วิธีการทำงานของเครื่องยนต์ไฮบริด ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์แบบประหยัด

การเกิดขึ้นของรถยนต์ไฮบริดได้กลายเป็นมาตรการบังคับของผู้ผลิตรถยนต์ในการเปลี่ยนจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนไปเป็นโรงไฟฟ้าที่สะอาดกว่า เทคโนโลยียังไม่อนุญาตให้มีการสร้างรถยนต์ไฟฟ้าเต็มรูปแบบ รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง หรืออื่นๆ จากรายการทิศทางที่เป็นไปได้ทางทฤษฎีจำนวนมากสำหรับการพัฒนาระบบขนส่งอัตโนมัติ และความต้องการได้ครบกำหนดแล้ว

รัฐบาลเริ่มเข้มงวดกับอุตสาหกรรมยานยนต์ด้วยข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม และผู้บริโภคต้องการเห็นก้าวต่อไปในเชิงคุณภาพ ไม่ใช่การปรับปรุงด้วยกล้องจุลทรรศน์ของมอเตอร์ที่รู้จักกันมานานกว่าศตวรรษในผลิตภัณฑ์กลั่นน้ำมันตัวใดตัวหนึ่ง

รถคันไหนที่เรียกว่า "ไฮบริด"

หน่วยกำลังของระยะกลางเริ่มเป็นการผสมผสานระหว่างการออกแบบที่ได้รับการพิสูจน์แล้วของเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้าหนึ่งตัวหรือมากกว่า

ชิ้นส่วนไฟฟ้าของชุดลากจูงขับเคลื่อนโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อทางกลไกกับเครื่องยนต์แก๊สหรือเครื่องยนต์ดีเซล แบตเตอรี่ และระบบกู้คืนซึ่งจะส่งพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเบรกรถไปยังไดรฟ์

แผนการมากมายทั้งหมดสำหรับการนำแนวคิดไปปฏิบัติจริงนั้นเรียกว่าลูกผสม

บางครั้งผู้ผลิตอาจทำให้ลูกค้าเข้าใจผิดโดยเรียกระบบไฮบริดที่ใช้ไดรฟ์ไฟฟ้าเพื่อสตาร์ทมอเตอร์หลักในโหมดสตาร์ท-หยุดเท่านั้น

เนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างมอเตอร์ไฟฟ้ากับล้อกับความเป็นไปได้ในการขับขี่ด้วยแรงฉุดลากไฟฟ้า จึงไม่ถูกต้องที่จะถือว่ารถยนต์ดังกล่าวเป็นรถยนต์ไฮบริด

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ไฮบริด

ด้วยการออกแบบที่หลากหลาย เครื่องจักรดังกล่าวจึงมีคุณสมบัติทั่วไป แต่ความแตกต่างนั้นยอดเยี่ยมมากจากมุมมองทางเทคนิคที่จริง ๆ แล้วพวกเขาเป็นรถยนต์ที่แตกต่างกันโดยมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง

เครื่อง

ไฮบริดแต่ละอันประกอบด้วย:

• เครื่องยนต์สันดาปภายในพร้อมระบบส่งกำลัง, เครือข่ายแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำออนบอร์ดและถังเชื้อเพลิง
• มอเตอร์ฉุด;
• แบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นแบตเตอรี่แรงสูงประกอบด้วยแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน
• การเดินสายไฟฟ้าพร้อมสวิตช์ไฟฟ้าแรงสูง
• หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ออนบอร์ด

การดูแลให้ทุกโหมดการทำงานของระบบส่งกำลังแบบกลไกและไฟฟ้าแบบบูรณาการมักจะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ ผู้ขับขี่จะมอบความไว้วางใจให้ผู้ขับขี่ควบคุมการจราจรทั่วไปเท่านั้น

รูปแบบการทำงาน

เป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อส่วนประกอบทางไฟฟ้าและทางกลเข้าด้วยกันในรูปแบบต่างๆ เมื่อเวลาผ่านไป รูปแบบเฉพาะที่ใช้บ่อยซึ่งเป็นที่ยอมรับกันดีอยู่แล้วก็โดดเด่นออกมา

รถยนต์ไฮบริดทำงานอย่างไร?

สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับการจำแนกประเภทในภายหลังของไดรฟ์ตามส่วนแบ่งเฉพาะของการลากด้วยไฟฟ้าในสมดุลพลังงานโดยรวม

สม่ำเสมอ

โครงการแรก สมเหตุสมผลที่สุด แต่ตอนนี้ใช้น้อยในรถยนต์

งานหลักคือการทำงานในเครื่องจักรกลหนัก ซึ่งอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดได้เปลี่ยนระบบส่งกำลังเชิงกลขนาดใหญ่ได้สำเร็จ ซึ่งควบคุมได้ยากเช่นกัน เครื่องยนต์ซึ่งโดยปกติคือเครื่องยนต์ดีเซลจะโหลดไว้บนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยเฉพาะและไม่ได้เชื่อมต่อโดยตรงกับล้อ

กระแสไฟฟ้าที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่แบบฉุดลาก และในกรณีที่ไม่ได้จัดเตรียมไว้ ก็จะถูกส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง

สามารถมีได้ตั้งแต่หนึ่งล้อขึ้นไปจนถึงการติดตั้งบนล้อรถแต่ละล้อตามหลักการของล้อมอเตอร์ที่เรียกว่า ปริมาณของแรงขับถูกควบคุมโดยหน่วยกำลังไฟฟ้า และเครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถทำงานอย่างต่อเนื่องในโหมดที่เหมาะสมที่สุด

ขนาน

โครงการนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ในนั้น มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องยนต์สันดาปภายในทำงานสำหรับเกียร์ธรรมดา และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะควบคุมอัตราส่วนการใช้พลังงานที่เหมาะสมของไดรฟ์แต่ละตัว เครื่องยนต์ทั้งสองเชื่อมต่อกับล้อ

โหมดการกู้คืนได้รับการสนับสนุนเมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าเปลี่ยนเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและชาร์จแบตเตอรี่ที่จัดเก็บในระหว่างการเบรก ในบางครั้ง รถสามารถเคลื่อนที่ได้เพียงชาร์จเท่านั้น เครื่องยนต์สันดาปภายในหลักปิดเสียงไว้

ในบางกรณี มีการใช้แบตเตอรี่ที่มีความจุมาก ซึ่งมาพร้อมกับความเป็นไปได้ในการชาร์จจากภายนอกจากเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับในครัวเรือนหรือสถานีชาร์จแบบพิเศษ

โดยทั่วไป บทบาทของแบตเตอรี่ที่นี่มีน้อย แต่การสลับของพวกเขานั้นง่ายขึ้น วงจรไฟฟ้าแรงสูงที่เป็นอันตรายไม่จำเป็นที่นี่ และมวลของแบตเตอรี่นั้นน้อยกว่าของยานพาหนะไฟฟ้ามาก

ผสม

เป็นผลมาจากการพัฒนาเทคโนโลยีขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและความจุในการจัดเก็บ บทบาทของมอเตอร์ไฟฟ้าในการสร้างแรงฉุดลากเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของระบบอนุกรม-ขนานที่ล้ำหน้าที่สุด

ที่นี่เริ่มจากการหยุดนิ่งและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำโดยใช้แรงฉุดไฟฟ้าและเครื่องยนต์สันดาปภายในเชื่อมต่อเฉพาะเมื่อต้องการเอาต์พุตสูงและเมื่อแบตเตอรี่หมด

มอเตอร์ทั้งสองสามารถทำงานในโหมดขับเคลื่อน และหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ที่รอบคอบจะเลือกทิศทางและทิศทางของการไหลของพลังงาน คนขับสามารถปฏิบัติตามนี้บนจอแสดงข้อมูลกราฟิก

ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มเติมเช่นเดียวกับในวงจรอนุกรมซึ่งสามารถจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าหรือชาร์จแบตเตอรี่ พลังงานการเบรกจะฟื้นคืนจากการถอยของมอเตอร์ฉุดลาก

นี่คือจำนวนไฮบริดที่ทันสมัยที่จัดเรียงโดยเฉพาะอย่างยิ่งหนึ่งในรุ่นแรกและที่รู้จักกันดี - Toyota Prius

เครื่องยนต์ไฮบริดทำงานอย่างไรในตัวอย่างของ Toyota Prius

รถคันนี้อยู่ในเจเนอเรชันที่สามและบรรลุความสมบูรณ์แบบในระดับหนึ่งแล้ว แม้ว่าไฮบริดที่แข่งขันกันจะยังคงเพิ่มความซับซ้อนและประสิทธิภาพของการออกแบบต่อไป

พื้นฐานของการขับเคลื่อนที่นี่คือหลักการของการทำงานร่วมกัน ซึ่งเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างแรงบิดบนล้อได้ ความขนานของงานทำให้เกิดกลไกที่ซับซ้อนของประเภทของดาวเคราะห์ซึ่งกระแสกำลังผสมและส่งผ่านส่วนต่างไปยังล้อขับเคลื่อน

การสตาร์ทและการเร่งความเร็วเริ่มต้นดำเนินการโดยมอเตอร์ไฟฟ้า หากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำหนดว่าความสามารถของมันไม่เพียงพอ เครื่องยนต์เบนซินราคาประหยัดที่ทำงานในวงจรแอตกินสันจะเชื่อมต่อ

ในรถยนต์ทั่วไปที่มีมอเตอร์ Otto วัฏจักรความร้อนดังกล่าวไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากสภาวะชั่วคราว แต่ที่นี่มีให้โดยมอเตอร์ไฟฟ้า

ไม่รวมโหมดเดินเบาหาก Toyota Prius สตาร์ทเครื่องยนต์สันดาปภายในโดยอัตโนมัติจากนั้นจะทำงานทันทีเพื่อช่วยในการเร่งความเร็วชาร์จแบตเตอรี่หรือจัดเตรียมเครื่องปรับอากาศ

การบรรทุกน้ำมันอย่างต่อเนื่องและทำงานด้วยความเร็วที่เหมาะสม จึงช่วยลดการใช้น้ำมันเบนซิน ซึ่งเป็นจุดที่ได้เปรียบที่สุดของคุณลักษณะความเร็วภายนอก

Toyota Prius ทำงานอย่างไร

ไม่มีสตาร์ทเตอร์แบบเดิมๆ เนื่องจากมอเตอร์ดังกล่าวสามารถสตาร์ทได้โดยการหมุนด้วยความเร็วที่พอเหมาะเท่านั้น ซึ่งเป็นสิ่งที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบย้อนกลับทำ

แบตเตอรี่มีความจุและแรงดันไฟฟ้าต่างกัน ในรุ่น PHV แบบชาร์จซ้ำได้ที่ซับซ้อนที่สุด ซึ่งพบได้ทั่วไปในรถยนต์ไฟฟ้า 350 โวลต์ที่ 25 Ah

ข้อดีและข้อเสียของลูกผสม

เช่นเดียวกับการประนีประนอมใด ๆ รถไฮบริดนั้นด้อยกว่ารถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์และรถยนต์ที่ใช้น้ำมันแบบคลาสสิกทั่วไป

แต่ในขณะเดียวกันก็ให้ผลกำไรในคุณสมบัติหลายประการสำหรับคนที่ทำหน้าที่เป็นหลัก:

• ลดความซับซ้อนของวิธีการที่ใช้ในการต่อสู้กับการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายของเครื่องยนต์สันดาปภายใน
• บรรลุการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงบ้าง อย่างไรก็ตาม โต้แย้ง;
• ความเป็นไปได้ของการเคลื่อนที่ด้วยแรงฉุดไฟฟ้าบริสุทธิ์ที่ห้ามใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน
• การเพิ่มความจุที่ประกาศค่อนข้างง่าย
• ความเป็นไปไม่ได้ซึ่งแตกต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าที่จะคงอยู่โดยไม่มีพลังงานห่างจากเครือข่ายไฟฟ้า

ข้อเสียทั้งหมดเกี่ยวข้องกับความซับซ้อนของเทคโนโลยี:

• ความต้องการบุคลากรที่มีความสามารถซึ่งได้รับการฝึกฝนมาเป็นพิเศษเพื่อทำงานกับลูกผสม
• การเพิ่มมวลของยานพาหนะซึ่งยังสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง
• ราคารถที่สูงขึ้น
• การสูญเสียรถยนต์ไฟฟ้าเนื่องจากการรักษาเครื่องยนต์สันดาปภายในและทุกสิ่งที่เกี่ยวข้อง
• ยังคงพัฒนาเทคโนโลยีไม่เพียงพอและขาดแนวทางการออกแบบที่เป็นหนึ่งเดียว
• ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ไม่ดีในการผลิตแบตเตอรี่และการกำจัดทิ้ง

เป็นไปได้ว่าการผลิตไฮบริดจะดำเนินต่อไปหลังจากการหายตัวไปของรถยนต์คลาสสิกอย่างสมบูรณ์

แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการสร้างเครื่องยนต์เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนขนาดกะทัดรัด ประหยัด และควบคุมอย่างดีซึ่งจะเป็นส่วนเสริมที่ดีสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต ซึ่งทำให้มีอิสระเพียงพอมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ