Kako radi hibridni motor, prednosti i nedostaci ekonomičnog motora
Sadržaj
Pojava hibridnih vozila postala je prisilna mjera proizvođača automobila u prelasku sa motora s unutrašnjim sagorijevanjem (ICE) na ugljovodonična goriva na čistije elektrane. Tehnologija još nije dozvolila stvaranje punopravnog električnog automobila, automobila na gorive ćelije, ili bilo kojeg drugog sa velike liste teorijski mogućih pravaca razvoja autonomnog transporta, a potreba je već sazrela.
Vlade su počele snažno da suzbijaju auto industriju ekološkim zahtjevima, a potrošači su željeli vidjeti kvalitativni iskorak, a ne još jedno mikroskopsko poboljšanje motora poznatog više od jednog stoljeća na jednom od proizvoda za preradu nafte.
Koji auto se zove "hibrid"
Pogonska jedinica srednje faze počela je biti kombinacija već dokazanog dizajna motora s unutarnjim izgaranjem i jednog ili više elektromotora.
Električni dio vučne jedinice napajaju generatori mehanički povezani na plinski ili dizel motor, baterije i sistem za oporavak koji energiju oslobođenu prilikom kočenja vozila vraća u pogon.
Sve brojne sheme za praktičnu implementaciju ideje nazivaju se hibridima.
Ponekad proizvođači obmanjuju kupce nazivajući hibridne sisteme u kojima se električni pogon koristi samo za pokretanje glavnog motora u start-stop modu.
Budući da ne postoji veza između elektromotora i točkova i mogućnosti vožnje na električnu vuču, pogrešno je takve automobile pripisivati hibridnim.
Princip rada hibridnih motora
Uz svu raznolikost dizajna, takve mašine imaju zajedničke karakteristike. Ali razlike su toliko velike sa tehničke tačke gledišta da su u stvari različiti automobili sa svojim prednostima i nedostacima.
Uređaj
Svaki hibrid uključuje:
- motor s unutrašnjim sagorijevanjem sa svojim prijenosom, ugradnom niskonaponskom mrežom napajanja i rezervoarom za gorivo;
- vučni motori;
- akumulatorske baterije, najčešće prilično visokog napona, koje se sastoje od baterija povezanih serijski i paralelno;
- ožičenje napajanja s visokonaponskim prekidačem;
- elektronske kontrolne jedinice i kompjutere na vozilu.
Osiguravanje svih načina rada integriranog mehaničkog i električnog prijenosa obično se odvija automatski, samo je opšta kontrola saobraćaja povjerena vozaču.
Šeme rada
Moguće je međusobno povezati električne i mehaničke komponente na različite načine; vremenom su se isticale dobro uhodane specifične, često korištene sheme.
Ovo se ne odnosi na kasniju klasifikaciju pogona prema specifičnom udjelu električne vuče u ukupnom energetskom bilansu.
dosljedan
Prva shema, najlogičnija, ali sada malo korištena u automobilima.
Njegov glavni zadatak bio je rad u teškoj opremi, gdje su kompaktne električne komponente uspješno zamijenile glomazni mehanički prijenos, koji je također vrlo teško kontrolisati. Motor, obično dizel motor, napunjen je isključivo na električni generator i nije direktno povezan s kotačima.
Struja koju generiše generator može se koristiti za punjenje vučne baterije, a tamo gdje nije osigurana, šalje se direktno na elektromotore.
Može ih biti jedan ili više, do ugradnje na svaki točak automobila po principu tzv. motornih točkova. Količina potiska regulirana je električnom jedinicom za napajanje, a motor s unutarnjim sagorijevanjem može stalno raditi u najoptimalnijem načinu rada.
Paralelno
Ova shema je sada najčešća. U njemu elektromotor i motor sa unutrašnjim sagorevanjem rade za zajednički prenos, a elektronika reguliše optimalan odnos potrošnje energije svakog od pogona. Oba motora su povezana na točkove.
Podržan je režim oporavka, kada se tokom kočenja električni motor pretvara u generator i puni akumulatorsku bateriju. Neko vrijeme automobil se može kretati samo na svom punjenju, glavni motor s unutrašnjim sagorijevanjem je prigušen.
U nekim slučajevima koristi se baterija značajnog kapaciteta, opremljena mogućnošću vanjskog punjenja iz kućne AC mreže ili specijalizirane stanice za punjenje.
Općenito, uloga baterija ovdje je mala. Ali njihovo prebacivanje je pojednostavljeno, opasni visokonaponski krugovi ovdje nisu potrebni, a masa baterije je mnogo manja od mase električnih vozila.
mješovito
Kao rezultat razvoja tehnologije električnih pogona i kapaciteta skladištenja, uloga elektromotora u stvaranju vučnog napora je porasla, što je dovelo do pojave najnaprednijih serijsko-paralelnih sistema.
Ovdje se polazak iz mjesta i kretanje pri malim brzinama odvija na električnoj vuči, a motor s unutarnjim sagorijevanjem se uključuje samo kada je potrebna velika snaga i kada su baterije istrošene.
Oba motora mogu raditi u pogonskom režimu, a dobro osmišljena elektronska jedinica bira gdje i kako usmjerava tokove energije. Vozač to može pratiti na grafičkom informacijskom displeju.
Koristi se dodatni generator, kao u serijskom kolu, koji može opskrbljivati energijom elektromotore ili puniti bateriju. Energija kočenja se rekuperira kroz rikverc vučnog motora.
Ovako se slažu mnogi moderni hibridi, a posebno jedan od prvih i dobro poznatih - Toyota Prius
Kako radi hibridni motor na primjeru Toyote Prius
Ovaj automobil je sada u svojoj trećoj generaciji i dostigao je određeni stepen savršenstva, iako konkurentski hibridi nastavljaju da povećavaju složenost i efikasnost dizajna.
Osnova pogona ovdje je princip sinergije, prema kojem motor s unutarnjim sagorijevanjem i elektromotor mogu sudjelovati u bilo kojoj kombinaciji u stvaranju okretnog momenta na kotačima. Paralelizam njihovog rada obezbeđuje složen mehanizam planetarnog tipa, gde se tokovi snage mešaju i prenose kroz diferencijal na pogonske točkove.
Kretanje i startno ubrzanje se vrši pomoću elektromotora. Ako elektronika utvrdi da njene mogućnosti nisu dovoljne, uključuje se ekonomični benzinski motor koji radi po Atkinsonovom ciklusu.
U konvencionalnim automobilima sa Otto motorima, takav termički ciklus se ne može koristiti zbog prolaznih uslova. Ali ovdje ih osigurava električni motor.
Režim mirovanja je isključen, ako Toyota Prius automatski pokreće motor sa unutrašnjim sagorevanjem, tada se odmah nađe posao za njega, da pomogne u ubrzanju, napuni bateriju ili obezbedi klima uređaj.
Konstantno ima opterećenje i radi pri optimalnoj brzini, minimizira potrošnju benzina, nalazeći se na najpovoljnijoj tački svoje vanjske karakteristike brzine.
Ne postoji tradicionalni starter, jer se takav motor može pokrenuti samo okretanjem do značajne brzine, što radi reverzibilni generator.
Baterije imaju različite kapacitete i napone, u najkompleksnijoj punjivoj verziji PHV-a, već su uobičajene za električna vozila 350 volti na 25 Ah.
Prednosti i nedostaci hibrida
Kao i svaki kompromis, hibridi su inferiorni od čisto električnih vozila i uobičajenih klasičnih vozila na ulje.
Ali u isto vrijeme daju dobitak u nizu svojstava, za nekoga ko djeluje kao glavni:
- pojednostavljenje sredstava koja se koriste za suzbijanje štetnih emisija motora sa unutrašnjim sagorevanjem;
- postizanje određene uštede goriva, bez obzira na to što je sporno;
- mogućnost kretanja na čistoj električnoj vuči gdje je zabranjena upotreba motora s unutrašnjim sagorijevanjem;
- prilično jednostavno povećanje deklariranog kapaciteta;
- nemogućnost, za razliku od električnog automobila, da ostane bez energije daleko od električne mreže.
Svi nedostaci povezani su s komplikacijama tehnologije:
- potreba za kompetentnim osobljem posebno obučenim za rad sa hibridima;
- povećanje mase vozila, koje također troši gorivo;
- viša cijena automobila;
- gubitak električnih vozila zbog očuvanja motora sa unutrašnjim sagorevanjem i svega što je s njim povezano;
- još uvijek nedovoljno razvijene tehnologije i nedostatak jedinstvenog pristupa dizajnu;
- loša ekološka prihvatljivost u proizvodnji baterija i njihovom odlaganju.
Moguće je da će se proizvodnja hibrida nastaviti i nakon potpunog nestanka klasičnih automobila.
Ali to će se dogoditi samo ako se stvori jedan kompaktan, ekonomičan i dobro kontroliran motor na ugljikovodično gorivo, koji će biti dobar dodatak električnom automobilu budućnosti, značajno povećavajući njegovu još uvijek nedovoljnu autonomiju.
