie konwencjonalnego generatora gazu, gdy jednostka napędowa pojazdu obraca generator i ładuje akumulator trakcyjny.

Wideo - jak działa samochód hybrydowy:

Z kolei energia akumulatora pozwala na jazdę przez pewien czas wyłącznie na trakcji elektrycznej z „zerową” emisją. Po wyczerpaniu się energii w akumulatorach silnik benzynowy zostaje ponownie włączony, co pozwala na dalszą jazdę i jednocześnie uzupełnia ładunek w akumulatorach.

Muszę powiedzieć, że wraz z tym schematem istnieje inny, zwany hybrydą plug-in. W nim akumulator jest ładowany nie tylko z silnika, ale także z konwencjonalnego domowego zasilacza, a jego pojemność wystarcza na podróże na krótkich dystansach (zwykle około 30-40 kilometrów). W rzeczywistości oznacza to, że możesz dostać się do pracy i wrócić bez użycia silnika benzynowego (a zatem bez marnowania paliwa).

Zalety pojazdów hybrydowych

Zapewne wielu zada sobie pytanie, po co zawracać sobie głowę „ogrodzeniem ogrodu” akumulatorami, silnikami elektrycznymi, akumulatorami i silnikiem spalinowym? Co daje schemat hybrydowy elektrowni?

Przed udzieleniem odpowiedzi na to pytanie warto pamiętać, kiedy „tradycyjne” auto spala najwięcej paliwa. Wiadomo, że maksymalne zużycie (i odpowiednio toksyczność emisji) występuje na etapie przyspieszania do prędkości przelotowej, a także podczas jazdy miejskiej z częstym przyspieszaniem i zwalnianiem.

Wideo - jak ulepszyć samochód hybrydowy:

Tym samym w tych trybach działa napęd elektryczny w maszynach z napędem hybrydowym. Przy w pełni naładowanym akumulatorze „hybryda” zaczyna poruszać się na trakcji elektrycznej, a po osiągnięciu pewnego progu prędkości (w zależności od modelu waha się on od 20 do 40 kilometrów na godzinę) do akcji wkracza silnik spalinowy.

Jednocześnie najszersza oferta „hybryd” Toyoty jest prezentowana bezpośrednio w Japonii i USA. Na rynku wewnątrzjapońskim samochody sprzedawane są pod marką Toyota, a w Ameryce tradycyjnie najpopularniejszym jest Lexus (w Rosji trzeba powiedzieć, że pod tą marką sprzedawana jest również większość samochodów hybrydowych).

Pod względem liczby samochodów hybrydowych Toyoty rynek japoński słusznie należy uznać za najbardziej nasycony. Firma wyświetla na nim wszystkie najnowsze modele, na których „wbiega” w technologie, które powinny iść seryjnie w modelach „globalnych”.

Jak to działa, rozważmy przykład Touarega z hybrydowym układem napędowym.

Co oznacza termin „technologia hybrydowa”?

Termin „hybryda” pochodzi od łacińskiego słowa hybrida i oznacza coś skrzyżowanego lub zmieszanego. W inżynierii hybryda to system, w którym łączą się ze sobą dwie różne technologie. W związku z koncepcjami napędu termin technologia napędu hybrydowego jest używany w odniesieniu do dwóch obszarów: dwuwartościowego (lub dwupaliwowego) układu napędowego hybrydowego układu napędowego

W przypadku technologii napędu hybrydowego jest to połączenie dwóch różnych jednostek napędowych, których działanie opiera się na różnych zasadach działania. Obecnie technologia napędu hybrydowego to połączenie silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym-generatorem (maszyną elektryczną). Ta maszyna elektryczna może być wykorzystywana jako generator do wytwarzania energii elektrycznej, silnik trakcyjny do napędzania samochodu oraz rozrusznik do uruchamiania silnika spalinowego. W zależności od wykonania głównej konstrukcji rozróżnia się trzy typy hybrydowych bloków energetycznych: tzw. jednostka napędowa „mikrohybrydowa”, tzw. jednostka napędowa „średnia hybryda”, tzw. „w pełni hybrydowy” układ napędowy.

Układ napędowy „mikrohybrydowy”

W tej koncepcji napędu komponent elektryczny (rozrusznik/alternator) służy wyłącznie do realizacji funkcji Start-Stop. Część energii kinetycznej może być ponownie wykorzystana jako energia elektryczna (rekuperacja). Napęd tylko z trakcji elektrycznej nie jest przewidziany. Parametry 12-woltowego akumulatora z włókna szklanego są dostosowane do częstych rozruchów silnika.

Napęd „średnia hybryda”

Napęd elektryczny wspomaga pracę silnika spalinowego. Ruch samochodu tylko na trakcji elektrycznej jest niemożliwy. W przypadku napędu „środkowo-hybrydowego” większość energii kinetycznej podczas hamowania jest regenerowana i magazynowana jako energia elektryczna w akumulatorze wysokonapięciowym. Akumulator wysokonapięciowy oraz komponenty elektryczne są zaprojektowane na wyższe napięcie elektryczne, a tym samym wyższą moc. Dzięki wsparciu silnika elektrycznego-generatora tryb pracy silnika cieplnego może zostać przesunięty w rejon maksymalnej sprawności. Nazywa się to przemieszczeniem punktu obciążenia.

„W pełni hybrydowy” układ napędowy

Potężny silnik-generator elektryczny jest połączony z silnikiem spalinowym. Możliwy jest tylko napęd elektryczny. Generator silnika elektrycznego, jeśli pozwalają na to warunki, wspomaga pracę silnika spalinowego. Ruch z małą prędkością odbywa się tylko na trakcji elektrycznej. Zaimplementowano funkcję Startstop dla silnika spalinowego. Regeneracja służy do ładowania akumulatora wysokiego napięcia. Dzięki sprzęgłu odsprzęgającemu pomiędzy silnikiem spalinowym a silnikiem elektrycznym-generatorem możliwe jest zapewnienie separacji obu systemów. Silnik spalinowy jest podłączony do pracy tylko wtedy, gdy jest to konieczne.

Podstawy technologii hybrydowej

W pełni hybrydowe układy napędowe są podzielone na trzy podgrupy: równoległy hybrydowy układ napędowy, dzielony układ napędowy (z dzielonymi przepływami mocy) i szeregowy hybrydowy układ napędowy.

Równoległy hybrydowy układ napędowy

Równoległe wykonanie hybrydowego zespołu napędowego jest proste. Stosuje się go, gdy konieczna jest „hybrydyzacja” istniejącego pojazdu. Silnik spalinowy, prądnica i skrzynia biegów znajdują się na tej samej osi. Zazwyczaj równoległy hybrydowy układ napędowy wykorzystuje jeden silnik elektryczny/generator. Suma mocy jednostkowej silnika spalinowego i mocy silnika elektrycznego-generatora odpowiada mocy całkowitej. Ta koncepcja zapewnia wysoki stopień pożyczania komponentów i części starego samochodu. W pojazdach z napędem na wszystkie koła z równoległym hybrydowym układem napędowym wszystkie cztery koła są napędzane za pomocą mechanizmu różnicowego Torsen i skrzyni rozdzielczej.

Oddzielny napęd hybrydowy

W dzielonym napędzie hybrydowym oprócz silnika spalinowego znajduje się generator z silnikiem elektrycznym. Oba silniki znajdują się pod maską. Moment obrotowy silnika spalinowego, a także silnika elektrycznego-generatora, przekazywany jest poprzez przekładnię planetarną do skrzyni biegów pojazdu. W przeciwieństwie do równoległego napędu hybrydowego, nie można w ten sposób wyodrębnić sumy poszczególnych mocy napędu kół. Wygenerowana moc jest częściowo zużywana na prowadzenie samochodu, częściowo w postaci energii elektrycznej gromadzona jest w akumulatorze wysokonapięciowym.

Seryjny hybrydowy układ napędowy

Samochód wyposażony jest w silnik spalinowy, prądnicę oraz silnik-generator elektryczny. Jednak w przeciwieństwie do obu wcześniej opisanych koncepcji, silnik spalinowy nie ma możliwości samodzielnego napędzania samochodu przez wał, ani przez skrzynię biegów. Moc z silnika spalinowego nie jest przekazywana na koła. Główny napęd samochodu realizowany jest przez prądnicę z silnikiem elektrycznym. Jeśli pojemność akumulatora wysokonapięciowego jest zbyt niska, uruchamia się silnik spalinowy. Silnik spalinowy ładuje akumulator wysokiego napięcia przez generator. Generator silnika elektrycznego może być ponownie zasilany z akumulatora wysokiego napięcia.

Oddzielny sekwencyjny hybrydowy układ napędowy

Hybrydowy układ napędowy z serii Split jest mieszaną formą dwóch opisanych powyżej napędów hybrydowych. Samochód wyposażony jest w jeden silnik spalinowy oraz dwa silniki-generatory elektryczne. Pod maską znajduje się silnik spalinowy i pierwsza prądnica z silnikiem elektrycznym. Drugi generator silnika elektrycznego znajduje się na tylnej osi. Ta koncepcja jest stosowana w pojazdach z napędem na wszystkie koła. Silnik spalinowy i pierwsza prądnica z silnikiem elektrycznym mogą napędzać skrzynię biegów pojazdu poprzez przekładnię planetarną. I w tym przypadku obowiązuje zasada, zgodnie z którą pojedyncze siły napędowe nie mogą być brane za napęd kół w postaci mocy całkowitej. Drugi generator silnika elektrycznego na tylnej osi jest uruchamiany w razie potrzeby. W związku z taką konstrukcją napędu akumulator wysokiego napięcia znajduje się pomiędzy obiema osiami pojazdu.

Inne terminy i definicje Inne terminy i definicje często używane w połączeniu z technologią napędu hybrydowego zostaną tutaj pokrótce wyjaśnione.

Powrót do zdrowia. W ogólnym przypadku termin ten w technologii oznacza sposób na zwrot energii. Podczas rekuperacji dostępna energia jednego rodzaju jest zamieniana na inną, wykorzystywaną w kolejnej formie energii. Potencjalna energia chemiczna paliwa jest zamieniana w transmisji na energię kinetyczną. Jeśli samochód jest hamowany konwencjonalnym hamulcem, wówczas nadwyżka energii kinetycznej jest przekształcana w energię cieplną poprzez tarcie hamulców. Powstałe ciepło jest rozpraszane w otaczającej przestrzeni, dlatego nie można go wykorzystać w przyszłości.

Jeśli natomiast, podobnie jak w przypadku napędu hybrydowego, oprócz klasycznych hamulców, generator jest używany jako hamulec silnikowy, wówczas część energii kinetycznej jest zamieniana na energię elektryczną, a tym samym staje się dostępna do późniejszego wykorzystania. Poprawia się bilans energetyczny samochodu. Ten rodzaj hamowania regeneracyjnego nazywa się hamowaniem regeneracyjnym.

Gdy tylko prędkość pojazdu zostanie zmniejszona poprzez wyhamowanie przez wciśnięcie pedału hamulca w trybie nadmiernej pracy jałowej lub pojazd toczy się na wybiegu lub pojazd zjeżdża w dół c Hybrydowy układ napędowy zawiera silnik elektryczny-generator i wykorzystuje go jako generator.

W takim przypadku ładuje akumulator wysokiego napięcia. Więc w wymuszonym trybie bezczynności
bieganie, staje się możliwe „tankowanie” samochodów z elektrycznym napędem hybrydowym energią elektryczną.
Gdy samochód jedzie na wybiegu, silnik-generator działający w trybie generatora,
przekształca z energii ruchu w energię elektryczną tylko taką ilość energii, która
wymagane do działania 12-woltowej sieci pokładowej.

Silnik-generator elektryczny (maszyna elektryczna)

Termin generator silnika elektrycznego lub maszyna elektryczna jest używany zamiast terminów generator, silnik elektryczny i rozrusznik. Zasadniczo każdy silnik elektryczny może być również używany jako generator. Jeżeli wał silnika jest napędzany przez napęd zewnętrzny, to silnik, podobnie jak generator, wytwarza energię elektryczną. Jeżeli do maszyny elektrycznej dostarczana jest energia elektryczna, działa ona jak silnik elektryczny. Tym samym prądnica z silnikiem elektrycznym pojazdów hybrydowych zastępuje konwencjonalny rozrusznik silnika spalinowego, a także konwencjonalną prądnicę (generator oświetlenia).

Wzmacniacz elektryczny (E-boost)

Podobnie jak funkcja kickdown w silnikach spalinowych, która zapewnia maksymalną moc silnika, napęd hybrydowy posiada elektryczną funkcję E-Boost. Podczas korzystania z tej funkcji silnik-generator i silnik spalinowy dostarczają swoje maksymalne indywidualne moce, które łącznie dają wyższą moc całkowitą. Suma poszczególnych mocy obu typów silników odpowiada łącznej mocy przekładni.

Ze względu na straty mocy w silniku elektrycznym-generatorze jego moc w trybie generatorowym jest mniejsza niż w trybie silnika trakcyjnego. Moc silnika elektrycznego generatora w trybie silnikowym wynosi 34 kW. Moc silnika elektrycznego generatora w trybie generatora wynosi 31 kW. W Touaregu z napędem hybrydowym silnik spalinowy ma moc 245 kW, a silnik-generator ma moc 31 kW. W trybie silnika trakcyjnego, silnik-generator wytwarza 34 kW mocy. Łącznie silnik spalinowy i prądnica elektryczna w trybie silnika trakcyjnego osiągają łączną moc 279 kW.

Funkcja Start-Stop

Argumenty przemawiające za technologią hybrydową

Dlaczego łączymy silnik-generator elektryczny z silnikiem spalinowym? Aby zdjąć moment obrotowy, prędkość obrotowa silnika spalinowego nie może być niższa niż prędkość biegu jałowego. Po zatrzymaniu silnik nie może dostarczyć momentu obrotowego. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika spalinowego wzrasta jego moment obrotowy. Prądnica z silnikiem elektrycznym przy pierwszych obrotach wytwarza maksymalny moment obrotowy. Nie ma biegu jałowego. Wraz ze wzrostem prędkości jego moment obrotowy maleje. Dzięki pracy silnika elektrycznego generatora, najtrudniejszy tryb pracy jest wykluczony z silnika spalinowego: w zakresie poniżej obrotów biegu jałowego. Dzięki wsparciu silnika elektrycznego-generatora, silnik spalinowy może pracować w bardziej wydajnych trybach. To przesunięcie punktu obciążenia zwiększa sprawność jednostki napędowej.

Dlaczego warto korzystać z pełnego hybrydowego układu napędowego (napędu)?

Pełna jednostka hybrydowa, w przeciwieństwie do innych opcji napędu hybrydowego, łączy w sobie funkcję zintegrowanego systemu Start-Stop, systemu E-Boost, funkcję rekuperacji oraz możliwość jazdy wyłącznie na silniku elektrycznym (tryb trakcji elektrycznej).

Silnik-generator elektryczny

Silnik-generator elektryczny znajduje się pomiędzy silnikiem spalinowym a automatyczną skrzynią biegów. Jest to trójfazowy silnik synchroniczny. Moduł energoelektroniki przetwarza napięcie 288 V DC na trójfazowe napięcie AC. Napięcie trójfazowe wytwarza trójfazowe pole elektromagnetyczne w silniku elektrycznym-generatorze.

bateria wysokiego napięcia

Dostęp do akumulatora wysokiego napięcia zapewnia wykładzina podłogowa bagażnika. Został zaprojektowany jako moduł i zawiera różne elementy systemu wysokiego napięcia Touarega. Moduł akumulatora wysokiego napięcia ma masę 85 kg i może być wymieniany tylko jako zespół.

Akumulatora wysokiego napięcia nie można porównać z konwencjonalnym akumulatorem 12 V. Podczas normalnej pracy akumulator wysokiego napięcia jest używany w dowolnym zakresie poziomu naładowania od 20% do 85%. Konwencjonalny akumulator 12 V nie jest w stanie wytrzymać takich obciążeń przez długi czas. Dlatego akumulator wysokonapięciowy należy traktować jako działające urządzenie magazynujące energię do napędu elektrycznego. Podobnie jak kondensator, może ponownie gromadzić i uwalniać energię elektryczną. W zasadzie rekuperację, regenerację energii, można uznać za możliwość tankowania samochodu energią podczas jazdy. Zastosowanie akumulatora wysokonapięciowego w pojeździe hybrydowym wyróżnia się naprzemiennymi cyklami ładowania (regeneracja) i rozładowywania (jazda napędzana elektrycznie) akumulatora wysokonapięciowego.

Przykład: Jeśli porównamy energię akumulatora wysokonapięciowego z energią generowaną przez spalanie paliwa, to ilość energii, jaką akumulator może wytworzyć, będzie odpowiadać około 200 ml paliwa. Ten przykład pokazuje, że w drodze do pojazdów elektrycznych akumulatory muszą zostać znacznie unowocześnione pod względem ich zdolności do magazynowania energii.