Гібридний привід

Передумови до появи гібридних приводів

Ресурси планети Земля не нескінченні, і для подальшого існування людства потрібні великий запас энергонесущего сировини, зокрема, нафти, найбільш важливого з усіх видів. Запаси її постійно зменшуються, що призводить до зростання цін на нафтопродукти і паливо для автомобілів зокрема.

Крім цього двигуни внутрішнього згоряння, що застосовуються на транспорті, в процесі своєї роботи виділяють велику кількість шкідливих речовин, що забруднюють атмосферу. В основному це окису вуглецю і азоту. Всі ці фактори призвели до того, що сьогодні будь-які розробки з використання альтернативних двигунів або гібридних установок надзвичайно актуальні.

Виходячи з цього сьогодні, практично кожна компанія випускає автомобілі має в своїй лінійці модель з гібридною силовою установкою. До розробки екологічно чистих силових установок до того ж зобов'язують постійно посилюються норми ЄВРО, ECE, SULEV, TLEV і ін. Сюди ж варто віднести і зниження витрати палива, що дає значну економію у вартості експлуатації гібридного транспорту.

Що таке гібридний привід

Під поняттям «гібридний двигун» мається на увазі використання двох і більше різних силових установок. В основному це поєднання двигуна внутрішнього згоряння та електродвигуна, що дозволяє максимально використовувати їх переваги, при цьому компенсуючи недоліки.

Так, головне достоїнство двигуна внутрішнього згоряння та його використання в більшості транспортних засобів укладено в запасі руху по паливу. Запас ходу досягається завдяки великій концентрації енергії в застосовуваному паливі, переважно вуглеводнів. Зворотною стороною медалі є досить високий рівень шуму і великий викид різних шкідливих речовин, а також здатність експлуатації тільки в одному інтервалі швидкостей, що змушує додатково застосовувати такі пристрої як зчеплення і трансмісію.

Крім цього ККД двигуна внутрішнього згоряння порівняно низький і становить близько 20-30% і значно підвищує шкідливі викиди при відхиленні від рівномірного руху.

Тоді як електродвигун має істотно вище ККД (близько 80%), не піддається шкідливим викидам, практично не виробляє шуму і з моменту свого запуску здатний створювати крутний момент.

Однак у електричного двигуна, на сьогоднішній момент, є ряд обмежень щодо його застосування, а саме обмежена кількість існуючих акумуляторів, щодо їх ваги, розмірів і вартості, придатних до практичного застосування для наземного транспорту.

 

Особливості гібридного приводу

Гібридний привід покликаний вирішувати питання, пов'язані зі зменшенням або усуненням недоліків при застосуванні одного виду двигуна/двигуна, що дозволяє використовувати їх переваги при їх комбінованому застосуванні.

Так, наприклад, в одній з перших таких установок, названої «послідовно гібридної» комбінацією, двигун служить лише як привід генератора, для зарядки живить батарей електричного мотора. У цьому випадку тягове зусилля створює тільки електромотор.

Подібне рішення гібридного приводу в значній мірі знижує витрату палива, так як двигун внутрішнього згоряння витрачає середню потужність, що дає йому можливість працювати в рівномірному оптимальному режимі. У такій «паралельно гібридної конфігурації та електромотор і двигун внутрішнього згоряння мають зв'язок з провідними колесами за допомогою відповідних механізмів трансмісії.

У сучасних автомобілях з гібридним приводом застосовують більше одного електромотора, аж до установки електромоторів на кожне колесо автомобіля. Це стає можливим завдяки останнім розробкам інженерів домоглися значного збільшення пробігу автомобіля без підзарядки. До того ж більшість автомобілів мають можливість підзарядки батарей від звичайної побутової мережі.

Крім послідовного гібридного приводу застосовується і паралельний привід дозволяє підсумувати потужності всіх двигунів, значно підвищуючи при цьому загальну потужність силової установки гібридного автомобіля. Підвищення потужності в свою чергу дає можливість збільшити динаміку автомобіля і полегшує його розгін.

Для впровадження в гібридний привід електромотора були розроблені три типи різних електродвигунів, які відрізняються як по функціональних можливостях, так і за своєю структурою.

Типи електродвигунів, що застосовуються для створення гібридного приводу: синхронний двигун, синхронний двигун, двигун постійного струму.

Кращим серед цих електродвигунів визнаний на сьогодні 3-фазний синхронний двигун на постійних магнітах.

Управління гібридним приводом

Розроблені системи гібридного приводу потребують спеціальних схемах управління, для забезпечення оптимальної та безаварійної роботи всіх його елементів. Виконання цього завдання покладено на мікропроцесорні схеми з окремо заданими алгоритмами дії.

За злагодженістю роботи приводу стежить безліч датчиків, що передають свою інформацію на центральний орган управління. Так як в такому приводі доводиться вирішувати одночасно кілька завдань і приймати безліч миттєвих рішень, то така задача підвладна лише бортового комп'ютера. Наприклад, комп'ютер приймає одночасно такі сигнали з датчиків приводу: інформацію про стан двигуна внутрішнього згоряння та електродвигуна; оторможении або прискорення руху; про температуру в різних точках приводу; про ступінь зарядки акумуляторів або конденсаторів миттєвої дії.

Керуючий комп'ютер в системі гібридного приводу управляє головними контурами електромотора і насамперед перетворювачем частоти (або частотно-регульований електропривод). Іншими словами шляхом зміни частоти та величини напруги здійснюється регулювання швидкості обертання електродвигуна. При такому регульованому перетворенні ККД становить близько 98%, завдяки споживанню лише активної складової струму навантаження.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read