Samochód hybrydowy EREV ze skrzynią DHT – stara technologia w nowym wydaniu

Czym są samochody hybrydowe EREV?

Prekursorzy technologii EREV to zasłużone grono motoryzacyjne. Grono, które może pochwalić się oryginalnością zastosowanego napędu jak również świetnym wyglądem zewnętrznym. Układ napędowy samochodu hybrydowego EREV składał się z trzech podstawowych podzespołów.

• Silnika elektrycznego, zestrojonego z 1 – biegową skrzynią redukcyjną, połączonego z kołami samochodu;

• Baterii trakcyjnej, najczęściej litowo-jonowej, ale też polimierowo – jonowej, pozwalającej na przejechanie do 80 kilometrów w trybie czysto elektrycznym;

• Silnika spalinowego.

Samochód EREV zawsze jest napędzany przez silnik elektryczny, który jest zasilany z baterii trakcyjnej. Silnik spalinowy uruchamia się tylko wtedy, gdy poziom naładowania baterii spada do 20 procent. Silnik spalinowy może też produkować prąd i zasilać bezpośrednio silnik elektryczny. Ze względu na brak połączenia z kołami, silnik spalinowy pracuje tylko i wyłącznie w najlepszym zakresie obrotów, gwarantującym niskie zużycie paliwa, wysoką wydajność i niską emisję spalin.

Źródło: Wikimedia Commons

Prekursorami technologii EREV były:

• Opel Ampera / Chevrolet Volt produkowane w latach 2011 – 2015, napędzane przez silnik elektryczny na przedniej osi. Zastosowano w nich baterię o pojemności 16 kWh. W roli range extendera zastosowano silnik General Motors Family o pojemności 0,84 litra.

• BMW i3 w wersji z range extenderem - napędzane przez silnik elektryczny o mocy 170 KM przekazujący napęd na tylną oś. W aucie zastosowano baterię o pojemności 22 kWh. W roli range extendera wykorzystano 2-cylindrowy silnik motocyklowy BMW, o pojemności 0,65 litra.

• Sportowy i luksusowy Fisker Karma. Napędzany przez dwa silniki elektryczne o łącznej mocy 403 KM, po jednym na oś (napęd AWD). W samochodzie zastosowano baterię o pojemności 20 kWh i silnik spalinowy w roli range extendera – 2 litrowy, turbodoładowany silnik General Motors Ecotec o mocy 260 KM.

Źródło: Wikimedia Commons

Stosowano też i większe silniki, np. 3,6 litrowe Pentastar w amerykańskich pickupach RAM.

Dlaczego postanowiono poprawić EREV?

Przede wszystkim z chęci zwiększenia wydajności samochodu w określonych sytuacjach: podczas przyspieszania, jazdy pod górę i jazdy po autostradzie. Z racji dużego obciążenia w warunkach dynamicznej jazdy przydałaby się praca obydwu jednostek napędowych.

Aby to było możliwe, niezbędny był zmodernizowany łącznik pomiędzy wszystkimi elementami układanki, czyli nowatorska skrzynia biegów. W tej roli idealnie spisywała się skrzynia elektromagnetyczna. I tak powstał układ DHT.

System DHT Dedicated Hybrid Transmission – dedykowany napęd hybrydowy

DHT łączy w sobie zalety silnika elektrycznego i silnika spalinowego. Ponadto dysponuje ogromnym zasięgiem, nieosiągalnym dla samochodów elektrycznych.

Auto jest też tańsze od aut elektrycznych z dużą baterią, zapewniającą duży zasięg.

Dzięki zastosowaniu technologii spalinowo – elektrycznej, samochód EREV z DHT nie jest też uzależniony od ładowarki.

Z jakich elementów jest zbudowany układ napędowy DHT:

• Akumulatora trakcyjnego (najczęściej litowo – jonowego), o pojemności od 20 do 60 kWh;

• Silnika benzynowego;

• Generatora prądu, czyli elektrycznej prądnicy;

• Silnika elektrycznego;

• Elektromagnetycznej skrzyni biegów.

Elektromagnetyczna skrzynia biegów spaja wszystkie rodzaje napędu, przez co musi wykorzystywać kilka sprzęgieł. Aktywacja poszczególnych sprzęgieł, załączanie napędów i aktywacja silnika spalinowego odbywa się całkowicie automatycznie. Kierowca nie musi tutaj nic robić, poza prowadzeniem auta. Do przełączania trybów jazdy i aktywacji poszczególnych silników służy inteligentny przełącznik mocy.

Źródło: Wikimedia Commons

Jak działa hybryda ze skrzynią DHT w praktyce?

Elektroniczny sterownik wybiera automatycznie jeden z trzech trybów jazdy.

• Tryb całkowicie elektryczny, w którym silnik elektryczny napędza koła samochodu, a źródłem zasilania jest dla niego prąd zgromadzony w baterii trakcyjnej.

Ten tryb jest stosowany w trakcie jazdy z niewielką prędkością - do 50 km/h, czyli idealnie sprawdza się podczas jazdy miejskiej.

• Tryb szeregowy, w którym silnik elektryczny napędza koła, a silnik spalinowy załącza się po to, żeby napędzać prądnicę. Prądnica generuje prąd, którym jest ładowana bateria trakcyjna. W skrajnych sytuacjach prąd generowany przez prądnicę, napędzaną silnikiem elektrycznym, może być kierowany bezpośrednio do zasilania silnika elektrycznego. Te skrajne sytuacje to oczywiście poważne rozładowanie baterii, przy równoczesnym dużym poborze prądu w trakcie dynamicznej jazdy.

• Tryb równoległy. W tym trybie koła są napędzane przez silnik elektryczny i przez silnik spalinowy, równocześnie. Tryb równoległy jest załączany w sytuacji jazdy poza miastem z dużą prędkością. Może być też aktywowany krótkotrwale, podczas jazdy pod górę lub nagłego przyspieszania.

Skrzynia DHT może oferować od 1 do 3 biegów. Biegi te dotyczą tylko i wyłącznie silnika spalinowego. W pierwszych autach dostępny był tylko 1 bieg, dzięki niemu silnik spalinowy mógł włączyć się do wspomagania silnika elektrycznego (w trybie równoległym) dopiero po przekroczeniu prędkości 70 km/h. W obecnych autach są 3 biegi. Pozwala to na włączenie trybu równoległego już przy prędkości 20 km/h.

Najnowsze auta EREV ze skrzynią DHT mogą mieć również możliwość ładowania baterii trakcyjnej z gniazdka, jak hybrydy PHEV.

Co ciekawe, skrzynia DHT nie pracuje w oleju przekładniowym. Wymaga za to chłodzenia płynem chłodniczym. Nie ma też konwertera momentu obrotowego.

Michał Lisiak