Beth yw system cerbydau hybrid?

Yn ddiweddar, mae cerbydau trydan yn ennill poblogrwydd. Fodd bynnag, mae anfantais sylweddol i gerbydau trydan llawn - cronfa bŵer fach heb ailwefru. Am y rheswm hwn, mae llawer o wneuthurwyr ceir blaenllaw yn arfogi rhai o'u modelau gydag unedau hybrid.

Yn y bôn, mae car hybrid yn gerbyd y mae ei brif bowertrain yn beiriant tanio mewnol, ond mae'n cael ei bweru gan system drydanol gydag un neu fwy o moduron trydan a batri ychwanegol.

Heddiw, defnyddir sawl categori o hybrid. Mae rhai ond yn helpu'r injan hylosgi mewnol ar y dechrau, mae eraill yn caniatáu ichi yrru gan ddefnyddio tyniant trydan. Ystyriwch nodweddion gweithfeydd pŵer o'r fath: beth yw eu gwahaniaeth, sut maen nhw'n gweithio, yn ogystal â phrif fanteision ac anfanteision hybridau.

Hanes peiriannau hybrid

Mae'r syniad o greu car hybrid (neu groes rhwng car clasurol a char trydan) yn cael ei yrru gan y cynnydd ym mhrisiau tanwydd, safonau allyriadau cerbydau llymach a mwy o gysur gyrru.

Ymgymerwyd â datblygu gorsaf bŵer gymysg gyntaf gan y cwmni Ffrengig Parisienne de voitures electriques. Fodd bynnag, y car hybrid ymarferol cyntaf oedd creu Ferdinand Porsche. Yng ngorsaf bŵer Lohner Electric Chaise, roedd peiriant tanio mewnol yn gweithredu fel generadur trydan, a oedd yn pweru'r ddau fodur trydan blaen (wedi'u gosod yn uniongyrchol ar yr olwynion).

Cyflwynwyd y cerbyd i'r cyhoedd ym 1901. Gwerthwyd tua 300 copi o geir o'r fath. Roedd y model yn ymarferol iawn, ond yn ddrud i'w weithgynhyrchu, felly ni allai modurwr cyffredin fforddio cerbyd o'r fath. Ar ben hynny, ar yr adeg honno ymddangosodd car rhatach a dim llai ymarferol, a ddatblygwyd gan y dylunydd Henry Ford.

Gorfododd powertrains gasoline clasurol ddatblygwyr i gefnu ar y syniad o greu hybrid am ddegawdau lawer. Mae diddordeb mewn cludiant gwyrdd wedi cynyddu wrth i Fil Hyrwyddo Cludiant Trydan yr Unol Daleithiau fynd heibio. Fe'i mabwysiadwyd ym 1960.

Trwy gyd-ddigwyddiad, ym 1973, dechreuodd argyfwng olew y byd. Os nad yw deddfau’r UD wedi annog gweithgynhyrchwyr i feddwl am ddatblygu ceir ecogyfeillgar fforddiadwy, yna mae’r argyfwng wedi eu gorfodi i wneud hynny.

Datblygwyd y system hybrid lawn gyntaf, y mae ei hegwyddor sylfaenol yn dal i gael ei defnyddio heddiw, gan TRW ym 1968. Yn ôl y cysyniad, ynghyd â'r modur trydan, roedd yn bosibl defnyddio injan hylosgi mewnol llai, ond ar yr un pryd ni chollwyd pŵer y peiriant, a daeth y gwaith yn llyfnach o lawer.

Enghraifft o gerbyd hybrid llawn yw'r Hybrid GM 512. Cafodd ei bweru gan fodur trydan a gyflymodd y cerbyd hyd at 17 km / awr. Ar y cyflymder hwn, actifadwyd yr injan hylosgi mewnol, gan wella perfformiad y system, a chynyddodd cyflymder y car i 21 km yr awr oherwydd hynny. Os oedd angen mynd yn gyflymach, diffoddwyd y modur trydan, a chyflymwyd y car eisoes ar yr injan gasoline. Y terfyn cyflymder oedd 65 km / awr.

Cyflwynwyd VW Taxi Hybrid, car hybrid llwyddiannus arall, i'r cyhoedd ym 1973.

Hyd yn hyn, mae awtomeiddwyr yn ceisio dod â systemau hybrid a thrydan i lefel a fyddai'n eu gwneud yn gystadleuol o gymharu ag ICEs clasurol. Er nad yw hyn wedi digwydd eto, mae llawer o ddatblygiadau wedi cyfiawnhau'r biliynau o ddoleri a wariwyd ar eu datblygiad.

Gyda dechrau'r drydedd mileniwm, gwelodd y ddynoliaeth newydd-deb o'r enw Toyota Prius. Mae meddwl y gwneuthurwr o Japan wedi dod yn gyfystyr â'r cysyniad o "gar hybrid". Benthycir llawer o ddatblygiadau modern o'r datblygiad hwn. Hyd yma, crëwyd nifer fawr o addasiadau i osodiadau cyfun, sy'n caniatáu i'r prynwr ddewis yr opsiwn gorau iddo'i hun.

Sut mae ceir hybrid yn gweithio

Peidiwch â drysu modur hybrid â cherbyd trydan llawn. Mae'r gosodiad trydanol yn gysylltiedig mewn rhai achosion. Er enghraifft, yn y modd dinas, pan fydd y car mewn tagfa draffig, mae defnyddio injan hylosgi mewnol yn arwain at orboethi'r injan, yn ogystal â chynyddu llygredd aer. Ar gyfer sefyllfaoedd o'r fath, mae'r gosodiad trydanol yn cael ei actifadu.

Trwy ddyluniad, mae hybrid yn cynnwys:

• Y brif uned bŵer. Mae'n injan gasoline neu ddisel.
• Modur trydan. Efallai y bydd sawl un ohonynt yn dibynnu ar yr addasiad. Yn ôl yr egwyddor o weithredu, gallant hefyd fod yn wahanol. Er enghraifft, gellir defnyddio rhai fel gyriant ychwanegol ar gyfer yr olwynion, tra bod eraill - fel cynorthwyydd i'r injan wrth gychwyn y car o stop.
• Batri ychwanegol. Mewn rhai ceir, mae ganddo gapasiti bach, y mae ei gronfa ynni yn ddigonol i actifadu'r gosodiad trydanol am gyfnod byr. Mewn eraill, mae gan y batri hwn gapasiti mawr fel y gall cerbydau symud yn rhydd o drydan.
• System reoli electronig. Mae synwyryddion soffistigedig yn monitro gweithrediad yr injan hylosgi mewnol ac yn dadansoddi ymddygiad y peiriant, y mae'r modur trydan yn cael ei actifadu / ei ddadactifadu ar ei sail.
• Gwrthdröydd. Mae hwn yn drawsnewidiwr o'r egni gofynnol sy'n dod o'r batri i fodur trydan tri cham. Mae'r elfen hon hefyd yn dosbarthu'r llwyth i wahanol nodau, yn dibynnu ar addasiad y gosodiad.
• Generadur. Heb y mecanwaith hwn, mae'n amhosibl ail-wefru'r prif fatri neu'r batri ychwanegol. Fel mewn ceir confensiynol, mae'r generadur yn cael ei bweru gan yr injan hylosgi mewnol.
• Systemau adfer gwres. Mae gan y mwyafrif o hybridau modern system o'r fath. Mae'n “casglu” egni ychwanegol o gydrannau o'r car â'r system frecio a siasi (pan fydd y car yn arfordirol, er enghraifft, o fryn, mae'r trawsnewidydd yn casglu'r egni a ryddhawyd i'r batri).

Gellir gweithredu'r powertrains hybrid yn unigol neu mewn parau.

Cynlluniau gwaith

Mae yna sawl hybrid llwyddiannus. Mae yna dri phrif un:

• cyson;
• cyfochrog;
• cyfresol-gyfochrog.

Cylched cyfresol

Yn yr achos hwn, defnyddir yr injan hylosgi mewnol fel generadur trydan ar gyfer gweithredu moduron trydan. Mewn gwirionedd, nid oes gan injan gasoline neu ddisel unrhyw gysylltiad uniongyrchol â throsglwyddiad y car.

Mae'r system hon yn caniatáu gosod peiriannau pŵer isel gyda chyfaint fach yn adran yr injan. Eu prif dasg yw gyrru'r generadur foltedd.

Yn aml mae gan y cerbydau hyn system adfer, lle mae egni mecanyddol a chinetig yn cael ei drawsnewid yn gerrynt trydanol i ailwefru'r batri. Yn dibynnu ar faint y batri, gall car gwmpasu pellter penodol yn unig ar dynniad trydan heb ddefnyddio injan hylosgi mewnol.

Yr enghraifft enwocaf o'r categori hwn o hybrid yw'r Chevrolet Volt. Gellir ei wefru fel car trydan arferol, ond diolch i'r injan gasoline, mae'r amrediad yn cynyddu'n sylweddol.

Cylched gyfochrog

Mewn gosodiadau cyfochrog, mae'r injan hylosgi mewnol a'r modur trydan yn gweithio law yn llaw. Tasg y modur trydan yw lleihau'r llwyth ar y brif uned, sy'n arwain at arbedion tanwydd sylweddol.

Os yw'r injan hylosgi mewnol wedi'i datgysylltu o'r trosglwyddiad, mae'r car yn gallu gorchuddio pellter penodol o'r tyniant trydan. Ond prif dasg y rhan drydanol yw sicrhau bod y cerbyd yn cyflymu'n llyfn. Y brif uned bŵer mewn addasiadau o'r fath yw injan gasoline (neu ddisel).

Pan fydd y car yn arafu neu'n symud o weithrediad yr injan hylosgi mewnol, mae'r modur trydan yn gweithredu fel generadur i ailwefru'r batri. Diolch i'r injan hylosgi, nid oes angen batri foltedd uchel ar y cerbydau hyn.

Yn wahanol i hybridau dilyniannol, mae gan yr unedau hyn ddefnydd uwch o danwydd, gan nad yw'r modur trydan yn cael ei ddefnyddio fel uned bŵer ar wahân. Mewn rhai modelau, fel iPerformance BMW 350E, mae'r modur trydan wedi'i integreiddio i'r blwch gêr.

Nodwedd o'r cynllun gwaith hwn yw torque uchel ar gyflymder crankshaft isel.

Cylched cyfresol-gyfochrog

Datblygwyd y cynllun hwn gan beirianwyr o Japan. Fe'i gelwir yn HSD (Hybrid Synergy Drive). Mewn gwirionedd, mae'n cyfuno swyddogaethau'r ddau fath cyntaf o weithrediad offer pŵer.

Pan fydd angen i'r car ddechrau neu symud yn araf mewn tagfa draffig, mae'r modur trydan yn cael ei actifadu. Er mwyn arbed ynni ar gyflymder uchel, mae injan betrol neu ddisel (yn dibynnu ar fodel y cerbyd) wedi'i chysylltu.

Os oes angen i chi gyflymu'n sydyn (er enghraifft, wrth oddiweddyd) neu os yw'r car yn mynd i fyny'r bryn, mae'r gwaith pŵer yn gweithio mewn modd cyfochrog - mae'r modur trydan yn helpu'r injan hylosgi mewnol, sy'n lleihau'r llwyth arno, ac, o ganlyniad, yn arbed y defnydd o danwydd.

Mae cysylltiad planedol peiriant tanio mewnol ceir yn trosglwyddo rhan o'r pŵer i brif gêr y trosglwyddiad, ac yn rhannol i'r generadur ar gyfer ailwefru'r batri neu'r gyriant trydan. Mewn cynllun o'r fath, mae electroneg gymhleth yn cael ei osod sy'n dosbarthu ynni yn ôl y sefyllfa.

Yr enghraifft amlycaf o hybrid gyda powertrain cyfres-gyfochrog yw'r Toyota Prius. Fodd bynnag, mae rhai addasiadau i fodelau adnabyddus o wneuthuriad Japaneaidd eisoes wedi derbyn gosodiadau o'r fath. Enghraifft o hyn yw'r Toyota Camry, Toyota Highlander Hybrid, Lexus LS 600h. Prynwyd y dechnoleg hon hefyd gan rai pryderon Americanaidd. Er enghraifft, mae'r datblygiad wedi canfod ei ffordd i mewn i'r Ford Escape Hybrid.

Mathau agregau hybrid

Mae'r holl bowertrains hybrid wedi'u dosbarthu i dri math:

• hybrid meddal;
• hybrid canolig;
• hybrid llawn.

Mae gan bob un ohonynt ei swyddogaeth ei hun yn ogystal â nodweddion unigryw.

Powdwrrain micro hybrid

Yn aml mae gan orsafoedd pŵer o'r fath system adfer fel bod egni cinetig yn cael ei drawsnewid yn egni trydanol a'i ddychwelyd i'r batri.

Mae'r mecanwaith gyrru ynddynt yn gychwyn (gall hefyd weithredu fel generadur). Nid oes gyriant olwyn trydan mewn gosodiadau o'r fath. Defnyddir y cynllun gyda chychwyn aml yr injan hylosgi mewnol.

Powdwrrain hybrid canolig

Nid yw ceir o'r fath hefyd yn symud oherwydd y modur trydan. Mae'r modur trydan yn yr achos hwn yn gwasanaethu fel cynorthwyydd i'r brif uned bŵer pan fydd y llwyth yn cynyddu.

Mae gan systemau o'r fath system adfer hefyd, sy'n casglu egni am ddim yn ôl i'r batri. Mae unedau hybrid canolig yn darparu injan wres fwy effeithlon.

Powdwr hybrid llawn

Mewn gosodiadau o'r fath, mae generadur pŵer uchel, sy'n cael ei yrru gan beiriant tanio mewnol. Mae'r system yn cael ei actifadu ar gyflymder cerbyd isel.

Amlygir effeithiolrwydd y system ym mhresenoldeb y swyddogaeth "Start / Stop", pan fydd y car yn symud yn araf mewn tagfa draffig, ond mae angen i chi gyflymu'n sydyn wrth oleuadau traffig. Nodwedd o'r gosodiad hybrid llawn yw'r gallu i ddiffodd yr injan hylosgi mewnol (mae'r cydiwr wedi ymddieithrio) a gyrru modur trydan.

Dosbarthiad yn ôl gradd y trydaneiddio

Mewn dogfennaeth dechnegol neu yn enw model car, gall y telerau canlynol fod yn bresennol:

• microhybrid;
• hybrid ysgafn;
• hybrid cyflawn;
• hybrid plug-in.

Microhybrid

Mewn ceir o'r fath, mae injan gonfensiynol wedi'i gosod. Nid ydynt yn cael eu gyrru'n drydanol. Mae gan y systemau hyn swyddogaeth cychwyn / stopio, neu mae ganddyn nhw system frecio adfywiol (wrth frecio, mae'r batri yn cael ei ailwefru).

Mae gan rai modelau y ddwy system. Mae rhai arbenigwyr yn credu nad yw cerbydau o'r fath yn cael eu hystyried yn gerbydau hybrid, oherwydd eu bod yn defnyddio uned pŵer gasoline neu ddisel yn unig heb eu hintegreiddio i'r system gyriant trydan.

Hybrid ysgafn

Nid yw ceir o'r fath hefyd yn symud oherwydd trydan. Maent hefyd yn defnyddio injan wres, fel yn y categori blaenorol. Gydag un eithriad - mae'r peiriant tanio mewnol yn cael ei gefnogi gan osodiad trydanol.

Nid oes gan y modelau hyn olwyn flaen. Perfformir ei swyddogaeth gan generadur cychwynnol trydan. Mae'r system drydanol yn cynyddu recoil y modur pŵer isel yn ystod cyflymiad caled.

Hybrid cyflawn

Deellir bod y cerbydau hyn yn gerbydau sy'n gallu gorchuddio cryn bellter ar dynniad trydan. Mewn modelau o'r fath, gellir defnyddio unrhyw gynllun cysylltu a grybwyllir uchod.

Ni chodir hybrid o'r fath o'r prif gyflenwad. Mae'r batri yn cael ei ailwefru ag egni o'r system frecio adfywiol a'r generadur. Mae'r pellter y gellir ei gwmpasu ar un tâl yn dibynnu ar gapasiti'r batri.

Ategion hybrid

Gall ceir o'r fath weithredu fel cerbyd trydan neu weithio o beiriant tanio mewnol. Diolch i'r cyfuniad o'r ddau orsaf bŵer, darperir economi tanwydd gweddus.

Gan ei bod yn gorfforol amhosibl gosod batri swmpus (mewn cerbydau trydan mae'n cymryd lle tanc nwy), gall hybrid o'r fath orchuddio hyd at 50 km ar un wefr heb ailwefru.

Manteision ac anfanteision ceir hybrid

Ar hyn o bryd, gellir ystyried bod yr hybrid yn gyswllt trosiannol o injan wres i analog trydan sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd. Er nad yw'r nod eithaf wedi'i gyflawni eto, diolch i gyflwyniadau arloesol modern, mae tuedd gadarnhaol yn natblygiad trafnidiaeth drydan.

Gan fod hybrid yn opsiwn trosiannol, mae ganddyn nhw bwyntiau cadarnhaol a negyddol. Mae'r manteision yn cynnwys:

• Economi tanwydd. Yn dibynnu ar weithrediad y pâr pŵer, gall y dangosydd hwn gynyddu hyd at 30% neu fwy.
• Ail-wefru heb ddefnyddio'r prif gyflenwad. Daeth hyn yn bosibl diolch i'r system adfer ynni cinetig. Er nad yw gwefru llawn yn digwydd, os gall peirianwyr wella'r trawsnewid, yna ni fydd angen allfa o gwbl ar gerbydau trydan.
• Y gallu i osod modur o gyfaint a phwer llai.
• Mae electroneg yn llawer mwy economaidd na mecaneg, maen nhw'n dosbarthu tanwydd.
• Mae'r injan yn gorboethi llai, ac mae tanwydd yn cael ei ddefnyddio wrth yrru mewn tagfeydd traffig.
• Mae'r cyfuniad o beiriannau gasoline / disel a thrydan yn caniatáu ichi barhau i yrru os yw'r batri pŵer uchel wedi marw.
• Diolch i weithrediad y modur trydan, gall yr injan hylosgi mewnol redeg yn fwy sefydlog a llai o sŵn.

Mae gan osodiadau hybrid restr weddus o anfanteision hefyd:

• Daw'r batri yn anaddas yn gyflymach oherwydd y nifer fawr o gylchoedd gwefru / rhyddhau (hyd yn oed mewn systemau hybrid ysgafn);
• Mae'r batri yn aml yn cael ei ollwng yn llwyr;
• Mae rhannau ar gyfer ceir o'r fath yn eithaf drud;
• Mae hunan-atgyweirio bron yn amhosibl, gan fod angen offer electronig soffistigedig ar gyfer hyn;
• O'i gymharu â modelau gasoline neu ddisel, mae hybrid yn costio sawl mil o ddoleri yn fwy;
• Mae cynnal a chadw rheolaidd yn fwy costus;
• Mae electroneg gymhleth yn gofyn am drin yn ofalus, a gall gwallau sy'n digwydd weithiau amharu ar daith hir;
• Mae'n anodd dod o hyd i arbenigwr a allai addasu gweithrediad gweithfeydd pŵer yn iawn. Oherwydd hyn, mae'n rhaid i chi droi at wasanaethau bwytawyr proffesiynol drud;
• Nid yw'r batris yn goddef amrywiadau tymheredd sylweddol ac yn cael eu rhyddhau eu hunain.
• Er gwaethaf y cyfeillgarwch amgylcheddol yn ystod gweithrediad modur trydan, mae cynhyrchu a gwaredu batris yn llygrol iawn.

Er mwyn i hybrid a cherbydau trydan ddod yn gystadleuydd go iawn i beiriannau tanio mewnol, mae angen gwelliannau mewn cyflenwadau pŵer (fel eu bod yn storio mwy o egni, ond ar yr un pryd ddim yn swmpus iawn), yn ogystal â systemau ailwefru cyflym heb niwed i'r batri.

Cwestiynau ac atebion:

Beth yw cerbyd hybrid? Cerbyd yw hwn lle mae mwy nag un uned bŵer yn ymwneud â'i symud. Yn y bôn mae'n gymysgedd o gar trydan a char gydag injan hylosgi mewnol clasurol.

Beth yw'r gwahaniaeth rhwng car hybrid a char confensiynol? Mae gan gar hybrid fanteision car trydan (gweithrediad distaw yr injan a gyrru heb ddefnyddio tanwydd), ond pan fydd y gwefr batri yn gostwng, mae'r brif uned bŵer (gasoline) yn cael ei actifadu.