Hübriidmootor (või hübriid) on elektrijaam, mis kasutab mitut tüüpi kütust (kaks või enam allikat) ja nende kooskasutuse sünergilist mõju. See võib olla bensiin ja elekter, bensiin ja gaas, diisel ja elekter, vesinik, bensiin ja elekter ning paljud muud kombinatsioonid. Õnneks võimaldab kaasaegne tehnoloogia seda teha.

Hübriidmootorite ajalugu.

Pidada hübriidmootorit mingiks tipptasemel leiutiseks on kerge pettekujutelm. Jah, tänapäevased hübriidid on kõrgtehnoloogiline inseneriprojekt, kuid kui tähelepanelikult vaadata, siis hübriidmootor pärineb 19.-20. Nii hakkas Prantsuse ettevõte Parisienne des Voitures Electriques 1897. aastal tootma hübriidmootoritega autosid.

Veidi hiljem, 1900. aastal, hakkas kuulus Ameerika korporatsioon General Electric meisterdama hübriidide tootmist. Huvitav on see, et Chicagos toodeti hübriidveokeid kuni 1940. aastani, kuigi üldiselt oli tegemist mitteseeriatootmisega.

Hübriidtehnoloogia ei juurdunud sel ajal mitmel põhjusel. Esiteks olid neil aastatel kütuse- ja energiahinnad nii madalad, et need vähendasid hübriidide tootmise majanduslikku elujõulisust. Teiseks oli tavalise bensiinimootori võimsus siis kindlasti palju suurem.

Viimaste aastate energiakriis, mis on seotud energiahindade kiire tõusuga, samuti keskkonnaregulatsioonide karmistamine on ajendanud tootjaid välja töötama ja tootma uue põlvkonna tõhusaid hübriidmootoreid. Kaasaegne hübriid on reeglina kahe peamise elektrijaama süsteem: bensiin (või diisel) ja elektriline. Lisaks neile on ahelasse kaasatud veel mitu pakkuvat sõlme. Näiteks võivad need olla: elektrigeneraator, aku (akumuleerib laengut), inverter (muudab alalisvoolu vahelduvvooluks) ja elektrooniline variaator. Seda kõike juhib ja juhib kaasaegne võimas arvuti, mis suurendab energiakasutuse efektiivsust kümneid kordi võrreldes traditsioonilise käsitsi või analoogjuhtimisega. Süsteemi kütuseosa võib töötada samaaegselt elektriosaga, kuid ette on nähtud ka eraldi tsüklid. On oluline, et toitesüsteemi töötamise ajal ei seisaks elektriline jõude, vaid kogub (akumuleerib) energiat.

Seade, hübriidmootori tööpõhimõte. Praeguseks on hübriide mitut tüüpi:

• Järjestikune (seeria hübriid). Selles skeemis käitab sisepõlemismootor generaatorit, millest saadav elekter toidab elektrimootorit. Viimane omakorda pöörab auto rattaid. See lähenemisviis võimaldab kasutada väikese võimsusega bensiinimootorit, tingimusel et see töötab pidevalt maksimaalse efektiivsusega. Sellise paigutusega autod kipuvad olema väikesed ja suure akuga (näiteks Chevrolet Volt);
• Paralleel (paralleelhübriid). Sel juhul veavad auto rattaid nii bensiini- kui ka elektrimootor. Sõltuvalt sõidutingimustest võib elektrimootor genereerida lisavõimsust. See muster on väga levinud. Akud on sel juhul kompaktsed ja neid laetakse otse sõiduki liikumise ajal. Peamine puudus on siin see, et elektrimootor ei saa samaaegselt rattaid pöörata ja akut laadida. Sarnast skeemi rakendatakse ka Civic Hybrid ja Volkswagen Touareg Hybrid autodel;
• Seeria-paralleel (sega). Nime järgi on lihtne oletada, et kolmas tüüp ühendab kaks eelmist. Praegu on see kõige tõhusam hübriidskeem. Rataste pööramiseks saab kasutada kombineeritud veojõudu (bensiinimootor pluss elektrimootor). Lisaks võib elektrimootor üheaegselt toota elektrit (toimida generaatorina) ja tekitada tõukejõudu (mootorina). Skeemi puuduseks on selle väga kõrge hind.

Segaahela näide on Lexuse (Toyota) Hybrid Synergy Drive. Olemas on 3,3-liitrine bensiinimootor, 2 elektrimootorit ja aku. Nende kolme konstruktsioonielemendi vaheliseks suhtluseks kasutatakse kompaktse planetaarülekandega jõujaotusseadet, mis vähendab hõõrdumisest tingitud energiakadusid. Energiavoogude juhtimiseks on juhtplokk ja pooljuhtlülitusseade. HSD-seadme muundur muudab aku alalisvoolu mootori vahelduvvooluks.

Auto liigutamiseks madalal kiirusel ja käivitamiseks kasutatakse elektrimootorit. See võimaldab säästa bensiini ja liikuda sujuvalt. Tavalisele sõidurežiimile üleminekul lülitatakse sisse bensiinimootor, mis töötab paralleelselt elektrimootoritega. Liigne energia antakse akule. Kiirenduse ajal töötab sisepõlemismootor aktiivselt. Pidurdusrežiimis kasutatakse nn regeneratiivpidurdussüsteemi, kui elektrimootorid töötavad generaatori režiimis, laadides akut. Need. peamistes töörežiimides kasutatakse bensiinimootorit ja vahepealsetes (ülemineku) elektrilisi.

Hübriidmootori eelised ja puudused. Muidugi, hoolimata kõrgest tehnoloogiatasemest, on hübriidinstallatsioonil nii vaieldamatud eelised kui ka mõned puudused, millega juhtivad insenerid jätkavad tööd. Alustame eelistega:

• tõhus kütusekulu ja säästmine kuni 35%;
• heitgaaside madal toksilisuse tase;
• madal müratase;
• suurepärane juhitavus ja auto sujuvam kiirendus;
• paigalduse täielik kontroll pardaarvuti ja elektrooniliste süsteemide abil;
• hübriidsõidukite aku komponente on lihtne utiliseerida ja taaskasutada;
• regeneratiivne pidurisüsteem aitab säästa energiat;
• pikk aku kasutusiga hübriidsõidukis.

Hübriidide puuduste hulgas tasub mainida järgmist:

• hübriidelektrijaamaga autode kõrge hind;
• varuosade ja remondi kõrge hind. On ebatõenäoline, et seda on võimalik iseseisvalt parandada ja seni saab selliseid autosid täisteenust pakkuda ainult väga suurtes linnades. Lisaks võib esineda haakeseadmeid vajalike varuosade tarnimisel;
• elektrisüsteem ei talu olulisi temperatuurimuutusi.

Levinud väärarusaam hübriidmootorite kohta on jõu- ja jõusüsteemi efektiivsuse vähenemine. See pole nii, hübriidi võimsus on korras. Lisaks pole tankimiseks vaja spetsiaalset kütust.

Maailma juhtivad autotootjad on hübriidmootorite eeliseid juba hinnanud. Igal aastal kasvab hübriidautode arv, saavutades juhtide seas üha enam populaarsust. Turud laienevad. Hübriidmootor on tõeline inseneritöö meistriteos, ülimoodne ökonoomne ja keskkonnasõbralik seade, mis hoiab endas globaalse autotööstuse lähitulevikku. Arvestades süsivesinikkütuse kallinemist, võib julgelt ennustada, et 5-10 aasta pärast levivad hübriidelektrijaamad laialdaselt üle maailma.

Viimastel aastatel on inimesed üha enam mõelnud keskkonnale. Autotööstus pole erand. Igal aastal tõusevad keskkonnastandardid ning sellega kaasajastatakse ja täiustatakse sõidukite mootoreid. Hübriidmootor on üks lahendusi auto keskkonnasõbralikkuse parandamiseks.

Mis on hübriidmootor

Mis on hübriidmootor ja selle seade? Sõna "hübriid" on ladina keelest tõlgitud kui "rist". Tegelikult on see segu jõuallika ja elektrimootori klassikalisest versioonist. Niisiis, veorataste ajam toimub pöörlemise teel, kasutades tavalist sisepõlemismootorit või elektrimootorit.

Iga jõuallikas täidab liikumisel kindlat funktsiooni. Seega, kui sõiduk on linna ummikutes, toimub liikumine elektrimootori abil, maanteel aga hakkab tööle bensiinielektrijaam.

Hübriidi eelised

Võimalik, et suurim pluss hübriidjõuallika kasutamisel on selle ökonoomsus. Reeglina kulutab selline mootor 25-30% vähem kütust kui tavalised bensiinimootorid.

Teine positiivne punkt on kõrge keskkonnastandard. Kütusekulu vähenedes satub ökosüsteemi vähem heitgaase.

Kolmas pluss on see, et elektrimootori akusid laetakse bensiinimootorist ja kui need maha istuvad, saab alati bensiinile üle minna. See hõlmab ka samu spetsifikatsioone. Võimsusomaduste poolest ei jää “hübriid” kuidagi alla tavapärasele mootorile.

"Hübriid" mootor tunneb end kõige paremini linna kasutustsüklis, kus esineb sageli peatusi. Sel juhul põhimõtteliselt töötab elektrimootor ise. Paljudes riikides juhib "hübriid" autosid linnapolitsei.

"Hübriidi" kasutamise miinused

Esimene puudus, mis väärib märkimist, on hübriidmootorite kallis remont. "Hübriidi" tootjad selgitavad seda asjaoluga, et jõuallikas on ehituslikult keerukas nii hoolduses kui ka taastamises.

Hübriidmootori akud on muutuste ja temperatuurilanguste suhtes üsna tundlikud, mistõttu kui need langevad alla -15 kraadi Celsiuse järgi, tühjenevad need kiiresti ning töötatakse peamiselt bensiiniga.

Hübriidmootoriga sõiduki enda kõrge hind. Mitte iga autohuviline ei saa endale lubada 20 000 dollarit maksvat autot. Sellest hoolimata on mitmed riigid kehtestanud hübriidmootorite tollivormistuse, registreerimise ja kasutamise soodusmaksud, et julgustada ostjaid neid autosid ostma. SRÜ riikide territooriumil pole seda veel tehtud.

Kaasaegsed näitajad

Toyota on hübriidide arvu liider ja on neid autosid aktiivselt tootnud alates 1997. aastast ning nii Priuse seeria tavaautode, Lexus RX400h seeria krossoverite kui ka luksusautode - Lexus LS 600h modifikatsioonides.

2006. aastal müüdi maailmas ainuüksi Priuse mudelit üle poole miljoni. Toyota HSD hübriidajami tehnoloogia on litsentsinud Ford (Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid).

Hübriidsõidukite masstootmist piirab nikkel-metallhüdriidakude nappus.

2006. aastal müüdi Jaapanis 90 410 hübriidsõidukit, mis on 47,6% rohkem kui 2005. aastal.

2007. aastal kasvas hübriidsõidukite müük USA-s 2006. aastaga võrreldes 38%. Hübriidsõidukid moodustavad USA-s 2,15% uute sõiduautode turust. Kokku müüdi 2007. aastal USA-s umbes 350 000 hübriidsõidukit (ilma GM-i müügita).

1999. aastast 2007. aasta lõpuni müüdi USA-s kokku 1 002 000 hübriidsõidukit.

Väljund

Nagu praegune trend näitab, hakkab üha enam autojuhte eelistama hübriidjõuallikaid. Need on säästlikumad, vaiksemad ja keskkonnasõbralikumad. Selle kasutamise puuduseks on kallis remont ja akude tundlikkus temperatuurimuutuste suhtes.

Kuidas see töötab, vaadake Touaregi näidet hübriidjõuallikaga.

Mida tähendab mõiste "hübriidtehnoloogia"?

Mõiste "hübriid" pärineb ladinakeelsest sõnast hybrida ja tähendab midagi ristatud või segatud. Inseneriteaduses on hübriid süsteem, kus kaks erinevat tehnoloogiat on omavahel kombineeritud. Seoses ajamikontseptsioonidega kasutatakse terminit hübriidajami tehnoloogia kahe valdkonna tähistamiseks: kahevalentne (või kahe kütusega) jõuallika hübriidjõuallikas

Hübriidajamitehnoloogia puhul on tegemist kahe erineva jõuallika kombinatsiooniga, mille töö põhineb erinevatel tööpõhimõtetel. Praegu tähendab hübriidajami tehnoloogia kombinatsiooni sisepõlemismootorist ja elektrimootorist-generaatorist (elektrimasinast). Seda elektrimasinat saab kasutada generaatorina elektrienergia tootmiseks, veomootorina auto juhtimiseks ja starterina sisepõlemismootori käivitamiseks. Sõltuvalt põhistruktuuri teostusviisist eristatakse kolme tüüpi hübriidjõuseadmeid: nn. "mikrohübriidne" jõuallikas, nn. "keskmise hübriidi" jõuallikas, nn. "täishübriid" jõuülekanne.

"Mikrohübriidne" jõuülekanne

Selles ajamikontseptsioonis kasutatakse elektrilist komponenti (starter/generaator) eranditult start-stopp-funktsiooni rakendamiseks. Osa kineetilisest energiast saab uuesti kasutada elektrienergiana (rekuperatsioon). Ainult elektriveojõuga sõitmist ei pakuta. 12-voldise klaaskiust aku parameetrid on kohandatud mootori sagedaste käivitumistega.

"Keskmine hübriid" ajam

Elektriajam toetab sisepõlemismootori tööd. Auto liikumine ainult elektrilise veojõuga on võimatu. "Keskhübriidajamiga" regenereeritakse suurem osa kineetilisest energiast pidurdamisel ja salvestatakse elektrienergiana kõrgepingeakusse. Kõrgepingeaku ja ka elektrilised komponendid on mõeldud kõrgema elektripinge ja seega ka suurema võimsuse jaoks. Tänu elektrimootor-generaatori toele saab soojusmasina töörežiimi nihutada maksimaalse efektiivsuse piirkonda. Seda nimetatakse koormuspunkti nihkeks.

"Täishübriid" jõuülekanne

Võimas elektrimootor-generaator on kombineeritud sisepõlemismootoriga. Võimalik ainult elektriajam. Elektrimootori generaator, kui tingimused seda võimaldavad, toetab sisepõlemismootori tööd. Madala kiirusega liikumine toimub ainult elektrilise veojõu abil. Rakendatud on sisepõlemismootori Startstop funktsioon. Taastamist kasutatakse kõrgepingeaku laadimiseks. Tänu sisepõlemismootori ja elektrimootor-generaatori vahelisele lahtisidurile on võimalik tagada mõlema süsteemi eraldatus. Sisepõlemismootor lülitatakse tööle ainult vajaduse korral.

Hübriidtehnoloogia põhialused

Täishübriidjõuülekandesüsteemid jagunevad kolme alarühma: paralleelne hübriidjõuallikas, jagatud jõuallikas (jaotatud jõuvooluga) ja seeriahübriidjõuallikas.

Paralleelhübriid jõuülekanne

Hübriidjõuseadme paralleelne täitmine on lihtne. Seda kasutatakse siis, kui on vaja olemasolevat sõidukit "hübridiseerida". Sisepõlemismootor, elektrimootori generaator ja käigukast asuvad samal teljel. Tavaliselt kasutab paralleelne hübriidjõuallika süsteem ühte elektrimootorit/generaatorit. Sisepõlemismootori ühikvõimsuse ja elektrimootor-generaatori võimsuse summa vastab koguvõimsusele. See kontseptsioon võimaldab suurel määral laenutada vana auto komponente ja osi. Paralleelhübriidjõuallikaga nelikveolistel sõidukitel juhitakse Torseni diferentsiaali ja ülekandekasti abil kõiki nelja ratast.

Eraldi hübriidajam

Jagatud hübriidajamisüsteemis on lisaks sisepõlemismootorile elektrimootori generaator. Mõlemad mootorid asuvad kapoti all. Sisepõlemismootori ja ka elektrimootori generaatori pöördemoment suunatakse läbi planetaarülekande sõiduki käigukasti. Erinevalt paralleelsest hübriidajamist ei ole sel viisil võimalik välja võtta rattaveo üksikute võimsuste summat. Tekkiv võimsus kulub osaliselt auto juhtimisele, osaliselt koguneb elektrienergia näol kõrgepingeakusse.

Seeria hübriidjõuallikas

Auto on varustatud sisepõlemismootori, generaatori ja elektrimootor-generaatoriga. Erinevalt mõlemast eelnevalt kirjeldatud kontseptsioonist ei ole sisepõlemismootoril aga võimalust autot iseseisvalt läbi võlli või käigukasti juhtida. Sisepõlemismootori jõud ei kandu ratastele. Auto põhiajami teostab elektrimootori generaator. Kui kõrgepingeaku võimsus on liiga madal, käivitub sisepõlemismootor. Sisepõlemismootor laeb kõrgepingeakut generaatori kaudu. Elektrimootori generaatorit saab taas toita kõrgepingeakust.

Eraldi järjestikune hübriidjõuallikas

Jagatud seeria hübriidjõuallikas on kahe ülalkirjeldatud hübriidajami segavorm. Auto on varustatud ühe sisepõlemismootoriga ja kahe elektrimootoriga-generaatoriga. Kapoti all asuvad sisepõlemismootor ja esimene elektrimootori generaator. Teine elektrimootori generaator asub tagasillal. Seda kontseptsiooni kasutatakse nelikveoliste sõidukite puhul. Sisepõlemismootor ja esimene elektrimootori generaator suudavad juhtida sõiduki käigukasti läbi planetaarülekande. Ja sel juhul kehtib reegel, mille kohaselt ei saa võtta rattaveoks üksikveovõimsusi koguvõimsuse näol. Vajadusel aktiveeritakse teine ​​tagasilla elektrimootori generaator. Seoses ajami sellise konstruktsiooniga asub kõrgepingeaku sõiduki mõlema telje vahel.

Muud terminid ja määratlused Siin selgitatakse lühidalt teisi termineid ja määratlusi, mida sageli kasutatakse seoses hübriidajamitehnoloogiaga.

Taastumine. Üldjuhul tähendab see mõiste tehnoloogias võimalust energia tagastamiseks. Rekuperatsiooni käigus muundatakse üht tüüpi saadaolev energia teiseks, mida kasutatakse järgmises energialiigis. Kütuse potentsiaalne keemiline energia muundatakse ülekandes kineetiliseks energiaks. Kui autot pidurdatakse tavapiduriga, siis üleliigne kineetiline energia muundatakse pidurite hõõrdumise kaudu soojusenergiaks. Saadud soojus hajub ümbritsevasse ruumi ja seetõttu pole seda tulevikus võimalik kasutada.

Kui vastupidi, nagu hübriidajamitehnoloogia puhul, kasutatakse lisaks klassikalistele piduritele mootoripidurina generaatorit, siis osa kineetilisest energiast muundatakse elektrienergiaks ja muutub seega kättesaadavaks hilisemaks kasutamiseks. Auto energiabilanss paraneb. Sellist regeneratiivpidurdust nimetatakse regeneratiivpidurduseks.

Niipea, kui sõiduki kiirust vähendatakse piduripedaali vajutamise teel üle tühikäigurežiimis või kui sõiduk on vabakäigul või sõiduk liigub allamäge c Hübriidajami süsteem sisaldab elektrimootor-generaatorit ja kasutab seda generaatorina.

Sel juhul laeb see kõrgepingeakut. Seega sunnitud tühikäigurežiimis
töötab, saab elektrilise hübriidajamiga autosid elektriga "tankida".
Kui auto sõidab vabakäigul, töötab generaatorirežiimis elektrimootor-generaator,
muundab liikumisenergiast elektrienergiaks ainult sellise energiahulga, mis
vajalik 12-voldise pardavõrgu tööks.

Elektrimootor-generaator (elektrimasin)

Terminite generaator, elektrimootor ja starter asemel kasutatakse terminit mootor-generaator ehk elektrimasin. Põhimõtteliselt saab iga elektrimootorit kasutada ka generaatorina. Kui mootori võlli juhib väline ajam, toodab mootor sarnaselt generaatoriga elektrienergiat. Kui elektrimasinale antakse elektrienergiat, töötab see nagu elektrimootor. Seega asendab elektrihübriidsõidukite elektrimootori generaator nii tavalist sisepõlemismootori starterit kui ka tavalist generaatorit (valgustusgeneraatorit).

Elektriline võimendi (E-boost)

Sarnaselt sisepõlemismootorite kickdown-funktsiooniga, mis võimaldab kasutada maksimaalset mootori võimsust, on hübriidajamil elektriline E-Boost funktsioon. Funktsiooni kasutamisel annavad mootor-generaator ja sisepõlemismootor oma maksimaalse individuaalse võimsuse, mis annab kokku suurema koguvõimsuse. Mõlemat tüüpi mootorite üksikute võimsuste summa vastab jõuülekande koguvõimsusele.

Elektrimootor-generaatori võimsuskadude tõttu on selle võimsus generaatorirežiimis väiksem kui veomootori režiimis. Elektrimootor-generaatori võimsus mootorirežiimil on 34 kW. Elektrimootor-generaatori võimsus generaatorrežiimis on 31 kW. Hübriidajamiga Touaregil on sisepõlemismootori võimsus 245 kW ja elektrimootor-generaator 31 kW. Veomootori režiimis toodab elektrimootor-generaator 34 kW võimsust. Üheskoos arendavad sisepõlemismootor ja veomootori režiimis olev elektrimootor-generaator koguvõimsust 279 kW.

Start-stopp funktsioon

Hübriidajami tehnoloogia võimaldab selles sõidukikonstruktsioonis rakendada Start-Stop funktsiooni. Tavalise start-stopp-süsteemiga sõiduki puhul peab sõiduk peatuma, et sisepõlemismootor välja lülitada (näide: Passat BlueMotion). Täishübriidsõiduk võib aga töötada ka elektri jõul. See funktsioon võimaldab StartStop süsteemil sisepõlemismootori välja lülitada, kui sõiduk liigub või rullub. Sisepõlemismootor lülitatakse sisse vastavalt vajadusele. See võib juhtuda kiirel kiirendamisel, suurel kiirusel sõitmisel, suure koormuse korral või kui kõrgepinge aku on väga tühi. Kui kõrgepingeaku on väga tühjenenud, võib hübriidajam kasutada kõrgepingeaku laadimiseks sisepõlemismootorit koos generaatorirežiimis mootorigeneraatoriga. Muudel juhtudel võib täishübriidsõiduk töötada elektritoitel. Sisepõlemismootor on seiskamisrežiimis. See kehtib ka aeglase liikluse, fooritules peatumise, ülejooksurežiimis allamäge sõitmise või vabajooksu korral. Kui sisepõlemismootor ei tööta, ei tarbi see kütust ega paiska atmosfääri kahjulikke aineid. Hübriidajamisüsteemi integreeritud start-stop funktsioon suurendab sõiduki efektiivsust ja keskkonnasõbralikkust. Kui sisepõlemismootor on seiskamisrežiimis, võib õhukonditsioneer tööd jätkata. Konditsioneeri kompressor on kõrgepingesüsteemi element.

Argumendid hübriidtehnoloogia poolt

Miks kombineerime elektrimootor-generaatorit sisepõlemismootoriga? Pöördemomendi mahavõtmiseks ei tohi sisepõlemismootori pöörlemiskiirus olla väiksem tühikäigu pöörlemissagedusest. Seisatuna ei suuda mootor pöördemomenti anda. Sisepõlemismootori pöörlemiskiiruse suurenemisega suureneb selle pöördemoment. Esimeste pööretega elektrimootori generaator toodab maksimaalse pöördemomendi. Sellel ei ole tühikäigu kiirust. Kiiruse kasvades selle pöördemoment väheneb. Tänu elektrimootor-generaatori tööle on sisepõlemismootorist välja jäetud kõige keerulisem töörežiim: tühikäigul allapoole jäävas vahemikus. Tänu elektrimootor-generaatori toele saab sisepõlemismootorit töötada tõhusamatel režiimidel. Selline koormuspunkti nihe suurendab jõuallika efektiivsust.

Miks kasutada täishübriidset jõuülekannet (ajamit)?

Täishübriidseade ühendab erinevalt teistest hübriidajami võimalustest integreeritud Start-Stop süsteemi funktsiooni, E-Boost süsteemi, taastumisfunktsiooni ja võimaluse sõita ainult elektrimootoril (elektri veojõu režiim).

Elektrimootor-generaator

Elektrimootor-generaator asub sisepõlemismootori ja automaatkäigukasti vahel. See on kolmefaasiline sünkroonmootor. Jõuelektroonika moodul muudab 288 V alalispinge kolmefaasiliseks vahelduvpingeks. Kolmefaasiline pinge tekitab elektrimootori generaatoris kolmefaasilise elektromagnetvälja.

kõrgepinge aku

Juurdepääs kõrgepingeakule on tagatud läbi pagasiruumi põrandakatte. See on kujundatud moodulina ja sisaldab erinevaid Touaregi kõrgepingesüsteemi komponente. Kõrgepinge akumooduli mass on 85 kg ja seda saab vahetada ainult koostuna.

HV akut ei saa võrrelda tavalise 12 V akuga. Tavalises töös kasutatakse HV akut vaba laadimistaseme vahemikus 20% kuni 85%. Tavaline 12-voldine aku ei suuda selliseid koormusi pikka aega kanda. Seetõttu tuleks kõrgepingeakut käsitleda elektriajami töökorras energiasalvestina. Nagu kondensaator, suudab see elektrienergiat uuesti salvestada ja vabastada. Põhimõtteliselt võib taastumist, energia taastamist käsitleda kui võimalust autot sõidu ajal energiaga tankida. Kõrgepingeaku kasutamine hübriidsõidukis eristub kõrgepingeaku laadimis- (taastus-) ja tühjenemistsüklite (elektriajamiga sõitmise) vaheldumisega.

Näide: Kui võrrelda kõrgepingeaku energiat kütuse põletamisel tekkiva energiaga, siis energiahulk, mida aku suudab toota, vastab umbes 200 ml kütusele. See näide näitab, et teel elektrisõidukite poole tuleb akusid energia salvestamise võime osas oluliselt uuendada.

Lexuse RX400h hübriidjõuallikas

Hübriidjõujaam ühendab endas kaasaegse sisepõlemismootori ja elektrimootori töö. Kogu kompleksi juhib elektrooniline süsteem, sealhulgas kütusekulu (olenevalt valitud sõiduviisist).

Liikumise käivitab elektrimootor, mis töötab ka madalatel pööretel. Kiiruse kasvades suunatakse energia akudest toitehaldusplokki, mis jaotab selle elektrimootoritele. Elektrimootorid võimaldavad hübriididel käivituda väga sujuvalt. Seda näitab kogu hübriidelektrijaama põhimõte Lexus Rx400h hübriidauto.

Kui auto liigub normaalselt, jaotub energia rataste ja generaatori, elektrimootoreid käitava generaatori vahel. Elektrooniline süsteem juhib energiasäästu maksimeerimiseks. Generaator annab vajadusel aku liigse energia välja, laadides seda.

Hübriidi kiirendamisel töötab sisepõlemismootor, dünaamika parandamiseks on elektrimootor. Pidurdamisel muundub energia – kineetiline elektriliseks. Elektrimootorid saadavad selle võimsuse juhtseadmesse, mis omakorda tagastab selle kõrgepingeakule. Samal ajal töötab bensiinimootor tavarežiimis.

Hübriidelektrijaamade ülesanne:

• Saavutage hea jõudlus ja kiire kiirendus hetkelise jõuülekandega.
• Et säästa osa energiast pidurdamisel, muutes selle osaliselt elektriks ja osaliselt soojuseks (erinevalt tavaautodest, kus see muundub 100% soojuseks).
• Varustage hübriid kaasaegse energiajuhtimissüsteemiga.
• Vähendage komponentide suurust ja kaalu.

"See tähendab, et autode hübriidjõuallikad peavad ühendama soovi kaitsta keskkonda kõrge sõiduohutuse ja sellest saadava maksimaalse naudinguga." See on Lexus RX400h peainsenerilt, kes ütles ka, et ettevõtte uus hübriidsüsteem sobib suurepäraselt suurtele ja keskmise suurusega autodele.

hübriidkäigukast

Selle eesmärk hübriidelektrijaamas on elektrivoog ümber jaotada sinna, kus seda rohkem vaja on. Kuid lisaks kõige ökonoomsema jõukasutuse tagamisele juhib see ka kahe mootori ühist tööd, reageerides koheselt juhi vajadusele suurema võimsuse järele.

Kaks energiaallikat– RX400h (nagu iga teinegi auto) võimsus täiendavad teineteist suurepäraselt elektri- ja bensiinimootoriga. Koheselt lisavõimsust pakkuvad elektrimootorid ei tarbi kütust, säilitades samas puhta atmosfääri. Kõik allikad töötavad süsteemis optimaalses režiimis, pakkudes autole kütusesäästlikkust ja suurepäraseid sõiduomadusi.

Energia taaskasutamine hübriidelektrijaamas

Energia, mis tavatingimustes pöördumatult kaob, võimaldavad elektrijaama hübriidtehnoloogiad osaliselt ära kasutada, s.o. see on üks kokkuhoiu allikaid. Eelkõige tagavad Lexuse hübriidtehnoloogiad suure jõudluse tänu suure võimsusega põhijõuallikale, mis kasutab lisavõimsuse pakkumiseks tipptasemel V6 sisepõlemismootorit ja suure pöördemomendiga elektrimootorit. Samal ajal ei teki vibratsiooni, väheneb müratase, bensiinikulu ja atmosfääri paisatava CO2 hulk. Juht tunneb vaid seda, kui koheselt mootor käsklustele reageerib. Keeruline ja samal ajal kompaktne kõrgepinge elektrimootorit sisaldav hübriidjõujaam tagab sujuva kiirenduse ja maksimaalse mugavuse sõidu ajal.

Auto pidurdamisel kasutatakse ka generaatorit, mis on eriti efektiivne linnas ringi liikudes. Hübriidelektrijaamas praktiliselt puudub hõõrdumine, kuna puudub käigukast, mis võimaldab säästa kineetilist energiat muutes selle elektrienergiaks.

Inverter hübriidelektrijaamas

Alalisvool muudetakse tänu inverterile vahelduvvooluks, mis toidab elektrimootorit. Lexus RX400h kasutab pinget tõstvat kõrgepingeahelat, mille tõttu sama vooluväärtuse juures suureneb elektrivõimsus, suureneb elektrimootori ajami jõudlus ja pöördemoment.

VDIM ehk integreeritud sõidukidünaamika haldussüsteem

Juhtimise kvaliteedi parandamist pakuvad ka muudetud vedrustus, elektrooniline juhtimissüsteem, kaasaegne stabiilsuskontrollisüsteem ja VDIM ise, mis töötati välja eesmärgiga kombineerida süsteeme, mis varem olid kippunud eraldi arenema, isegi kui need olid paigaldatud. ühes autos: ABS - mitteblokeeruv pidurisüsteem, TRC - libisemisvastane süsteem, VCS - kursistabiilsuse süsteem, EPS - elektriline roolivõimendi. See parandas hübriidi omadusi ja ohutust ning võimaldas muuta auto käitumist etteaimatavamaks ja pehmemaks. VDIM mitte ainult ei ühenda neid kõiki, saades arvukatelt anduritelt teavet sõiduki hetkeseisu kohta, vaid juhib ka nelikveosüsteemi ja hübriidjõujaama. Ja süsteemi töö optimeerimine tänu VDIM-ile avaldab positiivset mõju dünaamilistele omadustele. See elektrijaam on palju tõhusam ja vähem "pealetükkiv" kui tavalised stabiilsuskontrollisüsteemid. Dünaamiline juhtimissüsteem, mis kasutab kiiret käigukasti, piduri ja mootori juhtimistehnoloogiat, kontrollib täielikult hübriidjõuallikat, pidurisüsteemi ja nelikvedu, juhtides mõlemat mootorit samaaegselt vastavalt konkreetsetele sõidutingimustele.

Süsteemi käivitamine

Toitesüsteem lülitub sisse pärast elektroonilise võtme kinnituse saamist, mis tähendab, et juht on autos. Niipea kui süüde on sisse lülitatud, kontrollib süsteem kõigi andurite, bensiini ja elektrimootori, aku ja generaatori tervist. Seejärel lülitatakse sisse kõrgepingesüsteemi erinevad komponendid – auto on tööks valmis.

Süsteemi väljalülitamine

Enne kui süüte välja lülitanud juht sõitjateruumist lahkub, lülitatakse kõik toiteploki komponendid välja - arvuti lülitub viimasena välja, veendudes, et komponentide deaktiveerimine on lõpule viidud.

Pidurijuhtimine hübriidjõuallikas

Elektrooniliselt juhitav regeneratiivpidurdussüsteem otsustab salvestatava energia hulga optimeerimiseks iseseisvalt, millal on vaja kasutada hüdraulilisi pidureid ja millal regeneratiivpidurdust, mida ta (süsteem) rakendab nii sageli kui võimalik.

Toitehaldus

Elektrijaam jälgib kogu autos tarbitavat energiat, tehes hübriidi hetkeseisu põhjal kindlaks, milline kahest mootorist tuleks töösse kaasata. See tähendab, et see tuleneb sellest, kas kiirendus on vajalik, samuti signaalidest, mida arvuti akust annab. Kui aku laetus on piisav ja temperatuur ei ole liiga madal, siis esimesel käivitamisel töötab auto elektrimootoriga, mille jaoks käivitatakse mootor kõigepealt generaatorist (kohe arvutatakse kogu auto jaoks vajalik energia ). Järgmisena arvutatakse liiklusolud lähtuvalt vajaliku energia tootmiseks vajaliku maksimaalse efektiivsuse tagamisest. Pärast seda saadetakse signaal mootorile, et saada vajalik arv pöördeid, mida generaator juhib edasi.

Auto ei tohiks olla luksus, vaid igapäevane liiklusvahend, see tõde on autojuhtide südamed juba ammu võitnud. Selle Ostap Benderi unistuse elluviimiseks teevad omanikud suuri jõupingutusi, et minimeerida oma armastatud "sõbra" kulusid. Saate ise midagi mõjutada: sõitke ettevaatlikult - jääb vähem, ostke kvaliteetseid osi - peate harvemini vahetama, tankige kallist kvaliteetset bensiini - mootori rikked on minimaalsed. Kuid töö kõige kallim osa on ikkagi tankimine. Hinnad meist ei sõltu. Seetõttu on praegu autode hübriidmootor hakanud koguma suurt populaarsust.

Sellel on mitu põhjust ja autojuhid võib jagada kahte leeri. Esimeste puhul on peamiseks ja levinumaks põhjuseks kütuse hind. Me ei ela Venezuelas, Saudi Araabias ega Kuveidis, kus bensiin on odavam kui vesi. Neljarattalist “sõpra” tuleb regulaarselt “toita”. Viimaste jaoks on looduskeskkonna ja kõige sellega seonduva kaitse eluliselt tähtis.

Miks tekkis idee selliste mootorite loomisest? Mõelge tööpõhimõttele, sõitvate autode eelistele ja puudustele ning. Sisepõlemismootorid on võimsamad, kuid samas ei suuda arendajad süsinikdioksiidi heitkoguseid keskkonda täielikult kõrvaldada. See tegur on maailma naftavarude vähenemine ja sellest tulenevalt sellise energiaallika regulaarne ja süstemaatiline hinnatõus.

Elektril on vaieldamatud eelised, esiteks on see keskkonnasõbralik ja odavam. Kuid samas ei saa elektrisõidukid praegu väga populaarseks saada, sest piltlikult öeldes on vaja “taristut”: autode laadimisjaamu, seda tüüpi mootorite remondile ja hooldusele keskendunud spetsialiseeritud teenindusjaamu. Kuid kõige olulisem tegur on võimsus, mis on sisepõlemismootoritele oluliselt madalam. Ja sellest tulenevalt tahab kiirus parimat (kapoti all pole lihtsalt piisavalt “hobuseid”).

Need tegurid on sundinud tootjaid kaaluma alternatiive ja välja töötama hübriidsõidukeid, mis ühendavad nende kahe sõidukitüübi eelised ja tühistavad puudused.

Hübriidautode omadused

Arendajad lähenesid sellele küsimusele igakülgselt. Sel juhul lahendati mitu ülesannet: vähendati miinimumini, mis mõjutab positiivselt ökoloogilist olukorda mitte ainult linnades, vaid ka kogu Maa peal; kahe energialiigi kombinatsiooni tõttu vähenevad tegevuskulud; Elektrimootori puudused (väike võimsus) kompenseerivad bensiini eelised ülespoole. Tegelikult ei erine sellised kiirrežiimis autod bensiinimootoritest. Erinevalt ülalkirjeldatud hübriidmootoriga sõidukitest on neil kaks jõuallikat, mis koosnevad kahest jõuallikast ja mitmest elemendist:

• kütusepaak. Erinevalt bensiinist on kõrge energiatihedus. Et aru saada, toome näite – 1 liitri bensiini energia võrdsustatakse umbes 450 kg kaaluva akuga;
• Bensiini mootor. Tavaliselt on need väiksemad ja täiustatud uusima tehnoloogiaga, mis vähendab oluliselt auto kogumassi ja suurendab võimsust;
• Elektrimootor - mitte ainult võimsam, vaid ka mõeldud töötama koos bensiiniga. See võib töötada ka generaatorina aku laadimiseks;
• Akud, mille põhiülesanne on koguda energiat elektrimootori jaoks, mis omakorda suudab neid vastastikku toita;
• Generaator - töötab elektrimootori põhimõttel, kuid elektrienergia tootmiseks.
• Käigukastid – funktsioonid on peaaegu samad, mis tavaautodel. Kuid samal ajal võivad need olenevalt hübriidi tüübist olla erinevad. Toyota kaubamärgi jõuülekannet iseloomustab jõuvoogude hargnemine. Sel juhul töötab mootor kõige mugavamal koormuste ja pöörete vahemikus. Ja see omakorda aitab kaasa olulisele kütusesäästule.

Toimimispõhimõte

Sõna hübriid tähendab ristumist. Meie puhul ühendatakse kaks erinevat tehnoloogiat ja kaks energiaallikat ühe ülesande täitmiseks – edasiliikumiseks. Hübriidmootori töö seisneb selles, et sisepõlemismootor pöörleb ja annab energiat elektrimootorile, mis omakorda paneb pöörlema ​​käigukasti, mis aitab oma "partneril" optimaalselt töötada, luues lisajõudu. Selle tulemusena kaovad järsud kõikumised ja koormused ning suureneb oluliselt tootlikkus.

Valikuid on mitu:

Paralleelselt. Bensiinimootori toiteallikaks on kütusepaak ja elektrimootoril akud. Selle tulemusena keeravad mõlemad mootorid käigukasti, mis omakorda veab rattaid.

Mikrohübriid. Selle põhimõtte töötas välja Toyota. "Hübriid" liigub madalatel kiirustel ja käivitub ainult tänu elektrimootorile. Suurendatud kiirusele lülitamisel ühendatakse sisepõlemismootor (ICE). Kuid samal ajal saab tõusudel, keerulistel teelõikudel (liiv, muda) sõites, muid koormusi suurendades elektrimootorit paralleelseks tööks ja veojõu suurendamiseks täiendavalt akust. Kõik see on elektrooniliselt juhitav ega vaja juhi sekkumist.

Keskmine hübriid. Sellisel hübriidmootoriga autol on oma omadused – elektrimootoriga sõitmine on võimatu. Kuid samal ajal suurendab elektriline veojõud märkimisväärselt soojusmasina efektiivsust, tekitades pisut kõrgema pinge, kui akud suudavad pakkuda, mis omakorda suurendab peamasina võimsust.

Täishübriid. Selle valiku puhul on esikohal elekter. Liikumine toimub ainult tema kulul. Kõrgepingeaku laadimine on tingitud taastumisest. Olemasolev eraldi sidur kahe mootoritüübi vahel tagab nende süsteemide eraldatuse. Selle tulemusena ühendatakse sisepõlemismootor ainult vajaduse korral.

Eraldatud. Sellel on mootor-generaator ja bensiin. Planeediülekande kaudu edastatakse pöördemoment. Osa võimsusest kulub otse auto liigutamiseks, ülejäänu salvestub kõrgepingeakusse puhta elektrienergia kujul.

Järjepidev. Hübriidmootori töö seisneb selles, et bensiin käitab generaatorit, mis laeb akusid ja need omakorda annavad energiat elektrimootorile, mis pöörab jõuülekannet ja sellest tulenevalt ka rattaid.

Eelised

Kui analüüsite hübriidide hindu, märkate, et need on tavaautodest kallimad. Kas peaksin kartma "hammustavaid" summasid? Kõigepealt on vaja analüüsida, mida saate sellise võimaluse ostmisel. Ja alles pärast seda otsustage, kas nad on valmis investeerima kapitali (isegi kui see on laenu ost), mis lõpuks muutub igapäevasteks säästudeks. Ja mida rohkem gaasihinnad tõusevad, seda suurem on teie netosissetulek.

Aga alustame natuke teistmoodi. Hübriidmootoriga auto aitab vähendada süsihappegaasi heitkoguseid atmosfääri, mida vähendatakse kümneid kordi. Tänu sellele muutub elu linnas mugavamaks ja panustad planeedi paremaks muutmisse. Lisaks säästke trahvidelt atmosfääri heidete ületamise eest.

Akusid laaditakse pardaelektrijaamast, mistõttu pole pidevaks laadimiseks vaja välist allikat, nagu elektrimootorite puhul. Sisuliselt ostate täiendavat energiaallikat, mis suurendab sisepõlemismootori efektiivsust.

Tänu kogenud spetsialistide arengule väheneb oluliselt bensiinimootori mass ja auto kogumass. Iga autohuviline teab, mida see tähendab. Bensiinikulu 100 km kohta "Oka" ei saa võrrelda. Ja see sõltub eelkõige massist. Tänu sellele on tänu tankimisele ja elektrikasutusele keeruline kokkuhoid.

Kõigi osade, sealhulgas kere, valmistamiseks kasutatakse kergeid materjale. Samas on need tugevad ja töökindlad: valmistatud metallidest (alumiiniumisulamid, magneesium), aga ka süsinikkiust. Üldinfoks: Insighti 1-liitrine mootor kaalub vaid 56 kg, samas kui võimsus on üsna korralik (67 hobujõudu) ja pöörded (5700). Elektrimootori "abi" käivitamisel võimaldab kiirendada 0-100 km / h.

Selliste autode puhul pole käigukasti vaja. Veorataste veojõus toimub automaatne muutus, mille tagab elektrimootor.

Tänu disainerite pidevale arengule suureneb aerodünaamika. Selle poole püüdlevad kõik disainerid. Just vastupanu õhu- ja tuulejõule ei võimalda sisemise "südame" olulisi ressursse "ära süüa", korrutatuna paralleelse energiasüsteemi abil.

Teine säästuressurss on spetsiaalsete rehvide paigaldamine, mis on tavarehvidest jäigemad. Neid pumbatakse suhteliselt kõrge rõhu all. See aitab vähendada teekatte takistust.

Selle masinaehituse valdkonna arendamise väljavaated on võimalikud ainult integreeritud lähenemisviisiga: kergete korpuste, mahukate, kuid samal ajal kompaktsete akude väljatöötamine (nii et need ei võtaks kapoti all palju ruumi); lihtsam, kiirem ja soodsam aku laadimine; energia "taaskasutamise" süsteemi täiustamine.

Arvestades kõiki hübriidmootoriga auto omadusi, võime jõuda järeldusele: loomulikult pole see igiliikur, millest unistavad ükski autojuht ja puhta keskkonna eest võitleja. Pigem on see järjekordne samm mootorite moderniseerimise suunas, võitlus kahanevate loodusressursside säästmise nimel. Kuid need aitavad oluliselt säästa raha iga bensiinijaama pealt. Seega, kui seisate silmitsi uue auto valikuga, mõelge sellele, et sellise mudeli ostmine annab teile lõpuks märkimisväärseid boonuseid: tegelikult paneb iga sada kilomeetrit läbitud reisi teie rahakotti lisaraha võrreldes autoga. sisepõlemismootorid.