Automobile Hibride

  • Published on
    11-Dec-2014

  • View
    111

  • Download
    8

Embed Size (px)

Transcript

AUTOMOBILE HIBRIDE Automobilele hibride sunt nc n centrul ateniei n primul rnd datorit tehnologiei avansate utilizat pentru propulsoare. Un automobil cu propulsie hibrid, datorit consumului sczut de combustibil reduc substanial costul total al posesiei (TCO). Mai mult, datorit nivelului de emisii poluante care de cele mai multe ori este superior reglementrilor n vigoare, cumprtorii de automobile electrice sunt ajutai de stat prin acordarea unei prime la achiziie.

Foto: Cadillac Escalade Hybrid Sursa: GM n momentul de fa automobilele hibride reprezint cel mai bun compromis ntre un automobil cu propulsie clasic (benzin sau diesel) i unul electric, din punct de vedere al performaelor dinamice i de consum. Putem spune c reprezint o etap intermediar a evoluiei ctre automobilele cu propulsia complet electric. Prius este primul automobil full hibrid produs n mas. Automobilul se remarc prin utilizarea a dou motoare, unul termic i unul electric, propulsia n mod termic, electric sau combinat fiind setat n funcie de regimul de deplasare.

Foto: Toyota Prius prima generaie Sursa: Toyota Automobilul este un sedan ce poate transporta cinci aduli, cu caroserie cu patru ui, performanele dinamice, de confort i maniabilitatea fiind similare cu cele ale unui automobil convenional cu propulsie termic. Sigurana pasiv i activ este asigurat de sistemul de frnare prevzut cu ABS i EBD respectiv airbag-uri pentru conductor i pasagerul din fa. Avantajele propulsiei hibride Numit THS sistemul de propulsie de la Toyota poate rula n mod termic (utiliznd motorul cu ardere intern pe ciclu Atkinson), electric sau combinat. Puterea furnizat de fiecare motor (electric sau termic) este atent monitorizata de sistemele electronice de control pentru a plasa punctul de funcionare al acestora n zonele cu randament ridicat.

Foto: Toyota Prius generaia I componente. Sursa: Toyota Datorit faptului c Prius poate rula, n anumite condiii de deplasare, exclusiv n mod electric emisiile poluante sunt zero. Acest beneficiu aduce un aport semnificativ mediului din marile aglomerri urbane cu trafic intens. Comparativ cu un automobil ce este echipat cu un motor termic pe benzin, cu aceeai densitate de putere, Prius emite cu aproximativ 40% mai puine grame de CO2 pentru fiecare kilometru parcurs. De asemenea, pe ciclul combinat, consumul de combustibil se situeaz n jurul valorii de 5.1 l/100 km. Prima generaie de Prius, din punct de vedere al emisiilor poluante se situa la nivelul anilor 2005! Automobilul testat dup standardele europene n vigoare emite: 0.63 g/km de monoxid de carbon (CO2), 0.05 g/km de hidrocarburi (HC) i 0.05 g/km de oxizi de azot (NOx). THS Nucleul sistemului de propulsie de pe Prius este reprezentate de THS. Acest sistem integrat conine un motor termic cu randament ridicat de 1.5 litri, un motor electric, un generator electric i un mecanism planetar cu roi dinate. Tot acest sistem, datorit compactitii, poate fi utilizat cu uurin n spaiul ocupat de ctre un motor termic i o transmisie.

Mecanismul planetar cu roti dinate are rol de cutie de viteze cu variaie continu. Prin varierea turaiei celor 3 elemente componente (roata solar, platoul port-satelii i coroan) se obine o variaie a vitezei de ieire similar cu cea a unui CVT.

Foto: Mecanism planetar cu roi dinate (PSD) Toyota Prius CVT Sursa: Wikimedia Commons Motorul cu ardere intern este conectat la platoul port-satelii ai mecanismului planetar. Generatorul electric (MG1) este legat la roata solar iar motorul electric (MG2) este rigidizat la coroana dinat a mecanismului planetar. Observaie: Cele doua maini electrice MG1 i MG2 pot funciona att n regim de motor ct i n regim degenerator! Regimul de funcionare depinde de starea de deplasare a automobilului (vitez redus, acceleraie puternica, frnare, etc.)

Foto: Componentele sistemului THS Toyota Prius Cuplul de ieire al coroanei este transmis printr-un lan la un mecanism reductor cu angrenare simpl i apoi la diferenial unde este amplificat. Mecanismul planetar cu roti dinate este numit i PSD (Power Split Device) deoarece se comporta c un dispozitiv de divizare a puterii. Avantajele acestui sistem mecanic compus din mecanismul planetar, angrenaj simplu i diferenial este reprezentat de fiabilitate i robustee. Toate componentele au poziii fixe, una n raport cu cealalt, micare fiind doar de rotaie, n jurul axelor. Astfel se elimin posibilele defecte i probleme ce pot aprea n cazul utilizrii unei cutii CVT clasice sau a uneia automate. Motorul termic Propulsorul principal al automobilului este motorul cu ardere intern 1NZ-FXE, cu ciclu Atkinson, de 1.5 litri, cu patru cilindrii n linie. Acesta este prevzut cu distribuie variabil inteligent VVT-i i dezvolt o putere de 72 CP la 4500 rot/min i un cuplu de 115 Nm la 4200 rot/min.

Foto: Toyota Prius - caracteristica de cuplu i de putere a motorului termic 1NZ-FXE Sistemul inteligent de distribuie permite variaia continu a fazelor supapelor de admisie n funcie de regimul de funcionare al motorului, ceea ce confer motorului performane dinamice remarcabile i un consum sczut de combustibil. Limitarea turaiei maxime a motorului la 4500 rot/min permite utilizarea materialelor uoare pentru componente, mbuntete randamentul termic i reduce pierderile prin frecare. Pentru reducerea greutii automobilului blocul motor i chiulasa s-au fabricat din aliaj de aluminiu iar galeria de evacuare din oel inoxidabil. Posibilitatea de a utiliza MG1 pe post de demaror/alternator iar MG2 ca generator n regim de frnare a permis o reducere n plus a masei totale a motorului prin eliminarea alternatorului i a demarorului clasic. Controlul mbogirii amestecului aer-carburant se realizeaz prin intermediul unei clapete obturatoare controlat electronic. Pentru reducerea emisiilor poluante sistemul de alimentare cu combustibil este etan iar gazele de evacuare sunt tratate de un convertor catalitic pe trei ci (TWC).

MG1 (Generatorul) Maina electric MG1 are trei funcii:

Genera tor de curent electric n acest caz este antrenat de motorul termic i produce energie electric ce este utilizat pentru alimentarea motorului de traciune MG2 sau pentru ncrcarea bateriilor.

Starter/demaror este utilizat la pornirea motorului termic.

Motor electric este utilizat ca variator de turaie pentru mecanismul planetar; prin modificarea turaiei roii solare se variaz turaia coroanei mecanismului planetar deci viteza automobilului.

MG2 (Motorul electric) Motorul electric de traciune ndeplinete mai multe funcii: propulseaz automobilul n domeniul vitezelor i a sarcinilor reduse, asist motorul termic la traciune cnd acesta funcioneaz n domeniul sarcinilor medii i mari, produce energie electric cnd automobilul se afla n regim de frnare.

Motor electric utilizat pentru deplasarea nainte i napoi a automobilului.

Generator electric utilizat n regimul de frnare a automobilului.

Motorul electric de curent alternativ produce o putere maxima constanta de 45 CP ntre 1040 i 5600 rot/min. Prin intermediul mecanismului planetar, a reductorului simplu i a diferenialului, motorul este conectat tot timpul la rotile punii fa. Cuplul maxim de 350 Nm este furnizat la turaii joase (aproximativ 400 rot/min) ceea ce-i permite automobilului s demareze i s fie propulsat exclusiv n mod electric. Mersul napoi al automobilului este asigurat tot de motorul electric prin inversarea sensului de rotaie al acestuia. Selectarea modului de mers napoi se face acionnd un levier de mici dimensiuni aflat n vecintatea volanului. Cutia automat cu variaie continu Practic cutia de viteze este format din lanul metalic, mecanismul planetare i reductorul fix. Controlul electronic al puterii celor trei motoare/generatoare (MG1, MG2 i motorul termic) permite varierea turaiei de ieire din transmisie deci implicit a vitezei automobilului. Contactul permanent al

elementelor transmisiei cu roile motoare deci lipsa unui ambreiaj sau a unui convertizor de cuplu a permis obinerea de acceleraiilor line, fr ocuri i mbuntirea timpului de rspuns la apsarea pedalei de acceleraie. Transmisia este controlat prin intermediul unui levier de selecie montat pe coloana de direcie ce cuprinde urmtoarele stri/programe:

Foto: Toyota Prius poziiile levierului selector de programe (P Parcare/Park, R Mers napoi/Reverse, N Neutru/Neutral, D Condus/Drive i B ncetinire/Braking) n poziia B motorul termic este pornit i utilizat n regim de frnare pentru ncetinirea automobilului la coborrea unor pante lungi (funcie similar cu a unui retarder de pe autocare). Bateriile Bateriile sunt de tipul nichel hidrur metalic (Ni-MH), conin 38 de module individuale ce nsumat produc 274 V. Pachetul de baterii este montat pe puntea din spate, dup scaunele pasagerilor. Aceast amplasarea permite utilizarea optim a spaiului din interiorul automobilului pentru sporirea confortului pasagerilor. Datorita tensiunilor i a curenilor mari este interzis intervenia persoanelor neautorizate asupra bateriilor. Bateriile nu se repara iar intervenia se poate realiza numai de ctre personalul Toyota specializat n acest sens. Pentru a proteja ocupanii automobilului de o eventual electrocutare bateria este izolat, n cazul unui accident sau defeciune, de restul automobilului prin intermediul unui releu de siguran. Invertorul AC-DC Rolul invertorului este de a transforma curentul continuu (CC) produs de baterie n curent alternativ (CA) necesar pentru alimentarea mainilor electrice. De asemenea transform din CA n CC, pentru rencrcarea bateriilor, energia electric produs de una din cele doua maini electrice.

Foto: Toyota Prius invertor. Sursa: Toyota Invertorului mai conine i un convertor de CC pentru transformarea tensiunii de 274 V n tensiune de 12 V necesar pentru alimentarea echipamentelor auxiliare ale automobilului (iluminare, sistem audio, aer condiionat, etc.) Regimurile de funcionare Modul de funcionare a grupului moto-p