Гибридті қозғалтқыш қалай жұмыс істейді, үнемді қозғалтқыштың артықшылықтары мен кемшіліктері
Мазмұны
Гибридті көліктердің пайда болуы көмірсутекті отындардағы іштен жану қозғалтқыштарынан (ICE) таза электр станцияларына көшу кезінде автомобиль өндірушілерінің мәжбүрлі шарасына айналды. Технология әлі толыққанды электромобильді, отын ұяшығымен жүретін автомобильді немесе автономды көлікті дамытудың теориялық мүмкін бағыттарының үлкен тізімінен кез келген басқасын жасауға мүмкіндік бермеді және қажеттілік қазірдің өзінде жетілді.
Үкіметтер автомобиль өнеркәсібін экологиялық талаптармен қатаң түрде қыса бастады, ал тұтынушылар мұнай өңдеу өнімдерінің бірінде ғасырдан астам уақыт бойы белгілі мотордың басқа микроскопиялық жетілдірілуін емес, сапалы қадамды көргісі келді.
Қандай көлік «гибридті» деп аталады
Аралық кезеңнің қуат блогы іштен жану қозғалтқышының және бір немесе бірнеше электр қозғалтқышының бұрыннан дәлелденген дизайнының комбинациясы бола бастады.
Тартқыш қондырғының электрлік бөлігі газ қозғалтқышына немесе дизельдік қозғалтқышқа механикалық қосылған генераторлардан, аккумуляторлардан және көлік тежеу кезінде бөлінген энергияны жетекке қайтаратын қалпына келтіру жүйесімен қоректенеді.
Идеяны іс жүзінде жүзеге асыруға арналған барлық көптеген схемалар гибридтер деп аталады.
Кейде өндірушілер гибридті жүйелерге қоңырау шалу арқылы тұтынушыларды жаңылыстырады, онда электр жетегі негізгі қозғалтқышты старт-тоқтату режимінде іске қосу үшін ғана пайдаланылады.
Электр қозғалтқыштары мен доңғалақтардың арасында байланыс және электр тартымымен жүру мүмкіндігі болмағандықтан, мұндай машиналарды гибридті көліктерге жатқызу дұрыс емес.
Гибридті қозғалтқыштардың жұмыс істеу принципі
Конструкциялардың барлық алуан түрлілігімен мұндай машиналар жалпы сипаттамаларға ие. Бірақ техникалық тұрғыдан алғанда айырмашылықтар соншалықты үлкен, олар шын мәнінде өздерінің артықшылықтары мен кемшіліктері бар әртүрлі автомобильдер.
Құрылғы
Әрбір гибридке мыналар кіреді:
- беріліс қорабы бар іштен жану қозғалтқышы, борттық төмен вольтты қоректендіру желісі және отын багы;
- тартқыш қозғалтқыштар;
- аккумулятор батареялары, көбінесе өте жоғары вольтты, тізбектей және параллель қосылған батареялардан тұрады;
- жоғары вольтты коммутациямен қуат сымдары;
- электронды басқару блоктары мен борттық компьютерлер.
Біріктірілген механикалық және электрлік беріліс қорабының жұмысының барлық режимдерін қамтамасыз ету әдетте автоматты түрде жүреді, тек жалпы қозғалысты басқару жүргізушіге жүктеледі.
Жұмыс сызбалары
Электрлік және механикалық құрамдас бөліктерді бір-біріне әртүрлі тәсілдермен қосуға болады, уақыт өте келе белгілі, жиі қолданылатын схемалар ерекшеленді.
Бұл жалпы энергетикалық теңгерімдегі электрлік тартудың үлес салмағына сәйкес жетектің кейінгі жіктелуіне қолданылмайды.
Кездейсоқ
Ең бірінші схема, ең қисынды, бірақ қазір машиналарда аз қолданылады.
Оның негізгі міндеті ауыр техникада жұмыс істеу болды, мұнда ықшам электрлік компоненттер үлкен көлемді механикалық беріліс қорабын сәтті ауыстырды, оны басқару өте қиын. Қозғалтқыш, әдетте, дизельді қозғалтқыш, тек электр генераторына жүктеледі және дөңгелектерге тікелей қосылмайды.
Генератор тудыратын ток тартымды батареяны зарядтау үшін пайдаланылуы мүмкін, ал ол қамтамасыз етілмеген жерде ол тікелей электр қозғалтқыштарына жіберіледі.
Мотор доңғалақтары деп аталатын принцип бойынша автомобильдің әрбір дөңгелегін орнатуға дейін олардың біреуі немесе бірнешеуі болуы мүмкін. Тарту мөлшері күшті электр блогымен реттеледі, ал іштен жану қозғалтқышы үнемі ең оңтайлы режимде жұмыс істей алады.
Параллельді
Бұл схема қазір ең кең таралған. Онда электр қозғалтқышы мен іштен жану қозғалтқышы жалпы беріліс қорабы үшін жұмыс істейді, ал электроника жетектердің әрқайсысымен энергияны тұтынудың оңтайлы қатынасын реттейді. Екі қозғалтқыш те дөңгелектерге қосылған.
Тежеу кезінде электр қозғалтқышы генераторға айналып, аккумуляторды қайта зарядтаған кезде қалпына келтіру режиміне қолдау көрсетіледі. Біраз уақыттан бері автомобиль тек зарядымен қозғала алады, негізгі ішкі жану қозғалтқышы дыбыссыз.
Кейбір жағдайларда тұрмыстық айнымалы ток желісінен немесе мамандандырылған зарядтау станциясынан сыртқы зарядтау мүмкіндігімен жабдықталған айтарлықтай сыйымдылығы бар аккумулятор пайдаланылады.
Жалпы, мұнда аккумуляторлардың рөлі аз. Бірақ олардың ауысуы жеңілдетілген, қауіпті жоғары вольтты тізбектер мұнда қажет емес, ал аккумулятордың массасы электрлік көліктерге қарағанда әлдеқайда аз.
аралас
Электр жетегінің технологиясы мен сақтау сыйымдылығының дамуы нәтижесінде тарту күшін құрудағы электр қозғалтқыштарының рөлі артты, бұл ең озық сериялы-параллельді жүйелердің пайда болуына әкелді.
Мұнда тоқтап тұрған жерден бастап, төмен жылдамдықпен қозғалу электр тартымында жүзеге асырылады, ал іштен жанатын қозғалтқыш жоғары өнімділік қажет болғанда және аккумуляторлар таусылғанда ғана қосылады.
Қозғалтқыштардың екеуі де жетек режимінде жұмыс істей алады және жақсы ойластырылған электронды блок энергия ағындарын қайда және қалай бағыттау керектігін таңдайды. Драйвер мұны графикалық ақпарат дисплейінде орындай алады.
Электр қозғалтқыштарын энергиямен қамтамасыз ете алатын немесе аккумуляторды зарядтай алатын тізбекті тізбектегі сияқты қосымша генератор қолданылады. Тежеу энергиясы тартқыш қозғалтқыштың кері бөлігі арқылы қалпына келтіріледі.
Міне, қанша заманауи гибридтер құрастырылған, атап айтқанда, ең алғашқы және танымалдардың бірі - Toyota Prius
Toyota Prius мысалында гибридті қозғалтқыш қалай жұмыс істейді
Бұл машина қазір үшінші буынында және бәсекелес гибридтер дизайнның күрделілігі мен тиімділігін арттыруды жалғастырса да, белгілі бір жетілдірілген деңгейге жетті.
Мұндағы жетектің негізі синергетика принципі болып табылады, оған сәйкес іштен жанатын қозғалтқыш пен электр қозғалтқышы дөңгелектерде айналу моментін жасауда кез келген комбинацияға қатыса алады. Олардың жұмысының параллельділігі планетарлық типтегі күрделі механизмді қамтамасыз етеді, мұнда қуат ағындары араласады және дифференциал арқылы жетекші дөңгелектерге беріледі.
Іске қосу және іске қосу үдеуі электр қозғалтқышы арқылы жүзеге асырылады. Егер электроника оның мүмкіндіктері жеткіліксіз екенін анықтаса, Аткинсон циклінде жұмыс істейтін үнемді бензин қозғалтқышы қосылады.
Отто қозғалтқыштары бар кәдімгі автомобильдерде мұндай жылу циклін өтпелі жағдайларға байланысты пайдалану мүмкін емес. Бірақ мұнда олар электр қозғалтқышымен қамтамасыз етілген.
Тойота Приус іштен жану қозғалтқышын автоматты түрде іске қосса, бос жүріс режимі алынып тасталады, онда ол үшін жеделдету, аккумуляторды зарядтау немесе ауаны баптауды қамтамасыз ету үшін бірден жұмыс табылады.
Тұрақты жүктемеге ие және оңтайлы жылдамдықта жұмыс істей отырып, ол өзінің сыртқы жылдамдық сипаттамаларының ең тиімді нүктесінде бола отырып, бензин шығынын азайтады.
Дәстүрлі стартер жоқ, өйткені мұндай қозғалтқышты оны айтарлықтай жылдамдыққа айналдыру арқылы ғана іске қосуға болады, бұл қайтымды генератор жасайды.
Батареялардың әртүрлі қуаттары мен кернеулері бар, PHV-нің ең күрделі қайта зарядталатын нұсқасында олар 350 Ah кезінде 25 вольт электр көліктері үшін өте кең таралған.
Гибридтердің артықшылықтары мен кемшіліктері
Кез келген ымыраға келу сияқты, гибридтер таза электр көліктерінен және кәдімгі классикалық маймен жүретін көліктерден төмен.
Бірақ сонымен бірге олар негізгі ретінде әрекет ететін біреу үшін бірқатар қасиеттерде пайда береді:
- іштен жанатын қозғалтқыштардың зиянды шығарындыларымен күресу үшін қолданылатын құралдарды оңайлату;
- қандай да бір отын үнемдеуге қол жеткізу;
- іштен жанатын қозғалтқыштарды пайдалануға тыйым салынған таза электрлік тартқышта қозғалыс мүмкіндігі;
- мәлімделген қуаттың қарапайым ұлғаюы;
- электрлік көліктен айырмашылығы, электр желісінен алыс энергиясыз қалу мүмкін еместігі.
Барлық кемшіліктер технологияның күрделенуімен байланысты:
- гибридтермен жұмыс істеу үшін арнайы дайындалған құзыретті кадрлардың қажеттілігі;
- жанармайды да тұтынатын көлік құралының массасының артуы;
- автомобильдің жоғары бағасы;
- ішкі жану қозғалтқышының және онымен байланысты барлық нәрселердің сақталуына байланысты электрлі көліктердің жоғалуы;
- әлі де жеткіліксіз дамыған технологиялар және жобалауға бірыңғай көзқарастың болмауы;
- аккумуляторларды өндіру және оларды кәдеге жарату кезінде экологиялық тазалықтың нашарлығы.
Гибридтерді шығару классикалық көліктер толығымен жойылғаннан кейін де жалғасуы мүмкін.
Бірақ бұл ықшам, үнемді және жақсы басқарылатын көмірсутекті отын қозғалтқышы жасалған жағдайда ғана болады, ол болашақтың электр көлігіне жақсы қосымша болады, оның әлі де жеткіліксіз автономиясын айтарлықтай арттырады.
