하이브리드 엔진의 작동 방식, 경제적인 모터의 장단점
하이브리드 차량의 출현은 탄화수소 연료를 사용하는 내연 기관(ICE)에서 청정 발전소로 전환하는 자동차 제조업체의 강제 조치가 되었습니다. 기술은 아직 본격적인 전기 자동차, 연료 전지 자동차 또는 자율 운송 개발을 위해 이론적으로 가능한 방향의 많은 목록에서 다른 것을 생성하는 것을 허용하지 않았으며 필요성은 이미 성숙했습니다.
정부는 환경 요구 사항으로 자동차 산업을 강력하게 단속하기 시작했으며 소비자는 정유 제품 중 하나에서 XNUMX년 이상 알려진 모터의 또 다른 미세한 개선이 아닌 질적 발전을 원했습니다.
어떤 차를 "하이브리드"라고 부릅니까?
중간 단계의 동력 장치는 이미 입증된 내연 기관 설계와 하나 이상의 전기 모터의 조합으로 시작되었습니다.
견인 장치의 전기 부분은 가스 엔진 또는 디젤 엔진, 배터리 및 차량 제동 중에 방출된 에너지를 드라이브로 반환하는 복구 시스템에 기계적으로 연결된 발전기에 의해 구동됩니다.
아이디어의 실제 구현을 위한 모든 수많은 계획을 하이브리드라고 합니다.
때때로 제조업체는 시작-정지 모드에서 주 모터를 시동하는 데만 전기 드라이브를 사용하는 하이브리드 시스템을 호출하여 고객을 오도합니다.
전기 모터와 바퀴가 연결되어 있지 않고 전기 견인력으로 운전할 가능성이 있기 때문에 이러한 자동차를 하이브리드 자동차로 간주하는 것은 올바르지 않습니다.
하이브리드 엔진의 작동 원리
다양한 디자인으로 이러한 기계에는 공통된 기능이 있습니다. 그러나 기술적인 관점에서 볼 때 차이점이 너무 커서 실제로는 장점과 단점이 있는 다른 자동차입니다.
장치
각 하이브리드에는 다음이 포함됩니다.
- 변속기, 온보드 저전압 전원 공급 장치 네트워크 및 연료 탱크가 있는 내연 기관;
- 트랙션 모터;
- 직렬 및 병렬로 연결된 배터리로 구성된 대부분의 경우 매우 높은 전압의 축전지;
- 고전압 스위칭을 통한 전원 배선;
- 전자 제어 장치 및 온보드 컴퓨터.
통합 기계식 및 전기식 변속기의 모든 작동 모드를 보장하는 것은 일반적으로 자동으로 발생하며 일반적인 교통 통제만 운전자에게 맡겨집니다.
작업 계획
전기 및 기계 구성 요소를 서로 다른 방식으로 연결할 수 있으며, 시간이 지남에 따라 잘 정립되고 자주 사용되는 체계가 두드러졌습니다.
이것은 전체 에너지 균형에서 전기 견인의 특정 비율에 따른 드라이브의 이후 분류에는 적용되지 않습니다.
일관된
첫 번째 계획, 가장 논리적이지만 지금은 자동차에 거의 사용되지 않습니다.
주요 임무는 소형 전기 부품이 제어하기 매우 어려운 부피가 큰 기계식 변속기를 성공적으로 대체한 중장비에서 작업하는 것이었습니다. 일반적으로 디젤 엔진인 엔진은 발전기에만 독점적으로 탑재되며 바퀴에 직접 연결되지 않습니다.
발전기에서 생성된 전류는 견인 배터리를 충전하는 데 사용할 수 있으며, 제공되지 않는 경우 전기 모터로 직접 전송됩니다.
소위 모터 휠의 원리에 따라 자동차의 각 바퀴에 설치될 때까지 하나 이상이 있을 수 있습니다. 추력의 양은 전력 전기 장치에 의해 조절되며 내연 기관은 최적의 모드에서 지속적으로 작동할 수 있습니다.
평행선
이 계획은 이제 가장 일반적입니다. 여기에서 전기 모터와 내연 기관은 공통 변속기에서 작동하며 전자 장치는 각 드라이브의 최적 에너지 소비 비율을 조절합니다. 두 엔진 모두 바퀴에 연결되어 있습니다.
복구 모드는 제동 중에 전기 모터가 발전기로 바뀌고 축전지를 충전할 때 지원됩니다. 얼마 동안 자동차는 충전 상태로만 움직일 수 있으며 주 내연 기관은 소음이 차단됩니다.
경우에 따라 가정용 AC 네트워크 또는 특수 충전소에서 외부 충전할 수 있는 상당한 용량의 배터리가 사용됩니다.
일반적으로 여기에서 배터리의 역할은 작습니다. 그러나 스위칭이 단순화되고 위험한 고전압 회로가 필요하지 않으며 배터리의 질량이 전기 자동차보다 훨씬 적습니다.
혼합
전기 구동 기술과 저장 용량의 발달로 견인력을 만드는 전기 모터의 역할이 커져 가장 진보된 직병렬 시스템이 등장하게 되었습니다.
여기에서 정지 상태에서 출발하여 저속으로 이동하는 것은 전기 견인으로 이루어지며 내연 기관은 높은 출력이 필요하고 배터리가 소진되었을 때만 연결됩니다.
두 모터 모두 드라이브 모드에서 작동할 수 있으며 신중한 전자 장치가 에너지 흐름을 지시하는 위치와 방법을 선택합니다. 운전자는 그래픽 정보 디스플레이에서 이를 따를 수 있습니다.
전기 모터에 에너지를 공급하거나 배터리를 충전할 수 있는 직렬 회로에서와 같이 추가 발전기가 사용됩니다. 제동 에너지는 트랙션 모터의 반전을 통해 회복됩니다.
이것은 특히 최초이자 잘 알려진 Toyota Prius 중 하나 인 현대 하이브리드가 배열 된 수입니다.
Toyota Prius의 예에서 하이브리드 엔진은 어떻게 작동합니까?
이 차는 현재 XNUMX세대이며 경쟁 하이브리드가 디자인의 복잡성과 효율성을 계속 증가시키고 있지만 어느 정도 완벽에 도달했습니다.
여기에서 드라이브의 기본은 내연 기관과 전기 모터가 바퀴에 토크를 생성하는 모든 조합에 참여할 수 있는 시너지 원리입니다. 작업의 병렬성은 동력 흐름이 혼합되어 차동 장치를 통해 구동 휠로 전달되는 유성 유형의 복잡한 메커니즘을 제공합니다.
시작 및 시작 가속은 전기 모터에 의해 수행됩니다. 전자 장치가 기능이 충분하지 않다고 판단하면 Atkinson 사이클에서 작동하는 경제적인 가솔린 엔진이 연결됩니다.
Otto 모터가 장착된 기존 자동차에서는 과도 상태로 인해 이러한 열 사이클을 사용할 수 없습니다. 그러나 여기서 그들은 전기 모터에 의해 제공됩니다.
유휴 모드는 제외되며 Toyota Prius가 내연 기관을 자동으로 시작하면 가속을 돕고 배터리를 충전하거나 에어컨을 제공하기 위해 즉시 작업을 찾습니다.
끊임없이 부하를 가하고 최적의 속도로 작동하여 휘발유 소비를 최소화하여 외부 속도 특성의 가장 유리한 지점에 있습니다.
이러한 모터는 가역 발전기가 수행하는 것과 같이 상당한 속도로 회전해야만 시작할 수 있기 때문에 전통적인 스타터는 없습니다.
배터리는 용량과 전압이 다르며 가장 복잡한 충전식 버전의 PHV에서는 이미 350Ah에서 25볼트의 전기 자동차에 매우 일반적입니다.
하이브리드의 장점과 단점
다른 타협과 마찬가지로 하이브리드는 순수 전기 자동차 및 일반적인 클래식 석유 연료 자동차보다 열등합니다.
그러나 동시에 그들은 주요 속성으로 행동하는 누군가를 위해 여러 속성에서 이익을 얻습니다.
- 내연 기관의 유해한 배출을 방지하는 데 사용되는 수단의 단순화;
- 그러나 약간의 연비 달성;
- 내연 기관의 사용이 금지된 순수 전기 견인으로 이동할 수 있는 가능성;
- 선언된 용량의 상당히 간단한 증가;
- 전기 자동차와 달리 에너지 없이 전기 네트워크에서 떨어져 있을 수 없습니다.
모든 단점은 기술의 복잡성과 관련이 있습니다.
- 하이브리드 작업을 위해 특별히 훈련된 유능한 직원의 필요성;
- 연료를 소비하는 차량의 질량 증가;
- 자동차 가격 상승;
- 내연 기관 및 이와 관련된 모든 것의 보존으로 인한 전기 자동차의 손실;
- 여전히 불충분하게 개발된 기술과 디자인에 대한 통일된 접근 방식의 부족;
- 배터리 생산 및 폐기시 열악한 환경 친화 성.
클래식 자동차가 완전히 사라진 후에도 하이브리드 생산이 계속될 가능성이 있습니다.
그러나 이것은 작고 경제적이며 잘 제어되는 단일 탄화수소 연료 엔진이 생성되는 경우에만 발생하며, 이는 미래의 전기 자동차에 추가되어 여전히 부족한 자율성을 크게 증가시킬 것입니다.
