FAQ: в чем заключается помощь мягкого гибрида?
1. Прежде всего, это быстрый и мягкий, почти бесшумный, запуск двигателя при помощи стартер-генератора, включенного в цепь навесных агрегатов. При пуске стартер-генератор мгновенно раскручивает мотор до 1000 об/мин.
При значительных минусовых температурах, когда расчетного заряда литиевой 48V батареи недостаточно для запуска двигателя, в дело вступает обычный стартер.
2. Помощь при разгоне. Стартер-генератор автоматически добавляет крутящий момент (до 45-50 Нм) к усилиям ДВС во время набора скорости. Делает он это путем подкручивания ремня навесных агрегатов, тем самым помогая двигателю.
При помощи диагностического сканера Launch энтузиастами проверено — при разгонах с 48V батареи потребляется ток около 200A, т.е. вплоть до 10кВт или честно те самые заявленные 13 л.с.
3. Система "Старт-Стоп" — двигатель глушится во время остановок и запускается при начале движения (нажатии педали газа) либо включении серьезных потребителей электроэнергии (например, печки или кондиционера с высокой скоростью обдува).
4. Помощь в накате. Отпускание педали газа при скорости 63км/ч и выше ведет к тому, что автомобиль продолжает движение накатом в течение более длительного времени, чем просто на холостых оборотах (автоматически системой добавляется крутящий момент). Скорость падает, но достаточно плавно. При этом, чтобы функция сработала, на дороге не должно быть критичного для этой системы уклона (по факту, работает только при минимальном).
Чтобы работал каждый из данных режимов, должны выполняться определенные условия.
Так, для мягкого старта и помощи при разгоне у литиевой 48в-батареи должен быть достаточный для этого заряд. Поскольку литиевые батареи заряжаются медленнее с понижением температуры, иногда в холодное время года заряда может не хватить — все сильно зависит от конкретных условий эксплуатации.
Система "Старт-Стоп" функционирует в режимах Эко и Комфорт при температурах выше -8° (причем чем выше температура, тем дольше), достаточном заряде литиевой батареи, отсутствии нагрузки в штатной сети (печка, кондиционер), невывернутых передних колесах, отсутствии уклона и т.д. — подробнее они перечислены в руководстве по эксплуатации.
Почему литиевая батарея мягкого гибрида имеет напряжение 48в?
Стартер-генератор может как потреблять, так и вырабатывать достаточно большую мощность — вплоть до 10КВт.
Повышенное (относительно бортовой сети 12в) напряжение позволяет уменьшить толщину проводов от батареи до стартер-генератора: при одинаковой мощности чем выше напряжение, тем меньше ток, а следовательно и сечение провода.
В автомобиле имеется преобразователь, позволяющий использовать 48в для поддержки питания штатных устройств при выключенном бензиновом двигателе во время работы системы Старт-Стоп.
Мягкий гибрид — что это?
«Гибридный автомобиль» раньше означал автомобиль, приводимый в движение двумя разными источниками энергии: чаще всего бензиновым двигателем и электродвигателем. Они могли работать по отдельности или в тандеме, приводя в движение колеса и таким образом заставляя машину двигаться.
Совсем недавно стал появляться новый тип гибридных автомобилей в рамках усилий автопроизводителей, направленных на то, чтобы бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания были максимально эффективными. Этот новый тип известен как «мягкий гибрид». Что отличает их от обычного гибрида, так это то, что электрическая часть трансмиссии никогда не приводит в движение автомобиль самостоятельно. Вместо этого он помогает дизельному или бензиновому двигателю перемещать автомобиль.
Это может существенно повлиять на выбросы CO2 в автомобиле, и мягкие гибриды начинают появляться в автомобильной промышленности, от маленьких супермини до больших роскошных внедорожников.
Согласно последним исследованиям рынка, 50% всех гибридов, проданных к 2025 году, будут мягкими гибридами.
Как работает мягкий гибридный автомобиль?
Мягкие гибриды бывают нескольких различных конфигураций, но чаще всего они имеют аккумуляторную батарею большего размера, которая работает с обычной батареей на 12 В. Часто это 48-вольтовая система со встроенным стартер-генератором, который действует как стартер, так и блок питания.
В некоторых 48-вольтовых системах используются литий-ионные батареи, а в других — свинцово-кислотные. В любом случае, вместо замены блока 12 В блок 48 В работает с обычной батареей. Он подключен к гибридному двигателю и электрическому нагнетателю и берет на себя функции блока 12 В, такие как питание кондиционера, каталитического нейтрализатора и вентилятора двигателя.
Блок 48 вольт также подает питание на гибридный двигатель и нагнетатель, позволяя автомобилю ускоряться быстрее и плавнее. В некоторых моделях Audi высокого класса, система 48 В может выключать двигатель автомобиля на время до 40 секунд при движении накатом.
При приближении к светофору или перекрестку с круговым движением, когда сигнал становится зеленым или появляется разрыв, и вы отпускаете тормоз, двигатель внутреннего сгорания запускается немедленно. После этого автомобиль может без промедления разогнаться.
Другой пример — система Suzuki SHVS (Smart Hybrid Vehicle от Suzuki), доступная в моделях Swift и Ignis. Он включает в себя «стартер-генератор» и относительно небольшой аккумулятор. Встроенный двигатель генератора может быть задействован для ускорения, а также позволяет системе запуска и остановки автомобиля более плавно запускать двигатель.
Преимущества мягкой-гибридной системы 48 вольт
Одно из ключевых преимуществ мягкогибридных систем — это повышенная топливная эффективность и снижение уровня загрязнения. Инженерная фирма Delphi, разработавшая мягкую гибридную систему на 48 вольт, заявляет, что она может предложить 25% увеличение крутящего момента на низких оборотах, повышение топливной эффективности на 10-15% и сокращение выбросов CO2 на 25%.
У мягкогибридной системы есть и другие преимущества. Компания Continental, производящая шины и автомобильные технологии, работает над «супер-дизельной технологией», в которой используется 48-вольтовая система для сокращения выбросов оксидов азота (NOx) дизельными автомобилями на 60%. Компания Continental разработала каталитический нейтрализатор с электрическим подогревом, который использует батарею 48 вольт для быстрого нагрева до максимальной рабочей температуры.
Обычно каталитический нейтрализатор полагается на двигатель, чтобы довести его до рабочей температуры. Использование двигателя для его нагрева требует времени, но благодаря системе 48 вольт это можно сделать быстрее, что снижает выбросы выхлопных газов.
Мягкие гибриды против полных гибридов
«Полно-гибридная» система (также известная как «параллельный гибрид» или «самозарядный гибрид») имеет более крупный и тяжелый аккумулятор, что увеличивает общий вес автомобиля. За счет того, что мягко-гибридные системы меньше и легче — это удешевляет их сборку. Они также не могут управлять автомобилем только на электроэнергии — даже на очень короткие расстояния. А значит загрязняют окружающую среду больше, чем обычный гибрид.
Мягкий гибрид по ощущениям отличается от обычного автомобиля?
Не сильно. Большинство систем улучшают функцию старт-стопа автомобиля. Это означает, что вы можете остановиться накатом без мощности двигателя. Двигатель внутреннего сгорания по-прежнему полностью управляет автомобилем, хотя аккумулятор может оказывать дополнительную помощь при ускорении.
Вы также можете почувствовать небольшую разницу при торможении, поскольку системы используют рекуперативное торможение для подзарядки мягких-гибридных аккумуляторов. Например, когда вы поднимаете дроссельную заслонку, автомобиль может замедлиться, как если бы тормозное давление уже было подано.
Мягкие гибриды. Четырежды двенадцать
Низковольтные гибриды сегодня активно разрабатывают Volkswagen, Renault и некоторые другие автопроизводители. Например, Группа PSA недавно заключила соглашение о сотрудничестве с бельгийской компанией Punch Powertrain, известным разработчиком и поставщиком трансмиссий для гибридов и электрокаров.
В MHEV начального уровня 48-вольтовый электродвигатель, установленный на место генератора, обеспечивает небольшой прирост мощности, например, при разгоне.
Ожидается, что к 2025 году на долю мягких гибридов придется 18 % мирового рынка легковых и легких коммерческих автомобилей массой до 6 тонн. Для сравнения: сегодня гибриды составляют 6 %, plug-in-гибриды — 3 %, электрокары — 3 %.
48-вольтовый аккумулятор Bosch массой 7 кг займет в машине совсем немного места.
Автопроизводители и разработчики компонентов, говоря о преимуществах мягких гибридов, отмечают, прежде всего, их невысокую стоимость и меньшую сложность в сравнении с обычной гибридной трансмиссией. В линии инноваций, направленных на повышение энергоэффективности, мягкие гибриды (MHEV, Mild Hybrid Electric Vehicles) занимают промежуточное положение между системой «старт-стоп» и полным гибридом sHEV.
Предусмотрена зарядка от внешнего источника, как в подключаемом гибриде.
Ключевое различие между обычным гибридом и гибридом низковольтным заключается в том, что в первом случае высоковольтный электродвигатель может самостоятельно приводить в движение автомобиль, а во втором 48-вольтовый электромотор способен лишь поддерживать движение автомобиля на постоянной скорости или приводить автомобиль в движение на короткой дистанции при низкой скорости (например, в режиме маневрирования на парковке). Для интенсивного разгона мощности электродвигателя недостаточно. Отсюда и название «мягкий». Одна из причин выбора именно 48-вольтной системы — электробезопасность. Применение напряжения ниже 50 В позволяет получить менее сложную (дорогую и тяжелую) систему по сравнению с высоковольтными аналогами. Обычному механику для работы с такой системой не требуется проходить специальное обучение, а для ее обслуживания достаточно обычных инструментов.
ГЕНЕРАТОР КАК МОТОР
На сегодняшний день получили развития две технологии MHEV. В самом распространенном варианте традиционный генератор заменен обратимой электромашиной, способной запустить двигатель и поддерживать его в «трудную минуту», добавляя порядка 10 кВт в режиме ускорения. Это помогает улучшить динамику автомобиля и снизить потребление топлива примерно на 15 %, а также существенно снизить выбросы двуокиси углерода, чем сегодня сильно озабочена автоиндустрия: европейские экологические нормы предусматривают сокращение выбросов CO2 более чем на 25 % до 2021 года.
85-киловаттный мотор-генератор Bosch SMG180.
В отличие от классических гибридных схем с применением высоковольтного (от 300 В) оборудования, низковольтный гибрид относительно дешев во внедрении. ключевым преимуществом является простая адаптация к существующей конструкции силовых установок. По большому счету, требуется всего три оригинальных компонента: электродвигатель, блок управления и компактный аккумулятор весом менее 7 кг. В этой технологии 48-вольтовый мотор-генератор занимает место обычного 12-вольтового генератора, соединяясь с двигателем посредством поликлинового ремня. Наряду с поддержкой двигателя внутреннего сгорания (вплоть до полного отключения ДВС в режиме равномерного движения) мотор-генератор эффективен и во время торможения: переключаясь в режим рекуперации, он заряжает литий-ионную батарею.
Электрическая энергия, которая накапливается в батарее, может быть использована и для прочих имеющихся на борту мощных потребителей, таких как кондиционер, отопитель, вентилятор системы охлаждения двигателя. Кроме этого, инженеры уже сегодня решают задачи будущего с учетом роста энергонасыщенности современных автомобилей. К 12-вольтовой бортовой сети литий-ионный аккумулятор подключается через конвертер. К слову, в этой части решение не новое. Ранее системы электроснабжения на два уровня широко применялись в коммерческом транспорте (ЗиЛ-5301, ЛиАЗ-677).
Режим привода отображается на центральном дисплее.
Поскольку электродвигатель связан непосредственно с ДВС, без промежуточных муфт и прочих компонентов, фаза пуска в режиме «старт-стоп» реализуется быстрее и комфортнее, чем в обычных системах. И это еще одна важная особенность мягких гибридов, впрочем, как и возможность реализации режима маневрирования на малой скорости без запуска двигателя внутреннего сгорания.
В компании Continental, которая является одним из крупнейших разработчиков гибридного привода, считают технологию мягкого гибрида достаточно дешевой, чтобы стать мейнстримом. В 2017 году Continental приступил к массовому производству низковольтного гибридного привода для Renault (будет устанавливаться на модель Renault Scenic Hybrid Assist). Первое производственное решение сочетает экономичный индукционный двигатель с водяным охлаждением и встроенный инвертор. Электромотор передает усилие при помощи приводного ремня непосредственно на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания — решение, названное экспертами «конфигурацией P0». В ближайшее время производство будет поставлено на поток на основе модульной системы для 48-вольтного привода. По мнению специалистов Continental, такая технология быстро завоюет популярность на рынке, и к 2020 году в мире будет произведено четыре миллиона низковольтных гибридных приводов. К 2030 году эксперты предсказывают увеличение доли таких автомобилей на мировом рынке до 25 млн единиц. В процессе разработки модульной системы инженеры Continental делали акцент на максимальной экономичности, простой адаптации к силовым установкам существующих автомобилей и на автоматизированном экономичном производстве.
Решение Continental сочетает индукционный двигатель с водяным охлаждением и встроенный инвертор.
Эффективность низковольтной системы напрямую зависит от количества поездок и периодов восстановления в процессе непрерывной эксплуатации. В результате Continental выбрала индуктивный электродвигатель с водяным охлаждением, который можно напрямую соединять с системой охлаждения двигателя. Все это позволяет создать конструкцию, которая, в зависимости от версии, может постоянно развивать 6 кВт мощности и 60 Нм крутящего момента, и которую можно устанавливать на место привычного генератора. Использование приводного ремня обеспечивает передачу на коленвал момент до 150 Нм. В рамках модульной системы только диаметр вала электромотора изменяет мощность. Модульная система компании Continental также включает конвертер постоянного тока, который позволяет подключать 48-вольтную систему к бортовой системе питания. Это делает возможным использование накопленной в литий-ионной батарее энергии для стабилизации внутренней системы питания.
Перспективная электрифицированная КП с двойным сцеплением — hybrid DT2 и 48‑вольтовым приводом разработана Punch Powertrain.
Тестовые автомобили продемонстрировали экономию топлива на уровне 13 % в новом европейском испытательном цикле, приводит данные собственных испытаний Continental. В реальных условиях, особенно в городах, этот показатель будет еще выше (до 21 %) благодаря тому, что на рекуперацию энергии будет приходиться большая часть поездки. Так, например, двигатель внутреннего сгорания можно отключить при приближении к светофорам, когда скорость движения опускается ниже 20 км/ч. С 48-вольтной системой привода двигатель внутреннего сгорания запускается всего за 0,2 с — обычному стартеру на это требуется примерно в два раза больше времени. Сочетание 48-вольтного привода с дизельным двигателем, как это реализовано в первом запущенном в производство автомобиле, обеспечивает дополнительный эффект, который заключается в том, что выбросы оксида азота, вырабатываемые при ускорении, снижаются на 10 %, так как часть необходимого крутящего момента генерируется электрическим двигателем.
Для экономически эффективного производства системы в больших количествах Continental разработал новые процессы производства электрических двигателей. Например, обмоточный медный провод для статора не наматывается, а поставляется в виде отдельных отрезков. В сочетании с инновационной технологией соединения подобное решение не только улучшает процесс автоматизации, но и увеличивает плотность размещения материала, что позволяет добиться более высоких результатов на той же установочной площади.
Delphi также включилась в активную работу с автопроизводителями. Новая 48-вольтная «мягкая» гибридная система, разработанная компанией, позволяет улучшить топливную экономичность на 50–70 % по сравнению с 12-вольтным аналогом. При этом стоимость новой системы составляет всего 30 % от стоимости полностью гибридного устройства. Решение от Delphi обеспечивает рекуперацию 85 % энергии торможения, говорится в сообщении компании. Эту энергию можно использовать для привода колес, что позволяет существенно сократить токсичность выбросов и улучшить топливную экономичность, а также дополнительно уменьшить объем двигателя.
Работая над технологиями производства оригинального оборудования, инженеры Delphi тщательно продумали аспект энергосбережения для этой системы, включая технологичность обслуживания и ремонта. Одна из причин выбора именно 48-вольтной системы — отсутствие необходимости в особых системах безопасности как для водителя, так и для обслуживающего персонала. Обычному механику для работы с такой системой не требуется высоковольтный допуск и достаточно обычных инструментов.
Помимо сбережения рекуперированной энергии и ее использования для движения автомобиля, новая система обеспечивает более эффективную, по сравнению с приводом от двигателя, запитку других автомобильных систем (например, кондиционера). Более того, в прототипе реализовано использование электрического 48-вольтного турбокомпрессора, который гарантирует практически непрерывное ускорение именно в тот момент, когда это необходимо. Это решение позволяет дополнительно уменьшить объем двигателя, ведь необходимый крутящий момент можно получить практически сразу.
МОТОР К ТРАНСМИССИИ
Одной из перспективных концепций мягкого гибрида для автомобилей с механической коробкой передач является схема, при которой 48-вольтовый электродвигатель размещается ближе к трансмиссии. За его подключение в силовую линию отвечает электронная муфта. По сравнению с вышеописанными схемами гибридов, в которых электрическая машина непосредственно соединена с двигателем внутреннего сгорания, эта концепция позволяет более эффективно выполнять рекуперативное торможение, поскольку двигатель отключается от трансмиссии во время торможения.
Две схемы «мягкого» гибрида.
Эта концепция MHEV в настоящее время является одним из наиболее экономичных решений для реализации приводов повышенной мощности, предлагая динамические характеристики электропривода на уровне эффективности, близком к нынешним высоковольтным гибридам.
Неудивительно, что имен-но такое решение использует в своих новых разработках уже упомянутая компания Punch Powertrain. Электрифицированную коробку передач с двойным сцеплением — hybrid DT2 и 48-вольтовым приводом планируется устанавливать на будущих моделях автомобилей Группы PSA. Высокие характеристики этой трансмиссии ставят ее на первое место среди коробок передач с двойным сцеплением в сегменте коммерческих и легковых автомобилей, говорится в сообщении компании.
Каким решениям будет отдан приоритет? Председатель правления Continental Эльмар Дегенхарт, выступая на «Автомобильной неделе» в Берлине, отметил, что для эффективной защиты климата необходим смешанный привод, состоящий из электропривода, экологичного дизельного и бен-зинового двигателя, нейтральных синтетических видов топлива и топливных элементов. «Предписанный политиками отказ от технологии двигателей внутреннего сгорания — это неверный путь, ведь принятие потребителями новых технологий не может быть навязано политическими мерами», — сказал Дегенхарт.
Что такое мягкие гибриды, и чем они лучше и хуже обычных
alt=»zahav.ru» width=»32″ height=»32″ />
К уже привычным терминам и технологиям гибридная и плагин-гибридная силовая установка добавился еще один — так называемый «мягкий гибрид». И хотя в настоящее время на рынке не так много таких автомобилей, с каждым днем их появляется все больше и больше. Что такое мягкий гибрид, какие преимущества и недостатки, о которых вам нужно знать, в нашей публикации ниже.
Мягкий гибрид: определение
Ключевое различие между традиционным гибридом и мягким гибридом заключается в том, что электродвигатель первого может самостоятельно приводить в движение автомобиль, а электромотор последнего способен лишь помочь двигателю внутреннего сгорания, ибо не достаточно силен, чтобы разогнать и поддерживать движение транспортного средства. Отсюда и название «мягкий».
Собственно, традиционный стартер и генератор заменены в нем электромотором, способным запускать двигатель и поддержать его «в трудную минуту». Это помогает увеличить динамику автомобиля и снизить потребление топлива примерно на 15 процентов. Электродвигатель и батареи не предназначены для полноценного привода автомобиля в движение, но дают возможность значительно упростить и удешевить систему.
Различные технологии с мягким гибридом работают по-разному. К примеру, система(Smart Hybrid Vehicle by Suzuki) имеет усиленный стартер-двигатель и сравнительно небольшой аккумулятор — 0,37 кВт/час. Они помогают двигателю во время резкого ускорения, а также позволяют системе стоп/старт (версия SHVS в Suzuki Baleno) более плавно запустить двигатель и тронуться с места.
На противоположной стороне модельного ряда есть версия новейшей Audi A8, оснащенная мягкой гибридной установкой. Она немного отличается от технологии и. Названная MHEV (mild hybrid electric vehicle), что в переводе звучит «мягкий гибридный электрический автомобиль», имеет 48-вольтовую систему, которая кроме помощи функции стоп-старт, способна отключить двигатель на 40 секунд во время движения.
Читайте также
Эта гибридная установка А8 также помогает запускать некоторые из ее более сложных систем, таких как активная подвеска, которая может поднимать и опускать каждое колесо в зависимости от дорожных условий.
Флагманский суперкар Ferrari LaFerrari также использует мягкую гибридную систему, чтобы повысить и так немалую мощность двигателя, а также управлять некоторыми вспомогательными функциями автомобиля.
Отличие мягкого гибрида от полного
Конечно же, A8 и LaFerrari не назовешь автомобилями доступными широкому спектру покупателей. Чего не скажешь о мягком гибриде. Он намного дешевле полноценной системы в производстве, и легче, поскольку использует мЕньшую аккумуляторную батарею. Более того, такой аккумулятор способен полностью зарядиться от рекуперативного торможения, чего не могут сделать полные гибриды.
Однако есть и недостатки. Поскольку автомобили с мягким гибридом не способны работать, используя лишь электричество, они, как правило, имеют более высокие выбросы СО2, чем обычные гибриды, поэтому менее привлекательны для пользователей. Так что, тем, кому достаточно 30-50 км чисто электрического движения в повседневных поездках по городу, мягкий гибрид не подойдет.
Комментарии, содержащие оскорбления и человеконенавистнические высказывания, будут удаляться.