2020/05/18

102-7. Гибрид цэнэглэгч

Гибрид автомашин нь хөдөлгүүрээс хүч шаардахгүй үед автомат унтраах/асаалтын систем хэрэглэдэг. Гибрид системүүд нь асаалтын мотор/генератор гэсэн 2 үйлдлийг зэрэг гүйцэтгэдэг функцийг ашигладаг. Мотор нь эсрэг соронзон орныг ашигладаг бол генератор нь соронзон орон дотор роторыг эргүүлдэг. Гүйдлийн урсгалын чиглэлийг хянах замаар генератор болон моторыг нэг нэгжээр гүйцэтгэх боломжтой.

Асаалтын мотор/генератор нь 2 үндсэн дизайнтай. Түүний эхнийх нь belt alternator starter (BAS) дизайн болно. Энэ нь уламжлалт генератортай ижил хэмжээтэй, мөн ижил аргаар суурилагддаг.


Нөгөөх нь integrated starter/generator (ISG) дизайн болно. Ихэнх энэ загвар нь хөдөлгүүр болон хурдны хайрцаг 2-ын хооронд шууд араа ашиглан суурилагдсан байна. ISG нь 3н фазын мотор бөгөөд хөдөлгүүрийг хүч болон мушгих хүчээр хангаж өгнө. Тэрээр жолооч илүү их хүч шаардах үед ISG нь хөдөлгүүрийг хүчээр дэмжиж өгнө. ISG-ийн ротор нь статор дотроо зурагт үзүүлсэн шиг углаж суудаг болсон. Статор нь хөдөлгүүрийн блок дээр суурилсан 2 салангид хэсгээр тогтно. Ротор нь тогтмол соронзонтой мөн ороомогтой, тэрээр хөдөлгүүрийн тахир голд шууд боогдож бэхлэгдэнэ.

Шулуутгагч нь уламжлалт диод ашиглана. Сайн тал нь хөдөлгүүрийн сул явалтын үед 240 А хүртэл гүйдэл гаргах чадалтай. Хамгийн ихдээ 300 А-аас давж болно. Хөдөлгүүр ажиллаж л байвал генератор ажиллах болно. Ротор нь тахир голтой холбоотой тул хөдөлгүүртэй адил хурдаар эргэнэ. Хөдөлгүүр удаашрахад HV батарей болон туслах батарейгаас нөхөн хүчээ сэргээнэ. Машин уулын уруу өнхрөх үед хөдөлгүүрт ямар ч ачаалал байхгүй болох ба энэ үед дугуй хурдны хайрцагт энерги дамжуулж энэ энерги нь хөдөлгүүр рүү дамжих ба ISG уруу цахилгаан энерги болон дамжуулагдана. ISG-д орж ирсэн хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон шулуутгаад батарейг цэнэглэх болон цахилгаан хэрэгслүүдийг тэжээлээр хангана.

Уламжлалт АС генераторын гаралт нь роторыг зүсэн гарах соронзон урсгалаас хамаардаг. Хэдий их хэмжээний соронзон урсгал зүсэн гарах тусам төдий хэмжээний их гүйдэл гүйнэ. Үүнээс болж хурд хамгийн их үед хамгийн их гүйдэл гарч харин хөдөлгүүр хөдлөхгүй зогсож байх үед хамгийн бага байна. Хөдөлгүүр хурдаа бүрэн автал гүйдэл хамгийн их утгадаа хүрэхгүй. Иймээс хөдөлгүүр бага хурдаар эргэх үед гүйдлийн гаралтын нэмэгдүүлэх шаардлага гардаг. Ийм зорилгоор гибрид хөдөлгүүрийн роторт тогтмол соронзонг ашиглана. Ингэж хөдөлгүүр бага хурдаар эргэж байсан ч соронзон урсгалын хүчийг нэмэгдүүлэх замаар гаралтын гүйдлийг ихэсгэдэг.

Тогтворжуулагч нь харин boost-buck гэж нэрлэгддэг хувиргагчийг ашиглана. Бага хурдаар их ачаалал авах үед оронгийн ороомог бүрэн хүчээрээ ажилладаг. Энд гарах нэмэлт энергийг тогтмол соронзон гарахад нь тусална. Хэрэв хөдөлгүүр дундаж хурдаар, дундаж ачаалалтай ажиллах юм бол оронгийн гүйдлийг бүрэн зогсоож зөвхөн тогтмол соронзон орны үед хуримтлагдах энергийг ашиглана. Өндөр хурдтай бага ачаалалтай бол харин оронгийн гүйдлийг эсрэг чигт гүйлгэж гүйдлийг улам багасгана.


Бүтэн гибрид авто машин нь зөвхөн HV батарейгаар 3н фазын моторыг тэжээдэг. Эдгээр батарейнууд нь 300 В хүчдэл гаргах багтаамжтай байна. Ихэнх бүтэн гирбид авто машин нь хамгийн багадаа 2 АС мотортой байна.


Эдгээр моторууд нь гариган араагаар холбогддог байх бөгөөд генератор болгон ашиглагдана. А мотор нь хөдөлгүүрийн тахир голтой холбогдож хөдөлгүүр ажиллах үед их хэмжээний хувьсах гүйдлийг үүсгэх ба энэ гүйдэл шулуутгагдаж тогтмол болоод батарейг цэнэглэнэ.

Мөн 2 моторын аль нэг нь эргэлдэж эхлэх үед хүчдэл үйлдвэрлэж эхэлнэ. Ихэнх тохиолдолд 2 моторын аль нэг нь эргэлдэж хүчдэл үйлдвэрлэж байна. Үүний үр дүнд хувьсах гүйдлийг гаргаж энэ гүйдэл нь нөгөө мотор болон цахилгаан хэрэгслүүдийг тэжээлээр хангана.


Тоормослох үед кинетик энергийнхээ 30 орчим хувийг шууд дулааны энерги болгон алддаг байна. Тоормослох үед хурд удаашрахад нөхөн сэргээгддэг тоормосны системийг ашиглаж энергийн алдагдлыг багасгадаг. Энэ үеийн эргэлтийн энергийг ISG болон АС мотор уруу цахилгаан энерги болгон хувиргаж оруулна. Нөхөн сэргээгдэх тоормос нь мөн уламжлалт тоормосны системд тусалж машиныг зогсооход тусалдаг бөгөөд энэ үед хөдөлгүүрийг удаашруулахад туслах зорилгоор нэмэлт моторыг ашиглана. Энэ үед мотор нь яг генератор шиг ажиллаж тоормослох үед алдагдах кинетик энергийн зарим хэсгийг цахилгаан энерги болгон нөөцөлнө. Ингэж мотор нь генераторын үүргээ ажиллаж хөдөлгүүр зогсох үед алдагдах кинетик энергийг дараа нь эргүүлэн ашиглах зорилгоор цахилгаан энерги болгон хадгална.

Нөхөн сэргээгдэх тоормосыг ашиглах үед үрэлтийг ашиглан хөдөлгөөнийг удаашруулдаггүй. Нөхөн сэргээгдэх тоормосны систем нь автомашиныг бүрэн зогсооход биш харин хөнгөн тоормослох үед алдагдах энергийг нөхөн сэргээх явц юм. Үүний улмаас педалны өнцөг мэдрэгч, вакуум мэдрэгч, хурдасгуурын педалны мэдрэгч зэрэг мэдрэгчүүдийг ашиглана. Хурдасгуурын педал дарагдахаа байнгуут нөхөн сэргээх тоормос идэвхжиж ажиллаж эхэлдэг. Энэ үед дугуйн эргэлтийг ашиглан цахилгаан энерги болгон нөөцөлж эхэлнэ. Энд гидравлик тоормосыг ашиглахгүй. Хэрэв хөдөлгүүрийг нэмж удаашруулах шаардлагатай бол гибрид контроллер моторын эргэлтэд шаардлагатай хүчийг гаргаж өгнө. Үүний улмаас хөдөлгүүрийн эргэлт удааширч улмаар дугуйн эргэлт ч удааширна. Энэ үед нэмэлт тоормослох хүч хэрэгтэй ба энэ үед гидравлик тоормосыг нэмж хэрэглэнэ.

Мотороос хувьсах гүйдэл гарч батарейг цэнэглэх үед түүнийг шулуутгахад инвертер хэрэгтэй. энэ модуль нь их хэмжээний хувьсах гүйдлийг тогтмол болгон шулуутгаж HV батарейг л цэнэглэнэ. Харин туслах батарейг үүгээр цэнэглэдэггүй. Туслах батарейг цэнэглэхдээ DC-DC конверторыг хэрэглэнэ. Энэ нь 12 В-ийн тогтмол гүйдлийг 300 В-ийн тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг, 2 тийшээ ажилладаг, хагас дамжуулагч элемент байна.Ингэж хувиргахдаа ороомог ашиглаж соронзон орныг ашиглана. Гибрид хөдөлгүүр нь үсрэлтийн туслах горимд орох үед батарейн 12 В хүчдэлийг 300 В болгон хувиргаж туслах батарейг цэнэглэнэ.

Харин инвертер нь бага хүчдэлийг тохируулагч PWM юм. Энэ нь 33%-иас 90%-ийн пульсуудыг гарган бага хүчдэлээр батарейг 12.5-15.5 В-ийн хооронд цэнэгийн хэмжээг нь барина. Бага хүчдэлийн дефоолт утгыг 13.8 В хэмээн үзнэ.