Elektromos hajtás módozatai
Az Európai Unió újabb szigorításokat vezet be a járművek károsanyag kibocsátásával kapcsolatban, és nemcsak a most meglévő Euro 6 d határértékek tekintetében. Egyértelmű direktíva, hogy 2021-től a forgalomba hozott járművek CO2 kibocsátása nem haladhatja meg a 95 g/km határértéket, (e felett súlyos bírságot kapnak eladott autó darabonként).
Ezt az értéket viszont pusztán belsőégésű motorokkal csak nagyon komoly teljesítménycsökkentéssel lehet elérni. Például még a Smart legkisebb motorja is meghaladja a 95 g/km értéket. Ezért az autógyártól rákényszerülnek, hogy a jármű meghajtásába az elektromos áramot is beintegrálják kisebb-nagyobb mértékben. Összeállításunkban (nem tudományos alapossággal) könnyen emészthető formában írunk a járművek árammal való meghajtásának módozatairól.
Lágy hibrid rendszerek (Mild HEV)
A nemrég bemutatott Suzuki lágy hibrid autók esetében vált széles körben ismert ez a megoldás. A mild-hybrid tulajdonképpen a belépő szint az elektromos és hibrid autók szegmensében.
A lágy hibrid rendszernél nincs kerekeket hajtó elektromos motor, nincs nagykapacitású akkumulátor csomag se. Ez a rendszer nem más, mint az autó hagyományos belsőégésű motorjának elektromos meghajtással való támogatása. A motorra szerelt generátor-motor egység (gyakran az indítómotorral egybeépítve) két feladatot lát el:
- A motor forgásából, valamint lassításkor/fékezéskor áramot termel és egy 12, 24 vagy 48 voltos akkumulátort tölt.
- Az akkumulátorból visszanyert árammal a belsőégésű motor főtengelyének forgását tudja segíteni olyan esetekben, amikor arra szükség van.
Az elektromos motor azokban a fordulatszám tartományokban avatkozik be, ahol a belsőégésű motor hatékonysága alacsony vagy a hirtelen kigyorsításkor plusz energiára van szükség. Az autó így dinamikusabban mozog, a motor pedig hatékonyabban tud működni. Ez a módszer fogyasztás megtakarítást és így károsanyag kibocsátás csökkenést okoz.
Hibrid rendszerek (HEV)
A hibrid rendszerek esetében már egy olyan rendszerről van szó, melyben a kerekek meghajtásában egy vagy több villanymotor is részt vesz. A hibrid autók már nagykapacitású akkumulátor-csomaggal vannak ellátva és azok a lágy hibridnél magasabb feszültségen (általában 110-330 V között) működnek. Az akkumulátorok töltése a belsőégésű motorral, valamint a különböző energiavisszanyerési (például fékezés) módszerekkel valósul meg.
A meghajtás módjában többféle megoldás létezik:
A soros-hibrid meghajtás esetén a belsőégésű motor nincs fizikai kapcsolatban a kerekekkel, közvetlenül nem vesz részt a meghajtásban. A belsőégésű motor csak az akkumulátorokat tölti és a kerekeket meghajtó (egy vagy több) villanymotor az akkumulátorból veszi az energiát.
A párhuzamos-hibrid meghajtás esetén mind a belsőégésű motor, mind pedig az (egy vagy több) elektromos motor is részt vesz a kerekek meghajtásában. Van olyan megoldás, hogy a két tengely közt oszlik meg a feladat, de létezik olyan megoldás is, amikor ugyanazon tengelyt hajt meg mindkét erőforrás
A vegyes-hibrid hajtás esetén pedig a jármű mindkét meghajtási módszerre képes. Ilyen megoldásoknál különböző mechanikus és elektronikus rendszerek oldják meg, hogy a jármű a mindenkori fordulatszám/sebesség igényhez igazítva a legoptimálisabb hajtásmódot használja.
Plug-in hibrid (PHEV)
A plug-in vagy konnektoros hibrid rendszerek gyakorlatilag megegyeznek a hibrid rendszerekkel, de két különbséggel:
- Az akkumulátorokat valamilyen külső csatlakozással hálózati energiaforrásról is lehet árammal tölteni.
- Általában a hibrideknél jóval nagyobb akkumulátorkapacitással rendelkeznek.
A pug-in hibrid autók vagy egyéb járművek nagyobb távolságot tudnak megtenni pusztán elektromos hajtással és bármilyen meghajtási móddal készülhetnek, de általában a soros-hibrid meghajtást alkalmazzák.
Teljesen elektromos rendszerek (BEV)
A teljesen elektromos autók esetében már nincs belsőégésű motor, ami a kerekek hajtásában vagy az energiatermelésben részt venne. A kerekeket csak elektromos motor hajtja az akkumulátorból nyert áram segítségével. Az akkumulátorok feltöltése plug-in módszerrel, valamint a különböző energiavisszanyerési (például fékezés) módokkal történik.
Elvétve létezik olyan megoldás, hogy teljesen elektromos járműbe is szerelnek egy kis méretű és kis teljesítményű belsőégésű motort. Ezt amolyan vészmegoldásként minimális hatótávnövelésre alkalmas, pár kilométerré elegendő áramot lehet vele termelni.
Különleges megoldások
Létezik számos a fentiektől eltérő megoldás a közúti forgalomban elektromos árammal való közlekedésre vagy az akkumulátorok menet közbeni feltöltésére. A teljesség igénye nélkül:
Áramszedős rendszerek
A trolibusz például gyakorlatilag egy olyan elektromos jármű, ami folyamatos összeköttetésben van a hálózattal. És bár a modern trolibuszok rendelkeznek nagy kapacitású akkumulátor csomaggal és hosszabb távot is meg tudnak tenni áramszedő nélkül, a normál működésük alatt csatlakoztatva vannak.
A közúti fuvarozás területén sok vállalat fejleszt áramszedős kamionokat és áruszállító járműveket. Ezek működése fordított a trolibuszhoz képest. Eredendően a nagykapacitású akkumulátorok adnak energiát a villanymotoroknak a jármű meghajtására. Az akkumulátorok feltöltése pedig az autópályák speciálisan kialakított sávjai felett kiépített kábelekkel és egy felengedett áramszedővel történik.
Energiacella
Az energiacellás járművek esetében egy soros hibrid meghajtásról van szó. A kerekeket elektromos motor hajtja egy akkumulátorban tárol árammal. De az akkumulátorok feltöltését nem valamilyen belsőégésű motor végzi, hanem az elektromos áramot valamilyen kémiai/fizikai módszerrel (általában hidrogén segítségével) állítja elő a jármű.
Kisegítő töltési módok
A napelemmel való töltés elviekben megoldott. De jelenleg nincs olyan hatásfoka és a technológia sem áll rendelkezésre, hogy egy normál autó esetében pusztán napelemekkel elegendő töltés jöjjön létre. Általában a plug-n hibrid és az elektromos járművek esetén alkalmazzák (például a tetőbe vagy a napfénytetőbe integrálva) és a másodlagos rendszerek energiaigényét fedezik belőle.
A jármű így a fedélzeti elektronika, a szórakoztató központ vagy a klíma működtetését már tudja fedezni napenergia hasznosítással, ami akár kilométerekben mérhető hatótáv növekedést eredményezhet.
Az indukciós töltés is létező technológia. De hatékonysága és a technológiai fejlettsége még nem elegendő járművek gyors és gazdaságos töltéséhez. Azonban számos modell (általában luxusmárkák esetében) elérhető a jármű aljába szerelt indukciós töltő. Az otthoni garázs padlójában pedig kiépíthető az ehhez szükséges technika, így az akkumulátorok töltéséhez nem kell „töltőre dugni” az autót. Ennek továbbfejlesztéseként pedig már folynak kísérletek autópályák kijelölt sávjaiban hosszú kilométereken át az aszfaltba épített indukciós töltővel. Amely (ha a technológia fejlődik) alkalmas lehet a hosszú utakon az autó akkumulátorainak visszatöltésére.
Szerző: GMZ
