Αρχιτεκτονική Μετάδοσης κίνησης (Μέρος A)

Το ήπιο υβριδικό 48 V P2 Hybrid της Continental. Μια χρήσιμη τεχνολογία γεφύρωσης - Μέρος ‘Α
 
Εκτός από τις τρέχουσες εκτιμήσεις, οι οποίες προβλέπουν ταχύτερη ανάπτυξη της αμιγώς ηλεκτρικής κινητικότητας, υπάρχει επίσης μια αυξανόμενη τάση για αποτελεσματική υβριδοποίηση σε επίπεδο εισόδου προκειμένου να μπορέσουν να επιτύχουν τους στόχους για το 2020 για το CO2. Σχεδόν όλες αυτές οι μεταδόσεις κίνησης χρησιμοποιούν σήμερα ένα σύστημα 48 V. Αυτό σημαίνει ότι οι βενζινοκινητήρες μπορούν τώρα να επιτύχουν συγκρίσιμες επιδόσεις όσον αφορά τις εκπομπές CO2 με εκείνες των πετρελαιοκινητήρων. Διάφορες τεχνικές έννοιες έχουν προκύψει από τις τρέχουσες τοπολογίες P0 έως Ρ4 για υβριδισμό 48 V του κινητήρα σε οχήματα που κινούνται από κινητήρα εσωτερικής καύσης.

arxitektoniki A 4

Η πιθανή και χρήσιμη περιοχή απόδοσης των συστημάτων 48 V και οι επιτεύξιμες λειτουργίες ποικίλλουν ανάλογα με τη σχετική τοπολογία. Έχει αποδειχθεί ότι, χρησιμοποιώντας τόσο συστήματα υψηλής απόδοσης Ρ2 όσο και Ρ3 / Ρ4, υπάρχει σημαντικά μεγαλύτερο δυναμικό για μείωση του CO2 σε σύγκριση με τα σημερινά, εγκατεστημένα συστήματα P0 με ισχύ από 8 έως 10 kW.

Ανάλογα με τον χρησιμοποιούμενο κύκλο οδήγησης, οι πιθανές μειώσεις κυμαίνονται από έως και 20% (NEDC) ή έως και 16% (WLTC) σε σύγκριση με οχήματα με συμβατικό σύστημα μετάδοσης κίνησης. Σε αυτές τις τιμές κατανάλωσης, η Schaeffler εκτιμά ότι, γραμμάριο, γραμμάριο, το πλήρες σύστημα P2 είναι οικονομικότερο σε σχέση με το CO2 από το P0.

Με βάση αυτά τα στοιχεία της κατανάλωσης, η Schaeffler εκτιμά ότι το πλήρες σύστημα P2 είναι πιο οικονομικό ανά γραμμάριο C02 που έχει εξοικονομηθεί από ένα P0.

Επιπρόσθετες μειώσεις του CO2 μπορούν να επιτευχθούν στα συστήματα Ρ2, ιδιαίτερα σε σύγκριση με τα συστήματα P0, λόγω της δυνατότητας αποσύμπλεξης του κινητήρα χρησιμοποιώντας το πρόσθετο στοιχείο αποσύνδεσης (K0) μεταξύ της ηλεκτρικής μηχανής και του κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Η δυνατότητα χρήσης της σχέσης των γραναζιών μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων, επιτρέπει στον ηλεκτρικό κινητήρα του συστήματος P2 να λειτουργεί στην πιο αποδοτική περιοχή του και ως εκ τούτου προσφέρει ένα πλεονέκτημα σε σύγκριση με ένα P3 / P4. Επιπλέον, όσον αφορά τη θέση εγκατάστασης και τη λειτουργία τους, τα συστήματα P2 δεν περιορίζονται επίσης σε παραγωγή περίπου 10 kW. Αυτό δημιουργεί ένα σημαντικό ζήτημα όσον αφορά τον σχεδιασμό του συστήματος: Ποια ηλεκτρική ισχύς πρέπει να εγκατασταθεί σε ένα σύστημα 48 V προκειμένου να διασφαλιστεί ότι επιτυγχάνεται η μέγιστη δυνατή μείωση τόσο της κατανάλωσης όσο και των εκπομπών CO2 σε εύλογο κόστος;

Αυτές οι εκτιμήσεις πρέπει προφανώς να λαμβάνουν επίσης υπόψη τις απαιτήσεις για την ηλεκτρική έξοδο που απαιτείται για τη δημιουργία αντιληπτών λειτουργιών κίνησης από την οπτική γωνία του πελάτη.
Προκειμένου να δημιουργηθούν αυτές οι αντιληπτές λειτουργίες μετάδοσης κίνησης, η Schaeffler πιστεύει ότι είναι σκόπιμο να αυξηθεί η απόδοση της ηλεκτρικής μηχανής σε περίπου 20 kW, ανάλογα με την κλάση του οχήματος. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι σε αυτό το επίπεδο παραγωγής είναι δυνατό να επιτευχθεί άνετη, αμιγώς ηλεκτρική οδήγηση σε τυπική κυκλοφορία εντός πόλης με ταχύτητα έως και 30 χλμ./ώρα, σε μορφή που οι πελάτες θα αγκαλιάσουν - και αυτό είναι πέρα από τις υπάρχουσες λειτουργίες κίνησης, ηλεκτροκίνητο παρκάρισμα, ρολλάρισμα και ενίσχυση της κίνησης. Η αρχιτεκτονική P2 επιτρέπει την επανεκκίνηση της μηχανής εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) μετά από αυτή την καθαρά ηλεκτρική οδήγηση καθώς και μετά από μια φάση ρολλαρίσματος χρησιμοποιώντας το K0 με τον υπάρχοντα ηλεκτροκινητήρα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν χρειάζεται ένα πρόσθετο σύστημα εκκίνησης στη διαμόρφωση P2.

arxitektoniki A 3

Τόσο ο ομοαξονικός όσο και ο παράλληλος σχεδιασμός έχουν έναν ξηρό πολύδισκο συμπλέκτη. Αυτός είναι πλήρως ενσωματωμένος στο ρότορα ή στην τροχαλία ιμάντα μαζί με τον slave κύλινδρο ενεργοποίησης. Ο τρέχον σχεδιασμός μπορεί να μεταδίδει ροπές μέχρι 300 Nm με πολύ χαμηλές ροπές έλξης όταν ο συμπλέκτης είναι ανοιχτός κατά τη διάρκεια των ηλεκτρικών φάσεων οδήγησης, ανάκτησης ενέργειας και πορείας. Η αύξηση του μήκους του κινητήριου άξονα στις τρέχουσες μονάδες είναι 80 mm για την ομοαξονική παραλλαγή και 30 mm για την παραλλαγή του παράλληλου άξονα.
Ένας αυτοματοποιημένος συμπλέκτης οδήγησης, δηλαδή ένας που μπορεί να φιλοξενήσει διαφορετικές στρατηγικές οδήγησης, απαιτείται για λειτουργικούς λόγους όταν συνδυάζει την υβριδική μονάδα P2 με ένα μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων. Αυτό επιτρέπει στη διασύνδεση του οδηγού να είναι είτε ένα σύστημα ηλεκτρικού συμπλέκτη, το οποίο περιλαμβάνει πεντάλ συμπλέκτη είτε ηλεκτρονικό σύστημα διαχείρισης συμπλέκτη (ECM) χωρίς πεντάλ συμπλέκτη, ανάλογα με το βαθμό αποδοχής του πελάτη.

Η μονάδα ECM παρέχει στον οδηγό άλλα πλεονεκτήματα, όπως μια λειτουργία ρολλαρίσματος κατά την οδήγηση σε κυκλοφοριακή συμφόρηση.

Επιπλέον, η μονάδα 48 V P2 μπορεί να συνδυαστεί με όλα τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων. Αυτό σημαίνει ότι η υποδοχή (φωλιά), ο αποσβεστήρας, και ο μηχανισμός αποσύμπλεξης του συμπλέκτη, το σύστημα EE και τα υποσυστήματα των στοιχείων εκκίνησης μπορούν να βελτιστοποιηθούν από την άποψη του σχεδιασμού τους.

arxitektoniki A 2

Το στοιχείο εκκίνησης μπορεί επομένως να έχει διπλό συμπλέκτη, μετατροπέα (CVT, αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων) ή υγρό συμπλέκτη ως αντικατάσταση του υφιστάμενου μετατροπέα. Υπάρχουν νέες λύσεις για εφαρμογές με υγρό διπλού συμπλέκτη, στον οποίο οι συμπλέκτες K0 / K1 / K2 μπορούν να ενσωματωθούν πλήρως στο ρότορα ενός ηλεκτρικού κινητήρα που απαιτεί μόνο ενεργό μήκος 45 mm. Η τεχνολογία αυτή μπορεί επομένως να συνδυαστεί με την πλειοψηφία των τετρακύλινδρων κινητήρων σε μικρά οχήματα.

Όπως αναφέρεται στην εισαγωγή, ο σχεδιασμός ενός ηλεκτρικού συστήματος με ισχύ κινητήρα 15 έως 20 kW αρχικά βασίζεται στην πιθανή εξοικονόμηση CO2.

Υπάρχουν μερικές ακόμα βασικές απαιτήσεις για το υποσύστημα, συμπεριλαμβανομένης μιας πολύ υψηλής απόδοσης καθώς και υψηλής ροπής για γρήγορες ζεστές εκκινήσεις και αξιόπιστες εκκινήσεις με ψυχρό κινητήρα.

Τα σχέδια με μέγιστη ροπή 180 Nm επιτρέπουν στους σύγχρονους τετρακύλινδρους κινητήρες (βενζίνη και ντίζελ) να ξεκινούν σε θερμοκρασίες χαμηλότερες των -30 °C.

arxitektoniki A 1
 
Λόγω των εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων στον διαθέσιμο χώρο μεταξύ του κινητήρα και του κιβωτίου ταχυτήτων, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα PMSM στον ομοαξονικό σχεδιασμό.

Συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται ένα συμπυκνωμένο πηνίο με τον εξαιρετικά συμπαγή ηλεκτρικό κινητήρα με ενεργό μήκος περίπου. 45 mm. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα όχι μόνο το μειωμένο συνολικό μήκος του ηλεκτρικού κινητήρα που επιτρέπουν οι περιελίξεις μικρού άκρου, αλλά και την υψηλή βέλτιστη μέγιστη απόδοση άνω του 96% και τις σχετικές κλίμακες κατανάλωσης άνω του 95%. Η προκύπτουσα απόδοση σε επίπεδο συστήματος (συμπεριλαμβανομένων των ολοκληρωμένων ηλεκτρονικών ισχύος) είναι έως και 93% στο σχετική αυτονομία οδήγησης.

Όπως συμβαίνει με όλα τα υβριδικά οχήματα, η εκκίνηση της μηχανής καύσης και η επακόλουθη συσσώρευση ροπής είναι ένα από τα βασικά κριτήρια αποδοχής. Τα συστήματα που εμφανίζονται εδώ χρησιμοποιούν άνετα το σύστημα 48 V μέσω του συμπλέκτη αποσύμπλεξης, έτσι ώστε να μην απαιτείται πλέον το συμβατικό μοτέρ μίζας. Ξεκινώντας από μια φάση ρολλαρίσματος, ο οδηγός λαμβάνει την αρχική αντίδραση από τη μειωμένη ροπή ανάκτησης. Ο συμπλέκτης K0 κλείνει σε λιγότερο από 100 ms και ο στροφαλοφόρος άξονας επιταχύνεται και συνδέεται με τον κινητήρα (χρόνος επιτάχυνσης τυπικά 600 ms) χρησιμοποιώντας την περιστροφική ενέργεια του ηλεκτροκινητήρα και των συμπλεκτών. Ένα πρόσθετο σύστημα άνετης εκκίνησης που συνδέεται απευθείας με τη μηχανή εσωτ. καύσης, όπως απαιτείται στα concepts P3 και P4, δεν περιλαμβάνεται σε αυτή τη διαμόρφωση. Περαιτέρω απόδειξη της αποδοχής αυτής σε συνδυασμό με ένα μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων είναι μέρος της εστίασης των τρεχουσών βελτιστοποιήσεων στο όχημα GTC2 που αναπτύχθηκε με την Continental και τη Ford.

ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΑΡΘΡΟ

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΙΔΕΕΑ

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

Εφημερίδα
Το Συνεργείο του Αυτοκινήτου

 

Σαρανταπόρου 70
Χαλάνδρι, 15231 - Χάρτης

 

Τ 210 2825611, 210 6754419
F 210 2842420

 

info@tosynergeio.gr

 

 

Social Media

facebook logored YouTube redr Twitter

 

Σεμινάρια Επόμενου Μήνα
seminar january 2020

2 Σεμινάρια μέσω Υπολογιστή (Webinar) 29 - 30 Ιανουαρίου

ΣΥΣΤΗΜΑ START STOP (29/1 18.00 -20.00)

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΠΟΒΟΗΘΗΣΗΣ ΤΙΜΟΝΙΟΥ (30/1 18.00 -20.00)

Δηλώστε Συμμετοχή...
7seminars

7 Διήμερα Σεμινάρια Νέας Τεχνολογίας με φυσική παρουσία

Νέος κύκλος σεμιναρίων με φυσική παρουσία A΄ 6μηνο 2020. Γίνε εσύ ο Μηχανικός του μέλλοντος!

 

Δηλώστε Συμμετοχή...