Como funciona un motor híbrido, os pros e os contras dun motor económico
Contido
A aparición dos vehículos híbridos converteuse nunha medida obrigada dos fabricantes de automóbiles na transición dos motores de combustión interna (ICE) en combustibles de hidrocarburos a centrais eléctricas máis limpas. A tecnoloxía aínda non permitiu a creación dun coche eléctrico en toda regla, dun coche de pila de combustible ou calquera outro dunha gran lista de direccións teoricamente posibles para o desenvolvemento do transporte autónomo, e a necesidade xa madurou.
Os gobernos comezaron a reprimir fortemente a industria automotriz cos requisitos ambientais, e os consumidores querían ver un paso adiante cualitativo, e non outra mellora microscópica dun motor coñecido desde hai máis dun século nun dos produtos de refinación de petróleo.
Que coche se chama "híbrido"
A unidade de potencia da etapa intermedia comezou a ser unha combinación dun deseño xa probado dun motor de combustión interna e un ou máis motores eléctricos.
A parte eléctrica da unidade de tracción está alimentada por xeradores conectados mecánicamente a un motor de gas ou diésel, baterías e un sistema de recuperación que devolve á propulsión a enerxía liberada durante a freada do vehículo.
Todos os numerosos esquemas para a implementación práctica da idea chámanse híbridos.
Ás veces, os fabricantes enganan aos clientes chamando a sistemas híbridos nos que a tracción eléctrica só se usa para arrancar o motor principal no modo de arranque e parada.
Dado que non existe conexión entre os motores eléctricos e as rodas e a posibilidade de circular con tracción eléctrica, é incorrecto atribuír estes coches a híbridos.
O principio de funcionamento dos motores híbridos
Con toda a variedade de deseños, tales máquinas teñen características comúns. Pero as diferenzas son tan grandes desde o punto de vista técnico que en realidade son coches diferentes coas súas propias vantaxes e desvantaxes.
Dispositivo
Cada híbrido inclúe:
- motor de combustión interna coa súa transmisión, rede de alimentación de baixa tensión a bordo e depósito de combustible;
- motores de tracción;
- baterías de almacenamento, a maioría das veces de alta tensión, constituídas por baterías conectadas en serie e en paralelo;
- cableado de alimentación con conmutación de alta tensión;
- unidades electrónicas de control e ordenadores de a bordo.
Asegurando que todos os modos de funcionamento dunha transmisión mecánica e eléctrica integradas adoitan producirse automaticamente, só se encarga o control xeral do tráfico ao condutor.
Esquemas de traballo
É posible conectar os compoñentes eléctricos e mecánicos entre si de diferentes xeitos; co paso do tempo, destacaron esquemas específicos ben establecidos e de uso frecuente.
Isto non se aplica á clasificación posterior da propulsión segundo a participación específica da tracción eléctrica no balance enerxético global.
consistente
O primeiro esquema, o máis lóxico, pero agora pouco usado nos coches.
A súa tarefa principal era traballar en equipos pesados, onde os compoñentes eléctricos compactos substituíron con éxito unha voluminosa transmisión mecánica, que tamén é moi difícil de controlar. O motor, xeralmente un motor diésel, cárgase exclusivamente nun xerador eléctrico e non está conectado directamente ás rodas.
A corrente xerada polo xerador pódese utilizar para cargar a batería de tracción, e cando non se proporciona, envíase directamente aos motores eléctricos.
Pode haber un ou máis deles, ata a instalación en cada roda dun coche segundo o principio das chamadas rodas motorizadas. A cantidade de empuxe está regulada pola unidade eléctrica de potencia e o motor de combustión interna pode funcionar constantemente no modo máis óptimo.
Paralelo
Este esquema é agora o máis común. Nel, o motor eléctrico e o motor de combustión interna traballan para unha transmisión común, e a electrónica regula a relación óptima de consumo de enerxía por cada un dos accionamentos. Os dous motores están conectados ás rodas.
O modo de recuperación é compatible cando, durante a freada, o motor eléctrico convértese nun xerador e recarga a batería de almacenamento. Durante algún tempo, o coche só pode moverse coa súa carga, o principal motor de combustión interna está amortiguado.
Nalgúns casos, utilízase unha batería de considerable capacidade, equipada coa posibilidade de carga externa desde unha rede de CA doméstica ou unha estación de carga especializada.
En xeral, o papel das baterías aquí é pequeno. Pero a súa conmutación simplifícase, aquí non se necesitan circuítos perigosos de alta tensión e a masa da batería é moito menor que a dos vehículos eléctricos.
mesturado
Como resultado do desenvolvemento da tecnoloxía de accionamento eléctrico e da capacidade de almacenamento, o papel dos motores eléctricos na creación de esforzo de tracción aumentou, o que provocou a aparición dos sistemas en serie-paralelo máis avanzados.
Aquí, a partir de parado e o movemento a baixas velocidades lévanse a cabo con tracción eléctrica, e o motor de combustión interna está conectado só cando se require un alto rendemento e cando as baterías están esgotadas.
Ambos os dous motores poden funcionar en modo de condución, e unha unidade electrónica ben pensada elixe onde e como dirixir os fluxos de enerxía. O condutor pode seguir isto na pantalla de información gráfica.
Emprégase un xerador adicional, como nun circuíto en serie, que pode subministrar enerxía aos motores eléctricos ou cargar unha batería. A enerxía de freada é recuperada a través do reverso do motor de tracción.
Así se organizan moitos híbridos modernos, en particular un dos primeiros e coñecidos - Toyota Prius
Como funciona un motor híbrido co exemplo do Toyota Prius
Este coche xa vai pola súa terceira xeración e alcanzou certo grao de perfección, aínda que os híbridos da competencia seguen aumentando a complexidade e a eficiencia dos deseños.
A base da tracción aquí é o principio de sinerxía, segundo o cal un motor de combustión interna e un motor eléctrico poden participar en calquera combinación na creación de par nas rodas. O paralelismo do seu traballo proporciona un mecanismo complexo de tipo planetario, onde os fluxos de potencia se mesturan e se transmiten a través do diferencial ás rodas motrices.
O arranque e a aceleración de arranque realízase mediante un motor eléctrico. Se a electrónica determina que as súas capacidades non son suficientes, conéctase un motor de gasolina económico que funciona no ciclo Atkinson.
Nos coches convencionais con motores Otto, tal ciclo térmico non se pode utilizar debido a condicións transitorias. Pero aquí son proporcionados por un motor eléctrico.
O modo de inactividade está excluído, se o Toyota Prius arranca automaticamente o motor de combustión interna, entón atópase inmediatamente traballo para el, para axudar na aceleración, cargar a batería ou proporcionar aire acondicionado.
Tendo carga constantemente e traballando a velocidade óptima, minimiza o consumo de gasolina, estando no punto máis vantaxoso da súa característica de velocidade exterior.
Non existe un motor de arranque tradicional, xa que un motor deste tipo só se pode arrancar facendo xirar a unha velocidade importante, que é o que fai un xerador reversible.
As baterías teñen diferentes capacidades e voltaxes, na versión recargable máis complexa do PHV, estas xa son bastante habituais para os vehículos eléctricos de 350 voltios a 25 Ah.
Vantaxes e inconvenientes dos híbridos
Como calquera compromiso, os híbridos son inferiores aos vehículos eléctricos puros e aos habituais clásicos que funcionan con aceite.
Pero ao mesmo tempo, dan ganancias nunha serie de propiedades, para alguén que actúa como as principais:
- simplificación dos medios utilizados para combater as emisións nocivas dos motores de combustión interna;
- conseguir un certo aforro de combustible, por moi disputado;
- a posibilidade de movemento por tracción eléctrica pura onde está prohibido o uso de motores de combustión interna;
- un aumento bastante sinxelo da capacidade declarada;
- a imposibilidade, a diferenza dun coche eléctrico, de permanecer sen enerxía lonxe da rede eléctrica.
Todas as desvantaxes están asociadas á complicación da tecnoloxía:
- a necesidade de persoal competente especialmente formado para traballar con híbridos;
- un aumento da masa do vehículo, que tamén consome combustible;
- prezo máis elevado do coche;
- perda de vehículos eléctricos pola conservación do motor de combustión interna e todo o relacionado con el;
- tecnoloxías aínda insuficientemente desenvolvidas e a falta dun enfoque unificado para o deseño;
- pobre respeto ao medio ambiente na produción de baterías e a súa eliminación.
É posible que a produción de híbridos continúe despois da completa desaparición dos coches clásicos.
Pero isto ocorrerá só se se crea un único motor de hidrocarburos compacto, económico e ben controlado, que será unha boa incorporación ao coche eléctrico do futuro, aumentando significativamente a súa aínda insuficiente autonomía.
