name | autoweek.cz
Bosch Powertrain 3. část: Hybridní systémy
27.06.2013 | | Aktuality
Přednáška k 61. mezinárodnímu kolokviu v Boxbergu v červnu 2013: Rolf Bulander, člen představenstva zodpovědný za oblast Bosch Gasoline Systems, a Markus Heyn, člen představenstva zodpovědný za oblast Bosch Diesel Systems.
Hydraulický hybrid: alternativní pohon s dobrým dojezdem
Další možnost pro zvýšení hospodárnosti ve třídě malých vozů představuje první hydraulický hybridní pohon pro osobní vozy na světě, na němž pracují společnosti Bosch a PSA.
Základem je klasický spalovací motor doplněný hydraulickými prvky a příslušným zásobníkem tlaku naplněným dusíkem. Tento hybridní systém může podporovat zážehové a vznětové agregáty v oblastech, v nichž nepracují efektivně. Tedy například při akceleraci nebo v popojíždějící dopravě. Své silné stránky uplatní zejména ve městě, kde tento systém dokáže snížit spotřebu paliva o 45 %. V kombinovaném jízdním cyklu pak o 30 %.
Tak velkého snížení spotřeby paliva dosahujeme velmi účinným zpětným získáváním kinetické energie, která by byla jinak ztracena bez užitku. Odborně se tomu říká rekuperace. Kinetická energie, která musí být při zpomalování snížena, je přeměněna na hydraulickou energii a uložena do zásobníku tlaku.
Rozhodující je přitom to, že tento alternativní pohon nevyžaduje žádnou sadu akumulátorů. Díky tomu klesla hmotnost systému na necelých 100 kg. To znamená, že hydraulický hybrid lze realizovat ekonomicky a především variabilně. Kromě použití ve vozech do města vidíme možnosti jeho uplatnění i v ostatních segmentech – včetně lehkých užitkových vozů.
Tento pohon zároveň kombinuje mnoho předností, které již řidiči znají z elektromobilů. Krátké vzdálenosti dokáže překonávat zcela bez emisí a díky podpoře akcelerace nabízí větší potěšení z jízdy. Spalovací motor je při akceleraci podporován současným uvolňováním energie ze zásobníku tlaku. Hnací řetězec kromě toho umožňuje zvyšovat zatížení spalovacího motoru, aby mohl pracovat v oblasti s největší účinností. A s dojezdem si nemusí nikdo dělat žádné starosti, protože zde máme alternativní pohon, který akční rádius automobilu dokonce výrazně zvyšuje – jednoduše snížením spotřeby paliva.
Boost Recuperation System a eClutch: pojítko se světem hybridů
Podobné cíle sledujeme i při elektrifikaci pohonů. Ta začíná s další standardizací systémů start-stop, jimiž bude v roce 2017 vybaveno v západní Evropě více než 70 % všech nových vozů. Chceme však kráčet také novými cestami. Názorně to ukazuje náš rekuperační systém s podporou akcelerace BRS (Boost Recuperation System), který pracuje s napětím 48 V a rozšiřuje funkčnost systému start-stop, čímž vyplňuje dnes stále ještě velkou propast mezi světem hybridních systémů.
BRS zažijete v cenově velmi konkurenční třídě kompaktních vozů. Musí být tedy cenově dostupný a zároveň hospodárný. To zaručujeme cílenou optimalizací komponentů. Používáme elektrické díly, které podporují spalovací motor výkonem 10 kW. Akumulátor s kapacitou 0,25 kWh je dostatečně „štíhlý“. Avšak prostřednictvím dílčí palubní sítě s napětím 48 V sázíme na maximální zpětné získávání energie rekuperací při brzdění. Po pěti brzděních je lithium-iontový akumulátor plně nabitý.
Tato energie může být používána k napájení elektrických spotřebičů v palubní síti a k dynamické podpoře spalovacího motoru při rozjezdu a akceleraci. V souvislosti s BRS musím zmínit také eClutch, elektricky ovládanou spojku. V tomto případě není automatizována převodovka, nýbrž jen spojka. Motor tak může být odpojován od ostatních částí hnacího řetězce, není-li k pohonu zapotřebí žádné energie. Řidiči díky tomu ušetří palivo a ještě si budou užívat většího komfortu, protože v zácpě je možné rozjíždět se na první a druhý převodový stupeň bez ovládání spojky. V nízkých rychlostech má řidič díky spojce eClutch k dispozici pohodlí téměř na úrovni samočinné převodovky. Elektronicky řízená spojka může kromě toho nechat běžet motor na volnoběh, pokud řidič nepřidává plyn. To umožňuje realizovat hospodárnou jízdu setrvačností s funkcí start/stop.
Způsob fungování je jednoduchý. Náš systém rozpozná, že řidič při jízdě ze svahu nezrychluje, rozepne spojku, a zabrání tak klasickému brzdění motorem. Rychlost zůstává díky klesání konstantní. Tohoto efektu mohou řidiči částečně dosáhnout již dnes manuálně, pokud při jízdě z kopce sešlápnou pedál spojky. V budoucnosti bude systém vykonávat tuto funkci automaticky. Technicky je to náročné, ale přínosné: spotřeba paliva tím klesne o sedm procent.
Plně hybridní systém: až o 25 % nižší spotřeba
Pro rok 2020 počítáme s tím, že 12,1 milionu vozidel bude mít elektrifikovaný hnací řetězec. Právě s ohledem na tento scénář vývoje mobility bych vám chtěl ukázat, jakou techniku Bosch nabízí již pro aktuální generaci hybridních vozidel. Už dnes zvyšujeme výrobu, a snižujeme tak náklady. Aktuální plně hybridní systémy Bosch mohou řidičům snížit spotřebu v kombinovaném cyklu EU o 15 až 25 %. V závislosti na velikosti akumulátoru plně hybridního systému Bosch mohou řidiči překonávat krátké vzdálenosti čistě elektricky – a tím zcela bez emisí a hluku motoru. Skvělým příkladem je hybridní systém se vznětovým motorem, který realizovaly společnosti PSA a Bosch. V tomto systému je pokrokový vznětový motor doplněn účinnými elektrickými komponenty.
Vnější rozměry automobilu přitom nehrají roli. Bosch dokáže připravit kompletní koncept pohonu a přizpůsobit ho požadavkům jakéhokoli vozidla, což dokládá rozmanitost našich technických systémů. Nabízíme elektromotory pro plně hybridní vozidla, které pokrývají rozpětí výkonu od 20 do 40 kW. Bosch nabízí lithium-iontové akumulátory s kapacitou 0,8 až 1,5 kWh. S měničem DC/DC nabízíme také vhodné pojítko mezi elektromotorem a akumulátorem. Nemá tedy význam, zda to má být menší elektrifikovaný kompaktní vůz, nebo kombi s plně hybridním pohonem – Bosch nabízí v každém případě vhodné řešení.
Hybridní soustava typu plug-in: budoucnost ve vyšší třídě
Tento náš příslib platí i v oblasti hybridních soustav typu plug-in, u nichž jsme elektrifikaci hnacího řetězce dovedli ještě o další krok dál. Řidiči mohou překonávat vzdálenosti až 60 kilometrů čistě elektricky, a to rychlostí až 120 km/h. Tím lze snížit náklady na energii až o 90 procent – bude-li uživatel důsledně dobíjet vůz ze zásuvky. Ale i zákazníci, kteří nebudou dobíjet akumulátor před každým startem, budou mít z hybridní soustavy typu plug-in prospěch, protože u našich systémů počítáme se snížením spotřeby paliva v kombinovaném cyklu EU minimálně o 50 procent.
Proto zde používáme výkonnější elektrické komponenty. Elektromotory Bosch mají v tomto případě výkon 30 až 80 kW, akumulátor pojme až 12 kWh energie. Možnosti použití sahají od sedanů střední třídy přes elektrifikovaná SUV až po sportovní vozy. Tato škálovatelnost ukazuje, jak důležité budou hybridní soustavy typu plug-in v budoucnosti. S ohledem na cíle v oblasti emisí CO2 pro rok 2020 se totiž segmenty vyšší třídy nevyhnou silné a efektivní elektrifikaci.
Řidiči vozidel s hybridním systémem typu plug-in od společnosti Bosch budou jen díky možnosti ujet čistě elektricky až 60 kilometrů připraveni dokonce i na ještě přísnější ekologické
zákony.
Elektrická mobilita: Bosch nabízí pohon z jedné ruky
Zákazníci budou mít tuto výhodu samozřejmě i v případě, že se naše technika uplatní v čistém elektromobilu. I zde bych vám chtěl přiblížit konkrétní příklad: Fiat 500e, pro který Bosch připravil kompletní hnací řetězec. Nevyrábíme tedy pouze komponenty, disponujeme také kompetencemi pro jejich propojení do kompletního elektrického pohonu. Podívejme se podrobně na jeho jednotlivé součásti:
- Fiat 500e disponuje výkonem 80 kW díky elektromotoru SMG 180/120 vyvinutém společností Bosch. Synchronní elektromotor s permanentním magnetem představuje svaly hnacího řetězce, neboť již od okamžiku rozjezdu nabízí točivý moment 196 N.m.
- Centrálním rozhraním mezi elektromotorem a akumulátorem je výkonová elektronika Bosch INVCON 2.3. Tento modul je mozkem hnacího řetězce, který přeměňuje stejnosměrný proud, uložený jako energie v akumulátoru, na střídavý proud pro elektromotor, a obráceně. Čím účinněji pracuje výkonová elektronika, tím delší je elektrický dojezd.
- V případě modelu Fiat 500e vybaveného sadou akumulátorů Bosch činí dojezd přibližně 140 km. Trakční akumulátor je sestaven z prizmatických článků a má celkovou kapacitu 24 kWh. Kompletní nabití trvá necelé čtyři hodiny.
Fiat 500e je v mnoha ohledech ukázkovým projektem elektrické mobility v režii společnosti Bosch. Je na něm patrné, čeho jsme jako dodavatel schopni v této oblasti dosáhnout a co umíme vyvinout. A máme radost, že můžeme říci, že Bosch dodává elektrický pohon z jedné ruky. Tím je, myslím, jasné, že budeme elektrickou mobilitu intenzivně vyvíjet i v budoucnosti.
Další články
© 2024 autoweek.cz. Veškerá práva vyhrazena | O autoweek.cz