Επαναφορτιζόμενα (Plug-in) Υβριδικά Οχήματα

Hλεκτρικός Κινητήρας

Σε ένα επαναφορτιζόμενο υβριδικό όχημα χρησιμοποιείται ένας σύγχρονος κινητήρας AC και ένας κινητήρας υψηλής απόδοσης DC χωρίς ψήκτρες που λειτουργεί με AC. Ένας κινητήρας υψηλής απόδοσης έχει καταστεί δυνατός μέσω μαγνητών νεοδυμίου (μόνιμος μαγνήτης) σε συνδυασμό με ρότορα από στρωματοποιημένα ηλεκτρομαγνητικά φύλλα χάλυβα. Επιπλέον, οι μόνιμοι μαγνήτες είναι ευθυγραμμισμένοι σε σχήμα V, που είναι η βέλτιστη διαμόρφωση για τη μεγιστοποίηση της ροπής και της ισχύος. Η τροφοδοσία υψηλής τάσης παρέχει επίσης μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Όλες αυτές οι βελτιώσεις έχουν οδηγήσει στη δημιουργία ενός ηλεκτροκινητήρα με το υψηλότερο επίπεδο απόδοσης ισχύος ως προς το βάρος και ισχύος ως προς τον όγκο στον κόσμο.

Παράδειγμα

Μέγιστη. ισχύς εξόδου: 60 kW (82 PS)
Μεγ. ροπή: 207 N•m (21.1 kgf•m)

Η ΤΟΥΟΤΑ με υβριδικά οχήματα επί 25 χρόνια αποτέλεσε τον προάγγελο της Ηλεκτροκίνησης

Μονάδα Ελέγχου Ισχύος

Η μονάδα ελέγχου ισχύος στο επαναφορτιζόμενο υβριδικό όχημα αποτελείται από έναν μετατροπέα για τη μετατροπή της συνεχούς τάσης (DC) που παρέχεται από μπαταρία σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) που κινεί τον κινητήρα και ένα κύκλωμα ενίσχυσης της τάσης που αυξάνει την τάση έως και 650 volt. Ο αντιδραστήρας έχει τροποποιηθεί σύμφωνα με τη βελτιωμένη ονομαστική τάση της μπαταρίας.

toyota2

toyota3

Σύστημα Φόρτισης Μπαταρίας από μια Εξωτερική Πηγή Ενέργειας

Τα επαναφορτιζόμενα υβριδικά οχήματα διαθέτουν φορτιστή μπαταρίας, ο οποίος επιτρέπει την επαναφόρτιση της μπαταρίας από μια οικιακή ηλεκτρική πρίζα. Ο χρόνος φόρτισης είναι περίπου 100 λεπτά στα 200 VAC και περίπου 180 λεπτά στα 100 VAC.

toyota4

toyota5

Υβριδικά οχήματα

Κινητήρας

Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιείται στην υβριδική τεχνολογία της Toyota είναι πιο αποδοτικός ενεργειακά, παράγοντας υψηλότερη απόδοση από τους συμβατικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Ο νέος κινητήρας Atkinson με υψηλή αναλογία εκτόνωσης του (2009) Prius, 2ZR-FXE, των 1,8 L αντικαθιστά τον προηγούμενο 1NZ-FXE των 1.5L. Ο πλούτος της ροπής που δημιουργείται από τον αυξημένο κυβισμό μειώνει τις στροφές του κινητήρα κατά τη διάρκεια της κίνησης με υψηλή ταχύτητα. Περαιτέρω βελτιώσεις στην απόδοση καυσίμου έχουν επιτευχθεί μέσω των ακόλουθων νέων μηχανισμών.

Ηλεκτρική αντλία νερού
Η αντλία νερού κινείται τώρα με ηλεκτρική ενέργεια από τη μπαταρία. Η απαλοιφή του ιμάντα κίνησης μειώνει τη μηχανική απώλεια και η ροή του ψυκτικού μπορεί να ελεγχθεί ακόμη περισσότερο με ακρίβεια σύμφωνα με τις συνθήκες του οχήματος.

Σύστημα επανακυκλοφορίας θερμότητας καυσαερίων
Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί θερμότητα εξάτμισης - η οποία δεν αξιοποιείτο - για το καλοριφέρ και για τη θέρμανση του κινητήρα, επιτρέποντας ταχύτερη λειτουργία του καλοριφέρ και του ζεστάματος του κινητήρα.

Σύστημα Ψυχρού EGR
Ο όγκος ροής των καυσαερίων ελέγχεται προσεκτικά από την ηλεκτρική βαλβίδα EGR και διοχετεύεται στην πολλαπλή εισαγωγή, μειώνοντας την αρνητική πίεση στην πολλαπλή και μειώνοντας την απώλεια άντλησης στον κινητήρα. Η ψύξη των καυσαερίων με το ψυγείο EGR πραγματοποιεί EGR μεγάλου όγκου.

Κυλινδρικά ωστήρια
Το σύστημα βαλβίδων διαθέτει κυλινδρικά ωστήρια, μειώνοντας την απώλεια τριβής στις κινήσεις των βαλβίδων.
Μέγιστη ισχύς εξόδου: 73kW(99PS) / 5,200 rpm
Μέγιστη ροπή: 142N•m(14.5kgf•m) / 4,000 rpm

toyota6

Ηλεκτρικός Κινητήρας

Χρήση σύγχρονου κινητήρα A / C για συμπαγή συσκευασία, μικρό βάρος και υψηλή απόδοση
Η υβριδική τεχνολογία της Toyota χρησιμοποιεί σύγχρονους κινητήρες A/C, οι οποίοι μπορούν να παράγουν αποτελεσματικά ισχυρή ροπή μέχρι τις υψηλές περιοχές των στροφών και να παρέχουν ελευθερία ελέγχου των στροφών του κινητήρα και της ροπής. Η Toyota πέτυχε επίσης να κατασκευάσει τους ηλεκτρικούς κινητήρες πιο συμπαγείς, ελαφρούς και αποδοτικούς, για ομαλότερες εκκινήσεις / επιταχύνσεις.
- 3-φασικό A/C
- Βέλτιστος έλεγχος της γωνίας μεταξύ περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και μαγνητών ρότορα
- Μόνιμοι μαγνήτες ρότορα τοποθετημένοι στην ιδανική διαμόρφωση σχήματος V
Μεγ. ισχύς: 60 kW (82PS)
Μεγ. ροπή: 207 N•m (21.1 kgf•m)
* Οι αριθμοί αφορούν το Prius που κατασκευάζεται σύμφωνα με τις προδιαγραφές της ιαπωνικής αγοράς.

toyota7

Διάταξη Διαχωρισμού Ισχύος (Power split device)

Ο διαχωρισμός ισχύος που παράγεται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης μεταξύ του συστήματος κίνησης και της γεννήτριας
Η διάταξη διαχωρισμού ισχύος διανέμει την ισχύ που παράγεται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης στη μονάδα κίνησης και στη γεννήτρια. Για να διαιρέσει την ισχύ αποτελεσματικά, χρησιμοποιεί ένα πλανητικό γρανάζι που αποτελείται από μια κορώνα, γρανάζια πινιό, ένα γρανάζι ήλιος και ένας πλανητικός φορέας.

  1. Ο περιστρεφόμενος άξονας του πλανητικού φορέα συνδέεται απευθείας με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης και περιστρέφει την περιμετρική κορώνα και το γρανάζι ήλιος μέσα από τα γρανάζια πινιόν.
  2. Ο περιστρεφόμενος άξονας της κορώνας συνδέεται απευθείας με τους ηλεκτρικούς κινητήρες και έτσι μεταφέρει την κινητήρια δύναμη στους τροχούς. Ο άξονας του γραναζιού ήλιος συνδέεται άμεσα με τη γεννήτρια και μετατρέπει την ισχύ που παράγεται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης σε ηλεκτρική ενέργεια.

toyota8

Αναγεννητική Πέδηση

Επαναχρησιμοποίηση της κινητικής ενέργειας χρησιμοποιώντας τους ηλεκτρικούς κινητήρες για την αναγέννηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Η υβριδική τεχνολογία της Toyota μπορεί να επαναχρησιμοποιήσει την κινητική ενέργεια χρησιμοποιώντας τους ηλεκτρικούς κινητήρες της για την αναγέννηση της ηλεκτρικής ενέργειας σε αυτό που ονομάζεται «αναγεννητική πέδηση».

Κανονικά, οι ηλεκτρικοί κινητήρες περιστρέφονται περνώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτούς. Ωστόσο, εάν χρησιμοποιηθεί κάποια εξωτερική δύναμη για την περιστροφή των ηλεκτρικών κινητήρων, αυτοί λειτουργούν ως γεννήτριες και παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό καθιστά δυνατή τη χρήση της περιστροφικής δύναμης του κινητήριου άξονα για περιστροφή των ηλεκτρικών κινητήρων, αναγεννώντας έτσι την ηλεκτρική ενέργεια για αποθήκευση στην μπαταρία και ταυτόχρονα επιβραδύνοντας το αυτοκίνητο με την αντίσταση αναγέννησης των ηλεκτρικών κινητήρων.

Το σύστημα συντονίζει την αναγεννητική πέδηση και τη λειτουργία πέδησης των συμβατικών υδραυλικών φρένων έτσι ώστε η κινητική ενέργεια, η οποία συνήθως απορρίπτεται ως θερμότητα τριβής κατά το φρενάρισμα, να συλλέγεται για μελλοντική επαναχρησιμοποίηση στη κανονική λειτουργία οδήγησης.

Συνήθως, η οδήγηση στην κίνηση της πόλης συνεπάγεται έναν κύκλο επιτάχυνσης που ακολουθείται από επιβράδυνση. Ο λόγος ανάκτησης ενέργειας υπό αυτές τις συνθήκες οδήγησης μπορεί επομένως να είναι αρκετά υψηλός.

Για να επωφεληθεί από αυτήν την κατάσταση, το σύστημα χρησιμοποιεί προληπτικά φρεναρίσματα αναγέννησης όταν κινείται το αυτοκίνητο στην περιοχή χαμηλών ταχυτήτων. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το Prius, το σύστημα μπορεί να εξοικονομήσει ενέργεια ισοδύναμη με 1ℓ πετρελαίου / βενζίνης ενώ κινείται στην κυκλοφορία της πόλης για 100 km.

Γεννήτρια

Περιστροφή υψηλής ταχύτητας για υψηλότερη μέγιστη ισχύ εξόδου. Όπως με τους ηλεκτρικούς κινητήρες, η υβριδική τεχνολογία της Toyota χρησιμοποιεί μια σύγχρονη γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος ικανή για αξονική περιστροφή υψηλής ταχύτητας, παράγοντας σημαντική ηλεκτρική ισχύ ενώ το αυτοκίνητο τρέχει στην περιοχή μεσαίων ταχυτήτων.

toyota9

Η Toyota έχει δημιουργήσει τον ιδανικό συνδυασμό γεννήτριας, ηλεκτρικού κινητήρα υψηλής απόδοσης και κινητήρα καύσης για να βελτιώσει την επιτάχυνση στην περιοχή χαμηλών έως μεσαίων ταχυτήτων.
Το νέο Prius (2009) έχει μια πιο συμπαγή, ελαφριά σχεδίαση που πραγματοποιείται μέσω της κεντρικής περιέλιξης των πηνίων.

Μονάδα Ελέγχου Ισχύος

Η υβριδική τεχνολογία της Toyota είναι εξοπλισμένη με μια Μονάδα Ελέγχου Ισχύος που αποτελείται από έναν αναστροφέα, έναν μετατροπέα τάσης-ενίσχυσης και έναν αναστροφέα AC / DC για να κινείται το αυτοκίνητο με τους ηλεκτρικούς κινητήρες.

Αναστροφέας (Inverter)
Ο αναστροφέας μετατρέπει το ρεύμα συνεχούς τάσης (DC) που παρέχεται από την μπαταρία σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) για να κινεί τους ηλεκτρικούς κινητήρες και να το χρησιμοποιήσει στη γεννήτρια. Αντιστρόφως, μετατρέπει το ρεύμα AC που παράγεται από τους ηλεκτροκινητήρες και τη γεννήτρια σε ρεύμα DC για να επαναφορτίσει την μπαταρία. Η άμεση ψύξη της συσκευής εναλλαγής χρησιμοποιείται στο νέο Prius (2009), βελτιώνοντας την απόδοση ψύξης και επιτρέποντας τη μείωση του μεγέθους του μετατροπέα και τη μείωση του βάρους.

Μετατροπέας Ενίσχυσης-Τάσης
Ο Μετατροπέας Ενίσχυσης-Τάσης αυξάνει σταδιακά την κανονική τάση τροφοδοσίας των 201,6 V DC σε μια μέγιστη των 650 V για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών κινητήρων και της γεννήτριας, όπως απαιτείται. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερη ισχύς μπορεί να παραχθεί από ένα μικρό ρεύμα για να επιδείξει υψηλή απόδοση από τους κινητήρες υψηλής απόδοσης, ενισχύοντας τη συνολική απόδοση του συστήματος. Σημαίνει επίσης ότι ο μετατροπέας μπορεί να γίνει μικρότερος και ελαφρύτερος.

Μετατροπέας DC/DC (Converter)
Ο μετατροπέας DC / DC κατεβαίνει την τάση τροφοδοσίας των 201,6 V από την μπαταρία στα 12 V, για χρήση από βοηθητικά συστήματα και ηλεκτρονικές συσκευές όπως ο εγκέφαλος ECU.

Μειωτήρας

Ο μειωτήρας ενισχύει τη ροπή από τους ηλεκτροκινητήρες.

Η υβριδική τεχνολογία της Toyota ενσωματώνει τον νέο εξελιγμένο μειωτήρα. Ο μειωτήρας έχει σχεδιαστεί για να μειώνει τις υψηλές στροφές των μπροστινών ηλεκτρικών κινητήρων έτσι ώστε η παραγόμενη ισχύς να μπορεί να μεταφέρεται στους τροχούς, με το πρόσθετο πλεονέκτημα της ενίσχυσης ροπής, δηλαδή με μεγαλύτερη ισχύ. Αυτό το αποτέλεσμα ενίσχυσης ροπής, σε συνδυασμό με υψηλότερη ικανότητα περιστροφής των εμπρός ηλεκτρικών κινητήρων, συνδυάζεται για να παρέχει απρόσκοπτη επιτάχυνση κατά βούληση.

toyota11

Υβριδικά Συστήματα

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι συνδυασμού ηλεκτρικών κινητήρων και κινητήρα εσωτερικής καύσης.
• Σειριακό Υβριδικό Σύστημα
• Παράλληλο Υβριδικό Σύστημα
• Σειριακό/Παράλληλο Υβριδικό Σύστημα

Σειριακό Υβριδικό Σύστημα

Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης περιστρέφει τη γεννήτρια. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια τροφοδοτείται στον ηλεκτρικό κινητήρα που κινεί τους τροχούς. Η ισχύς ρέει προς τους τροχούς εν σειρά. Με άλλα λόγια, η ισχύς από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης στον ηλεκτρικό κινητήρα μεταφέρεται εν σειρά, εξ ου και το όνομα Σειριακό Υβριδικό Σύστημα.

toyota12

Παράλληλο Υβριδικό Σύστημα

Οι τροχοί κινούνται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης και τον ηλεκτρικό κινητήρα. Η πηγή ισχύος επιλέγεται σύμφωνα με τις συνθήκες οδήγησης. Το όνομα του συστήματος προέρχεται από το γεγονός ότι οι πηγές ισχύος λειτουργούν παράλληλα. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι η κύρια πηγή ισχύος. Ο ηλεκτρικός κινητήρας χρησιμοποιείται για τη συμπλήρωση ισχύος κατά την επιτάχυνση. Ωστόσο, ο ηλεκτρικός κινητήρας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κίνηση του αυτοκινήτου ενώ παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

toyota13

Σειριακό / Παράλληλο Υβριδικό Σύστημα (TOYOTA)

Με το Σειριακό - Παράλληλο Υβριδικό Σύστημα, είναι δυνατόν να κινούνται οι τροχοί χρησιμοποιώντας και τις δύο πηγές ισχύος (ηλεκτρικοί κινητήρες ή / και κινητήρας εσωτερικής καύσης), καθώς και να παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα ενώ λειτουργούν οι ηλεκτροκινητήρες. Το σύστημα κινεί το αυτοκίνητο μόνο από τους ηλεκτροκινητήρες ή χρησιμοποιώντας τον κινητήρα εσωτερικής καύσης και τους ηλεκτροκινητήρες μαζί, ανάλογα με τις συνθήκες οδήγησης. Δεδομένου ότι η γεννήτρια είναι ενσωματωμένη στο σύστημα, η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί ενώ το αυτοκίνητο λειτουργεί.

Τα βασικά συγκροτήματα του συστήματος είναι οι ηλεκτρικοί κινητήρες, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης, η γεννήτρια, η διάταξη διαχωρισμού ισχύος και η μονάδα ελέγχου ισχύος (αναστροφέας / μετατροπέας). Η διάταξη διαχωρισμού ισχύος μεταφέρει μέρος της ισχύος που παράγεται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης για την κίνηση των τροχών και το υπόλοιπο στη γεννήτρια είτε για να παρέχει ηλεκτρική ισχύ για τους ηλεκτρικούς κινητήρες είτε για να επαναφορτίσει τη μπαταρία.

toyota14

Αυτό το σύστημα εκμεταλλεύεται τους ενεργειακά αποδοτικούς ηλεκτρικούς κινητήρες όταν το αυτοκίνητο λειτουργεί στην περιοχή χαμηλών στροφών και ενεργοποιεί τον κινητήρα εσωτερικής καύσης όταν το αυτοκίνητο λειτουργεί στην περιοχή υψηλότερων στροφών. Με άλλα λόγια, το σύστημα μπορεί να ελέγξει και τις δύο πηγές ισχύος για βέλτιστη ενεργειακά αποδοτική λειτουργία υπό οποιεσδήποτε συνθήκες οδήγησης.

Η Toyota έχει ενσωματώσει άλλες τεχνολογίες αιχμής για τη βελτίωση και την ανάπτυξη του συστήματος μετάδοσης κίνησης, των συστημάτων παραγωγής και ελέγχου. Ως αποτέλεσμα, προσφέρονται πολλά οφέλη που δεν ήταν δυνατόν να προσφερθούν πριν με έναν συμβατικό κινητήρα.

Πηγή: http://www.toyota-global.com

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 [at] tosynergeio.gr

 

 

Social Media

Facebook-color Instagram-color youtube-color Twitter linkedin

Σεμινaρια ιδεεα

 

electricity

3-ήμερο Σεμινάριο με τίτλο «Βασικές Αρχές Ηλεκτρισμού – Πολύμετρο – Yψηλή Τάση & Ηλεκτρικά / Υβριδικά Οχήματα»

Δευτέρα 18, Τρίτη 19 & Πέμπτη 21 Οκτωβρίου 2021

18:00-20:00

Δηλώστε Συμμετοχή...
Charlotte Toyota engine

Τεχνικό Σεμινάριο 2021 στην Yβριδική Tεχνολογία (Θεωρία & Πρακτική) 23-24 Οκτωβρίου 2021

Θα δοθεί Βεβαίωση Παρακολούθησης και το Αυτοκόλλητο σήμα εξωτερικού χώρου του εκπαιδευμένου Συνεργείου στην Υβριδική Τεχνολογία.
Δηλώστε Συμμετοχή...