Ήπιες υβριδικές τεχνολογίες 48V που προσφέρονται από την CPT

Ήπιες υβριδικές τεχνολογίες 48V που προσφέρονται από την CPT

Η Controlled Power Technologies (CPT) θα παραδώσει δύο τεχνικές εργασίες στην 80ή επέτειο του Παγκόσμιου Συνεδρίου SAE που θα πραγματοποιηθεί στο Cobo Center στο Ντιτρόιτ στις 8-10 Απριλίου 2014. Η πρώτη παρουσίαση περιγράφει το σύστημα υποβοήθησης ροπής SpeedStart και ανάκτησης κινητικής ενέργειας. το δεύτερο ολοκληρωμένο σύστημα ανάκτησης ενέργειας αερίου με τουρμπίνα γνωστό ως TIGERS . Και τα δύο συστήματα βασίζονται στην τεχνολογία γεννήτριας κινητήρα με απροθυμία μεταγωγής (SR) που αναπτύχθηκε για μια νέα γενιά ήπιων υβριδικών οχημάτων 48 V και βρίσκονται σε υψηλό επίπεδο ετοιμότητας εφαρμογής για αυτοκίνητα.

«Τα εξήντα βολτ ορίζονται από τον κανονισμό R100 της Οικονομικής Επιτροπής των Ηνωμένων Εθνών για την Ευρώπη (UNECE) ως το όριο μεταξύ χαμηλής και υψηλής τάσης σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος, και επομένως είναι ένα κρίσιμο σημείο όπου μπορεί να εντοπιστεί μια σταδιακή αλλαγή στο κόστος του συστήματος». λέει ο διευθύνων σύμβουλος της CPT, Nick Pascoe. «Περαιτέρω πρότυπα όπως το LV-148 όπως ορίζονται από το Verband der Automobilindustrie (VDA) παρέχουν περαιτέρω δομή στην προσέγγιση ονομαστικής τάσης 48 V, η οποία επιτρέπει την ανάκτηση ενέργειας υψηλής ισχύος χωρίς να υπερβαίνει τα 60 V».

SpeedStart

Το έγγραφο SpeedStart της CPT περιγράφει τις προδιαγραφές του α Ενσωματωμένη γεννήτρια εκκίνησης με ιμάντα 48 V (B-ISG) αναπτύχθηκε για να καλύψει τη ζήτηση της αγοράς για εφαρμογές ήπιων υβριδικών επιβατικών οχημάτων χαμηλής τάσης. Οι κύριοι τομείς που συζητήθηκαν είναι οι παραλλαγές του οχήματος και της εφαρμογής, που λαμβάνονται υπόψη τόσο από την άποψη της ηλεκτρικής όσο και από τη μηχανική αρχιτεκτονική και τον τρόπο μεταφοράς τους στο σχεδιασμό του κινητήρα. Η εργασία εστιάζει ιδιαίτερα στις προκλήσεις της εξισορρόπησης της ανάγκης προσαρμογής του κινητήρα για διαφορετικές εφαρμογές έναντι της ανάγκης διατήρησης κοινών παραλλαγών για την ελαχιστοποίηση του κόστους, τη μείωση του κινδύνου και την επιτάχυνση των κύκλων ανάπτυξης.

«Ο αριθμός των αρχιτεκτονικών που εξετάζονται για συστήματα 48V εξακολουθεί να αυξάνεται, ιδιαίτερα σε διαφορετικές κατηγορίες οχημάτων», λέει ο Peter Scanes, ανώτερος διευθυντής για το SpeedStart, ο οποίος συνέγραψε την έκθεση SpeedStart με τον επικεφαλής μηχανικό εφαρμογών John Kelly και τον ανώτερο μηχανικό για την υλοποίηση συστημάτων μετάδοσης κίνησης, Paul Bloore. . «Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια σειρά απαιτήσεων σε επίπεδο συστήματος από διαφορετικούς κατασκευαστές, που υπαγορεύονται από τους στόχους των οχημάτων και άλλα ζητήματα, όπως η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας και η ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας».



«Διατηρώντας α κοινός πυρήνας ελασμάτων ρότορα και στάτη και κοινό σύστημα ψυκτικού , είναι δυνατό να επιταχυνθεί η ανάπτυξη κάθε εφαρμογής. Αυτός ο κοινός πυρήνας παρέχει επίσης μεγαλύτερη εμπιστοσύνη στην ευρωστία των πρωτοτύπων, ενώ η ελαχιστοποίηση του κόστους των παραλλαγών υποστηρίζει περαιτέρω την ανάπτυξη συστημάτων 48V. Οι μηχανές SR ταιριάζουν ιδανικά σε αυτήν την ιδέα της ανάπτυξης χαμηλού κόστους, ενώ μειώνουν το κόστος των εξαρτημάτων παραγωγής. Επιπλέον, σε σύγκριση με άλλες ηλεκτρικές μηχανές, έχουν υψηλή απόδοση σε μεγάλο εύρος στροφών, καλό έλεγχο και αξιοπιστία.»

«Για το SpeedStart, έχουμε θεσπίσει τους κρίσιμους κανόνες σχεδιασμού που καλύπτουν για παράδειγμα τη βέλτιστη συσκευασία και τη συνολική γεωμετρία του μια γεννήτρια εκκίνησης 12,5 kW με ενσωματωμένη ζώνη », λέει ο Scanes. «Η κοινότητα των παραλλαγών μηχανών επιτρέπει σχετικά εύκολη μεταβολή της απόδοσης για διαφορετικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των αντισταθμίσεων μεταξύ της μέγιστης ροπής, της μέγιστης ισχύος, της ισχύος σταθερής κατάστασης και άλλων απαιτήσεων από τα ηλεκτρικά και μηχανικά συστήματα. Η εξελιγμένη μοντελοποίηση των ηλεκτρονικών ελέγχου και ισχύος εκτός από τα ηλεκτρομαγνητικά του κινητήρα είναι απαραίτητη για αυτήν την ικανότητα και σημαίνει ότι η στρατηγική ελέγχου μας μπορεί να επιτρέψει σε κάθε μηχανή να λειτουργεί πιο κοντά στα πραγματικά όρια κινητήρα που παρατηρούνται σε ποικίλους κύκλους λειτουργίας αυτοκινήτου.

ΤΙΓΡΕΣ

τεχνικό έγγραφο της CPT που την περιγράφει ολοκληρωμένο σύστημα ανάκτησης ενέργειας αερίου σε στροβιλογεννήτρια γνωστό ως TIGERS επικεντρώνεται ομοίως στην προσομοίωση, το σχεδιασμό μηχανών, την ανάπτυξη συστήματος ελέγχου και την επικύρωση της τεχνολογίας. Η μονάδα μπορεί να εφαρμοστεί σε κινητήρες φυσικής αναρρόφησης ή εξαναγκασμένης επαγωγής – αν και πιθανότατα θα εφαρμοστεί σε μειωμένους κινητήρες στροβιλοσυμπιεστή ως πρόσθετη μονάδα στον υπάρχοντα υπερσυμπιεστή.

'Παρόλο μηχανή εσωτερικής καύσης Οι στροβιλοσυμπιεστές είναι πλέον συνηθισμένοι, η αντικατάσταση ενός συμπιεστή με μια ηλεκτρική γεννήτρια για τη δημιουργία ενός ξεχωριστού συστήματος ανάκτησης θερμικής ενέργειας, προσφέρει μια σειρά από μοναδικές προκλήσεις σχεδιασμού – ιδιαίτερα δεδομένου ότι η εξάτμιση ενός συμβατικού οδικού οχήματος είναι ένα εξαιρετικά παροδικό περιβάλλον όσον αφορά τη μαζική ροή και θερμοκρασία», λέει ο Andy Dickinson, ανώτερος διευθυντής υπεύθυνος για την τεχνολογία CPT TIGERS/COBRA.

«Σε εφαρμογές ανάφλεξης με σπινθήρα τα καυσαέρια μπορούν να φτάσουν σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 900°C. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μηχανή μεταγωγής απροθυμίας στην καρδιά της τεχνολογίας TIGERS αναμένεται να συλλέγει ενέργεια από τα καυσαέρια, είναι σημαντικό όχι μόνο να επιβιώνει σε αυτό το ακραίο περιβάλλον, αλλά και να παράγει έργο χωρίς να καταστρέφει την απόδοση του οχήματος ή την απόδοση καυσίμου. Για να διασφαλιστεί ότι το σύστημα ρουλεμάν, ο πυρήνας της γεννήτριας και τα ενσωματωμένα ηλεκτρονικά διατηρούνται όλα εντός του εύρους λειτουργίας τους, Το σύστημα ψυκτικού εισέρχεται στο ψυκτικό του κινητήρα για να λειτουργεί μεταξύ 80 και 105°C.

«Η ιδέα της άμεσης παραγωγής στροβίλου, που χρησιμοποιεί έναν στρόβιλο συνδεδεμένο με μια ηλεκτρική γεννήτρια για την εξαγωγή του δυναμικού και της κινητικής ενέργειας των ταχείας ροής καυσαερίων, διαφέρει σημαντικά από αυτές τις συσκευές ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας, οι οποίες βασίζονται αποκλειστικά στη μεταφορά θερμότητας για την εξαγωγή ενέργειας. Με έναν σωστά καθορισμένο στρόβιλο, υπάρχει η δυνατότητα συλλογής σημαντικής ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλο ποσοστό του εύρους λειτουργίας του κινητήρα, καθώς η στροβιλογεννήτρια μπορεί να εκμεταλλευτεί τόσο τη θερμοκρασία όσο και τον ρυθμό ροής μάζας των καυσαερίων που παρέχει ο κινητήρας.

Όπως και με τη συσκευή SpeedStart, η υγρόψυκτη γεννήτρια απροθυμίας μεταγωγής στον πυρήνα της τεχνολογίας TIGERS παρέχει ορισμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με τις συμβατικές γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη. Λόγω της απουσία περιελίξεων ρότορα, οι μηχανές SR διαθέτουν χαμηλές περιστροφικές αδράνειες ελαχιστοποιώντας έτσι τις απώλειες του ρότορα . Επιπλέον, λόγω του αποκλεισμού των μόνιμων μαγνητών δεν υπάρχει κίνδυνος απώλειας ροπής λόγω απομαγνητισμού ή ανεξέλεγκτων τρόπων παραγωγής σε υψηλή ταχύτητα. Η γεννήτρια τύπου SR διευκολύνει επίσης την εξοικονόμηση κόστους σε όλη τη σχεδίαση, συμπεριλαμβανομένης της ελάχιστης επένδυσης εργαλείων λόγω της απλής κατασκευής του κινητήρα και της μείωσης της βαθμολογίας των ηλεκτρονικών ισχύος λόγω των χαμηλών συχνοτήτων μεταγωγής. Η ικανότητα υψηλής ταχύτητας 65.000 rpm της ηλεκτρικής γεννήτριας Tigers διευκολύνει επίσης α απευθείας σύζευξη με τον στρόβιλο αντί για ένα σετ ταχυτήτων μείωσης.

Σχολιάζοντας την εστίασή της στην ήπια υβριδική τεχνολογία 48V, τα συστήματα διαχείρισης ενέργειας και ανάκτησης ενέργειας, ο διευθύνων σύμβουλος της CPT, Nick Pascoe, λέει: «Υπάρχει μια συνεχής προσπάθεια στην αυτοκινητοβιομηχανία για τεχνολογίες οχημάτων χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Το νέο πρότυπο 48V DC παρέχει την ευκαιρία για μια οικονομικά αποδοτική προσέγγιση που βασίζεται στην απροθυμία μεταγωγής τεχνολογία γεννήτριας κινητήρα με ενσωματωμένη ηλεκτρονικά ισχύος και λογισμικό ελέγχου. Η τεχνολογία SR όχι μόνο εξαλείφει την ανάγκη για μόνιμους μαγνήτες κατασκευασμένους από όλο και πιο δύσκολο να αποκτηθούν υλικά σπάνιων γαιών, αλλά είναι επίσης μοναδικά κατάλληλη για ηλεκτρική ενίσχυση και ανάκτηση ενέργειας σε κινητήρες βενζίνης και ντίζελ μικρού μεγέθους. Οι διάφορες εφαρμογές μας της τεχνολογίας γεννήτριας κινητήρα με μεταγωγή χαμηλής τάσης απροθυμίας πλησιάζουν τώρα το επίπεδο ετοιμότητας που απαιτείται από τις αυτοκινητοβιομηχανίες για να ανταποκριθούν βραχυπρόθεσμα European CO δύο επίπεδα εκπομπών – μείωση περαιτέρω σε ενδεικτικά 68-78 g/km έως το 2025