ハイブリッドエンジンのしくみ、経済的なモーターの長所と短所
ハイブリッド車の出現は、炭化水素燃料を使用する内燃機関 (ICE) からよりクリーンな発電所への移行において、自動車メーカーの強制的な措置となっています。 テクノロジーは、自律輸送の開発のための理論的に可能な方向性の膨大なリストから、本格的な電気自動車、燃料電池車、またはその他のものを作成することをまだ許可しておらず、その必要性はすでに成熟しています.
政府は環境要件で自動車産業を厳しく取り締まり始め、消費者は石油精製製品のXNUMXつでXNUMX世紀以上知られているモーターの微視的な改善ではなく、質的な前進を見たいと思っていました.
「ハイブリッド」と呼ばれる車はどれ？
中間段階のパワーユニットは、すでに実績のある内燃エンジンの設計とXNUMXつ以上の電気モーターの組み合わせになり始めました。
トラクションユニットの電気部分は、ガスエンジンまたはディーゼルエンジンに機械的に接続された発電機、バッテリー、および車両のブレーキ中に放出されたエネルギーをドライブに戻す回生システムによって電力を供給されます。
アイデアを実際に実装するための多数のスキームはすべて、ハイブリッドと呼ばれます。
メーカーは、メイン モーターをスタート ストップ モードで始動するためだけに電気駆動装置を使用するハイブリッド システムと呼んで、顧客を誤解させることがあります。
電気モーターと車輪と電気牽引による走行の可能性との間には関係がないため、そのような車をハイブリッド車に帰するのは正しくありません。
ハイブリッドエンジンの動作原理
さまざまなデザインのすべてのマシンには、共通の機能があります。 しかし、技術的な観点から見ると、その違いは非常に大きく、実際にはそれぞれの長所と短所を備えた異なる車です。
デバイス
各ハイブリッドには以下が含まれます。
- トランスミッション、オンボード低電圧電源ネットワーク、および燃料タンクを備えた内燃機関。
- 牽引モーター;
- 直列および並列に接続された電池で構成される、ほとんどの場合非常に高電圧の蓄電池。
- 高電圧スイッチングによる電源配線。
- 電子制御ユニットとオンボードコンピューター。
統合された機械式および電気式トランスミッションのすべての操作モードが通常自動的に行われるようにし、一般的な交通制御のみがドライバーに委ねられます。
仕事の計画
電気コンポーネントと機械コンポーネントをさまざまな方法で相互に接続することが可能です。時間の経過とともに、確立された、頻繁に使用される特定のスキームが際立ってきました。
これは、全体的なエネルギーバランスにおける電気牽引の特定の割合に応じたドライブの後の分類には適用されません。
一貫性がある
最も最初のスキームで、最も論理的ですが、現在は車ではほとんど使用されていません。
その主なタスクは、コンパクトな電気部品がかさばる機械式トランスミッションに取って代わることに成功した重機で動作することでした。これも制御が非常に困難です。 エンジン、通常はディーゼル エンジンは発電機のみに搭載され、車輪には直接接続されていません。
発電機によって生成された電流は、駆動用バッテリーを充電するために使用でき、それが提供されていない場合は、電気モーターに直接送られます。
いわゆるモーターホイールの原理に従って、自動車の各ホイールに取り付けるまで、XNUMXつまたは複数のそれらが存在する可能性があります。 推力量はパワーエレクトリックユニットによって調整され、内燃機関は常に最適なモードで作動することができます。
パラレル
このスキームは現在最も一般的です。 その中で、電気モーターと内燃エンジンは共通のトランスミッションで機能し、電子機器は各ドライブによるエネルギー消費の最適な比率を調整します。 両方のエンジンが車輪に接続されています。
制動時に電気モーターが発電機になり、蓄電池を充電する回復モードがサポートされています。 しばらくの間、車は充電だけで動くことができ、メインの内燃エンジンはこもっています。
場合によっては、家庭用ACネットワークまたは専用の充電ステーションからの外部充電の可能性を備えた、かなりの容量のバッテリーが使用されます。
一般に、ここでのバッテリーの役割は小さいです。 しかし、それらの切り替えは簡素化されており、危険な高電圧回路はここでは必要ありません。また、バッテリーの質量は電気自動車の質量よりもはるかに小さくなっています。
混合
電気駆動技術とストレージ容量の開発の結果、牽引力を生み出す電気モーターの役割が増大し、最先端の直並列システムが出現しました。
ここで、静止発進と低速走行は電気牽引で行い、内燃機関は高出力が必要な時とバッテリーが切れた時だけ接続する。
両方のモーターはドライブモードで動作でき、よく考えられた電子ユニットがエネルギーの流れをどこにどのように向けるかを選択します。 ドライバーは、グラフィック インフォメーション ディスプレイでこれを追跡できます。
直列回路のように、追加の発電機が使用され、電気モーターにエネルギーを供給したり、バッテリーを充電したりできます。 制動エネルギーは、トラクション モーターの逆回転によって回生されます。
これは、現代のハイブリッドがいくつ配置されているか、特に最初の有名なトヨタプリウスのXNUMXつです。
トヨタ プリウスの例でハイブリッド エンジンはどのように機能しますか
この車は現在第 XNUMX 世代であり、ある程度の完成度に達していますが、競合するハイブリッドは設計の複雑さと効率を高め続けています。
ここでの駆動の基本は相乗効果の原理であり、これによれば、内燃エンジンと電気モーターを任意の組み合わせで車輪にトルクを発生させることができます。 それらの作業の並列性は、動力の流れが混合され、差動装置を介して駆動輪に伝達される遊星型の複雑なメカニズムを提供します。
発進・発進加速は電動モーターで行います。 電子機器がその能力が十分でないと判断した場合、アトキンソンサイクルで動作する経済的なガソリンエンジンが接続されます。
Otto モーターを搭載した従来の自動車では、このような熱サイクルは過渡的な条件のために使用できません。 しかし、ここではそれらは電気モーターによって提供されます。
トヨタプリウスが内燃エンジンを自動的に始動する場合、アイドリングモードは除外され、加速を助けたり、バッテリーを充電したり、エアコンを提供したりするために、すぐに仕事が見つかります。
常に負荷がかかり、最適な速度で動作するため、ガソリンの消費を最小限に抑え、外部速度特性の最も有利な点にあります。
従来のスターターはありません。このようなモーターは、リバーシブル発電機が行うことと同じように、かなりの速度まで回転させることによってのみ始動できるからです。
バッテリーにはさまざまな容量と電圧があり、PHV の最も複雑な充電式バージョンでは、これらは 350 Ah で 25 ボルトの電気自動車ではすでにかなり一般的です。
ハイブリッドのメリットとデメリット
あらゆる妥協案と同様に、ハイブリッド車は純粋な電気自動車や従来の石油燃料車よりも劣っています。
しかし同時に、主要な役割を果たしている人にとっては、多くのプロパティに利益をもたらします。
- 内燃機関の有害な排出物に対処するために使用される手段の簡素化;
- ある程度の燃費を達成しますが、論争があります。
- 内燃機関の使用が禁止されている純粋な電気牽引による移動の可能性。
- 宣言された容量のかなり単純な増加。
- 電気自動車とは異なり、電気ネットワークからエネルギーなしでとどまることは不可能です。
すべての欠点は、技術の複雑さに関連しています。
- ハイブリッドを扱うために特別に訓練された有能な人員の必要性。
- 燃料も消費する車両の質量の増加。
- 車の価格が高い。
- 内燃エンジンとそれに関連するすべての保存による電気自動車の損失。
- 技術がまだ十分に開発されておらず、設計に対する統一されたアプローチが欠如している。
- 電池の製造と廃棄における環境への配慮が不十分です。
クラシックカーが完全に消えた後も、ハイブリッドの生産が続く可能性があります。
しかし、これは、コンパクトで経済的で適切に制御された単一の炭化水素燃料エンジンが作成された場合にのみ発生します。これは、将来の電気自動車に追加するのに適したものであり、まだ不十分な自律性を大幅に向上させます.
