Apa itu sistem kereta hibrid?

Baru-baru ini, kenderaan berkuasa elektrik telah mendapat populariti. Walau bagaimanapun, kereta elektrik penuh mempunyai kekurangan yang ketara - rizab kuasa kecil tanpa mengisi semula. Atas sebab ini, banyak pembuat kenderaan terkemuka melengkapkan beberapa model mereka dengan sistem hibrid.

Sebenarnya, kereta hibrid adalah kenderaan yang unit kuasa utamanya adalah enjin pembakaran dalaman, tetapi diperkuat oleh sistem elektrik dengan satu atau lebih motor elektrik dan bateri tambahan.

Sehingga kini, beberapa kategori kacukan digunakan. Sebilangannya hanya membantu ICE pada awalnya, yang lain membolehkan anda naik menggunakan daya tarikan elektrik. Pertimbangkan ciri loji kuasa seperti itu: apa perbezaannya, cara mereka berfungsi, serta kebaikan dan keburukan utama hibrida.

Sejarah Enjin Hibrid

Idea untuk mencipta kereta hibrid (atau persilangan antara kereta klasik dan kereta elektrik) disebabkan oleh kenaikan harga bahan bakar, memperketat standard untuk pelepasan kereta dan memberikan keselesaan yang lebih besar ketika memandu.

Pembangunan loji tenaga campuran pertama kali dilakukan oleh syarikat Perancis Parisienne de voitures electriques. Walau bagaimanapun, kereta hibrid pertama yang dapat digunakan adalah penciptaan Ferdinand Porsche. Di loji kuasa Lohner Electric Chaise, enjin pembakaran dalaman berfungsi sebagai penjana elektrik, dari mana dua motor elektrik depan berfungsi (dipasang terus pada roda).

Kenderaan ini diperkenalkan kepada orang ramai pada tahun 1901. Secara keseluruhan, sekitar 300 salinan kereta tersebut terjual. Model ini ternyata sangat praktikal, tetapi mahal untuk dihasilkan, jadi pemandu kenderaan biasa tidak mampu membeli kenderaan seperti itu. Lebih-lebih lagi, pada masa itu muncul sebuah kereta yang lebih murah dan tidak praktikal, yang dikembangkan oleh pereka Henry Ford.

Unit kuasa petrol klasik memaksa pemaju selama beberapa dekad untuk meninggalkan idea untuk mencipta kacukan. Minat untuk pengangkutan hijau meningkat dengan berlakunya Rang Undang-Undang Promosi Warganegara A.S. Ia diadopsi pada tahun 1960.

Secara kebetulan, krisis minyak dunia meletus pada tahun 1973. Sekiranya undang-undang AS tidak mendorong pengeluar untuk memikirkan untuk mengembangkan kereta hijau yang berpatutan, maka krisis memaksa mereka untuk melakukannya.

Sistem hibrid lengkap pertama, prinsip asasnya masih digunakan, dikembangkan oleh TRW pada tahun 1968. Mengikut konsepnya, adalah mungkin untuk menggunakan mesin pembakaran dalaman yang lebih kecil bersama dengan motor elektrik, tetapi pada masa yang sama kuasa mesin tidak hilang, dan kerja menjadi lebih lancar.

Contoh kereta hibrid penuh adalah Hybrid GM 512. Dia bekerja dari motor elektrik, yang mempercepat kenderaan menjadi 17 km / j. Pada kelajuan ini, mesin pembakaran dalaman diaktifkan, meningkatkan prestasi sistem, sehingga kecepatan mobil meningkat menjadi 21 km / j. Sekiranya ada keperluan untuk berjalan lebih cepat, motor elektrik dimatikan, dan kereta itu sudah dipercepat dengan mesin petrol. Had kelajuan adalah 65 km / j.

VW Taxi Hybrid - satu lagi contoh kereta hibrid yang berjaya, diperkenalkan kepada orang ramai pada tahun 1973.

Sehingga kini, pembuat kenderaan berusaha membawa sistem hibrid dan elektrik sepenuhnya ke tahap yang akan menjadikannya berdaya saing berbanding dengan ICE klasik. Walaupun ini belum berlaku, banyak perkembangan membenarkan berbilion-bilion dolar yang dibelanjakan untuk pembangunan mereka.

Dengan permulaan milenium ketiga, umat manusia melihat sesuatu yang baru yang disebut Toyota Prius. Keperibadian pengeluar Jepun telah menjadi sinonim dengan konsep "kereta hibrid". Banyak perkembangan moden dipinjam dari pembangunan ini. Sehingga kini, sejumlah besar pengubahsuaian pemasangan gabungan telah dibuat, yang membolehkan pembeli memilih pilihan terbaik untuk dirinya sendiri.

Prinsip operasi kereta hibrid

Jangan mengelirukan motor hibrid dengan kereta elektrik penuh. Pemasangan elektrik terlibat dalam beberapa kes. Contohnya, dalam mod bandar, ketika kereta dalam keadaan lalu lintas, penggunaan enjin pembakaran dalaman menyebabkan pemanasannya terlalu tinggi, dan juga peningkatan pencemaran udara. Untuk situasi seperti itu, pemasangan elektrik diaktifkan.

Dengan reka bentuk, hibrida terdiri daripada:

• Unit kuasa utama. Ini adalah enjin petrol atau diesel.
• Motor elektrik. Bergantung pada pengubahsuaian, mungkin ada beberapa. Dengan prinsip tindakan, mereka juga boleh berbeza. Contohnya, beberapa boleh digunakan sebagai pemacu tambahan untuk roda, sementara yang lain dapat digunakan sebagai pembantu mesin ketika menghidupkan mesin dari suatu tempat.
• Bateri tambahan. Di beberapa kereta, ia mempunyai kapasiti kecil, rizab tenaga yang cukup untuk diaktifkan untuk jangka pendek pemasangan elektrik. Pada yang lain, bateri ini mempunyai kapasiti yang besar sehingga kenderaan dapat bergerak bebas dari elektrik.
• Sistem kawalan elektronik. Sensor kompleks memantau pengoperasian enjin pembakaran dalaman dan menganalisis tingkah laku mesin, yang mana motor elektrik diaktifkan / dinyahaktifkan.
• Penyongsang. Ini adalah penukar tenaga yang diperlukan dari bateri ke motor elektrik tiga fasa. Elemen ini juga mengagihkan beban ke nod yang berbeza bergantung pada modifikasi pemasangan.
• Penjana. Tanpa mekanisme ini, tidak mungkin untuk mengisi semula bateri primer atau sekunder. Seperti pada kereta biasa, penjana didorong oleh enjin pembakaran dalaman.
• Sistem pemulihan. Sebilangan besar kacukan moden dilengkapi dengan sistem sedemikian. Ia "mengumpulkan" tenaga tambahan dari komponen kereta seperti sistem brek dan casis (ketika kereta meluncur, misalnya, dari bukit, penukar mengumpulkan tenaga yang dilepaskan ke dalam bateri).

Unit kuasa pemasangan hibrid boleh berfungsi secara individu dan berpasangan.

Skim kerja

Terdapat beberapa skim operasi hibrid yang berjaya. Terdapat tiga perkara utama:

• berturutan;
• selari;
• bersiri-selari.

Litar berturutan

Dalam kes ini, enjin pembakaran dalaman digunakan sebagai penjana elektrik untuk operasi motor elektrik. Sebenarnya, enjin petrol atau diesel tidak mempunyai kaitan langsung dengan transmisi kereta.

Sistem ini membolehkan anda memasang enjin berkuasa rendah dengan jumlah kecil di ruang enjin. Tugas utama mereka adalah mengendalikan penjana voltan.

Kereta sebegini sering dilengkapi dengan sistem pemulihan, yang mana tenaga mekanik dan kinetiknya ditukar menjadi arus elektrik untuk mengisi semula bateri. Bergantung pada ukuran bateri, sebuah kereta dapat menempuh jarak tertentu secara eksklusif pada daya tarikan elektrik tanpa menggunakan mesin pembakaran dalaman.

Contoh kacukan kategori yang paling terkenal ialah Chevrolet Volt. Ia boleh dicas seperti kereta elektrik biasa, tetapi berkat mesin petrol, julatnya meningkat dengan ketara.

Litar selari

Dalam pemasangan selari, enjin pembakaran dalaman dan motor elektrik dipasangkan. Tugas motor elektrik adalah untuk mengurangkan beban pada unit utama, yang membawa kepada penjimatan bahan bakar yang besar.

Sekiranya anda memutuskan enjin dari transmisi, mesin dapat mengatasi jarak tertentu dari daya tarikan elektrik. Tetapi tugas utama bahagian elektrik adalah untuk memastikan pecutan kenderaan yang lancar. Unit kuasa utama dalam pengubahsuaian tersebut adalah enjin petrol (atau diesel).

Apabila kereta melambat atau bergerak dari enjin pembakaran dalaman, motor elektrik berfungsi sebagai penjana untuk mengecas semula bateri. Berkat pengoperasian enjin pembakaran dalaman pada kereta seperti itu, bateri voltan tinggi tidak diperlukan.

Tidak seperti hibrid berurutan, unit ini mempunyai penggunaan bahan bakar yang lebih tinggi, kerana motor elektrik tidak digunakan sebagai unit kuasa yang berasingan. Dalam beberapa model, seperti BMW 350E iPerformance, motor elektrik disatukan ke dalam kotak gear.

Ciri skema kerja ini adalah kadar tork yang tinggi pada kelajuan poros engkol rendah.

Litar selari bersiri

Skim ini dikembangkan oleh jurutera Jepun. Ia dipanggil HSD (Hybrid Synergy Drive). Sebenarnya, ia menggabungkan fungsi dua jenis operasi pertama loji janakuasa.

Apabila kereta perlu menyalakan atau bergerak perlahan-lahan di dalam toffee, motor elektrik diaktifkan. Untuk menjimatkan tenaga pada kelajuan tinggi, enjin petrol atau diesel (bergantung pada model kenderaan) disambungkan.

Sekiranya anda perlu memecut dengan tajam (misalnya, ketika menyalip) atau kereta naik ke atas, janakuasa berfungsi dalam mod selari - motor elektrik membantu enjin pembakaran dalaman, yang mengurangkan beban di atasnya, dan, sebagai hasilnya, menjimatkan penggunaan bahan bakar.

Sambungan planet dari mesin pembakaran dalaman kenderaan memindahkan sebahagian daya ke transmisi utama transmisi, dan bahagian ke penjana untuk mengisi semula bateri atau pemacu elektrik. Dalam skema seperti itu, elektronik kompleks dipasang yang mengagihkan tenaga sesuai dengan keadaan.

Contoh hibrid yang paling menonjol dengan powertrain paralel siri adalah Toyota Prius. Walau bagaimanapun, beberapa pengubahsuaian model buatan Jepun yang terkenal telah menerima pemasangan seperti itu. Contohnya ialah Toyota Camry, Toyota Highlander Hybrid, Lexus LS 600h. Teknologi ini juga dibeli oleh beberapa keprihatinan Amerika. Sebagai contoh, pembangunan telah memasuki Ford Escape Hybrid.

Jenis Gabungan Hibrida

Semua mesin hibrid dibahagikan kepada tiga jenis:

• kacukan lembut;
• kacukan sederhana;
• kacukan penuh.

Masing-masing mempunyai fungsi tersendiri, serta ciri-ciri unik.

Powertrain Hibrid Mikro

Loji tenaga seperti itu sering dilengkapi dengan sistem pemulihan sehingga tenaga kinetik ditukar menjadi tenaga elektrik dan dikembalikan ke bateri.

Mekanisme pemacu di dalamnya adalah starter (juga boleh berfungsi sebagai penjana). Tidak ada pemacu roda elektrik dalam pemasangan sedemikian. Skema ini digunakan untuk permulaan ICE yang kerap.

Powertrain Hibrid Pertengahan

Kereta seperti itu juga tidak bergerak kerana motor elektrik. Motor elektrik dalam kes ini berfungsi sebagai pembantu unit kuasa utama dengan peningkatan beban.

Sistem sedemikian juga dilengkapi dengan sistem pemulihan, mengumpulkan tenaga bebas kembali ke dalam bateri. Unit hibrid sederhana memberikan kecekapan yang lebih tinggi untuk enjin haba.

Powertrain Hibrida Penuh

Dalam pemasangan seperti itu, terdapat penjana kuasa tinggi, yang didorong oleh enjin pembakaran dalaman. Sistem ini diaktifkan pada kelajuan kenderaan rendah.

Keberkesanan sistem terwujud dengan adanya fungsi Start / Stop, ketika kereta bergerak perlahan di lalu lintas, tetapi di lampu isyarat anda perlu mempercepat tajam. Ciri pemasangan hibrida penuh ialah keupayaan mematikan enjin pembakaran dalaman (klac dimatikan) dan menyalakan motor elektrik.

Pengelasan Elektrik

Syarat berikut mungkin terdapat dalam dokumentasi teknikal atau atas nama model kereta:

• mikrohidrid;
• kacukan lembut;
• kacukan penuh;
• hibrid pemalam.

Hibrid mikro

Di dalam kereta seperti itu, enjin konvensional dipasang. Mereka tidak mempunyai pemacu elektrik. Sistem sedemikian dilengkapi dengan fungsi "start / stop", atau dilengkapi dengan sistem brek regeneratif (semasa pengereman, pengisian semula bateri tambahan berlaku).

Beberapa model dilengkapi dengan kedua-dua sistem. Sebilangan pakar percaya bahawa pengangkutan seperti itu tidak dianggap sebagai pengangkutan hibrida, kerana hanya menggunakan unit tenaga petrol atau diesel tanpa penyatuan ke dalam sistem pemacu elektrik.

Hibrid lembut

Kereta seperti itu juga tidak bergerak kerana elektrik. Mereka juga menggunakan mesin panas, seperti pada kategori sebelumnya. Dengan satu pengecualian, enjin pembakaran dalaman disokong oleh pemasangan elektrik.

Dalam model sedemikian tidak ada roda gila. Fungsinya dilakukan oleh generator starter elektrik. Sistem elektrik meningkatkan kembalinya motor berkuasa rendah dengan pecutan tajam.

Hibrida penuh

Dengan kenderaan ini dimaksudkan kenderaan yang mampu menempuh jarak tertentu pada daya tarikan elektrik. Dalam model seperti itu, sebarang skema sambungan yang disebutkan di atas dapat digunakan.

Hibrida semacam itu tidak dikenakan dari rangkaian. Bateri diisi semula dengan tenaga kerana kerja sistem brek regeneratif dan penjana. Jarak yang dapat ditempuh dengan sekali cas bergantung pada kapasiti bateri.

Hibrid pemalam

Kereta sedemikian boleh berfungsi sebagai kereta elektrik atau berfungsi dari enjin pembakaran dalaman. Terima kasih kepada gabungan dua loji kuasa yang menyediakan ekonomi bahan bakar yang baik.

Oleh kerana secara fizikal mustahil untuk memasang bateri volumetrik (dalam kenderaan elektrik ia menggantikan tangki gas), hibrid seperti itu dapat menempuh jarak hingga 50 km dengan sekali cas tanpa mengisi semula.

Kelebihan dan kekurangan kereta hibrid

Pada masa ini, hibrida boleh dianggap sebagai hubungan peralihan dari motor termal ke analog elektrik yang mesra alam. Walaupun tujuan akhir belum tercapai, berkat pengenalan perkembangan inovatif moden, terdapat trend positif dalam pengembangan kenderaan elektrik.

Oleh kerana kacukan adalah pilihan peralihan, mereka mempunyai titik positif dan negatif. Kelebihannya termasuk:

• Ekonomi minyak. Bergantung pada skema operasi pasangan kuasa, penunjuk ini boleh meningkat hingga 30% atau lebih.
• Mengecas semula tanpa menggunakan soket elektrik. Ini dimungkinkan berkat sistem pemulihan tenaga kinetik. Walaupun, pengecasan penuh tidak berlaku, jika jurutera dapat meningkatkan penukaran, maka kereta elektrik akan berhenti memerlukan saluran keluar sama sekali.
• Keupayaan untuk memasang motor dengan jumlah dan kuasa yang kurang.
• Elektronik jauh lebih menjimatkan daripada mekanik untuk mengedarkan bahan bakar.
• Enjinnya terlalu panas dan bahan bakar dimakan ketika memandu dalam kesesakan lalu lintas.
• Gabungan enjin petrol / diesel dan elektrik membolehkan anda terus memandu sekiranya bateri berkuasa tinggi mati.
• Berkat operasi motor elektrik, enjin pembakaran dalaman dapat berfungsi dengan lebih stabil dan kurang bising.

Tumbuhan hibrid juga mempunyai senarai kekurangan yang baik:

• Bateri menjadi tidak dapat digunakan lebih cepat kerana jumlah kitaran pengecasan / pelepasan yang banyak (walaupun dalam sistem hibrid lembut);
• Bateri sering habis sepenuhnya;
• Bahagian untuk kereta sedemikian agak mahal;
• Pembaikan sendiri hampir mustahil, kerana ini memerlukan peralatan elektronik yang canggih;
• Berbanding dengan model gas atau diesel, hibrida berharga beberapa ribu dolar lebih banyak;
• Penyelenggaraan berkala lebih mahal;
• Elektronik canggih memerlukan pengendalian yang teliti, dan kesalahan yang berlaku kadang-kadang boleh mengganggu perjalanan jauh;
• Sukar untuk mencari pakar yang dapat mengkonfigurasi operasi loji kuasa dengan betul. Oleh kerana itu, anda perlu menggunakan perkhidmatan ateli profesional yang mahal;
• Bateri tidak bertolak ansur dengan turun naik suhu dan melepaskan diri.
• Walaupun mesra alam semasa operasi motor elektrik, pengeluaran dan pelupusan bateri sangat mencemarkan alam sekitar.

Agar kereta hibrid dan elektrik benar-benar dapat bersaing dengan enjin pembakaran dalaman, diperlukan peningkatan sumber kuasa (supaya mereka mengumpul lebih banyak tenaga, tetapi pada masa yang sama tidak terlalu besar), serta sistem pengecasan pantas tanpa merosakkan bateri.

Soalan dan Jawapan:

Apakah kenderaan hibrid? Ini ialah kenderaan di mana lebih daripada satu unit kuasa terlibat dalam pergerakannya. Pada asasnya ia adalah campuran kereta elektrik dan kereta dengan enjin pembakaran dalaman klasik.

Apakah perbezaan antara kereta hibrid dan kereta konvensional? Kereta hibrid mempunyai kelebihan seperti kereta elektrik (operasi senyap enjin dan memandu tanpa menggunakan bahan api), tetapi apabila cas bateri menurun, unit kuasa utama (petrol) diaktifkan.