Технологии управляемой энергетики (CPT) а Австрийский технический университет Вены (TU Wien) недавно исследовал технологию мягкого гибрида на 48 В. Мягкие гибриды — это автомобили, в которых традиционный двигатель внутреннего сгорания сочетается с электродвигатель и генератор подключены параллельно чтобы позволить первому выключаться во время остановки автомобиля или движения накатом. Теперь такие настройки стали проще, чем когда-либо, благодаря низковольтным электрическим силовым агрегатам, а быстродействующие стартер—генераторы снижают остаточные выбросы NOx дизельными двигателями стандарта Евро-6.

Исследование подтвердило снижение выбросов загрязняющих веществ на 9% при сохранении эффективности и CO₂ преимущества дизельного двигателя. Экономическая эффективность установки подчеркивается ее воздействием на системы улавливания NOx (LNT) и последующей обработки с селективным каталитическим восстановлением, которые требуют меньшего количества выбросов NOx в атмосферу, что потенциально позволяет упростить процесс очистки выхлопных газов и увеличить срок службы.

“Наше исследование (включающее моделирование электронного двигателя и динамометрические испытания двигателя на выбросы вредных веществ) показывает снижение выбросов clearNOx по сравнению с автомобилем премиум-класса с трехлитровым двигателем V6”, — сказал Пол Блур из CPT, менеджер по разработке приложений. “Снижение выбросов NOx произошло при улучшении топливной экономичности почти на 5% и соответствующем выбросе CO₂ снижение, обеспечиваемое одновременно стартер-генератором SpeedStart.”

Системы стартер-генератора с ременной передачей (BISG) успешно применяются для снижения выбросов CO₂выбросы с помощью простого способа остановки-запуска. Таким образом, одна и та же низковольтная технология может изменять нагрузку на двигатель и оптимизировать его работу, сводя к минимуму выбросы NOx и твердых частиц. Задача состоит в том, чтобы обеспечить достаточно быструю реакцию для реального вождения. Здесь технология CPT с переключаемым сопротивлением является быстрой и управляемой, что делает ее подходящей для данного применения. Установка с переключаемым сопротивлением (SWM) снижает первичные выбросы NOx, что, в свою очередь, снижает нагрузку на систему селективного каталитического восстановления, сокращая потребление восстановителя аммиака (AdBlue), не говоря уже об активных каталитических компонентах, которыми обычно являются драгоценные металлы.

Фактически, машина с переключаемым сопротивлением может даже позволить использовать установки LNT вместо более дорогостоящего селективного каталитического восстановления. Дизельные выхлопные системы могут также включать сажевый фильтр (DPF), который также может требовать менее частой продувки.

Это исследование показывает, что транспортная отрасль может снизить уровень загрязняющих веществ в воздухе экономически эффективным способом, сказал соучредитель и исполнительный директор CPT Ник Паско.

“Экономичность технологии 48 В по сравнению с полностью гибридными решениями и подключаемыми модулями дает автомобильной промышленности передышку при разработке более доступных полностью электрических транспортных средств. Необходимое сокращение выбросов в переходный период переориентирует задачу электрификации трансмиссии на конфигурации двигатель-генератор ”P0″, установленные на двигателе.»

По словам Блура, стоимость аккумуляторов должна снизиться, прежде чем электромобили станут такими же экономичными, как двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине или дизельном топливе, и большинство не ожидает этого в ближайшие десять лет. “В то же время, мягкая гибридная технология экономична и сразу же повышает эффективность за счет оптимизации как качества воздуха, так и показателей выбросов углекислого газа без ущерба для расхода топлива”.

“Автомобилисты и транспортные операторы хотят бережно относиться к окружающей среде, но должны помнить о текущих ценах на электромобили высокого напряжения”, — добавил Пэскоу.

В исследовании CPT-TUW оценивалась технология с переключаемым сопротивлением в сравнении с Wсогласованный по всему миру Lлетательные аппараты TвосточныйProcedure (WLTP) — последнее требование соответствия для любых новых автомобилей, проданных в ЕС в сентябре 2017 года или после этой даты. WLTP определяет согласованный на глобальном уровне стандарт для определения выбросов и потребления энергии.

“Будучи ближе к реальным условиям вождения, WLTP предлагает более динамичные профили испытаний”, — сказал Блур. “Таким образом, это более эффективно для демонстрации того, как SRMS очень быстро подает крутящий момент на двигатель — передается на коленчатый вал через систему ремней переднего шкива, чтобы адаптировать уровни электропривода к дорожным условиям и стилю вождения”.

В исследовании CPT-TUW учитывались передаточное отношение ремня и тепловая эффективность BISG с водяным охлаждением, а также режимы работы транспортного средства в ходе дополнительных циклов испытаний. Улучшения, вызванные BISG, были получены за счет энергии, получаемой во время мероприятий по восстановлению сил при сбалансированном уровне заряда аккумулятора и постоянной электрической нагрузке автомобиля в 300 Вт.

“Реальные условия вождения создают большую нагрузку на двигатель (и приводят к соответствующему увеличению выбросов), чем при лабораторных испытаниях”, — сказал Блур. — Но точность и повторяемость циклов лабораторных испытаний делают их бесценными для сравнений между собой и технологиями”.

Тем не менее, CPT проверяет свою технологию с помощью более реалистичных циклов тестирования, которые могли бы еще больше подтвердить использование SRMS.

“SRMs обеспечивает стабильно высокую мощность и КПД в широком диапазоне скоростей, и, в отличие от некоторых альтернативных моторных технологий, истощающее энергию ослабление электромагнитного поля не является проблемой”, — говорит Блур. “Точное регулирование крутящего момента обеспечивает быструю реакцию в течение миллисекунд на изменение нагрузки на машину — и это одно из наших уникальных преимуществ перед другими типами электрических машин”.

Реальные условия требуют миллисекундного времени отклика

Как и в целом в мягких гибридных системах, технология SpeedStart от CPT собирает кинетическую энергию во время торможения, которая затем повторно используется в качестве крутящего момента переключаемой реактивной машиной во время ускорения. Но сложное электронное управление SRM может дополнительно влиять на режим работы двигателя, поглощая или подавая электрическую энергию для перевода основного двигателя в более оптимальный режим работы. Это позволяет SRM быстро реагировать на переходные условия.

Технология CPT с переключаемым сопротивлением работает в легковых автомобилях и в настоящее время тестируется на грузовиках и внедорожниках. Средства контроля, которые совершенствует CPT, основаны на этом исследовании и других НИОКР. В конечном счете, цель будет заключаться в координации взаимосвязанных систем (включая управление аккумуляторами, последующую обработку выхлопных газов и дополнительную рекуперацию тепловой энергии), обеспечивая при этом ценное компьютерное проектирование для выявления дополнительных возможностей повышения производительности за счет электрификации напряжением 48 В.