Definitívny sprievodca plug-in hybridnými vozidlami

Definitívny sprievodca plug-in hybridnými vozidlami

Plug-in hybridné elektrické vozidlo (PHEV) je typ elektrického vozidla (EV), ktoré používa nabíjateľnú batériu na napájanie elektromotora a iného paliva, ako je benzín alebo nafta, na pohon spaľovacieho motora alebo podobného pohonného systému. PhEV budú zvyčajne napájané elektrickou energiou, až kým sa batéria nevyčerpá. Keď sa tak stane, vozidlo sa automaticky prepne na spaľovací motor na výkon.

Medzi ďalšie populárne typy vozidiel, ktoré si treba uvedomiť podobnou technológiou, patria: hybridné elektrické vozidlá (HEV), ktoré sú vysoko účinnými benzínovými vozidlami čiastočne poháňanými nabíjateľnými batériami, ktoré nie sú možné nabíjať prostredníctvom externého zdroja energie, a batériové elektrické vozidlá (BEV), ktoré sú poháňané výlučne elektrickou energiou a majú batérie, ktoré sa môžu nabíjať len prostredníctvom externého zdroja energie.

Ako funguje plug-in hybridné auto?

Od prehrávania hudby na stereofónnom zariadení až po točenie kolies, plug-in hybridy využívajú potrebnú energiu z elektrických aj benzínových komponentov. Hoci mnohé elektrické komponenty fungujú podobne ako v elektrických autách, je potrebné si uvedomiť niekoľko dôležitých rozdielov. Predtým, ako skočíme priamo do toho, ako PHEVs funguje, najprv sa pozrime na dva rôzne typy komponentov vozidla: elektrický a benzínový.

Batérie

Začneme s trakčným akumulátorom, ktorý ukladá všetku elektrickú energiu do vozidla a napája všetky elektrické komponenty vo vozidle. Väčšina moderných EV batérií je vyrobená z lítia, pretože dokážu uložiť veľa energie a zároveň zostať relatívne ľahké. Za predpokladu, že každý EV má rovnakú elektrickú účinnosť, bolo by spravodlivé povedať, že väčšia batéria ukladá vo vozidle viac elektrickej energie, čím sa premieran do väčšieho elektrického dojazdu. BeV majú tendenciu mať najväčšie batérie, nasledované PHEVs a potom HEVs.

Elektromotor

Pomocou elektrickej energie uloženej vo vnútri trakčného akumulátora elektromotor premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu. Prevodovka vozidla potom prenáša túto mechanickú energiu z motora na pohon kolies. V závislosti od počtu a umiestnenia týchto motorov môže byť hnacie ústrojenstvo PHEV buď pohonom predných kolies (FWD), pohonom zadných kolies (RWD) alebo pohonom všetkých kolies (AWD).

PHEVS sú tiež štandardne vybavené užitočným mechanizmom energetického zhodnocovania nazývaným rekuperačné brzdenie, ktorý je riadený buď motorom, alebo iným komponentom známym ako generátor. Rekuperačné brzdenie nastáva, keď vodič zložuje nohu z akceleračného pedála, čo vedie generátor k točeniu (alebo k spätnému motoru) a premene nevyužitej kinetickej energie na elektrickú energiu. Energia sa potom uloží do batérie a je pripravená na napájanie motora znova. Inými slovami, tento mechanizmus obnovuje energiu pomocou hybnosti vozidla, aby spotrebúl menej elektrickej energie a predĺžil stav nabitia batérie.

Nabíjaný port a palubná nabíjačka

V PHEV sa batéria nabíja externým zdrojom napájania pomocou príslušnej nabíjacej zástrčky (nachádza sa na kábli) cez nabíjací port (nachádza sa v aute). Táto zástrčka je EV ekvivalentom palivovej trysky na čerpacej stanici a nabíjací port je ako otvor, do ktorého vložíte trysku.

Práca v tandeme s nabíjaným portom je palubná nabíjačka. Berte to ako počítač, ktorý je zodpovedný za konverziu natívneho elektrického prúdu zástrčky na prijateľnú úroveň napájania DC na nabíjanie batérie. Palubná nabíjačka premýšľa a konvertuje tak, aby vodič nemusí, aby sa zabezpečilo, že batéria nebude poškodená nesprávnym typom nabíjačky.

Benzínové komponenty

Ako už bolo uvedené, PHEVs sú tiež vybavené spaľovacím motorom na napájanie vozidla pomocou iného zdroja paliva (zvyčajne benzínu alebo nafty) po vyčerpaní trakčného akumulátora. To je možné vďaka konštrukcii prevodovky vozidla, ktorá môže vybrať ako zdroj energie buď spaľovací motor, alebo elektromotor. Keďže PHEV môžu byť poháňané dvoma rôznymi zdrojmi energie, na samostatnom mieste je druhé palivové veko na dopĺňanie benzínu do vozidla.

Táto palivová výplň je rovnaká ako na všetkých vozidlách poháňaných benzínom. PHEV je tiež vybavený pokročilým výfukovým systémom, ktorý odvádza emisné vedľajšie produkty generované chemickými reakciami v motore. V závislosti od modelu PHEV je výfukový systém vyladený tak, aby uvoľňoval nižšie emisie ako tradičné plynové vozidlá a je certifikovaný podľa určitej emisnej normy výfukového potrubia.

Nabíjanie plug-in hybridných automobilov

Predstavte si plug-in hybridné auto (PHEV) ako elektrické auto, ktoré má benzínový motor ako zálohu. Myšlienka je, že môžete jazdiť 28 až 60 míľ (v závislosti od typu a modelu PHEV) na elektrickej energii, aby ste sa dostali do práce alebo urobili pochôdzky po meste bez toho, aby ste museli používať benzín. Ako si účtujete PHEV? Je to ľahké.

Po prvé, plug-in hybridné automobily používajú len nabíjanie úrovne 1 a úrovne 2. Úroveň 1 znamená, že môžete pripojiť svoje auto priamo do akejkoľvek štandardnej 120-voltovej elektrickej zásuvky, aby ste ho dobíjali. Palubné nabíjačky, ktoré sú vybavené väčšinou plug-in hybridných elektrických vozidiel, sú vybavené len na zvládanie striedavého prúdu, ktorý je možné extrahovať zo štandardných domácich zásuviek. Nabíjanie úrovne 2 bude nabíjať vaše auto rýchlejšie, ale budete musieť mať 240-voltovú zásuvku nainštalovanú vo vašej garáži alebo používať verejné nabíjacie stanice. Rýchle nabíjačky DC sú považované za príliš výkonné pre väčšinu PHEVs kvôli nižšej kapacite batérií a obmedzeniam palubnej nabíjačky.

Pri nabíjaní úrovne 1 doma je vaše auto dodávané so 120-voltovú nabíjačkou, ktorú je možné prepnúť z 8 na 12-ampéry na nabíjanie. 12-ampérové nastavenie nabije auto rýchlejšie, ale bolo známe, že zachytí istič v závislosti od toho, ako je váš dom napojený. S nabíjaním úrovne 1 môžete v podstate nabíjať kdekoľvek, kde máte štandardnú elektrickú zásuvku. Samotné nabíjačky sú navrhnuté tak, aby trvali 30 rokov denného nabíjania.

Nabíjanie cez noc je najlepšie, keď sú ceny elektriny na najnižšie náklady. Nabíjanie úrovne 1 zvyčajne trvá šesť hodín, aby ste získali úplné nabitie. Ak máte doma k dispozícii 240-voltovú elektrickú zásuvku, nabíjačka Level 2 dokáže dobiť PHEV približne za tri hodiny.

Ak jazdíte autom do práce, môžete plug-in hybrid dobiť aj na ľubovoľnej štandardnej elektrickej zástrčke, aby ste mohli denne dochádzať do práce bez použitia benzínu. Pri dlhých cestách máte zálohu benzínového motora a nádrže na benzín, aby ste sa aspoň 300 míľ predtým, ako budete musieť natankovať. Predstavte si PHEV ako najlepší z oboch svetov.

Celkové náklady na vlastníctvo plug-in hybridného vozidla

Celkové náklady na vlastniaci PHEV pozostávajú z troch kategórií:

  • Počiatočné náklady na vozidlo
  • Náklady na údržbu vozidla
  • Náklady na palivo vozidla

Počiatočné náklady

Vo všeobecnosti majú elektromobily v súčasnosti vyššiu odporúčanú maloobchodnú cenu výrobcu (MSRP) ako tradičné plynové vozidlá. Najväčším dôvodom vyššej cenovky sú náklady na trakčnú batériu, vďaka čomu je veľkosť batérie dôležitým určujúcim faktorom pri porovnávaní MSRP medzi typmi elektromobilov. Modely PHEV sú vďaka svojej menšej veľkosti batérie lacnejšou alternatívou k svojim náprotivkom BEV. Zoberme si napríklad Kia Niro 2019/2020. Dokonca aj štartový model plne elektrického modelu MSRP v roku 2019 vo výške 38 500 USD stojí približne o 9 000 USD viac ako model plug-in hybridu z roku 2020 a takmer o 14 000 usd viac ako plynový model z roku 2020.

Plug-in hybridy ponúkajú cenovo dostupnú strednú cestu pre tých, ktorí majú záujem stať sa ekologickejšími a nákladovo efektívnejšími so svojimi nákladmi na dopravu, ale stále sú zastrašovaní počiatočnými nákladmi na BEVs. Keďže cena lítium-iónových batérií klesá, očakávajte aj pokles ceny EVs. Odhaduje sa, že mnohé elektrické vozidlá budú do roku 2023 stáť takmer rovnako ako ich benzínové náprotivky.

Náklady na údržbu

Keďže vozidlá PHEV majú motory s vnútorným spaľovaním, plynové komponenty vozidla budú mať rovnaké požiadavky na údržbu ako tradičné plynové vozidlá. Elektrické súčiastky automobilu však budú oveľa lacnejšie na údržbu, pretože v elektromotore je menej pohyblivých častí ako v benzínových motoroch. Funkcia rekuperačného brzdenia elektromotora tiež pomôže majiteľom EV ušetriť peniaze tým, že výrazne zníži opotrebovanie brzdového systému, konkrétne brzdových doštičiek. Náklady na údržbu PHEV budú v konečnom dôsledku závisieť od schopnosti vodiča dôsledne poháňať elektrickú energiu. Pokiaľ je v trakčnej batérii nabitá, plynové komponenty vozidla zostanú nečinné a časom budú vyžadovať menšiu údržbu.

Náklady na palivo

Podobne náklady na palivo budú vo veľkej miere závisieť od toho, do akej miery zostane spaľovací motor nepoužitý. Elektrická energia má výhodu, že je cenovo stabilnejšia a lacnejší zdroj paliva ako benzín alebo nafta. Väčšina verejnoprospešných služieb ponúka ceny elektrickej energie v domácnostiach, ktoré stoja len niekoľko centov za hodinu, pričom niektoré dokonca ponúkajú špeciálne sadzby mimo špičky alebo sadzby za čas používania, aby ešte viac znížili náklady na palivo.

Plug-In hybridné autá vs. vozidlá s rozširovačom dosahu

Vozidlá extender range extender (REV), označované aj ako elektrické vozidlá s rozšíreným dojazdom (EREV), sú účinne batériové elektrické vozidlá (BEV) s malým spaľovacím motorom, ktorý sa používa na výrobu dodatočnej elektrickej energie.

Rehvhované vozidlá sa zvyčajne považujú buď za bev (podľa predchádzajúcej definície), alebo za plug-in hybridné elektrické vozidlá (PHEV) z dôvodu zahrnutia motora poháňaného benzínom. To, čo oddeľuje motory v REV od PHEV, je však to, že ich účelom je dodávať trakčnému akumulátoru a elektromotoru energiu namiesto toho, aby poháňali vozidlo. Keď sa nabitie batérie v rev zníži na určitú úroveň, motor sa zapne na napájanie generátora, ktorý nabíja batériu počas jazdy, čím napája elektromotor.

Celý dôvod pre REVs je vyhnať “rozsah úzkosti” z existencie. Malé pohonné pohony sa používajú na rozšírenie dojazdu elektrického vozidla. Môže to byť plynový motor alebo dokonca palivový článok. Prvým moderným vozidlom s rozšíreným dojazdom bol Chevy Volt, ktorý na dobíjanie svojho elektromotora používal benzínový motor. Cadillac ELR je podobný Volt, len oveľa drahšie. Jeho batéria s kapacitou 17,1 kWh zaberie 40 míľ, kým sa jej 84-koňový 1,4-litrový benzínový motor s objemom 1,4 litra zapojí do dobíjania batérií. Spolu je caddyho benzínová elektrická hnacia sústava v priemere 32 míľ na galón dohromady.

Ďalším príkladom predlžovača sortimentu je BMW i3 REx. Základným i3 je elektromobil, zatiaľ čo i3 REx obsahuje malý plynový rozširovací motor. Najpokročilejšou verziou REV je dnes Toyota MIrai, ktorá je vozidlom s vodíkovými palivovými článkami. Namiesto použitia plynového rozširovacieho motora môže jeho systém palivových článkov generovať výkon 153 koní, ktorý poháňa elektromotor a dobíja batérie.

Je plug-in hybridné auto pre mňa to pravé?

Mnohí kupujúci zisťujú, že PHEVs je dokonalou kombináciou výkonu a účinnosti elektrického pohonu bez “úzkosti z dojazdu” vozidla len na elektrický pohon. Plug-in hybridný all-electric jazdný dojazd je kdekoľvek od 28 do 60 míľ v závislosti od modelu a modelu. PHEV umožňujú niektorým vodičom vykonávať svoje každodenné dochádzanie do práce a pochôdzky po meste výlučne na elektrickú energiu, fungujúce takmer ako keby pod kapotou nebol benzínový motor.

Ten istý PHEV by ich tiež pustil na tento bežecký výlet bez toho, aby bol nútený nájsť nabíjacie stanice EV na svojej trase (aj keď určite majú možnosť). Rovnako ako pri každom odporúčaní, určenie, či je PHEV tou správnou voľbou pre vás, skutočne závisí od toho, ako plánujete používať svoje auto, ale pre mnohých kupujúcich je to perfektná stredná pôda.

Ako fungujú plug-in hybridné pohony

Výkonová elektronika a pomocné systémy

Riadiace systémy výkonovej elektroniky vo vnútri PHEV fungujú veľmi podobne ako systémy bev. Hlavnou funkciou regulátora energetickej elektroniky je riadiť tok elektrickej energie dodávanej trakčným akumulátorom do elektromotora. Ovládač to môže dosiahnuť niekoľkými spôsobmi, a to riadením otáčok, pri ktorých sa motor otáča, alebo reguláciou krútiaceho momentu, ktorý motor produkuje.

Sekundárnou funkciou regulátora energetickej elektroniky je distribúcia elektrickej energie z trakčného akumulátora do pomocných systémov vozidla, ako sú systémy osvetlenia, vykurovania, vetrania a infotainmentu. Namiesto trakčného akumulátora je za napájanie týchto systémov zodpovedná samostatná 12-voltová pomocná batéria , ktorá je identická s batériou nachádzajúcimi sa v plynových vozidlách. Táto batéria sa používa aj na naštartovanie vozidla, keď vodič otočí kľúč a je udržiavaná nabitá konvertorom DC/DC, ktorý premieňa vysokonapäťový jednosmerný prúd z trakčného akumulátora na nízkonapäťový jednosmerný prúd potrebný na napájanie pomocných systémov.

Jedným z konkrétnych pomocných systémov vozidla, ktorý si zaslúži byť spomenutý, je systém tepelného manažmentu vozidiel. Jedným z najväčších určujúcich faktorov bezpečnej, dlhotrvajúcej a funkčnej PHEV batérie je jej schopnosť efektívne udržiavať rovnomerné rozloženie teploty vo svojich článkoch. Keďže trakčné batérie sú navrhnuté tak, aby fungovali len v určitom teplotných rozsahoch, prestanú fungovať, ak neexistuje tepelný systém na jeho monitorovanie.

This is essentially the main function of the thermal management system: to keep the traction battery within this workable range. When the battery’s electrical energy is discharged by pressing down the acceleration pedal, it generates heat inside the battery. Since this will be the primary method of discharging the battery, the lack of a proper cooling system will quickly cause the battery to overheat and lead to deterioration.

Nepriame chladenie kvapalinou

Väčšina moderných PHEV je vyrábaná s nepriamymi chladiacimi systémami kvapalín z niekoľkých dôvodov:

  • Sú to vysoko účinné systémy
  • Môžu ukladať veľké množstvo tepelnej energie
  • V súčasnosti sú najhut kompaktnejším a najľahším riešením

Ako už názov napovedá, kvapalinová chladiaca kvapalina v tomto type systému nemá priamy kontakt s batériou. Namiesto toho cirkuluje cez sériu kovových rúrok, ktoré obklopujú batériu alebo sú vložené medzi články batérie, aby sa teplo prenášalo preč.

Táto metóda umožňuje chladiacemu systému spotrebovať malé množstvo energie z batérie, aby ju udržal pri funkčnej teplote. Inými slovami, viac energie batérie možno venovať napájaniu motora a maximalizácii výkonu hnacej sústavy, pričom je neprerušená hmotnosťou systému.

About adminCarsgist

arsgist je jediný rodený Slovack, ktorý píše auto blog, ktorý založil Miroslav James z češtine so sídlom v Londýne. Cargist prišiel zostať a pokračovať s cieľom duše slúžiť slovack hovoriacim domorodcom.

View all posts by adminCarsgist →

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *