Wymagania wstępne dla napędów hybrydowych
Zasoby planety Ziemia nie są nieskończone, a dla przetrwania ludzkości, istnieje potrzeba dużej dostawy surowców energetycznych, w tym ropy naftowej, najważniejszej ze wszystkich typów. Jej gospodarstwa stale maleją, prowadząc do wyższych cen produktów ropopochodnych i paliw w szczególności dla samochodów.
Oprócz tego silnika spalinowego wykorzystanego w transporcie, w czasie ich pracy uwalnia się dużą ilość szkodliwych zanieczyszczeń. Jest to głównie tlenek węgla i azot. Wszystkie te czynniki doprowadziły do tego, że dziś każdy rozwój w zakresie stosowania alternatywnych silników lub hybryd jest niezwykle istotny.
Bazujący na tym dzisiaj, niemal każda firma produkująca samochody posiada model z hybrydową instalacją siły u swojego władcy. Rozwój przyjaznych dla środowiska elektrowni również zobowiązuje i stale hartuje normy EURO, ECE, SULEV, TLEV i inne. Obejmuje to również mniejsze zużycie paliwa, co skutkuje znacznymi oszczędnościami w kosztach eksploatacji transportu hybrydowego.
Co To Jest Napęd Hybrydowy?
Termin "silnik hybrydowy" oznacza użycie dwóch lub więcej różnych instalacji energetycznych. Jest to przede wszystkim połączenie silnika spalinowego i silnika elektrycznego, aby zmaksymalizować swoje korzyści przy jednoczesnym kompensowaniu niedoborów.
Na przykład, główną zaletą silnika spalinowego i jego zastosowania w większości pojazdów jest przepływ paliwa. Zakres osiągany jest przez wysokie stężenie energii w zużytym paliwie, głównie węglowodorach. Odwrócenie medalu to dość wysoki poziom hałasu i wysokich emisji różnych szkodliwych substancji, a także zdolność do działania tylko w jednym przedziale prędkości, co powoduje dodanie urządzeń takich jak sprzęgło i przekładnia.
Dodatkowo sprawność silnika spalinowego jest stosunkowo niska i waha się od 20 do 30% i znacznie zwiększa emisję zanieczyszczeń z ruchu jednolitego.
Podczas gdy silnik elektryczny jest znacznie wyższy niż wskaźnik KPI (około 80%), nie podlega szkodliwym emisjom, nie wytwarza hałasu i jest w stanie wygenerować moment obrotowy od momentu jego uruchomienia.
Jednakże silnik elektryczny posiada obecnie szereg ograniczeń w użytkach, a mianowicie ograniczoną liczbę istniejących akumulatorów, wagę, rozmiar i koszt, nadający się do transportu naziemnego.
Zagadnienia związane z napędem hybrydowym
Napęd hybrydowy ma na celu wyeliminowanie lub wyeliminowanie braków w zastosowaniu jednego typu silnika/silnika i wykorzystanie ich zalet w kombinacji.
Na przykład, w jednej z pierwszych takich instalacji nazywanych kombinacjami "szeregowo hybrydowe" silnik służy jedynie jako napęd prądotwórczy do ładowania silnika elektrycznego. W tym przypadku, siła trakcyjna tworzy tylko silnik elektryczny.
Takie hybrydowe rozwiązanie napędu znacznie redukuje zużycie paliwa, ponieważ silnik spalinowy spędzi średnią moc, pozwalając tym samym na działanie w jeszcze optymalnym trybie. W takiej "równoległej hybrydowej" konfiguracji i silniku elektrycznym oraz silniku spalinowym są podłączone do kół jezdnych poprzez odpowiednie mechanizmy transmisji.
W nowoczesnych pojazdach hybrydowych wykorzystuje się więcej niż jeden silnik elektryczny, aż do instalacji silników elektrycznych na każdym kole samochodu. Jest to możliwe dzięki najnowszym osiągnięciom inżynierów, którzy osiągnęli znaczny wzrost milowy bez opłat. Ponadto większość pojazdów jest w stanie naładować baterię ze zwykłej sieci gospodarstwa domowego.
Oprócz szeregowego napędu hybrydowego napęd równoległy jest wykorzystywany do podsumowania mocy wszystkich silników, znacznie zwiększając całkowitą moc pojazdu hybrydowego. Zwiększenie mocy z kolei daje szansę na zwiększenie dynamiki auta i ułatwieniach rozpraszania.
Opracowano trzy różne typy silników elektrycznych dla hybrydowego silnika elektrycznego, zarówno funkcjonalnie, jak i w ich strukturze.
Typ silników elektrycznych stosowanych do hybrydowego układu napędowego: silnik synchroniczny, silnik synchroniczny, silnik prądu stałego.
Najlepsi z tych silników elektrycznych są teraz 3-fazowym silnikiem synchronicznym na magnesach trwałych.
Zarządzanie napędem hybrydowym
Opracowane hybrydowe systemy napędowe potrzebują specjalnych systemów zarządzania, aby zapewnić optymalne i niezawodne działanie wszystkich jego elementów. To zadanie jest przypisane do obwodów mikroprocesorowych z oddzielnymi algorytmami działania.
Istnieje wiele czujników, które przekazują swoje informacje do centralnej kontroli. Ponieważ taki napęd musi jednocześnie rozwiązywać kilka zadań i podejmować wiele natychmiastowych decyzji, to zadanie to podlega tylko komputerowi na pokładzie. Na przykład komputer akceptuje jednoczesne sygnały z czujników siłownika: informacje o stanie silnika spalinowego wewnętrznego i silnika elektrycznego; o wyłączeniu silnika lub przyspieszeniu ruchu; o temperaturze w różnych punktach przesyłu; stan naładowania baterii lub kondensatorów chwilowych.
Komputer sterujący w układzie napędowym hybrydowym steruje obwodem głównym silnika elektrycznego, a przede wszystkim przetwornikiem częstotliwości (lub z napędem elektrycznym sterowanym częstotliwością). Innymi słowy, prędkość i prędkość silnika elektrycznego regulowana jest poprzez zmianę częstotliwości i napięcia silnika elektrycznego. Dzięki tej zarządzanej konwersji kluczowy wskaźnik wydajności wynosi 98%, dzięki zużyciu aktywnej części prądu ładowania.
