Wszyscy musieliśmy słyszeć o samochodach hybrydowych i o tym, w jaki sposób wykorzystują silnik elektryczne, aby oszczędzać paliwo. Ale bardzo niewielu z nas zna podstawy naukowe takiego układu silników i to, jak wpływa on na mnóstwo innych parametrów, w tym wydajność, zużycie paliwa i cenę.
Zobaczmy w tym artykule, jak to działa:
Spis treści
Układ napędowy:
Układ napędowy to zestaw wszystkich elementów, które pomagają w przenoszeniu mocy z silnika na koła pojazdu. W przypadku pojazdów hybrydowych układ napędowy jest tym, co decyduje o pracy silników elektrycznych obok silnika spalinowego.
Istnieją dwa rodzaje układów napędowych dla pojazdów hybrydowych:
Napędy serii Drivetrain – są to hybrydy, które otrzymują moc mechaniczną z silnika elektrycznego, który jest zasilany albo z akumulatora albo z generatora zasilanego benzyną.
Napędy równoległe – W tych hybrydach, silnik elektryczny i silnik spalinowy wewnętrznego spalania mogą zapewnić moc mechaniczną jednocześnie.
Napędy hybrydowe serii Drivetrain:
Jest to najprostszy typ konfiguracji. W układzie szeregowym silnik elektryczny jest jedynym sposobem dostarczania mocy do kół. Sam silnik jest zasilany z akumulatorów lub generatorów zasilanych silnikami. Skomputeryzowany system określa, ile energii zostało odebrane. Silnik pomaga w ładowaniu akumulatora/generatorów.
W sytuacjach, gdy samochód musi zatrzymać się i ruszyć kilkakrotnie, np. w ruchu miejskim (lub w korkach), układ seryjny działa idealnie, ponieważ komputer może wybrać pobór mocy z akumulatorów, pozostawiając silniki na czas, gdy pojawi się bardziej drastyczna potrzeba. Pozwala to na oszczędność paliwa.
W takim układzie silnik jest zazwyczaj mały, podczas gdy akumulator jest większy, ponieważ musi spełniać wymagane zapotrzebowanie na moc. Ten większy akumulator/generator i silnik zwiększa koszt układu szeregowego, który jest znacznie droższy niż jego odpowiednik równoległy.
Napędy równoległe:
W układzie paralelnym silnik i napędy współpracują ze sobą w celu napędzania kół. Akumulator jest mały w porównaniu z układem szeregowym i jest zazwyczaj ładowany poprzez hamowanie odzyskowe. W razie potrzeby silnik może być wykorzystany jako generator do ładowania akumulatorów.
Silnik jest podłączony bezpośrednio do kół w układzie napędowym równoległym. Eliminuje to potrzebę konwersji mocy mechanicznej na elektryczną i z powrotem na mechaniczną. Ta nieefektywność jest znacznie zredukowana. Jednak zastosowanie układu szeregowego w ruchu stop and go jest nadal niezbędne.
Kombinowane napędy równoległe i szeregowe:
W konstrukcji kombinowanej, zalety obu tych rozwiązań są połączone w jeden. Silnik może bezpośrednio obsługiwać koła (układ równoległy), jak również może być odłączony, aby umożliwić pracę silników elektrycznych, jak w układzie szeregowym. Przykładem jest Toyota Prius, która wykorzystuje tę konstrukcję.
Taka konstrukcja pomaga utrzymać sprawność na maksimum tam, gdzie opcja tylko elektryczna może być stosowana przy niskich prędkościach, podczas gdy opcja tylko dla silnika spalinowego może być stosowana przy wysokich prędkościach; minimalizując straty energii.
Jest to jednak kosztowne, ponieważ wymaga dużych pakietów akumulatorów i generatorów, jak również dużych silników. Wymaga to również większej mocy obliczeniowej, ale jego sprawność jest wyższa niż w przypadku indywidualnych uzgodnień i stanowi o jego cenie.
