Гидравлический гибридный автомобиль

Гидравлические гибридные автомобили ( HHV ) используют источник энергии под давлением жидкости вместе с обычным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) для достижения большей экономии топлива и снижения вредных выбросов . Они улавливают и повторно используют 70–80% кинетической энергии торможения/замедления автомобиля и потенциальной энергии спуска. по сравнению с 55% для электрических гибридов. Для грузовиков и автобусов это также может быть дешевле, чем электрические системы, из-за цены на аккумуляторы, необходимые для последних. Гидравлические гибридные системы транспортных средств также могут весить меньше, чем электрические системы, из-за большого веса аккумуляторов. Это может привести к снижению влияния на грузоподъемность, особенно для классов тяжелых транспортных средств .

Принцип работы

Гидравлические гибридные системы транспортных средств состоят из четырех основных компонентов: рабочей жидкости, резервуара , насоса/двигателя (в параллельной гибридной системе) или внутриколесных двигателей и насосов (в последовательной гибридной системе) и аккумулятора . В некоторых системах также устанавливается гидротрансформатор для преобразования выходного потока при любом давлении с очень низкими потерями мощности. В электрической гибридной системе энергия накапливается в аккумуляторе и передается электродвигателю для питания автомобиля. Во время торможения кинетическая энергия автомобиля используется для зарядки аккумулятора посредством рекуперативного торможения . В гидравлической гибридной системе насос/двигатель извлекает кинетическую энергию во время торможения для перекачки рабочей жидкости из резервуара в аккумулятор . Таким образом, рабочая жидкость находится под давлением, что приводит к накоплению энергии . Когда автомобиль ускоряется, эта рабочая жидкость под давлением подает энергию насосу/двигателю для питания автомобиля. Для параллельной гибридной системы повышение топливной эффективности и сокращение выбросов являются результатом снижения механической нагрузки на двигатель внутреннего сгорания из-за крутящего момента, обеспечиваемого гибридной системой.

Повышение эффективности

Агентство по охране окружающей среды США утверждает, что в ходе лабораторных испытаний экономия топлива городского грузовика для доставки увеличилась на 60–70% по сравнению с аналогичным грузовиком с двигателем внутреннего сгорания с традиционным двигателем. Утверждалось, что выбросы CO ₂ того же демонстрационного грузовика-доставщика были более чем на 40% ниже, а производство углеводородов и твердых частиц также было намного ниже (50% и 60% соответственно).

По расчетам Агентства по охране окружающей среды для этого испытательного автомобиля, гибридная технология добавила стоимость примерно на 7000 долларов США по сравнению с сопоставимым обычным грузовиком, а экономия топлива за весь срок службы за 20 лет оценивалась выше 50 000 долларов США.

Типы гидравлических гибридных автомобилей

Основная статья: Трансмиссия гибридного автомобиля

Как и в случае с электрической гибридной системой , существует несколько возможных архитектур трансмиссии.

В параллельных гидравлических гибридных автомобилях насос/двигатель обычно устанавливается между двигателем и коробкой передач или между коробкой передач и коробкой дифференциала . Роль насоса/двигателя заключается в оказании помощи двигателю во время ускорения и возврате энергии при торможении, которая в противном случае была бы потеряна в виде тепла в обычных тормозах. Как и в случае с электрическими гибридами, насос/двигатель может или не может управлять автомобилем самостоятельно с выключенным двигателем.

В серийном гидравлическом гибридном автомобиле насос/двигатель напрямую соединяется с карданным валом. или внутриколесные электродвигатели передают крутящий момент непосредственно на колесо. Двигатель внутреннего сгорания подключен только к насосу и настроен на работу в наиболее эффективном диапазоне мощности для поддержания оптимального гидравлического давления в аккумуляторе. Тяговый двигатель должен обеспечивать весь крутящий момент, необходимый для движения транспортного средства, а это означает, что максимальное ускорение доступно как при работающем, так и при остановленном двигателе. Его главный недостаток заключается в установившемся режиме движения, когда двойное преобразование энергии приводит к дополнительным потерям.

Преимущества и недостатки

В некоторых случаях гидравлические гибридные системы могут быть более рентабельными, чем электрические гибридные системы, сложные или дорогие материалы (например, те, которые необходимы для батарей поскольку не используются ). Однако в большинстве конструкций напорные баки аккумуляторов изготовлены из углеродного волокна , цена на углеродное волокно упадет, поскольку эффект масштаба и энергоэффективность производства снизятся на 60%. , что делает напорные баки несколько дорогими, но, по прогнозам Оука Национальная лаборатория Ридж может снизить стоимость производства резервуаров.

Гидравлические гибриды восстанавливают или собирают кинетическую энергию автомобиля во время торможения и замедления значительно эффективнее, чем электрические системы; гидравлические гибриды могут восстанавливать до 70–80% кинетической энергии автомобиля по сравнению с 55% у электрических гибридов.

Снижение стоимости, сложности и веса дополнительных устройств отбора мощности, таких как водяные насосы, гидравлические подъемники и лебедки.

Технические проблемы с гидравлическими гибридными транспортными средствами включают шум, размер и сложность. Технические достижения, такие как гидравлические двигатели очень большого диаметра и плоского формата (LDFF), которые создают очень высокий крутящий момент в ограниченном пространстве трансмиссии, позволяют оснащать тяжелые транспортные средства, такие как мусоровозы и городские автобусы, гидравлическими гибридными системами. Благодаря сложному программному обеспечению управления гидравлические гибридные автомобили являются безопасными, управляемыми, надежными и эффективными.

См. также

• Гидравлический аккумулятор
• Гидравлическая система помощи при запуске (HLA)
• Гибридный электромобиль
• Регенеративное торможение

Внешние ссылки

• Проект испытаний и оценки парка транспортных средств – испытания гидравлических гибридных транспортных средств ( Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии )
• Гидравлические гибридные транспортные средства — исследования , Страница исследования гидравлических гибридов Агентства по охране окружающей среды США
• Гидравлическая гибридная технология — проверенный подход , Агентство по охране окружающей среды США, март 2004 г.
• ERS (система рекуперации энергии) , гибриды Lightning
• Что такое механические батареи? , Молниеносные гибриды
• Результаты испытаний на выбросы: гидравлический гибрид обеспечивает значительное сокращение выбросов , молниеносные гибриды
• Видео о гидравлической системе помощи при запуске (HLA) , Eaton Corporation (для просмотра требуется подключаемый модуль QuickTime)
• https://www.innas.com/гидрид.html , Иннас Б.В.
• Агентство по охране окружающей среды внедряет инновационную гидравлическую гибридную систему , autoMedia.com
• Гидравлический гибрид модернизирует KersTech Vehicle Systems
• «Eaton разработает цифровую гидравлическую гибридную систему привода для транспортных средств армии США» . Корпорация Eaton (пресс-релиз). 21 декабря 2007 г.
• Высокоэффективная гидравлическая гибридная приводная система IFPE , NRG Dynamix (ранее Hybra-Drive Systems LLC), 12 декабря 2007 г.