Hur parallella och kraftdelade hybridsystem fungerar
Amerikaner köper alltmer bilar med elektriskt assisterade förbränningsmotorer. Toyota sålde över en miljon elektrifierade bilar förra året. Hondas elektrifierade fordon stod för en fjärdedel av sin 1,3 miljoner försäljning. Hyundais Santa Fe och Tucson -hybrider blir också alltmer populära.
Det drivande som ligger till grund för dessa bilar levererar häpnadsväckande bränsleekonomi i den verkliga världen. Men under huven är inte alla hybrider identiska. Även om de utför samma uppgift – förbättrar effektiviteten och minskar belastningen på motorn – har Automakers antagit olika tillvägagångssätt.
Fem olika typer av hybrider finns: milda hybrider, plug-in-hybrider, parallella hybrider, seriehybrider (även känd som intervallförlängare eller e-revs) och kraftdelningshybrider, som alternativt kallas serie-parallella hybrider. Du ser också många människor som förvirrar dessa termer, som när de hänvisar till någon hybrid utan en plugg som en ”mild hybrid.” I verkligheten betyder den termen en bil med en 48-volts startgenerator, som i allmänhet bara använder en elmotor som en vridmomentfyllning eller effektivitetsförstärkare. Traditionella hybrider kan vanligtvis driva hjulen på elektricitet ensam för en stint och komma i parallella, serier och kraftdelade typer.
Hyundai Santa Fe -hybrid är ett exempel på en parallell hybrid. Ett klassiskt exempel på en serie-parallell eller power-split hybrid är Toyota Prius. De har mycket gemensamt men har också betydande skillnader i den typ av komponenter de använder och hur de fungerar.
En ny video från Paul Turnbull, ledande ingenjör på Munro & Associatesfungerar som en stor förklarare som beskriver skillnaderna mellan en parallell hybrid och en power-split eller serie-parallell hybrid.
Vi fokuserar bara på dessa två system för den här artikeln, men kolla in InsideEevs djupa dyk på plug-in-hybrider, milda hybrider och räckvidd om du vill borsta din kunskap.
Foto av: Toyota
Parallell hybridsystem
Turnbull analyserar Santa Fe Hybrids golv för att förklara hur en parallell hybrid fungerar. Detta system har funnits i årtionden, men dess nyhetsfaktor har inte riktigt bleknat. Det är fortfarande väldigt smart och innovativt på olika sätt.
Den senaste Santa Fe Hybrid får en 1,6-liters 4-cylindrig turbomotor. Den är parad till en 44,2 kilowatt elmotor och en 1,5 kilowatt-timmars litiumjonbatteri. Den kombinerade utgången är 231 hästkrafter och 271 pund fot vridmoment.
Elmotorn pressas mellan motorn och sex-växlad växellåda. En koppling hjälper motorn och e-motorn att arbeta tillsammans eller självständigt för att driva hjulen, varför den kallas en parallell hybrid.
Electric Assist Mask Turbo Lag, hjälper inte bara fordonet att gå av linjen smidigt, utan förbättrar också bränsleeffektiviteten. Det gör det med regenerativ bromsning och skickar tillbaka kinetisk energi in i batteriet, som sedan omfördelas vid behov.
Turnbull säger att elmotorn är förpackad som en ”munk”, med kopplingen inrymd i motorn för att optimera utrymmet. De är båda inrymda i bara 40 millimeter utrymme mellan motorn och växellådan, så de är väldigt tätt förpackade.
Till skillnad från Toyota -hybrider där batteriet är monterat under baksätet, är Santa Fe’s -förpackningen monterad på baksidan på golvet och har ett litet fotavtryck. Den använder också en vanlig sex-växlad automatisk växellåda, och det är där den huvudsakligen skiljer sig från en kraftdelad hybrid.
Power-spity hybridsystem
De flesta biltillverkare har flyttat till power-split eller serie-parallella hybrider. Några exempel inkluderar Toyota RAV4, Honda CR-V och Accord Hybrids och Ford Escape Hybrid.
I dessa bilar styr motoren genom ett planetväxel. Den använder tre växellåda – kallade ”Sun Gear”, ”Planet Gear” och ”Ring Gear.” De har alla olika storlekar och fungerar i olika hastigheter för att blanda kraften från gasmotorn och e-motorerna. Planetväxlar används också i konventionella automatiska överföringar, men här används de för att blanda två ingångar.
Motorn driver planetväxeln, medan elmotorn driver solväxeln. Utgången från dessa två enheter kanaliseras sedan genom ringväxeln mot drivaxeln och hjulen.
Med detta system kan motorn direkt driva hjulen med fasta växelförhållanden. Men det kan också ständigt förändra dessa växelförhållanden när elmotorn sparkar in, vilket gör denna växellåda kontinuerligt variabel-därmed namnet E-CVT.
Foto av: Toyota
Och det är där den stora skillnaden ligger. Istället för att använda fasta växelförhållanden, som i Santa Fe-hybrid, använder Toyota RAV4 E-CVT för två huvudändamål. För det första hjälper det motorn Rev i sitt mest effektiva kraftband. Två, dess dubbla e-motorer ger mer kraft- och bränslebesparingar än den enda motoruppsättningen i parallella hybrider.
”Istället för att ha sex individuella växelförhållanden, för varje hastighet och vridmomentbehov från kunden, [power-split hybrid] kan optimera den perfekta motorvarvtalet för att leverera kraften till hjulen på det mest effektiva sättet, ”sa Turnbull.
Det är därför RAV4-HYBRE4-HYBRID XSE 2025 är lite effektivare i staden (41 mpg), jämfört med cirka 35 mpg på Tucson Hybrid Limited. Båda systemens kombinerade stads- och motorvägseffektivitet är emellertid i stort sett lika. Andra faktorer som däckstorlekar och körmönster påverkar också effektiviteten.
Men det är inte allt som ett hybridsystem gör. Det hjälper också att ladda lågspänningspaketet för att köra system i fordon som belysning och klimatet.
Toyota använder också ett mer komplext tre-motorsystem på sina hybrid-SUV: er. Den tredje E-motoren på bakre levererar elektronisk fyrhjulsdrivningsförmåga i situationer med låg dragkraft. Det eliminerar behovet av en mekanisk drivaxel mot bakaxeln men erbjuder fortfarande fenomenal bränsleeffektivitet.
Foto av: Toyota
Videon ovan är värt att titta på om du är intresserad av nyanserna mellan olika hybridsystem. De är inte lika, och den ena är marginellt effektivare än den andra, men båda lovar betydande besparingar för din plånbok över tid. Och med övergången till full EVs som tar längre tid än väntat, är hybrider på väg att bli mer sofistikerade, med mer energitäta batterier och effektivare motorer.
Har ett tips? Kontakta författaren: Suvrat.kothari@insidees.com
