48 volt mild hybride systeem

18 / 05 / 2020

Marketing

In tegenstelling tot de echte hybride configuraties die de motor en/of elektromotor gebruiken voor de aandrijving van het voertuig, wordt het 48V milde hybride systeem gebruikt in een typisch stop-startvoertuig. Door de integratie van een 48 volt elektromotor/generatorsamenstelling wordt de motor ondersteund, en zorgt deze voor soepeler optrekken en een verbetering van het brandstofverbruik.

Bovendien verminderen elektrificerende componenten zoals de aircocompressor, stuurbekrachtigingspomp en motoroliepomp de motorbelasting verder en verhoogt de brandstofefficiëntie.

mild hybrid vehicle diagram

1 Montage elektrische motor/generator.
2 AC/DC-omvormer.
3 48 volt accu.
4 DC/DC-omzetter.
5 48 volt stroomverdeelunit.
6 12 volt accu.
7 12 volt stroomverdeelunit.
8 E-turbo

Elektrische voertuigen met een spanning hoger dan 12 volt zijn niet nieuw: de auto-industrie overwoog in de jaren negentig al de toepassing van een 42 volt-systeem. Dit werd later afgewezen vanwege bezorgdheid over de kosten, evenals praktische zaken zoals schakelaars en relais die vroegtijdig faalden. Gedreven door milieuoverwegingen maakt moderne elektronica echter gebruik van robuustere transistoren, diodes en microschakelaars, waardoor dit een meer haalbare optie is.

Dus waarom zou je ophouden bij 48 volt? Volgens de huidige voorschriften wordt alles boven 60 volt officieel ‘hoogspanning’. Dit brengt extra kosten met zich mee door de toevoeging van dure afscherming, connectoren en leidingen zoals de oranje componenten die worden gezien op veel hybride en elektrische voertuigen. Dit betekent echter niet dat de hele elektrische architectuur van het voertuig naar 48 volt gaat. De conventionele 12 volt-voeding wordt nog steeds gebruikt om veel van de standaardcircuits te voeden, zoals verlichting, deursloten, elektrische ramen en het infotainmentsysteem.

De gebruikelijke 48 volt milde hybride bestaat uit slechts een klein aantal extra componenten: elektromotor/generator, AC/DC-omvormer, DC/DC-omzetter, een 48 volt accu en een e-turbo.

Montage elektrische motor/generator: De watergekoelde, riemaangedreven elektromotor/generator vervangt de reguliere dynamo en functioneert om de motor opnieuw te starten na een stop-startgebeurtenis, terwijl de conventionele 12 volt startmotor wordt gebruikt voor normaal starten via de contactsleutel.

Soms kan de elektromotor/generator de motor ondersteunen om de acceleratie te verbeteren en de belasting strategisch te verminderen voor het maximaliseren van het brandstofverbruik. Bovendien laadt de elektromotor/generator in generatormodus beide accu’s op, vergelijkbaar met een conventionele dynamo, maar ook wanneer het voertuig uitrolt of remt.

AC/DC-omvormer: De AC/DC-omvormer kan eventueel geïntegreerd zijn in de 48 volt elektromotor/generator en heeft twee functies.

Ten eerste, om de gelijkstroom (DC) van de 48 volt accu om te zetten in wisselstroom (AC), die vervolgens de elektromotor/generator in motormodus voedt.

Ten tweede, om de AC die door de elektromotor/generator in de generatormodus wordt gegenereerd om te zetten naar DC, waardoor de 12 en 48 volt accu‘s worden opgeladen.

DC/DC-omzetter: Omdat dit voertuig zowel 12 volt als 48 volt systemen heeft, is een DC/DC-omzetter geïnstalleerd om de elektrische spanning te verlagen van 48 naar 12 volt.

48 volt accu: De lithium-ion 48 volt accu bevindt zich meestal aan de achterkant van het voertuig en kan net als de elektromotor/generator het koelsysteem gebruiken om warmte af te voeren.

E-turbo: De conventionele turbo wordt vervangen door een geëlektrificeerde versie en is beter bekend als een e-turbo. In plaats van te wachten tot de uitlaatgassen het schoepenwiel op snelheid laten draaien, wordt een elektromotor gebruikt om het schoepenwiel aan te drijven, die onmiddellijk de nodige boost geeft zonder de bekende vertraging die meestal wordt ervaren met turbomotoren. Als alternatief kunnen superchargers ook worden geëlektrificeerd om gelijkwaardige resultaten te bieden als een elektromotor aangedreven turbo.

Het 48 volt milde hybride systeem is altijd in ontwikkeling om aan de voorschriften voor uitlaatemissies te voldoen, het brandstofverbruik te verbeteren en de acceleratie te verhogen. Om deze reden ontwikkelen voertuigfabrikanten al andere intelligente verbeteringen om het 48 volt-systeem te complementeren en het volgende zijn slechts enkele voorbeelden:

Dynamische cilinderuitschakelingstechnologie (DSF): Integreert cilinderdeactivering met het 48 volt mild hybride systeem. Het DSF-systeem isoleert een cilinder door de stoters van de nokkenas los te koppelen. Dit sluit de in- en uitlaatkleppen wanneer minder vermogen nodig is, wat resulteert in een lager brandstofverbruik.

Uitgebreide stop-start technologie: In tegenstelling tot de conventionele stop-starttechnologie voor het uitschakelen van de motor wanneer het voertuig volledig tot stilstand komt, schakelt het uitgebreide stop-startsysteem de motor ook uit bij het naderen van een stop of wanneer het voertuig een constante snelheid heeft.

Elektrisch verwarmde katalysator: Om de hoeveelheid schadelijke uitstoot te verminderen, moet de katalysator zo snel mogelijk op bedrijfstemperatuur komen. Hybride systemen verergeren dit als gevolg van frequente stop-startgebeurtenissen of vrijloop zonder motor. Dit kan echter eenvoudig worden opgelost door de katalysator elektrisch te verwarmen met behulp van het 48 volt-systeem.

Elektrificerende motor aangedreven toebehoren: De waterpomp en aircocompressor (AC) zijn twee voorbeelden van componenten die kunnen worden geëlektrificeerd. Dit vermindert parasitaire motorweerstand en laat vooral de componenten hun eigen werkcyclus instellen op basis van de behoefte van het voertuig en de bestuurder.

Dus terwijl het huidige 12 volt-systeem het moeilijk heeft, vergeleken met de andere duurdere echte hybriden, biedt de 48 volt milde hybride technologie een kosteneffectieve oplossing om te voldoen aan emissievoorschriften en toekomstige toename van energieverslindende elektrische componenten.

Het gebruik van 48 volt-technologie zal nog verder groeien, vooral nu strengere CO2-emissiedoelstellingen worden vastgesteld en de achteruitgang van de verbrandingsmotor zich voortzet.

Met de groei in populariteit en de vraag naar hybride en elektrische voertuigen, introduceert Autodata diagrammen van aandrijfsysteem voor elektrische en hybride voertuigen, en zorgt ervoor dat het de beste oplossing blijft voor diagnose en reparatie van wegvoertuigen.