Hur avancerade hybridsystem fungerar

Bildgalleri: Hybridbilar Hybridtekniken blir allt bättre och tvingar traditionella hybrider att ge plats för mer avancerade hybridsystem. Se fler bilder på hybridbilar. AP Photo / Pat Wellenbach

Hybridfordon är ganska vanligt på vägarna nu, och många biltillverkare har flera bilar som innehåller en hybridversion. 2009 ensam, även under en ekonomisk nedgång, såldes mer än 290 000 nya hybridfordon i USA [källa: Hybrid Cars]. Efterfrågan på hybrider verkar inte sjunka, och när fler tillverkare bygger hybrider blir tekniken bättre och bättre, vilket tvingar traditionella hybrider att ge plats för mer avancerade hybridsystem.

Avancerade hybridsystem syftar fortfarande till att uppnå bästa gassträcka och få förbättrad effektivitet ur fordonet, men de gör det genom att integrera ny eller förbättrad teknik som traditionella hybrider ännu inte har utnyttjat helt. Avancerade hybrider utnyttjar mer elektroteknikinsatser och tar hybrider ytterligare ett steg bort från bensinmotorn och bara lite närmare ett helelektriskt fordon.

Du kan tänka på hybridsystem som matematik. Först måste du lära dig grunderna som tillägg, subtraktion, delning och multiplikation. Sedan går du vidare till mer avancerad matematik som algebra, geometri, trigonometri och kalkyl. Precis som i matematik bygger hybrider på aktuell information och flyttar sedan in i mer avancerade områden. För avancerade hybrider är fördelarna kraftigare batterier, längre räckvidd utan bensin, nya sätt att ladda batterierna och till och med nya sätt att utnyttja kraft.

Hybrider som just kommer ut på marknaden ser kanske inte mycket annorlunda ut än tidigare versioner, men de inkluderar framsteg som har möjliggjorts under de senaste åren med massproducerad hybridteknik.

På nästa sida ska vi titta på några av de nya och förbättrade teknologierna i avancerade hybridsystem och se hur de förändrar vår nuvarande definition av ett hybridfordon.

Litium-jon (Li-ion) kan lagra mer energi i mindre batteripaket och bilföretag börjar använda dem som ett mer avancerat elektriskt lagringssystem för sina hybrider. AP Photo / Mark Humphrey

Avancerade hybridsystem fungerar liknande många standardhybridfordon, vilket betyder att de fortfarande använder en liten förbränningsmotor, en elmotor och i de flesta fall en uppsättning batterier. Men avancerade hybridsystem går ett steg längre och integrerar nyare teknik i fordonen.

Ett exempel på detta är användningen av litiumjonbatterier (Li-ion) i motsats till nickel-metallhydridbatterier (NiMH). Litium-jon kan lagra mer energi i mindre batteripaket och bilföretag börjar använda dem som ett mer avancerat elektriskt lagringssystem för sina hybrider. Li-ion kostar för närvarande mer att producera, men de har fler fördelar som NiMH-batterier gör. I själva verket har många företag investerat mycket pengar för att utveckla sofistikerad Li-ion-batteriteknologi. Så eftersom priset på tekniken har börjat sjunka ser tillverkarna på Li-on som den dominerande elektriska lagringen för hybrider. Trots att Li-ion-batterier blir det valbara batterilagret använder vissa avancerade hybrider inte batteriteknologi alls. Istället använder de ett svänghjul för att lagra el för användning senare. (Vi kommer in på det här ämnet lite senare i artikeln.)

En annan stor teknisk skillnad mellan traditionella hybrider och avancerade hybridsystem är mängden el som används för fordonets kraft. Ja, alla hybrider använder någon form av elmotor för att hjälpa förbränningsmotorn, men avancerade hybrider använder elmotorn på sätt som ger ett alternativ till bensinmotorn under pendling snarare än bara hjälp till motorn. I vissa avancerade hybrider, som Porsche 911 GT3 R, finns det två elektriska motorer som driver bilen istället bara en [källa: Abuelsamid].

Förutom litiumjonbatterier och användning av fler elektriska motorer, kan avancerade hybridsystem också innehålla plug-in-teknik för batteriladdning. Inte alla avancerade hybrider är plug-ins, men vissa, som Toyota Prius plug-in, integrerar tekniken i fordonet för att tillhandahålla ett alternativt sätt att ladda batterierna i motsats till att bara ladda dem genom körning och bromsning.

På nästa sida tittar vi på några exempel på hur dessa tekniker används.

Porsche 911 GT3 R Hybrid GT Race Car PRNewsFoto / Porsche Cars North America, Inc.

På den sista sidan nämnde vi flera olika typer av teknologier som används i avancerade hybridsystem som liknar traditionella hybrider, men bygger ändå på nuvarande tekniker och tar dem ett steg längre. Så varför bygga vidare på den nuvarande tekniken? Vilka är de praktiska tillämpningarna av ett avancerat hybridsystem? Tja, precis som med en traditionell hybrid, är bränsleeffektivitet ett stort mål, men avancerade hybrider har ännu större applikationer.

Låt oss börja med lagringskapacitet. Vi nämnde på sista sidan att avancerade hybrider kommer att använda (och vissa använder redan) Li-on-batterier, som gör det möjligt för fordonet att ha en mer effektiv batteritid än tidigare batterityper. Den praktiska tillämpningen av detta resulterar i att förare kan gå längre sträckor på el ensam. Till exempel kommer Chevrolet Volt att kunna köra upp till 80 mil (80,5 kilometer) på elektricitet ensam, och plug-in Toyota Prius kommer att ha en elektrisk räckvidd på cirka 21 mil (källa: Thomas och Toyota].

Den andra applikationen är kundens bekvämlighet. Vissa avancerade hybridbilar, som Volt och nästa generation Prius, har möjlighet att ladda sina batterier genom att anslutas till en elektrisk källa. Istället för att behöva använda bilen själv för att ladda batterierna kan vissa avancerade hybrider ladda upp medan de sitter i garaget. Så att batteriladdningen inte bara håller längre och kan användas för elektrisk körning, utan den kan också laddas hemma i slutet av dagen och vara redo att gå nästa morgon.

En av de senaste stora applikationerna för avancerade hybrider är deras förmåga att skapa mer kraft och använda den på bättre sätt än sina föregångare. Som vi nämnde på sista sidan använder Porsche 911 GT3 R hybrid två elektriska motorer för att följa motorn. Dessa motorer fångar upp kinetisk energi under bromsning, omvandlar den till elektricitet och lagrar sedan elen i ett elektromekaniskt svänghjul som ska användas efter behov. De två motorerna används för framhjulen och ger föraren automatisk kraft till hjulen under normala körförhållanden, eller de kan användas som ett brist på kraft till hjulen genom att trycka på en speciell accelerationsknapp [källa: Abuelsamid].

Denna form av avancerat hybridsystem kan användas för ström på begäran när det behövs.

Så du kan se att avancerade hybridsystem bygger på nuvarande teknik för traditionella hybridfordon, men sedan ta det ett steg längre genom att förbättra inte bara batterikraften och bränsleeffektiviteten, utan också fordonets produktion och förarens bekvämlighet.

För mer information om avancerade hybridsystem och andra relaterade ämnen, följ länkarna på nästa sida.

relaterade artiklar

• 5 Tips om hybridköp
• 5 sätt Hybridbatteripaket förbättras
• Hur hybridbilar fungerar
• Hur CVT fungerar
• Kan hybridmotorer skapa mer kraft?
• Är hybridbilar dyrare att försäkra? 
• Som designade och byggde den första hybridbilen?
• Vilka är de olika typerna av hybridbilar?
• Hur hjälper hybridbilsdesign till bränsleeffektivitet?

källor

• Abuelsamid, Sam. "Porsche 911 GT3R körs på Petit Le Mans." 21 juli 2010. (4 november 2010) http://green.autoblog.com/2009/04/24/fiat-working-on-new-hybrid-system-for-small-cars-to-share- med-c /
• Hybridbilar. "December 2009 Dashboard: Bokslutskommuniké." 20 jan 2010. (4 nov 2010) http://www.hybridcars.com/hybrid-sales-dashboard/december-2009-dashboard.html
• Chevrolet. "Chevy Volt." (1 nov 2010) http://www.chevrolet.com/volt/
• Hybridbilar. "Hondas lågkostnadshybridstrategi: litiumjonbatterier." 18 mars 2010. (5 nov 2010) http://www.hybridcars.com/news/honda-low-cost-hybrid-strategy-lithium-ion-batteries-27544.html
• Hybridbilar. "Litiumjonhybridbatterier." 3 april 2006. (5 nov 2010) http://www.hybridcars.com/technology-stories/lithium-ion-batteries.html
• Thomas, David. "GM höjer Chevy Volt's Electric Range." 23 september 2010. (4 nov 2010) http://blogs.cars.com/kickingtires/2010/09/gm-revises-chevy-volts-electric-range.html
• Toyota. "Prius Plug-in Hybrid." (1 november 2010) http://www.toyota.com/upoming-vehicles/prius-plug-in/