Reklama

Mechanika - Żródła napędu - silniki stosowane obecnie oraz w przyszłości

Mitsubishi Outlander PHEV 2016 - pierwszy hybrydowy SUV-a z elektrycznym napędem na 4 koła już w Polsce - JAK TO DZIAŁA???

dokument
pobierz +

Jak to działa? Wiodący napęd elektryczny i 3 silniki bez skrzyni biegów

Outlander PHEV, będąc z założenia samochodem elektrycznym, poruszany jest głównie przez dwa silniki elektryczne pracujące w układzie stałego napędu 4WD. Silnik spalinowy pełni rolę wspomagającą, albo napędzając generator zasilający akumulator trakcyjny, bądź też napędzając bezpośrednio przednie koła samochodu, ale zawsze przy pracujących silnikach elektrycznych z przodu i z tyłu. Załączanie szeregowego oraz równoległego trybu napędu hybrydowego odbywa się tylko na możliwie krótki czas, by dostosować układ napędowy samochodu do specyficznych warunków drogowych, z układami sterowania dążącymi do przywrócenia napędu całkowicie elektrycznego tak szybko i tak często, jak to będzie możliwe. Dzięki typowej dla silników elektrycznych zdolności dostarczania maksymalnego momentu obrotowego już przy ruszaniu z miejsca, zastosowana konfiguracja układu napędowego pozwala uzyskać lepsze czasy przyspieszania, niż w analogicznym samochodzie z dwulitrowym silnikiem benzynowym, jednocześnie zachowując wyjątkowo korzystne parametry środowiskowe nowego układu.

Innowacyjne rozmieszczenie komponentów układu napędowego pozwoliło zrezygnować z konwencjonalnej skrzyni biegów i wału napędowego, a całość jest sterowana elektronicznie przez system operacyjny PHEV (PHEV OS). Eliminacja wału napędowego (oraz jego przegubów) pozwoliła obniżyć straty mechaniczne powstające przy przekazywaniu napędu, poprawiając sprawność całego układu napędowego i ułatwiając kontrolowanie jego działania.

Przy przedniej osi znajdziemy zatem silnik elektryczny i inwerter (60 kW/82 KM - 137 Nm), umieszczony w przedziale silnikowym po lewej stronie w miejscu zwykle zajmowanym przez skrzynię biegów zintegrowaną z mechanizmem różnicowym, generator umieszczony obok silnika elektrycznego, silnik benzynowy 2,0 l MIVEC DOHC* (89 kW/121 KM - 190 Nm), umieszczony w przedziale silnikowym po prawej stronie i wielotrybowy moduł Power Drive Unit, zarządzający pracą przedniego silnika elektrycznego i generatora zapewniający optymalne osiągi w trzech trybach pracy z dwoma różnymi źródłami napędu. Między osiami, pod podłogą znajduje się zespół chłodzonego powietrzem litowo-jonowego akumulatora trakcyjnego 12 kWh, 80 ogniw, 300 V oraz 45-litrowy zbiornik paliwa. Z tyłu, pod podłogą bagażnika umieszczono silnik elektryczny i inwerter (60 kW/82 KM - 137 Nm), niewchodzący w przestrzeń bagażnika i Rear Motor Control Unit – moduł zarządzający tylnym silnikiem elektrycznym, pozwalający w pełni wykorzystać charakterystykę silnika elektrycznego do zapewnienia płynności jazdy.

Umieszczenie akumulatora trakcyjnego pod podłogą niesie za sobą istotne, dodatkowe korzyści. Jedną z nich jest zwiększenie bezpieczeństwa biernego: podobnie jak w modelu i-MiEV, pasażerowie są dodatkowo chronieni przed uderzeniem w podłogę samochodu. Poprawie ulega także bezpieczeństwo aktywne i prowadzenie na zakrętach, a to dzięki obniżeniu środka ciężkości (o 30 mm w porównaniu z Outlanderem napędzanym silnikiem spalinowym) i przyczynieniu się do doskonałego rozłożenia masy pomiędzy osie pojazdu (przód - 55%, tył - 45%).

W nowym modelu Mitsubishi Outlander PHEV 2016 zoptymalizowano układ sterowania elektrycznym systemem hybrydowym typu plug-in oraz obniżono tarcie silnika. Podwyższono także wydajność silnika elektrycznego a emisja CO2 spadła z 44 g/km do 42 g/km (wewnętrzne testy MMC). Dzięki modernizacji układu hybrydowego typu plug-in oraz systemu sterowania silnikiem elektrycznym uzyskano lepsze przyspieszenie ze startu zatrzymanego i lepsze reakcje układu napędowego.

 

Automatycznie wybierane 3 tryby jazdy

System operacyjny PHEV OS automatycznie dokonuje wyboru jednego z trzech trybów jazdy, w jakie wyposażono Outlandera PHEV (“EV”, szeregowy i równoległy), co pozwala optymalnie łączyć jak najwyższe osiągi samochodu z jak najniższym zużyciem paliwa, a wszystko bez zaprzątania uwagi kierowcy. Wszystkie trzy tryby jazdy załączane są alternatywnie, a system operacyjny PHEV OS nieustannie przełącza tryby jazdy zależnie od ilości energii dostępnej w akumulatorze oraz od aktualnych warunków drogowych, przy czym preferowanym trybem jest napęd całkowicie elektryczny z zasilaniem z akumulatora.

W trybie EV system operacyjny PHEV OS rozpoczyna jazdę w trybie całkowicie elektrycznym. Samochód jest napędzany przez przedni i tylny silnik elektryczny i jest to stały napęd elektryczny 4WD. Źródłem energii jest akumulator a maksymalna prędkość jest ograniczona do 120 km/h. Outlander PHEV zapewnia zasięg wynoszący 52 km w trybie napędu całkowicie elektrycznego EV, czyli więcej, niż przejeżdża dziennie większość europejskich kierowców. Indywidualny styl prowadzenia samochodu ma wpływ na tryby jazdy wybierane automatycznie przez PHEV OS i może zarówno przyczyniać się do skracania, jak i wydłużania zasięgu w trybie całkowicie elektrycznym.

W trybie szeregowym, t ak jak poprzednio, samochód jest napędzany przez przedni i tylny silnik elektryczny (stały napęd elektryczny 4WD) z wyłączonym silnikiem spalinowym. Silnik spalinowy jest uruchamiany automatycznie, ale jedynie celem napędzania generatora ładującego akumulator w czasie jazdy. Wyłączanie silnika również jest automatyczne. Sytuacje wymagające nagłego wzrostu mocy (powyżej 60 kW dostępnych z akumulatora), na przykład wyprzedzanie lub podjeżdżanie pod wzniesienie, są interpretowane przez PHEV OS jako wysoki pobór mocy wymagający bieżącego uzupełniania ilości energii w akumulatorze. System operacyjny będzie starał się powracać do jazdy w trybie jazdy całkowicie elektrycznym EV, tak często, jak będzie to możliwe. Silnik spalinowy jest okresowo uruchamiany celem utrzymania katalizatora spalin w pełnej sprawności technicznej.

W trybie równoległym silnik spalinowy ze swojej natury jest efektywniejszy od silnika elektrycznego dopiero na wysokich obrotach, przy których przejmuje rolę wiodącej jednostki napędowej, przekazując moc bezpośrednio na przednie koła poprzez Power Drive Unit - wielotrybowy moduł zarządzający pracą przedniego silnika elektrycznego i generatora. Oprócz silnika spalinowego pracują również silniki elektryczne z przodu i z tyłu, wspomagając silnik spalinowy, co odbywa się w sposób niezauważalny dla użytkownika. Zapewnia to samochodowi stały napęd 4WD. Podobnie jak w przypadku poprzednich trybów jazdy, tryb równoległy jest aktywowany automatycznie. Dzieje się tak w przypadku stałego, dużego zapotrzebowania na moc, typowego dla dłuższej jazdy po autostradzie. System operacyjny będzie dążył do przełączenia układu napędowego w tryb hybrydowy szeregowy (lub w tryb całkowicie elektryczny przy prędkości poniżej 120 km/h), jeśli tylko będzie to możliwe. Silnik spalinowy napędza jednocześnie generator, by korzystając z zapasu mocy doładowywać akumulator trakcyjny. System zasilania Outlandera PHEV nigdy nie pracuje z maksymalną mocą rozumianą jako przekazywanie na koła sumy maksymalnych mocy silnika spalinowego i obu silników elektrycznych. Zamiast tego system PHEV OS zawsze poszukuje najlepszej kombinacji trybów jazdy, a więc wykorzystywanych źródeł energii, w zależności od warunków jazdy. W rezultacie, nie występuje tu pojęcie "maksymalnej mocy całkowitej", które spotyka się w opisach innych rozwiązań konstrukcyjnych, ponieważ system PHEV OS dąży do optymalnego pozyskiwania energii zapewniającej dostarczenie potrzebnej mocy, stosując kombinację wykorzystania różnych źródeł energii.

Zoptymalizowany „mózg” samochodu, czyli system operacyjny PHEV OS

System operacyjny otrzymuje informacje i dane od wszystkich ważniejszych komponentów samochodu elektrycznego, co jest niezbędne do zapewnienia zintegrowanego zarządzania parametrami i osiągami całego samochodu. Ten zaawansowany system zarządzania stale monitoruje stan akumulatora i ilość energii odzyskanej z hamowania regeneracyjnego, a dalej reguluje moc przekazywaną na koła, aby zapewnić sprawne i dynamiczne przyspieszenie ze startu zatrzymanego. Wynikiem takiego działania systemu jest optymalizacja i minimalizacja zużycia energii przy dostarczaniu osiągów najbardziej odpowiednich w danych warunkach drogowych i przy dostępnych w samochodzie zasobach energii. Outlander PHEV otrzymał dalsze ulepszenia systemu PHEV OS w porównaniu z systemem operacyjnym MiEV, w tym dotyczące funkcji ładowania z gniazda zewnętrznego, zarówno w trybie normalnym, jak i poprzez stację szybkiego ładowania akumulatorów. System operacyjny kontroluje nie tylko akumulator i silniki, ale także silnik spalinowy i napędzany przez ten silnik generator prądu. Optymalizacja układu sterowania elektrycznym systemem hybrydowym typu plug-in w modelu Mitsubishi Outlander PHEV 2016 pozwoliła na uzyskanie lepszych osiągów i niższej emisji CO2.

 

Super All Wheel Control z Lancera Evolution - p ełna kontrola wszystkich kół

System PHEV firmy Mitsubishi Motors wykorzystuje nowo opracowany, elektronicznie sterowany (drive-by-wire) system napędowy z dwoma silnikami elektrycznymi stale napędzającymi wszystkie koła pojazdu połączony z opracowanym także przez Mitsubishi systemem kontroli stabilności jazdy S-AWC (Super All Wheel Control). Oparty na technologii napędu wszystkich kół, którą opracowano i sprawdzono w modelu Lancer Evolution, system S-AWC łączy w sobie systemy 4WD, ASC ABS oraz AYC*. Dodatkowo, współdziałając z systemem PHEV, S-AWC rozdziela moc na koła przednie i tylne, a także indywidualnie na koła lewe i prawe, by poprawić stabilność jazdy i precyzję prowadzenia samochodu. W rezultacie S-AWC ogranicza poślizg przednich kół, przy jednoczesnej optymalizacji rozkładu mocy pomiędzy przednią i tylną oś, zapewniając w ten sposób lepsze przyspieszenia ze startu zatrzymanego.

*AYC – aktywna kontrola znoszenia (Active Yaw Control).

Ponadto funkcja "4WD LOCK" poprzez odpowiedni rozdział siły napędowej pomiędzy przednią i tylną oś poprawia przyczepność kół i stabilność liniową samochodu po wciśnięciu pedału przyspieszenia w czasie jazdy po śniegu, kamienistej, czy śliskiej nawierzchni.


Reklama