Hibrit araç sistemi nedir?

Son zamanlarda elektrikli araçlar popülerlik kazanıyor. Bununla birlikte, tam teşekküllü elektrikli araçların önemli bir dezavantajı vardır - yeniden şarj edilmeden küçük bir güç rezervi. Bu nedenle, önde gelen otomobil üreticilerinin çoğu, modellerinden bazılarını hibrit birimlerle donatıyor.

Temel olarak, hibrit araba, ana güç aktarma organı bir içten yanmalı motor olan, ancak bir veya daha fazla elektrik motoru ve ek bir bataryaya sahip bir elektrik sistemi tarafından çalıştırılan bir araçtır.

Bugün, birkaç melez kategorisi kullanılmaktadır. Bazıları sadece başlangıçta içten yanmalı motora yardım eder, diğerleri ise elektrikli çekiş kullanarak sürmenize izin verir. Bu tür santrallerin özelliklerini göz önünde bulundurun: farkları nedir, nasıl çalışırlar ve hibritlerin ana artıları ve eksileri.

Hibrit motorların tarihi

Bir hibrit otomobil (veya klasik bir araba ile bir elektrikli otomobil arasında bir geçiş) yaratma fikri, daha yüksek yakıt fiyatları, daha sert araç emisyon standartları ve daha fazla sürüş konforu ile yönlendirilir.

Karma bir elektrik santralinin geliştirilmesi ilk olarak Fransız şirketi Parisienne de voitures electriques tarafından üstlenildi. Bununla birlikte, ilk uygulanabilir hibrit otomobil Ferdinand Porsche'nin yaratılmasıydı. Lohner Elektrikli Şezlong elektrik santralinde, içten yanmalı bir motor, öndeki iki elektrik motorunu (doğrudan tekerleklere monte edilmiş) çalıştıran elektrik için bir jeneratör görevi gördü.

Araç 1901'de halka tanıtıldı. Toplamda, bu tür arabaların yaklaşık 300 kopyası satıldı. Modelin çok pratik olduğu ancak üretimi pahalı olduğu ortaya çıktı, bu nedenle böyle bir araç sıradan bir sürücü için uygun fiyatlı olamazdı. Dahası, o zaman tasarımcı Henry Ford tarafından geliştirilen daha ucuz ve daha az pratik olmayan bir araba ortaya çıktı.

Klasik benzinli güç aktarma organları, geliştiricileri yıllarca hibrit yaratma fikrinden vazgeçmeye zorladı. Amerika Birleşik Devletleri Elektrik Taşımacılığı Teşvik Yasası'nın kabul edilmesiyle yeşil ulaşıma olan ilgi arttı. 1960 yılında kabul edildi.

Tesadüfen, 1973'te dünya petrol krizi patlak verdi. ABD yasaları, üreticileri uygun fiyatlı çevre dostu arabalar geliştirmeyi düşünmeye teşvik etmediyse, kriz onları yapmaya zorladı.

Temel prensibi bugün hala kullanılan ilk tam hibrit sistem, 1968 yılında TRW tarafından geliştirilmiştir. Konsepte göre elektrik motoru ile birlikte daha küçük bir içten yanmalı motor kullanmak mümkündü ancak makinenin gücü kaybolmadı ve iş çok daha akıcı hale geldi.

Tam teşekküllü hibrit araçlara bir örnek GM 512 Hybrid'dir. Aracı 17 km / s hıza çıkaran bir elektrik motorundan güç alıyordu. Bu hızda, içten yanmalı motor etkinleştirildi ve aracın hızının 21 km / saate çıkması nedeniyle sistemin performansını artırdı. Daha hızlı gitme ihtiyacı varsa, elektrik motoru kapatıldı ve araba zaten benzinli motorda hızlandırıldı. Hız sınırı 65 km / s idi.

Bir diğer başarılı hibrit otomobil olan VW Taxi Hybrid, 1973 yılında halka tanıtıldı.

Şimdiye kadar, otomobil üreticileri hibrit ve tamamen elektrikli sistemleri, klasik içten yanmalı motorlara kıyasla rekabetçi hale getirecek bir seviyeye getirmeye çalışıyorlar. Bu henüz gerçekleşmemiş olsa da, birçok gelişme, bunların geliştirilmesi için harcanan milyarlarca doları haklı çıkardı.

Üçüncü binyılın başlamasıyla birlikte insanlık Toyota Prius adında bir yenilik gördü. Japon üreticinin beyni, "hibrit otomobil" kavramıyla eş anlamlı hale geldi. Birçok modern gelişme bu gelişmeden ödünç alınmıştır. Bugüne kadar, alıcının kendisi için en iyi seçeneği seçmesini sağlayan çok sayıda kombine kurulum değişikliği oluşturuldu.

Hibrit araçlar nasıl çalışır?

Hibrit bir motoru tamamen elektrikli bir araçla karıştırmayın. Elektrik tesisatı bazı durumlarda devreye girer. Örneğin, şehir modunda, araba trafik sıkışıklığı içindeyken, içten yanmalı bir motorun kullanılması, motorun aşırı ısınmasına ve hava kirliliğinin artmasına neden olur. Bu tür durumlarda elektrik tesisatı devreye girer.

Tasarım gereği, bir hibrit şunlardan oluşur:

• Ana güç ünitesi. Benzinli veya dizel motordur.
• Elektrik motoru. Değişikliğe bağlı olarak birkaç tane olabilir. Eylem ilkesine göre farklı da olabilirler. Örneğin, bazıları tekerlekler için ek bir tahrik olarak, diğerleri ise aracı hareketsiz haldeyken çalıştırırken motora yardımcı olarak kullanılabilir.
• Ekstra pil. Bazı arabalarda, enerji beslemesi elektrik tesisatını kısa süreli çalıştırmaya yetecek kadar küçük bir kapasiteye sahiptir. Diğerlerinde, bu akünün büyük bir kapasitesi vardır, böylece araçlar elektrikten serbestçe hareket edebilir.
• Elektronik kontrol sistemi. Gelişmiş sensörler, içten yanmalı motorun çalışmasını izler ve elektrik motorunun etkinleştirildiği / devre dışı bırakıldığı makinenin davranışını analiz eder.
• Çevirici. Bu, pilden gelen gerekli enerjinin üç fazlı bir elektrik motoruna dönüştürücüsüdür. Bu eleman ayrıca, kurulumun değişikliğine bağlı olarak yükü farklı düğümlere dağıtır.
• Jeneratör. Bu mekanizma olmadan ana veya ek pili şarj etmek imkansızdır. Geleneksel arabalarda olduğu gibi, jeneratör içten yanmalı motor tarafından çalıştırılır.
• Isı geri kazanım sistemleri. Çoğu modern melez, böyle bir sistemle donatılmıştır. Otomobilin fren sistemi ve şasi gibi bileşenlerinden ek enerji "toplar" (araç bir tepeden kayarken, dönüştürücü salınan enerjiyi aküye toplar).

Hibrit aktarma organları ayrı ayrı veya çiftler halinde çalıştırılabilir.

İş şemaları

Birkaç başarılı melez var. Üç ana tane var:

• tutarlı;
• paralel;
• seri-paralel.

Seri devre

Bu durumda, içten yanmalı motor, elektrik motorlarının çalışması için bir elektrik jeneratörü olarak kullanılır. Aslında, bir benzinli veya dizel motorun otomobilin şanzımanıyla doğrudan bir bağlantısı yoktur.

Bu sistem, motor bölmesine küçük hacimli düşük güçlü motorların kurulmasına izin verir. Ana görevleri voltaj jeneratörünü çalıştırmaktır.

Bu araçlar genellikle, mekanik ve kinetik enerjinin pili yeniden şarj etmek için elektrik akımına dönüştürüldüğü bir geri kazanım sistemi ile donatılmıştır. Akünün boyutuna bağlı olarak, bir otomobil, içten yanmalı bir motor kullanmadan yalnızca elektrikli çekişle belirli bir mesafeyi kat edebilir.

Bu hibrit kategorisinin en ünlü örneği Chevrolet Volt'tur. Normal bir elektrikli araba gibi şarj edilebilir, ancak benzinli motor sayesinde menzili önemli ölçüde artar.

Paralel devre

Paralel kurulumlarda, içten yanmalı motor ve elektrik motoru birlikte çalışır. Elektrik motorunun görevi, ana ünitedeki yükü azaltmaktır, bu da önemli ölçüde yakıt tasarrufu sağlar.

İçten yanmalı motorun şanzımandan bağlantısı kesilirse, otomobil elektrikli çekişten belirli bir mesafe gidebilir. Ancak elektrikli parçanın asıl görevi, aracın sorunsuz bir şekilde hızlanmasını sağlamaktır. Bu tür modifikasyonlarda ana güç ünitesi bir benzinli (veya dizel) motordur.

Araba yavaşladığında veya içten yanmalı motorun çalışmasından uzaklaştığında, elektrik motoru aküyü şarj etmek için bir jeneratör görevi görür. İçten yanmalı motor sayesinde bu araçlar yüksek voltajlı aküye ihtiyaç duymaz.

Sıralı hibritlerin aksine, bu üniteler, elektrik motoru ayrı bir güç ünitesi olarak kullanılmadığından daha yüksek yakıt tüketimine sahiptir. BMW 350E iPerformance gibi bazı modellerde elektrik motoru şanzımana entegre edilmiştir.

Bu çalışma şemasının bir özelliği, düşük krank mili hızlarında yüksek bir torktur.

Seri paralel devre

Bu şema Japon mühendisler tarafından geliştirildi. HSD (Hybrid Synergy Drive) olarak adlandırılır. Aslında, ilk iki tür enerji santrali operasyonunun işlevlerini birleştirir.

Aracın trafik sıkışıklığında yavaş çalışması veya yavaş sürmesi gerektiğinde, elektrik motoru devreye girer. Yüksek hızda enerji tasarrufu sağlamak için benzinli veya dizel (araç modeline bağlı olarak) motor bağlanır.

Keskin bir şekilde hızlanmanız gerekiyorsa (örneğin, sollama yaparken) veya araba yokuş yukarı sürüyorsa, elektrik santrali paralel modda çalışır - elektrik motoru, içten yanmalı motora yardımcı olur, bu da üzerindeki yükü azaltır ve sonuç olarak yakıt tüketimini azaltır.

Bir otomobilin içten yanmalı motorunun gezegen bağlantısı, gücün bir kısmını şanzımanın ana dişlisine ve bir kısmını da bataryayı veya elektrikli sürücüyü şarj etmek için jeneratöre aktarır. Böyle bir şemada, enerjiyi duruma göre dağıtan karmaşık elektronikler kurulur.

Seri-paralel güç aktarma organlarına sahip bir hibritin en belirgin örneği Toyota Prius'tur. Bununla birlikte, tanınmış Japon yapımı modellerin bazı modifikasyonları bu tür kurulumları zaten almıştır. Bunun bir örneği Toyota Camry, Toyota Highlander Hybrid, Lexus LS 600h'dir. Bu teknoloji aynı zamanda bazı Amerikan endişeleri tarafından da satın alındı. Örneğin, geliştirme Ford Escape Hybrid'de kendine yer buldu.

Hibrit toplama türleri

Tüm hibrit güç aktarma organları üç tipte sınıflandırılır:

• yumuşak melez;
• orta hibrit;
• tam hibrit.

Her birinin kendi işlevi ve benzersiz özellikleri vardır.

Mikro hibrit aktarma organı

Bu tür enerji santralleri, kinetik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi ve bataryaya geri döndürülmesi için genellikle bir geri kazanım sistemi ile donatılmıştır.

İçlerindeki tahrik mekanizması bir marş motorudur (aynı zamanda bir jeneratör olarak da hareket edebilir). Bu tür kurulumlarda elektrikli tekerlek tahriki yoktur. Şema, içten yanmalı motorun sık çalıştırılmasıyla kullanılır.

Orta hibrit güç aktarma organı

Bu tür arabalar da elektrik motoru nedeniyle hareket etmez. Bu durumda elektrik motoru, yük arttığında ana güç ünitesine yardımcı olarak görev yapar.

Bu tür sistemler aynı zamanda, ücretsiz enerjiyi bataryaya geri toplayan bir geri kazanım sistemi ile donatılmıştır. Orta hibrit üniteler daha verimli ısı motoru sağlar.

Tam hibrit güç aktarma organı

Bu tür kurulumlarda, içten yanmalı bir motorla çalıştırılan yüksek güçlü bir jeneratör vardır. Sistem, düşük araç hızlarında devreye girer.

Sistemin etkinliği, araç trafik sıkışıklığında yavaş hareket ettiğinde, "Başlat / Durdur" işlevinin varlığında kendini gösterir, ancak trafik ışıklarında ani bir şekilde hızlanmanız gerekir. Tam hibrit kurulumun bir özelliği, içten yanmalı motoru kapatma (debriyaj devre dışı) ve bir elektrik motorunu kullanma yeteneğidir.

Elektrifikasyon derecesine göre sınıflandırma

Teknik belgelerde veya bir araba modeli adına aşağıdaki terimler mevcut olabilir:

• mikro hibrit;
• hafif melez;
• tam melez;
• plug-in hibrit.

Mikro hibrit

Bu tür arabalarda geleneksel bir motor kurulur. Elektrikle çalıştırılmazlar. Bu sistemler ya bir başlatma / durdurma işlevi ile donatılmıştır ya da bir rejeneratif fren sistemi ile donatılmıştır (frenleme sırasında akü şarj edilir).

Bazı modeller her iki sistemle donatılmıştır. Bazı uzmanlar, bu tür araçların hibrit araçlar olarak kabul edilmediğine inanıyorlar, çünkü elektrikli tahrik sistemine entegre olmadan sadece benzinli veya dizel güç ünitesi kullanıyorlar.

Hafif melez

Bu tür arabalar da elektrik nedeniyle hareket etmiyor. Ayrıca önceki kategoride olduğu gibi bir ısı motoru kullanıyorlar. Bir istisna dışında - içten yanmalı motor bir elektrik tesisatı ile desteklenir.

Bu modellerde volan yoktur. İşlevi, bir elektrikli marş jeneratörü tarafından gerçekleştirilir. Elektrik sistemi, sert hızlanma sırasında düşük güçlü motorun geri tepmesini artırır.

Tam melez

Bu araçlar, elektrikli çekişle belirli bir mesafeyi kat edebilen araçlar olarak anlaşılmaktadır. Bu tür modellerde, yukarıda belirtilen herhangi bir bağlantı şeması kullanılabilir.

Bu tür melezler ana şebekeden şarj edilmez. Akü, rejeneratif fren sistemi ve jeneratörden gelen enerjiyle yeniden şarj edilir. Tek bir şarjla katedilebilecek mesafe pilin kapasitesine bağlıdır.

Hibrit eklentiler

Bu tür arabalar elektrikli bir araç olarak işlev görebilir veya içten yanmalı bir motorla çalışabilir. İki santralin birleşimi sayesinde makul bir yakıt ekonomisi sağlanır.

Hacimli bir bataryanın takılması fiziksel olarak imkansız olduğundan (elektrikli araçlarda bir gaz tankının yerini alır), böyle bir hibrit tek bir şarjla 50 km'ye kadar şarj etmeden yol alabilir.

Hibrit arabaların avantajları ve dezavantajları

Şu anda, hibrit bir ısı motorundan çevre dostu bir elektrik analoguna geçiş bağlantısı olarak düşünülebilir. Nihai hedefe henüz ulaşılamamış olsa da, modern yenilikçi gelişmelerin getirilmesi sayesinde, elektrikli taşımacılığın gelişiminde olumlu bir eğilim var.

Melezler bir geçiş seçeneği olduğundan, hem olumlu hem de olumsuz noktaları vardır. Artılar şunları içerir:

• Yakıt ekonomisi. Güç çiftinin çalışmasına bağlı olarak, bu gösterge% 30 veya daha fazlasına kadar artabilir.
• Şebeke kullanmadan şarj etme. Bu, kinetik enerji geri kazanım sistemi sayesinde mümkün hale geldi. Tam şarj olmamakla birlikte, mühendisler dönüşümü iyileştirebilirse, elektrikli araçların hiçbir şekilde prize ihtiyacı olmayacaktır.
• Daha küçük hacimli ve güçlü bir motor kurma yeteneği.
• Elektronikler, mekanikten çok daha ekonomiktir, yakıt dağıtırlar.
• Motor daha az ısınır ve trafik sıkışıklığında sürüş sırasında yakıt tüketilir.
• Benzinli / dizel ve elektrikli motorların kombinasyonu, yüksek güçlü akü bitmişse sürüşe devam etmenizi sağlar.
• Elektrik motorunun çalışması sayesinde içten yanmalı motor daha stabil ve daha az gürültülü çalışabilir.

Hibrit kurulumların ayrıca iyi bir dezavantaj listesi vardır:

• Çok sayıda şarj / deşarj döngüsü nedeniyle pil daha hızlı kullanılamaz hale gelir (hafif hibrit sistemlerde bile);
• Pil genellikle tamamen boşalmıştır;
• Bu tür arabaların parçaları oldukça pahalıdır;
• Gelişmiş elektronik ekipman gerektirdiğinden, kendi kendine onarım neredeyse imkansızdır;
• Benzinli veya dizel modellerle karşılaştırıldığında hibritler birkaç bin dolar daha pahalı;
• Düzenli bakım daha maliyetlidir;
• Karmaşık elektronikler dikkatli kullanım gerektirir ve oluşan hatalar bazen uzun bir yolculuğu kesintiye uğratabilir;
• Santrallerin işleyişini uygun şekilde ayarlayabilecek bir uzman bulmak zordur. Bu nedenle, pahalı profesyonel atölyelerin hizmetlerine başvurmanız gerekiyor;
• Piller, önemli sıcaklık dalgalanmalarına tolerans göstermez ve kendiliğinden boşalır.
• Bir elektrik motorunun çalışması sırasındaki çevre dostu olmasına rağmen, pillerin üretimi ve bertarafı son derece kirleticidir.

Hibritlerin ve elektrikli araçların içten yanmalı motorlara gerçek bir rakip haline gelebilmesi için, güç kaynaklarının iyileştirilmesi (böylece daha fazla enerji depolamak, ancak aynı zamanda çok hacimli olmamak) ve aküye zarar vermeden hızlı şarj sistemleri gereklidir.

Sorular ve Cevaplar:

Hibrit araç nedir? Bu, hareketine birden fazla güç ünitesinin dahil olduğu bir araçtır. Temel olarak, bir elektrikli araba ile klasik bir içten yanmalı motora sahip bir arabanın karışımıdır.

Hibrit ve geleneksel otomobil arasındaki fark nedir? Hibrit bir araba, elektrikli bir arabanın (motorun sessiz çalışması ve yakıt kullanmadan sürüş) avantajlarına sahiptir, ancak pil şarjı düştüğünde ana güç ünitesi (benzin) devreye girer.