Technológia, Teljes-hibrid hajtás
Jellemzője, hogy képes az elektromotorral közlekedni anélkül, hogy a robbanómotort elindítaná. A fékenergiát képes visszanyerni, ennek következtében lényegesen növeli a mechanikus fékek élettartamát.
Ezt a technológiát azért kezdték városi buszokon alkalmazni, hogy az induló járművek ne terítsék be a megállókban várakozókat mindenféle halálos gázokkal.
A hajtás mindig tartalmaz méretes akkumulátor vagy szuperkondenzátor egységet.
Működésmódja szerint megkülönböztetünk:
- Párhuzamos hibrid (paralel hybrid)
- A robbanómotor és az elektromotor párhuzamosan van kötve. Az elektromotor feladata, hogy átsegítse a robbanómotort a nehéz pillanatokon. Elegendő kisebb robbanómotor, csökken a fogyasztás és a környezetszennyezés. Előnye, hogy bármely közúti járműnél alkalmazható (ezért kedvelik a járműgyártók). Hátránya, hogy a robbanómotor kénytelen széles fordulatszám-tartományban üzemelni. Ennek következtében környezetvédelmi szempontból nem a létező legjobb megoldás. Ezen túl a váltó, a kuplung és a differenciálmű nem hagyható el, ami magasabb karbantartási költséget és kisebb utazási komfortot jelent.
Azonban van egy nagy hibája. Ha kifogyott az aksijából a szufla, akkor nincs aki átsegítse a robbanómotort a nehéz pillanatokon. Így komoly többletszennyezés keletkezhet. Mi például találkozunk egy V7900 hybrid járművel, aminek rossz volt az elektromos rendszere. Ennek következtében kb. úgy közlekedett mint egy kézi váltós és kuplungos régi busz. Ezzel szemben a láncolt hibrid esetében csak a környezetterhelés mértéke növekszik meg kissé, de a hajtás karakterisztikája alapvetően nem változik.
Magyarországon Budapesten utazható néhány ilyen hajtástechnológiát használó Volvo 7900 hibrid.
- Láncolt hibrid (series hybrid)
- A hajtott kerék nincs mechanikai kapcsolatban a robbanómotorral. A robbanómotor generátort hajt. A generátor pedig akkumulátort tölt. Az elektromotor hajtja a járművet elektromos energia segítségével. Nincs se váltó se kuplung. Ezért élettartam és utazási komfort szempontjából jó megoldás. Hátránya, hogy a váltó elmaradása miatt csak ~80kmh végsebességig jellemzően városi buszoknál alkalmazható (ezért nem kedvelik a járműgyártók). Mivel a robbanómotor csak egy-két optimális fordulatszámon üzemel és terhelés nélkül képes felpörögni, ezért környezetvédelem és élettartam szempontjából az ismert legjobb robbanómotoros megoldás. A jármű működéséhez elegendő kisebb robbanómotor, lényegesen csökken a fogyasztás és a környezetszennyezés.
Felmerül a kérdés mi a fenének elbonyolítani ha ott a dízelmotor? Nos az elektromotor úgynevezett nyomatékkarakterisztikája sokkal jobb mint a robbanómotoré. Ez azt jelenti, hogy különböző fordulatokon sokkal nagyobb és egyenletes teljesítményre képes. Így nem kell bajlódni a robbanómotor fordulatával meg váltókkal, az a jármű sebességétől független lehet. Tehát a teljes hibridhajtást tulajdonképp úgy kell felfogni mintegy több száz fokozatú váltót és a hozzá tartozó rendkívül finom kuplungot. Ez is igen régi technológia amit a vasúti vontatójárműveknél már régóta alkalmaznak. Mivel a vasúti tehervontatásnál ezek a tulajdonságok szükségesek voltak ezért használták elsőnek itt ezt a technológiát.
Felmerül továbbá a kérdés, hogy vajon a dupla elektromos-mechanikai átalakítás nem veszít e többet hatásfok tekintetében mint amennyi előnyt hoz. Nos ha személyautóról beszélünk amely nagyrészt halad, akkor ez valószínűleg igaz. Ennek oka, hogy ebben az esetben a váltó a haladási idő többségében nem képes optimálisan „illeszteni” a motort az úthoz.
Egy városi busznál ami percenként megáll majd utazósebességre gyorsít már valószínűleg nem igaz. Ennek oka, hogy ebben az esetben a váltó a haladási idő többségében nem képes optimálisan „illeszteni” a motort az úthoz. Ezen gyakori és intenzív fékenergia-visszanyerés tovább javítja a hatásfokot.
Városi buszban alkalmazva komoly előnye, hogy a jármű két leginkább karbantartás-igényes pontját erősíti. Egyrészről a fékeket kiegészítve lényegesen csökkenti annak kopását. Másrészről a váltót lecseréli egy fejlettebb, hosszabb élettartamú rendszerre. Ezen túl a rossz nyomatékkarakterisztikájú robbanómotort a lehető legoptimálisabban illeszti a terheléshez, így növelve annak élettartamát és csökkenve annak környezetterhelést (károsanyag és zaj). Lényegesen növelheti a fékek élettartamát, lényegesen csökkentheti a fékszennyezés mértékét.
Azóta Londonban sikerült meglovagolnunk egy ilyen hajtású járművet is, ami az elméletnek megfelelően a gyakorlatban is jól teljesített. Magyarországon Kecskeméten utazható néhány ilyen ilyen hajtástechnológiát használó Mercédesz Citario G hibrid (elosztott kialakítású).
A láncolt hibridet mechanikai kialakítása szerint megkülönböztetjük:
- Kompakt hibrid (compact hybrid)
- Ilyenkor a robbanómotor, a generátor és az elektromotor egy egységben úgy van kialakítva, hogy beférjen egy hagyományos robbanómotor + váltó páros helyére.
Előnye, hogy könnyen szerelhető akár régi járművek felújításakor is. Hátránya, hogy továbbra is szükség van a differenciálműre és a féltengelyekre. Ezen túl egyben nagy hely kell a motor egységnek.
- Elosztott hibrid (shared hybrid)
- Ilyenkor a robbanómotor, a generátor és az elektromotor külön egységek, akár a jármű külön sarkaiban elhelyezve.
Előnye, hogy az elektromotor közvetlenül a kerékre szerelhető így nincs szükség a differenciálműre és a féltengelyekre. Ezen túl precíz összkerékhajtás is kialakítható ilyen módon. Ráadásul kiválón lehet a rendelkezésre álló helyet kihasználni. Hátránya, hogy drágább mint a kompakt megoldás.
A technológia hatékonysága nagyban függ attól, hogy a jármű maga mennyi energiatárolási kapacitással (akkumulátor) rendelkezik. Ettől persze nehezebb lesz a jármű, kevesebb hely lesz benne, és növekszik a karbantartás költsége. Ezért kompromisszumként akkumulátorok helyett úgynevezett szuperkondenzátorokat (supercap) szoktak alkalmazni, amik egy kisebb akkumulátorcsoport energiatárolási képességével rendelkeznek, de annál jóval hosszabb az élettartalma. Megjegyzendő tovább, hogy a jól megépített teljes-hibrid rendszer lényegesen növeli a motor és a fékek, így a jármű élettartamát.
A technológia sarokpontja az akkumulátor, a motor indítása és az indítómotor. Ez a technológia sokszor leállítja és elindítja a motort, illetve intenzíven tölti és fogyasztja a pufferakkumulátorokat. Ez közel akkora karbantartási költséget jelenthet mint egy mechanikus váltó. Az alacsonyabb károsanyag-kibocsájtáshoz ezen elemek jóval intenzívebb használata szükséges. Ez csökkenti az élettartamot és növeli a karbantartási költségeket. Gazdagabb szolgáltatók ezt megengedhetik maguknak. Kevésbé gazdag szolgáltatók esetén azonban célszerű lehet a vezérlés átprogramozásával kissé nagyobb károsanyag-kibocsájtást megengedni, ezzel csökkenteni a karbantartási költségeket. Ez még így is mindig sokkal jobb mint bármely Magyarországon használt robbanómotoros technológia.
|