Niskie napięcie, wysoka wydajność

03 Wrz 2019

Na tegorocznym Motor Show we Frankfurcie, Continental zaprezentuje testowego Forda Focusa z gotowym do seryjnej produkcji, 48-woltowym układem napędowym o dużej mocy (do 30 kW), co wedle zapewnień przedstawicieli firmy jest przełomowym osiągnięciem.

 

Do niedawna w pełni hybrydowy pojazd wyposażony w układ 48-woltowy uważano za coś niemożliwego. Aby taki pojazd mógł być napędzany wyłącznie energią elektryczną, elektryczna część napędu musiałaby wykorzystywać technologię wysokiego napięcia – aż do 800 woltów. Inżynierom firmy Continental udało się jednak opracować 48-woltowy układ napędowy o dużej mocy, który posiada cechy podobne do napędu elektrycznego wysokiego napięcia. Składa się on z silnika elektrycznego, zintegrowanego zespołu zasilania elektrycznego i baterii. Układ zmniejsza zużycie paliwa, a co za tym idzie emisję CO2 o około 20% w porównaniu z podobnymi pojazdami wyposażonymi w silniki spalinowe. Jednocześnie nowa technologia opracowana przez producenta opon i dostawcę rozwiązań dla motoryzacji jest znacznie tańsza niż stosowane dotychczas układy wysokiego napięcia.

Ta sama wielkość, podwójna moc

Pojazdy z układami 48-woltowymi są określane jako hybrydy typu „mild” lub „P0”. Ich instalacja wymaga mało inwazyjnej elektryfikacji układu napędowego. Zużycie paliwa jest zmniejszone głównie dzięki wspomaganiu pracy silnika spalinowego przy dynamicznym przyspieszaniu oraz odzyskiwaniu nadwyżki energii kinetycznej w czasie zwalniania. Niestety jazda wyłącznie na napędzie elektryczną z systemami dotychczas stosowanymi przez wielu producentów motoryzacyjnych nie jest możliwa.

W rozwiązaniu proponowanym przez Continental silnik elektryczny nie jest zamontowany przed silnikiem spalinowym na wale korbowym, ale za nim – między silnikiem spalinowym a skrzynią biegów (układ P2). Układ taki stwarza możliwość większych oszczędności paliwa. Jednocześnie dzięki niemu w niektórych sytuacjach, takich jak jazda na odcinkach, na których obowiązuje ograniczenie prędkości do 30 km/h, możliwe jest napędzanie pojazdu wyłącznie silnikiem elektrycznym.

Nowa 48-woltowa technologia o wysokiej mocy sprawia natomiast, że układ hybrydowy oferuje te same funkcje co wcześniejsze, w pełni hybrydowe pojazdy. Kluczową rolę odgrywa tu chłodzony wodą silnik elektryczny, którego moc szczytowa podwoiła się i wynosi nawet 30 kW. Dzięki temu możliwa jest jazda wyłącznie na napędzie elektrycznym z prędkością sięgającą 80-90 km/h. Dodać tu jeszcze należy, że wzrost mocy aż o 100% udało się osiągnąć przy tej samej średnicy silnika. W efekcie instalacja 48-woltowej technologii o dużej mocy opracowanej przez Continental wymaga jedynie większej przestrzeni niż w przypadku wcześniejszego układu. Różnica w wadze jest natomiast minimalna.

Silnik elektryczny nie jest jedynym nowym elementem 48-woltowej technologii o dużej mocy. Zintegrowany zespół zasilania elektrycznego również wykorzystuje nowe rozwiązanie firmy Continental, które pozwala mu radzić sobie z wyższymi wartościami prądu. Innowacje wchodzące w skład nowej 48-woltowej technologii o dużej mocy zapewniają poziom wydajności elektrycznej, który przewyższa wcześniejszy układ o niemal 10%. Podczas odzyskiwania nadwyżki energii kinetycznej nowy układ jest znacznie skuteczniejszy, ponieważ straty ponoszone w napędzie elektrycznym zmniejszyły się o 50%.

Wykorzystanie dostępnych możliwości

48-woltowa technologia o dużej mocy zapewnia wszystkie korzyści, jakie oferuje typowy, w pełni hybrydowy pojazd z układem wysokiego napięcia – znacznie mniejsze zużycie paliwa, ograniczoną emisję CO2 i jednocześnie dużą wydajność jazdy. Za nowym rozwiązaniem przemawia jeszcze jeden argument – jego stosunkowo niski koszt. To klucz do zwiększania dostępności tanich hybrydowych pojazdów i ich skutecznego wejścia na rynek.

Niski koszt wynika z tego, że układ 48-woltowy wymaga znacznie mniejszych nakładów związanych z ochroną izolacyjną, części elektryczne są mniejsze i tańsze, a sama konstrukcja może być bardziej zwarta, ponieważ szczeliny między poszczególnymi elementami mogą być mniejsze niż w przypadku technologii wysokiego napięcia. Dzięki 48-woltowej technologii o dużej mocy Continental zajmuje pozycję lidera pod względem wydajności, sprawności i gęstości mocy. Pełna hybrydyzacja stała się możliwa – bez wysiłku i kosztów, jakie pociągają za sobą układy wysokiego napięcia.

48-woltowy plug-in w zasięgu ręki

Przepisy homologacyjne, które obowiązują od 1 września 2018 r., zgodnie z cyklem WLTP (Światową Zharmonizowaną Procedurą Testów Pojazdów Lekkich), umożliwiają dalszy rozwój 48-woltowej technologii o dużej mocy. Jeśli układ zostałby uzupełniony np. pokładową technologią ładowania i większą baterią, produkcja pojazdów hybrydowych typu plug-in wyposażonych w technologię 48-woltową stałaby się możliwa. Wszystko dzięki temu, że jazda w pełni elektrycznym trybie nie jest już głównym kryterium korzystania ze wsparcia dla pojazdów typu plug-in. Jest nim natomiast ogólnie przełożenie energii przechowywanej w postaci elektryczności na trakcję. Czynnikiem decydującym o dalszym finansowaniu tego przedsięwzięcia jest to, czy emisję CO2 można ograniczyć do poziomu poniżej 50g/km.

 

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz