Een hybride motor (of hybride) is een energiecentrale die gebruik maakt van verschillende soorten brandstof (twee of meer bronnen) en het synergetische effect van hun gecombineerd gebruik. Het kan benzine en elektriciteit zijn, benzine en gas, diesel en elektriciteit, waterstof, benzine en elektriciteit en vele andere combinaties. Gelukkig stelt de moderne technologie je in staat om dit te doen.

Geschiedenis van hybride motoren.

Het is een beetje een misvatting om de hybride motor als een ultramoderne uitvinding te beschouwen. Ja, moderne hybriden zijn een hightech technisch project, maar als je ernaar kijkt, dateert de hybride motor uit de 19e en 20e eeuw. Dus in 1897 begon het Franse bedrijf Parisienne des Voitures Electriques auto's met hybride motoren te produceren.

Iets later, in 1900, begon het beroemde Amerikaanse bedrijf General Electric de productie van hybriden onder de knie te krijgen. Interessant is dat er vóór 1940 hybride vrachtwagens werden vervaardigd in Chicago, hoewel dit over het algemeen geen serieproductie was.

Hybride technologie heeft destijds om verschillende redenen geen wortel geschoten. Ten eerste waren de prijzen voor brandstof en energiebronnen in die jaren zo laag dat ze de economische haalbaarheid van het produceren van hybrides in de weg stonden. Ten tweede was het vermogen van een conventionele benzinemotor toen beslist veel groter.

De energiecrisis van de afgelopen jaren, die gepaard ging met de snelle stijging van de energieprijzen en de aanscherping van de milieunormen, heeft fabrikanten ertoe aangezet om efficiënte hybride motoren van een nieuwe generatie te ontwikkelen en te produceren. Een moderne hybride is in de regel een systeem van twee hoofdkrachtcentrales: benzine (of diesel) en elektrisch. Naast hen zijn er nog een aantal ondersteunende knooppunten bij de keten betrokken. Dit kunnen bijvoorbeeld zijn: een elektrische generator, een accu (accumuleert een lading), een omvormer (zet gelijkstroom om in wisselstroom) en een elektronische variator. Dit alles wordt bestuurd en gecontroleerd door een moderne, krachtige computer, die de efficiëntie van energiebronnen vertienvoudigt in vergelijking met traditionele handmatige of analoge besturing. Het brandstofgedeelte van het systeem kan gelijktijdig werken met het elektrische, maar er zijn ook aparte cycli. Het is belangrijk dat tijdens de werking van het brandstofsysteem de elektrische niet stilstaat, maar energie ophoopt (accumuleert).

Het apparaat, het werkingsprincipe van een hybride motor. Tegenwoordig zijn er verschillende soorten hybriden:

• Serieel (seriehybride). In deze opstelling drijft een verbrandingsmotor een generator aan, die elektriciteit levert aan de elektromotor. Deze laatste laat op zijn beurt de wielen van de auto draaien. Deze benadering maakt het gebruik van een benzinemotor met laag vermogen mogelijk, op voorwaarde dat deze constant met maximale efficiëntie werkt. Auto's met dit schema zijn meestal klein en hebben een grote batterij (bijvoorbeeld de Chevrolet Volt);
• Parallel (parallel hybride). In dit geval worden de wielen van de auto aangedreven door zowel een benzinemotor als een elektrische. Afhankelijk van de rijomstandigheden kan de elektromotor extra vermogen genereren. Dit schema is heel gebruikelijk. In dit geval zijn de accu's compact en worden ze opgeladen terwijl het voertuig rijdt. Het grootste nadeel hierbij is dat de elektromotor niet tegelijkertijd de wielen kan draaien en de batterij kan opladen. Een soortgelijk schema wordt geïmplementeerd op Civic Hybrid- en Volkswagen Touareg Hybrid-auto's;
• Serieel-parallel (gemengd). Uit de naam is het gemakkelijk aan te nemen dat het derde type de twee vorige combineert. Dit is op dit moment de meest efficiënte hybride regeling. Gecombineerde tractie (benzinemotor plus elektromotor) kan worden gebruikt om de wielen te laten draaien. Daarnaast kan een elektromotor tegelijkertijd elektriciteit opwekken (als generator werken) en stuwkracht opwekken (als motor). Het nadeel van deze regeling zijn de zeer hoge kosten.

Een voorbeeld van een gemengd schema is de Hybrid Synergy Drive van Lexus (Toyota). Er is een 3,3-liter benzinemotor, 2 elektromotoren en een accu. Voor de communicatie tussen deze drie structurele elementen wordt een compacte planetaire stroomverdeelinrichting gebruikt, die energieverliezen als gevolg van wrijving vermindert. Voor het regelen van de energiestromen zijn een besturingseenheid en een halfgeleiderschakelinrichting beschikbaar. De omvormer in de HSD-unit zet de gelijkstroom van de accu om in wisselstroom voor de elektromotor.

Een elektromotor wordt gebruikt om het voertuig bij lage snelheden te verplaatsen en te starten. Hierdoor kun je gas besparen en soepel rijden. Bij het overschakelen naar de normale rijmodus wordt de benzinemotor ingeschakeld, die parallel loopt met de elektromotoren. Overtollige energie wordt naar de batterij gestuurd. Tijdens het accelereren draait de verbrandingsmotor actief. In de remmodus wordt het zogenaamde regeneratieve remsysteem gebruikt, wanneer de elektromotoren in generatormodus werken en de batterij opladen. Die. in de belangrijkste bedrijfsmodi wordt een benzinemotor gebruikt en in tussenliggende (overgangs)modi een elektrische.

Voor- en nadelen van een hybride motor. Natuurlijk heeft de hybride fabriek, ondanks het hoge technologisch niveau, zowel onmiskenbare voordelen als enkele nadelen waar toonaangevende ingenieurs aan blijven werken. Laten we beginnen met de verdiensten:

• efficiënt brandstofverbruik en een besparing tot 35%;
• lage toxiciteit van uitlaatgassen;
• laag geluidsniveau;
• uitstekende wegligging en vlottere acceleratie van de auto;
• volledige controle van de installatie met behulp van een boordcomputer en elektronische systemen;
• Onderdelen van hybride voertuigaccu's zijn gemakkelijk te recyclen en te recyclen;
• regeneratief remsysteem helpt energie te besparen;
• lange batterijduur voor een hybride voertuig.

Een van de nadelen van hybriden zijn de volgende:

• hoge kosten van voertuigen met een hybride energiecentrale;
• hoge kosten van onderdelen en reparaties. Het is onwaarschijnlijk dat het alleen mogelijk zal zijn om het te repareren, en voorlopig kunnen dergelijke auto's alleen in zeer grote steden van een volwaardige service worden voorzien. Daarnaast kunnen er vertragingen optreden in de levering van de benodigde reserveonderdelen;
• het elektrische systeem tolereert geen significante temperatuurveranderingen.

Een populaire misvatting over hybride motoren is de mythe van het verlies van vermogen en efficiëntie in de energiecentrale. Dit is niet het geval, met het vermogen van de hybride in volle orde. Bovendien is er geen speciale brandstof nodig om te tanken.

'S Werelds toonaangevende autofabrikanten hebben de voordelen van hybride motoren al gewaardeerd. Het aantal hybride voertuigen groeit elk jaar en wint steeds meer aan populariteit onder chauffeurs. Markten breiden zich uit. De hybride motor is een waar meesterwerk van techniek, een ultramodern economisch en milieuvriendelijk apparaat, waarachter de nabije toekomst van de wereldwijde auto-industrie thuishoort. Gezien de stijging van de kosten van koolwaterstofbrandstof, kan veilig worden voorspeld dat over 5-10 jaar hybride energiecentrales over de hele wereld wijdverbreid zullen zijn.

De laatste jaren wordt er steeds meer nagedacht over ecologie. De auto-industrie is geen uitzondering. Elk jaar worden de milieunormen verhoogd en daarmee worden de voertuigmotoren gemoderniseerd en verbeterd. De hybride motor is een van de oplossingen om de milieuvriendelijkheid van het voertuig te verbeteren.

Wat is een hybride motor?

Wat is een hybride motor en zijn structuur? Het woord "hybride" zelf is vanuit het Latijn vertaald als "kruis". In feite is het een kruising tussen de klassieke versie van de krachtbron en een elektromotor. Zo worden de aandrijfwielen aangedreven door rotatie met behulp van een conventionele verbrandingsmotor of een elektromotor.

Elk van de krachtbronnen vervult een specifieke functie in beweging. Dus wanneer een voertuig in stadsverkeersopstoppingen staat, wordt de beweging uitgevoerd met behulp van een elektromotor, maar komt een benzinecentrale in werking op de snelweg.

Pluspunten van "hybride"

Misschien wel het grootste pluspunt van het gebruik van een hybride aandrijflijn is de zuinigheid. Typisch verbruikt zo'n motor 25-30% minder brandstof dan standaard benzinemotoren.

Het tweede positieve punt is de hoge milieustandaard. Naarmate het brandstofverbruik daalt, komen er minder uitlaatgassen in het ecosysteem.

Het derde pluspunt is dat de accu's voor de elektromotor worden opgeladen vanuit de benzinemotor en als ze leeg raken kun je altijd nog overstappen op benzine. Dit omvat ook dezelfde technische kenmerken. Qua vermogenskenmerken doet de "hybride" op geen enkele manier onder voor een conventionele motor.

Het beste van alles is dat de "hybride" motor gedijt in de stedelijke gebruikscyclus, waar regelmatig wordt gestopt. In dit geval werkt in principe de elektromotor zelf. In veel landen rijdt de stadspolitie met 'hybride' voertuigen.

Nadelen van het gebruik van een "hybride"

Het eerste nadeel dat moet worden opgemerkt, is de dure reparatie van hybride motoren. Fabrikanten van de "hybride" verklaren dit door het feit dat de krachtbron constructief moeilijk is, zowel in onderhoud als in restauratie.

Hybride motoraccu's, die vrij gevoelig zijn voor extreme temperaturen en verlaging, waardoor ze, wanneer ze onder de -15 graden Celsius komen, snel ontladen en de werking voornamelijk op benzine wordt uitgevoerd.

De hoge kosten van het voertuig zelf met een hybride motor. Niet elke autoliefhebber kan zich een auto veroorloven die $ 20.000 kost. Desondanks hebben een aantal landen preferentiële belastingen ingevoerd op de inklaring, registratie en het gebruik van hybride motoren om kopers aan te moedigen deze voertuigen te kopen. In de GOS-landen is dit nog niet gebeurd.

Moderne indicatoren

Toyota is toonaangevend in het aantal hybrides en produceert deze auto's sinds 1997 actief, evenals in modificaties van zowel conventionele Prius-auto's, Lexus RX400h cross-overs als luxe auto's - de Lexus LS 600h.

Eind 2006 waren er wereldwijd meer dan een half miljoen Prius-modellen verkocht. Toyota HSD hybride aandrijftechnologie is in licentie gegeven door Ford (Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid).

De massaproductie van hybride voertuigen wordt beperkt door een tekort aan nikkel-metaalhydridebatterijen.

In 2006 werden 90.410 hybride voertuigen verkocht in Japan, 47,6% meer dan in 2005.

In 2007 was de verkoop van hybride voertuigen in de Verenigde Staten met 38% gestegen ten opzichte van 2006. Hybride auto's in de VS hebben een aandeel van 2,15% in de markt voor nieuwe personenauto's. In totaal werden in 2007 ongeveer 350.000 hybride voertuigen verkocht in de Verenigde Staten (exclusief de verkoop van GM).

Van 1999 tot eind 2007 werden in de Verenigde Staten in totaal 1.002.000 hybride voertuigen verkocht.

Gevolgtrekking

Zoals de huidige trend laat zien, beginnen steeds meer automobilisten de voorkeur te geven aan hybride aandrijflijnen. Ze zijn zuiniger, stiller en milieuvriendelijker. Het nadeel van het gebruik ervan zijn dure reparaties en de gevoeligheid van batterijen voor temperatuurveranderingen.

Hoe het werkt, denk maar aan het voorbeeld van de Touareg, met een hybride aandrijflijn.

Wat betekent hybride technologie?

De term "hybride" is afkomstig van het Latijnse woord hybrida en betekent iets gekruist of gemengd. In de techniek is een hybride een systeem waarin twee verschillende technologieën met elkaar worden gecombineerd. In verband met aandrijfconcepten wordt de term hybride aandrijftechnologie gebruikt om te verwijzen naar twee gebieden: dual-fuel (of dual-fuel) aandrijflijn hybride aandrijflijn

Hybride aandrijftechnologie is een combinatie van twee verschillende aandrijflijnen, die volgens verschillende werkingsprincipes werken. Onder hybride aandrijftechniek wordt nu verstaan ​​een combinatie van een verbrandingsmotor en een elektromotor/generator (elektrische machine). Deze elektrische machine kan worden gebruikt als generator om elektrische stroom op te wekken, als tractiemotor om een ​​auto aan te drijven en als starter om een ​​verbrandingsmotor te starten. Afhankelijk van de versie van de basisstructuur zijn er drie soorten hybride krachtbronnen: de zogenaamde. "Micro-hybride" krachtbron, de zogenaamde. "Mid-hybride" krachtbron, de zogenaamde. "Full hybride" krachtbron.

"Micro-hybride" aandrijflijn

Bij dit aandrijfconcept dient de elektrische component (starter / dynamo) uitsluitend voor de start-stop-functie. Een deel van de kinetische energie kan worden hergebruikt als elektrische energie (recuperatie). De aandrijving alleen van elektrische tractie is niet voorzien. De parameters van de 12 Volt glasvezelaccu zijn aangepast aan frequente motorstarts.

"Medium hybride" schijf

De elektrische aandrijving houdt de verbrandingsmotor draaiende. De beweging van de auto alleen op elektrische tractie is onmogelijk. Bij een "mid-hybride" aandrijving wordt de meeste kinetische energie tijdens het remmen teruggewonnen en als elektrische energie opgeslagen in de hoogspanningsaccu. Zowel de hoogspanningsaccu als de elektrische componenten zijn ontworpen voor een hogere elektrische spanning en dus een hoger vermogen. Dankzij de ondersteuning van de generatormotor kan de bedrijfsmodus van de warmtemotor worden verschoven naar het gebied van maximale efficiëntie. Dit wordt de verplaatsing van het lastpunt genoemd.

"Full hybrid" aandrijflijn

De krachtige elektromotor/generator is gecombineerd met een verbrandingsmotor. Alleen elektrisch rijden is mogelijk. De elektromotor/generator ondersteunt, indien de omstandigheden het toelaten, de werking van de verbrandingsmotor. Beweging met lage snelheid wordt alleen uitgevoerd op elektrische tractie. Implementatie van de Start-stop-functie voor een verbrandingsmotor. Regeneratie wordt gebruikt om de hoogspanningsaccu op te laden. De ontkoppelkoppeling tussen de verbrandingsmotor en de elektromotor/generator maakt het mogelijk om ervoor te zorgen dat beide systemen ontkoppeld zijn. De verbrandingsmotor wordt alleen in bedrijf genomen als dat nodig is.

Hybride basis

Volledig hybride aandrijflijnsystemen zijn onderverdeeld in drie subgroepen: parallelle hybride aandrijflijn, gesplitste aandrijflijn (met gesplitste stroomstromen) en sequentiële hybride aandrijflijn.

Parallelle hybride aandrijflijn

Het parallelle ontwerp van de hybride aandrijflijn is eenvoudig. Het wordt gebruikt wanneer het nodig is om een ​​bestaand voertuig te "hybridiseren". De verbrandingsmotor, elektrische generator en versnellingsbak bevinden zich op dezelfde as. Typisch gebruikt een parallel hybride aandrijflijnsysteem een ​​enkele elektromotor/generator. De som van het eenheidsvermogen van de verbrandingsmotor en het vermogen van de elektromotor van de generator komt overeen met het totale vermogen. Dit concept biedt een hoge mate van lenen van het vorige voertuig. Voor voertuigen met vierwielaandrijving met een parallelle hybride aandrijflijn wordt alle vierwielaandrijving gerealiseerd met behulp van een Torsen-differentieel en een tussenbak.

Aparte hybride aandrijving

Het split hybride systeem heeft naast de verbrandingsmotor een elektromotor/generator. Beide motoren bevinden zich onder de motorkap. Het koppel van de verbrandingsmotor, evenals van de elektromotor van de generator, wordt via de planeetwieloverbrenging overgebracht op de versnellingsbak van het voertuig. In tegenstelling tot de parallelle hybride aandrijving kan op deze manier niet de som van de afzonderlijke vermogens voor de wielaandrijving worden afgeleid. Het opgewekte vermogen wordt deels besteed aan het rijden van de auto en deels, in de vorm van elektrische energie, wordt opgeslagen in de hoogspanningsaccu.

Sequentiële hybride aandrijflijn

Het voertuig is uitgerust met een verbrandingsmotor, een generator en een elektromotor-generator. In tegenstelling tot beide eerder beschreven concepten, heeft de verbrandingsmotor echter niet het vermogen om het voertuig zelfstandig voort te stuwen met een as of via een versnellingsbak. Het vermogen van de verbrandingsmotor wordt niet naar de wielen overgebracht. De hoofdaandrijving van de auto wordt uitgevoerd door een elektromotorgenerator. Als de capaciteit van de hoogspanningsaccu te laag is, wordt de verbrandingsmotor gestart. De verbrandingsmotor laadt de hoogspanningsaccu op via een generator. De elektromotor-generator kan weer worden gevoed door de hoogspanningsaccu.

Aparte seriële hybride aandrijflijn

De split-sequentiële hybride aandrijflijn is een mengvorm van de twee hierboven beschreven hybride aandrijvingen. Het voertuig is uitgerust met één verbrandingsmotor en twee elektromotoren en generatoren. Onder de motorkap bevinden zich de verbrandingsmotor en de eerste elektromotor/generator. De tweede elektromotor/generator bevindt zich op de achteras. Dit concept wordt gebruikt voor voertuigen met vierwielaandrijving. De verbrandingsmotor en de eerste elektromotor/generator kunnen de versnellingsbak van het voertuig via de planeetwieloverbrenging aandrijven. En in dit geval geldt de regel dat enkelvoudige aandrijfkrachten niet kunnen worden weggenomen voor wielaandrijving in de vorm van totaal vermogen. Een tweede elektromotor/generator op de achteras wordt indien nodig geactiveerd. In verband met dit ontwerp van de aandrijving is de hoogspanningsaccu tussen beide assen van het voertuig geplaatst.

Andere termen en definities Andere termen en definities die vaak gebruikt worden in verband met hybride technologie zullen hier kort worden toegelicht.

recuperatie. In het algemeen betekent deze term in technologie een methode om energie terug te geven. Bij recuperatie wordt de beschikbare energie van de ene soort omgezet in een andere, die wordt gebruikt in de volgende vorm van energie. De potentiële chemische energie van de brandstof wordt in de transmissie omgezet in kinetische energie. Als het voertuig met een conventionele rem wordt geremd, wordt de overtollige kinetische energie door wrijving van de remmen omgezet in warmte-energie. De opgewekte warmte wordt afgevoerd naar de omringende ruimte en kan daarom in de toekomst niet meer worden gebruikt.

Als daarentegen, zoals bij de hybride aandrijftechniek, naast de klassieke remmen, de generator als motorrem wordt gebruikt, dan wordt een deel van de kinetische energie omgezet in elektrische energie en komt zo beschikbaar voor later gebruik. De energiebalans van het voertuig is verbeterd. Dit type regeneratief remmen wordt regeneratief remmen genoemd.

Zodra in gedwongen ruststand de voertuigsnelheid wordt verlaagd door te remmen door het rempedaal in te drukken of het voertuig uitrolt of het voertuig bergaf rijdt c Het hybride systeem schakelt de elektromotor-generator in en gebruikt deze in generatormodus.

In dit geval laadt hij de hoogspanningsaccu op. Dus in geforceerde inactieve modus
verplaatsen, wordt het mogelijk om voertuigen met een elektrische hybride aandrijving met elektriciteit te "tanken".
Wanneer het voertuig uitrolt, zal de elektromotorgenerator, die in de generatormodus werkt,
zet van de bewegingsenergie slechts een zodanige hoeveelheid energie om in elektrische energie dat:
nodig voor de werking van een 12 volt boordnet.

Elektromotor-generator (elektrische machine)

De term elektromotor-generator, of elektrische machine, wordt gebruikt in plaats van de termen generator, elektromotor en starter. In principe kan elke elektromotor ook als generator worden gebruikt. Als de as van de elektromotor wordt aangedreven door een externe aandrijving, dan wekt de elektromotor, net als een generator, elektrische energie op. Als elektrische energie aan een elektrische machine wordt geleverd, werkt deze als een elektromotor. Zo vervangt de elektromotor/generator van elektrische hybride voertuigen zowel de conventionele startmotor van de verbrandingsmotor als de conventionele generator (lichtgenerator).

Elektrisch gaspedaal (E-boost)

Net als de kickdown-functie van verbrandingsmotoren, die het maximale motorvermogen beschikbaar stelt, is de hybride aandrijving uitgerust met een elektrisch gaspedaal genaamd E-Boost. Bij gebruik van de functie leveren de elektromotorgenerator en de verbrandingsmotor hun maximale individuele vermogens, die worden opgeteld bij de hogere waarde van het totale vermogen. De som van de afzonderlijke vermogens van beide typen motoren komt overeen met het totale vermogen van de transmissie.

Vanwege vermogensverliezen in de elektromotor-generator is het vermogen in de generatormodus lager dan in de tractiemotormodus. Het vermogen van de elektromotor-generator in motormodus is 34 kW. Het vermogen van de elektromotor-generator in de generatormodus is 31 kW. De Touareg met hybride aandrijving heeft een verbrandingsmotor met een vermogen van 245 kW en een elektromotor-generator met een vermogen van 31 kW. In de tractiemotormodus levert de elektromotor-generator 34 kW. Samen ontwikkelen de verbrandingsmotor en de elektromotor-generator in de tractie-elektromotormodus een totaal vermogen van 279 kW.

Start-stop-functie

Hybride aandrijftechnologie maakt het mogelijk om de Start-Stop-functie in dit voertuigontwerp te implementeren. Bij een conventioneel voertuig met Start/Stop-systeem moet het voertuig stoppen om de verbrandingsmotor uit te schakelen (voorbeeld: Passat BlueMotion). Een volledig hybride voertuig kan echter ook elektrisch worden bestuurd. Met deze functie kan het Start/Stop-systeem de verbrandingsmotor uitschakelen terwijl het voertuig in beweging is of uitrolt. De verbrandingsmotor wordt indien nodig ingeschakeld. Dit kan gebeuren bij een snelle acceleratie, bij het rijden met hoge snelheid, bij een hoge belasting of bij een ontladen hoogspanningsaccu. Wanneer de hoogspanningsaccu sterk ontladen is, kan het hybridesysteem de verbrandingsmotor in combinatie met een in generatormodus werkende elektromotor-generatorset gebruiken om de hoogspanningsaccu op te laden. In andere gevallen kan een volledig hybride voertuig elektrisch worden aangedreven. De verbrandingsmotor staat dan in de stopmodus. Dit geldt ook in het geval van langzame verkeersstroom, stoppen voor een verkeerslicht, bij gedwongen stationair bergafwaarts rijden of uitrollen. Wanneer de verbrandingsmotor niet draait, verbruikt hij geen brandstof en stoot hij geen schadelijke stoffen uit in de atmosfeer. De geïntegreerde start-stopfunctie in het hybridesysteem verbetert de efficiëntie en de milieuvriendelijkheid van het voertuig. Terwijl de verbrandingsmotor stilstaat, kan de airconditioner blijven werken. De aircocompressor maakt deel uit van het hoogspanningssysteem.

Het pleidooi voor hybride technologie

Waarom combineren we een elektromotorgenerator met een verbrandingsmotor? Om het koppel af te nemen, mag het toerental van de verbrandingsmotor niet lager zijn dan het stationair toerental. Bij stilstand kan de motor geen koppel leveren. Naarmate het toerental van de verbrandingsmotor toeneemt, neemt het koppel toe. De elektromotorgenerator produceert met de eerste omwentelingen het maximale koppel. Er is geen stationair toerental voor. Naarmate de snelheid toeneemt, neemt het koppel af. Dankzij de werking van de elektromotor-generator is de moeilijkste bedrijfsmodus van de verbrandingsmotor uitgesloten: in het bereik onder het stationaire toerental. Dankzij de ondersteuning van de elektromotor-generator kan de verbrandingsmotor efficiënter worden gebruikt. Deze verschuiving van het laadpunt verbetert de efficiëntie van de aandrijflijn.

Waarom wordt een volledig hybride aandrijflijn (aandrijving) gebruikt?

De volledig hybride aandrijflijn combineert, in tegenstelling tot andere hybride varianten, de functie van een geïntegreerd start-stopsysteem, E-Boost, recuperatie en de mogelijkheid om alleen met een elektromotor te rijden (elektrische tractiemodus).

Elektrische motorgenerator

De elektromotor-generator bevindt zich tussen de verbrandingsmotor en de automatische versnellingsbak. Het is een driefasige stroomsynchrone motor. De 288 V gelijkspanning wordt door middel van een vermogenselektronicamodule omgezet in een 3-fasen wisselspanning. Driefasige spanning creëert een driefasig elektromagnetisch veld in de elektromotor-generator.

Hoogspanningsbatterij

De hoogspanningsaccu is toegankelijk via de vloerbedekking in de bagageruimte. Het is ontworpen als een module en bevat de verschillende componenten van het Touareg-hoogspanningssysteem. De hoogspanningsbatterijmodule weegt 85 kg en kan alleen als complete eenheid worden vervangen.

De HV-accu is niet te vergelijken met een conventionele accu van 12 V. Bij normaal gebruik werkt de HV-accu binnen een vrij bereik van het laadniveau van 20% tot 85%. Een gewone 12 volt accu is niet lang bestand tegen dergelijke belastingen. Daarom moet de hoogspanningsbatterij worden beschouwd als een online energieopslagapparaat voor een elektrische aandrijving. Net als een condensator kan het elektrische energie opslaan en weer vrijgeven. Recuperatie, energieterugwinning, kan in principe gezien worden als de mogelijkheid om een ​​auto al rijdend vol te tanken. Het gebruik van een hoogspanningsaccu in een hybride voertuig wordt gekenmerkt door de afwisseling van laad- (regeneratie) en ontlaadcycli (elektrisch aangedreven) van de hoogspanningsaccu.

Voorbeeld: Als we de energie van een hoogspanningsbatterij vergelijken met de energie die wordt opgewekt door brandstof te verbranden, komt de hoeveelheid energie die door de batterij kan worden opgewekt overeen met ongeveer 200 ml brandstof. Dit voorbeeld toont aan dat op weg naar de creatie van elektrische voertuigen, accu's, in termen van hun vermogen om energie op te slaan, aanzienlijk moeten worden verbeterd.

Lexus RX400h hybride aandrijflijn

De hybride krachtcentrale combineert het werk van een moderne verbrandingsmotor en een elektromotor. Het gehele complex wordt aangestuurd door een elektronisch systeem, inclusief brandstofverbruik (afhankelijk van de gekozen rijmethode).

Het uurwerk wordt gestart door een elektromotor, die ook op lage snelheden werkt. Naarmate de snelheid toeneemt, wordt de energie door de batterijen naar de vermogensregeleenheid geleid, die deze naar de elektromotoren verdeelt. Door elektromotoren kunnen hybrides zeer soepel rijden. Het hele werkingsprincipe van de hybride energiecentrale demonstreert: hybride auto Lexus RХ400h.

Wanneer de auto in de normale modus rijdt, wordt energie verdeeld tussen de wielen en de generator, de generator die de elektromotoren aandrijft. Een elektronisch systeem regelt energie om de besparingen te maximaliseren. De generator geeft, indien nodig, overtollige energie af aan de batterij en laadt deze op.

Als de hybride accelereert, werkt de verbrandingsmotor en om de dynamiek te verbeteren is er een elektromotor. Tijdens het remmen wordt energie - kinetisch - omgezet in elektrische energie. Het wordt door elektromotoren naar de vermogensregeleenheid geleid, die het op zijn beurt terugvoert naar de hoogspanningsbatterij. Tegelijkertijd werkt de benzinemotor in de normale modus.

De taak van hybride energiecentrales:

• Zorg voor goede prestaties en snelle acceleratie door onmiddellijke vermogensafgifte.
• Bespaar een deel van de energie tijdens het remmen, zet het deels om in elektrisch en deels in warmte (in tegenstelling tot conventionele auto's, waar het 100% wordt omgezet in warmte).
• Voorzie de hybride van een modern energiemanagementsysteem.
• Verminder de grootte en het gewicht van componenten.

"Dat wil zeggen, hybride aandrijflijnen in auto's moeten de wens om het milieu te beschermen combineren met een hoge rijveiligheid en daar maximaal van genieten." Dit is een verklaring van de hoofdingenieur van de Lexus RX400h, die ook zei dat het nieuwe hybridesysteem van het bedrijf geweldig is voor grote en middelgrote voertuigen.

Hybride transmissie

Het doel in een hybride voortstuwingssysteem is om de stroom van kracht te herverdelen waar het het meest nodig is. Maar het zorgt niet alleen voor het meest zuinige gebruik van het vermogen, maar beheert ook de gezamenlijke werking van twee motoren, waardoor het direct inspeelt op de behoefte van de bestuurder aan meer vermogen.

Twee energiebronnen- elektrisch en benzine, waarmee de RX400h (zoals elke andere auto) rijdt, zijn de perfecte aanvulling op elkaar. Elektrische motoren bieden direct extra vermogen en verbruiken geen brandstof, terwijl ze een schone atmosfeer behouden. Elk van de bronnen werkt in het systeem in een optimale modus, wat zorgt voor een laag brandstofverbruik van de auto en uitstekende rijeigenschappen.

Energieterugwinning in een hybride aandrijfsysteem

De energie die onherstelbaar wordt verspild onder normale omstandigheden, hybride technologieën van de energiecentrale maken gedeeltelijk gebruik mogelijk, d.w.z. dit is een van de bronnen van besparingen. De hybridetechnologieën van Lexus leveren met name hoge prestaties dankzij een krachtige primaire krachtbron, een ultramoderne V6-verbrandingsmotor en een elektromotor met hoog koppel voor extra vermogen. Tegelijkertijd ontstaan ​​er geen trillingen, wordt het geluidsniveau, het benzineverbruik en de hoeveelheid CO2 die in de atmosfeer wordt uitgestoten, verminderd. De bestuurder voelt alleen hoe direct de motor reageert op commando's. Een uitgekiende en compacte hybride krachtcentrale tegelijkertijd, inclusief een hoogspannings-elektromotor, zorgt voor een soepele acceleratie en maximaal rijcomfort.

Bij het remmen van het voertuig wordt ook een generator gebruikt, wat vooral effectief is in de stad. In een hybride krachtcentrale is er praktisch geen wrijving omdat er geen versnellingsbak is, waardoor u kinetische energie kunt besparen door deze om te zetten in elektrische energie.

Omvormer in een hybride energiecentrale

Gelijkstroom wordt omgezet in wisselstroom, die dankzij de omvormer de elektromotor aandrijft. De Lexus RХ400h maakt gebruik van een hoogspanningscircuit dat de spanning verhoogt, waardoor bij dezelfde stroomwaarde het elektrische vermogen toeneemt, de prestaties en het kookkoppel van de elektromotoraandrijving toenemen.

VDIM, of Machine Dynamics Integrated Control System

Verbetering van de kwaliteit van de controle wordt ook geleverd door een gewijzigde ophanging, een elektronisch controlesysteem, een modern stabiliteitscontrolesysteem en VDIM zelf, dat is ontwikkeld met het doel systemen te combineren die voorheen de neiging hadden zich afzonderlijk te ontwikkelen, zelfs als ze in één auto: ABS - antiblokkeersysteem, TRC - tractiecontrolesysteem, VCS - wisselkoersstabiliteitssysteem, ЕРS - elektrische stuurbekrachtiging. Dit verbeterde zowel de eigenschappen van de hybride als de veiligheid en maakte het mogelijk om het gedrag van de auto voorspelbaarder en zachter te maken. VDIM verenigt ze niet alleen allemaal en ontvangt via talrijke sensoren informatie over de huidige toestand van het voertuig, maar stuurt ook de vierwielaandrijving en de hybride krachtcentrale aan. En de optimalisatie van de systeemwerking, dankzij VDIM, heeft een positief effect op de kenmerken van de dynamische. Dit aandrijfsysteem is veel efficiënter en minder ingrijpend dan conventionele stabiliteitscontrolesystemen. Het dynamische regelsysteem, dat gebruik maakt van high-speed transmissie-, rem- en motorregeltechnologie, regelt de hybride aandrijflijn, het remsysteem en de vierwielaandrijving volledig en regelt tegelijkertijd beide motoren volgens de specifieke rijomstandigheden.

Systeem opstarten

Het stroomvoorzieningssysteem wordt ingeschakeld na bevestiging van de elektronische sleutel, wat betekent dat de bestuurder in de auto zit. Zodra het contact wordt aangezet, controleert het systeem de gezondheid van alle sensoren, de benzine- en elektromotor, de accu en de generator. Vervolgens worden de verschillende componenten van het hoogspanningssysteem ingeschakeld - de auto is klaar om te werken.

Afsluiten van het systeem

Voordat de bestuurder, die het contact heeft uitgeschakeld, het passagierscompartiment verlaat, worden alle componenten van het voedingssysteem uitgeschakeld - de laatste om de computer uit te schakelen, om ervoor te zorgen dat het loskoppelen van de componenten is voltooid.

Remcontrole in een hybride aandrijflijn

Het regeneratieve remsysteem, dat elektronisch wordt geregeld, om de hoeveelheid opgeslagen energie te optimaliseren, beslist onafhankelijk wanneer de hydraulische remmen worden gebruikt en in welke gevallen het regeneratief remmen, dat het (het systeem) zo vaak mogelijk gebruikt.

Energiebeheer

De energiecentrale regelt het energieverbruik door de hele auto en bepaalt, uitgaande van de huidige staat van de hybride, welke van de twee motoren moet worden ingeschakeld. Dat wil zeggen, het is gebaseerd op de vraag of er acceleratie nodig is, en ook op de signalen die de computer van de accu levert. Als de acculading voldoende is en de temperatuur niet te laag is, wordt de auto bij de eerste start aangedreven door een elektromotor, waarbij de motor eerst wordt gestart vanuit de generator (de energie die nodig is voor de hele auto wordt direct berekend). Vervolgens worden de rijomstandigheden berekend op basis van de maximale efficiëntie die nodig is om de benodigde energie op te wekken. Daarna wordt het signaal naar de motor gestuurd om het benodigde aantal omwentelingen te verkrijgen, die verder worden geregeld door de generator.

Een auto moet geen luxe zijn, maar een dagelijks vervoermiddel; deze waarheid heeft de harten van automobilisten al lang veroverd. Om deze droom van Ostap Bender te realiseren, doen de eigenaren grote inspanningen om de kosten van hun geliefde "vriend" tot een minimum te beperken. Je kunt zelf iets beïnvloeden: rij voorzichtig - het wordt minder, koop hoogwaardige onderdelen - je hoeft minder vaak te wisselen, tanken met dure, hoogwaardige benzine - motorstoringen worden geminimaliseerd. Maar het duurste deel van de operatie blijft het tanken. Prijzen zijn niet van ons afhankelijk. Daarom begint de hybride motor in auto's nu enorm aan populariteit te winnen.

Daar zijn verschillende redenen voor en automobilisten kunnen in twee kampen worden verdeeld. Voor de eerste is de belangrijkste en meest voorkomende reden de brandstofprijs. We wonen niet in Venezuela, Saoedi-Arabië of Koeweit, waar benzine goedkoper is dan water. En de vierwielige "vriend" moet regelmatig worden "gevoed". Voor dat laatste is de bescherming van de natuurlijke omgeving en alles wat daarmee samenhangt van levensbelang.

Waarom kwam je op het idee om zulke motoren te maken? Overweeg het werkingsprincipe, de voor- en nadelen van auto's aangedreven door, en. Verbrandingsmotoren zijn krachtiger, maar tegelijkertijd kunnen ontwikkelaars de uitstoot van kooldioxide in het milieu niet volledig elimineren. Deze factor is een vermindering van de wereldoliereserves en als gevolg daarvan een regelmatige en systematische stijging van de prijs van een dergelijke energiebron.

Elektriciteit heeft onmiskenbare voordelen, ten eerste is het milieuvriendelijk en goedkoper. Maar tegelijkertijd kunnen elektrische voertuigen momenteel niet erg populair worden, aangezien er figuurlijk gesproken "infrastructuur" nodig is: oplaadpunten voor auto's, gespecialiseerde tankstations, gericht op reparatie en onderhoud van dit type motor. Maar de belangrijkste factor is vermogen, dat aanzienlijk inferieur is aan verbrandingsmotoren. En als gevolg daarvan is de snelheid slecht (er zijn simpelweg niet genoeg "paarden" onder de motorkap).

Deze factoren hebben fabrikanten ertoe aangezet om alternatieven te overwegen en hybride voertuigen te ontwikkelen die de voordelen combineren en de nadelen van de twee voertuigen tenietdoen.

Kenmerken van hybride voertuigen

De ontwikkelaars hebben een alomvattende aanpak voor dit probleem bedacht. In dit geval werden verschillende taken opgelost: tot een minimum beperkt, wat een positief effect heeft op de ecologische situatie, niet alleen in steden, maar ook op de aarde als geheel; door de combinatie van twee soorten energie worden de bedrijfskosten verlaagd; de nadelen van de elektromotor (laag vermogen) worden gecompenseerd door de voordelen van de benzinemotor naar boven. In feite verschillen dergelijke auto's in hogesnelheidsmodus niet van benzineauto's. In tegenstelling tot de hierboven beschreven auto's met een hybride motor hebben twee krachtbronnen, twee krachtbronnen en verschillende elementen:

• Benzinetank. Benzine daarentegen heeft een hoge energiedichtheid. Om dit te begrijpen, laten we een voorbeeld geven: de energie van 1 liter benzine wordt gelijkgesteld aan een accu met een gewicht van ongeveer 450 kg;
• Benzinemotor. Ze zijn over het algemeen kleiner en zijn geüpgraded met de nieuwste technologie, die het totale gewicht van het voertuig aanzienlijk vermindert en het vermogen verhoogt;
• Een elektromotor - niet alleen krachtiger, maar ook ontworpen om te werken in combinatie met een benzinemotor. Het kan ook als generator werken om de batterij op te laden;
• Batterijen, waarvan de belangrijkste functie is om energie op te slaan voor de elektromotor, die ze op hun beurt onderling kan voeden;
• Generator - werkt volgens het principe van een elektromotor, maar voor het opwekken van elektriciteit.
• Transmissies - de functies zijn bijna hetzelfde als die van conventionele auto's. Maar tegelijkertijd kunnen ze, afhankelijk van het type hybride, verschillen. De Toyota-transmissie wordt gekenmerkt door de krachtstroomvork. In dit geval werkt de motor in het meest comfortabele bereik van belastingen en toerentallen. Dit draagt ​​op zijn beurt bij aan een aanzienlijke brandstofbesparing.

Werkingsprincipe

Het woord hybride zelf betekent oversteken. In ons geval worden twee verschillende technologieën en twee energiebronnen gecombineerd om één taak uit te voeren - vooruitgaan. Het werk van een hybride motor is dat de verbrandingsmotor draait en energie levert aan de elektromotor, die op zijn beurt de transmissie laat draaien, wat zijn "partner" helpt optimaal te werken en extra kracht te creëren. Hierdoor worden scherpe schommelingen en belastingen geëlimineerd en wordt de productiviteit aanzienlijk verhoogd.

Er zijn verschillende opties:

Parallel... De benzinemotor wordt aangedreven door een brandstoftank en de elektromotor wordt aangedreven door batterijen. Hierdoor draaien beide motoren de transmissie, die op zijn beurt de wielen aandrijft.

Microhybride. Dit principe is ontwikkeld door Toyota. De hybride rijdt op lage snelheden en start uitsluitend dankzij de elektromotor. Bij het overschakelen naar een hoger toerental wordt de verbrandingsmotor (verbrandingsmotor) aangesloten. Maar tegelijkertijd wordt de elektromotor tijdens beklimmingen, rijden op moeilijke weggedeelten (zand, modder) en andere belastingen extra aangedreven door een batterij voor parallelle werking en toenemende tractie. Dit alles wordt elektronisch geregeld en vereist geen tussenkomst van de bestuurder.

Medium hybride. Zo'n auto met hybride motor heeft zijn eigen kenmerken - rijden op een elektromotor is onmogelijk. Maar tegelijkertijd verhoogt elektrische tractie de efficiëntie van de warmtemotor aanzienlijk door de opwekking van een spanning die iets hoger is dan de batterijen kunnen leveren, wat op zijn beurt het vermogen van de hoofdmotor verhoogt.

Volledig hybride. Bij deze optie komt elektriciteit op de eerste plaats. De beweging gaat alleen op zijn kosten. De hoogspanningsaccu wordt opgeladen dankzij recuperatie. De bestaande aparte koppeling tussen de twee motortypes zorgt voor een ontkoppeling van deze systemen. Hierdoor wordt de DVS alleen aangesloten als dat nodig is.

Uit elkaar gehaald. Heeft een motor-generator en benzine. Via het planetaire tandwiel wordt het koppel overgebracht naar. Een deel van het vermogen wordt direct gebruikt om de auto aan te drijven, een ander deel wordt in de hoogspanningsaccu opgeslagen in de vorm van schone elektrische energie.

Consequent. Het werk van een hybride motor is dat een benzinemotor een generator aandrijft, die de batterijen oplaadt, die op hun beurt energie leveren aan de elektromotor, die de transmissie laat draaien en daardoor de wielen.

Voordelen:

Als je de prijzen voor hybrides analyseert, zul je merken dat ze duurder zijn dan de gebruikelijke auto's. Moet je bang zijn om bedragen te "bijten"? Het is allereerst noodzakelijk om te analyseren wat u uiteindelijk krijgt bij het kopen van een dergelijke optie. En pas daarna beslissen ze of ze bereid zijn om kapitaal te investeren (zelfs als het een aankoop op krediet is), wat uiteindelijk zal veranderen in dagelijkse besparingen. En hoe meer de benzineprijzen stijgen, hoe hoger uw netto-inkomen wordt.

Maar laten we met iets anders beginnen. Een auto met hybride motor draagt ​​bij aan een vertienvoudiging van de uitstoot van kooldioxide. Hierdoor wordt het stadsleven comfortabeler en draag je bij aan een gezondere planeet. Bespaar bovendien op boetes voor overschrijding van emissies naar de atmosfeer.

De accu's worden opgeladen vanuit de boordcentrale, waardoor er geen externe bron nodig is voor constant opladen, zoals bij elektromotoren. Kortom, u krijgt een extra energiebron, die het rendement van de verbrandingsmotor verhoogt.

Dankzij de ontwikkeling van ervaren specialisten wordt het gewicht van de benzinemotor aanzienlijk verminderd, en daarmee het totale gewicht van de auto. Elke autoliefhebber weet wat dit betekent. Het benzineverbruik per 100 km van de "Oka" is daarmee niet te vergelijken. En het hangt vooral af van de massa. Hierdoor is er een omvangrijke besparing door het tanken en het gebruik van elektriciteit.

Voor de vervaardiging van alle onderdelen, inclusief de carrosserie, worden lichtgewicht materialen gebruikt. Tegelijkertijd zijn ze sterk en betrouwbaar: gemaakt van metalen (aluminiumlegeringen, magnesium), evenals koolstofvezel. Voor algemene informatie: de Insight-motor met een inhoud van 1 liter weegt slechts 56 kg, terwijl het vermogen behoorlijk (67 pk) en toerental (5 700) is. De "hulp" van de elektromotor bij de start maakt een acceleratie van 0 tot 100 km/u mogelijk.

Bij dergelijke auto's is de behoefte aan een versnellingsbak verdwenen. Er is een automatische verandering in de trekkracht van de aangedreven wielen, die wordt geleverd door de elektromotor.

Dankzij de constante ontwikkeling van ontwerpers wordt de aerodynamica verbeterd. Dit is waar alle ontwerpers voor strijden. Het is de weerstand tegen de kracht van lucht en wind die het niet mogelijk maakt om belangrijke bronnen van het innerlijke "hart" te "opeten", vermenigvuldigd met de hulp van een parallel energiesysteem.

Een andere manier om te besparen is de installatie van speciale, stijvere banden in vergelijking met conventionele banden. Ze worden onder relatief hoge druk opgeblazen. Dit helpt om de weerstand van het wegdek te verminderen.

Vooruitzichten voor de ontwikkeling van deze richting werktuigbouwkunde zijn alleen mogelijk met een geïntegreerde aanpak: ontwikkeling van lichtgewicht carrosserieën, ruime, maar tegelijkertijd compacte batterijen (zodat ze niet veel ruimte onder de motorkap innemen); verbetering van eenvoudiger, sneller en goedkoper opladen van batterijen; verbetering van het systeem van "hergebruik" van energie.

Na alle kenmerken van een auto met een hybride motor te hebben overwogen, kan men tot de conclusie komen: dit is natuurlijk geen perpetuum mobile waar automobilisten en strijders voor de netheid van de omgeving van dromen. Het is eerder een nieuwe stap in de richting van de modernisering van motoren, een strijd om uitputting van natuurlijke hulpbronnen te redden. Maar ze helpen om aanzienlijk geld te besparen bij elk tankstation. Daarom, als u wordt geconfronteerd met het kiezen van een nieuwe auto, denk er dan eens over na dat het kopen van een dergelijk model uiteindelijk aanzienlijke bonussen zal opleveren: in feite zal elke honderd kilometer reizen extra geld in uw portemonnee "besparen" in vergelijking met verbrandingsmotoren .