Jak funguje pohonný systém GM E-Flex

  • Jacob Hoover
  • 0
  • 1251
  • 280
Pohled dovnitř Chevrolet Volt. Elektromotor a prodlužovač dosahu jsou vpředu a baterie stéká doprostřed vozidla. Prohlédněte si další obrázky elektrických automobilů. Foto s laskavým svolením General Motors

V roce 1996 se v autosalonech Saturn v Kalifornii a Arizoně objevil elektromobil EV-1 General Motors s bateriemi. Během následujících sedmi let bylo pronajato více než 1 000 modelů řidičům, kteří se chtěli obejít bez zatížení benzínem v autech. GM se nakonec rozhodlo, že spotřebitelská poptávka a technologie baterií nejsou zcela na stejné úrovni, a většina z těchto aut skončila v drcení zařízení.

Od 90. let se cena paliva prudce zvýšila a technologie baterií značně pokročila, takže se GM rozhodlo, že je čas vzít další trhlinu na elektrický vůz. Tentokrát však dělají věci trochu jinak.

Pohonný systém E-Flex je zcela nová platforma od společnosti GM, která by měla podpořit vysoce očekávaný sedan Chevrolet Volt, který se má konat v předváděcích místnostech do konce roku 2010. Systém uvádí, co inženýři nazývají revoluční rotací na elektromobilu - ten, který je poháněn elektrickou energií, ale může jet za stovky kilometrů pomocí spalovacího motoru.

„[Vozidla E-Flex nepotřebují k provozu žádnou podporu od plynového motoru, na rozdíl od hybridního pohonu, který nemůže fungovat bez motoru,“ řekl mluvčí GM Dave Darovitz. "Náš motor není přímo spojen s koly a rozsvítí se, až když je vybitá baterie, funguje jako stacionární palubní generátor, který vytváří další elektřinu pro dobití baterie a napájení automobilu." Na rozdíl od hybridních automobilů, jako je Toyota Prius - která používá malý elektrický motor pro řízení s nízkou rychlostí a přešel na spalovací motor pro zrychlení a rychlejší jízdu - GM považuje automobily postavené na platformě E-Flex spíše za elektromobily než hybridní plug-in.

Po noci nabíjení (jakákoli elektrická zásuvka v domácnosti bude fungovat) jsou kola automobilu poháněna výhradně elektrickou energií z baterie. Benzínový motor se používá k dobití baterie, jakmile dojde baterie.

Pokud vše půjde podle plánu v GM, auta poháněná E-Flex mohou běžet až do 40 mil (64 kilometrů) na elektrickou energii, aniž by použila kapku benzínu. Po 40 kilometrech (64 km) je počáteční nabití baterie v autě vyčerpáno a motor s vnitřním spalováním - nazývaný a prodlužovač rozsahu -- plynule se rozběhne a provozuje generátor, který nabíjí baterii a udržuje vůz v chodu na elektrické energii.

V další části se podíváme na jádro platformy E-Flex - její baterii - a kolik peněz ušetříte s autem, které běží na jedné.

Obsah
  1. Baterie E-Flex
  2. Palubní generátor a motor E-Flex
  3. E-Flex Range Extender
  4. E-Flex a životní prostředí
  5. Budoucnost E-Flex
Baterie s kapacitou 16 kilowattů pro Chevrolet Volt (vpravo) se zobrazí vedle původní sady 16-kilowattů s EV-1 v laboratoři GM Battery Lab ve Warrenu, Michigan John F. Martin / General Motors

Baterie E-Flex je pokročilá lithium-iontová baterie s kapacitou 181 kilogramů, která generuje až 16 kilowatthodin elektřiny.

Pokroky v technologii baterií, které umožnily tyto typy zařízení v posledních letech, vysvětlují, proč může auto na platformě E-Flex dělat to, co dělá. Například EV-1 používala olověnou baterii, která měla stejný výkon jako vozidlo poháněné E-Flex, ale vážila více o 2 200 liber (998 kilogramů) více.

Baterie E-Flex je také vybitá, na rozdíl od válcových lithium-iontových baterií používaných ve většině automobilů svého typu. Ploché články zabírají méně místa než válcové články, takže lze v akumulátoru automobilu uložit více energie. Tyto buňky se také snáze chladí a kondicionují, protože tekutina může snadno protékat přes plochý povrch.

Na rozdíl od konvenčních baterií, které jsou jednoduše umístěny do motorového prostoru automobilu, je baterie E-Flex tak velká, že je skutečně zabudována do samotného automobilu. Baterie ve tvaru písmene T prochází středem vozidla mezi předními a zadními koly, přičemž horní část „T“ pod sedadlem spolujezdce. Díky tomu je baterie v případě nehody v bezpečí.

Jedinečnost platformy přesto vytváří výzvy, kterým musí GM čelit.

„Srdcem a duší [platformy E-Flex] je baterie s vozem nahoře,“ řekl Tony Posawatz, ředitel vozové linky pro Chevrolet Volt. Inženýři vědí, jak navrhovat a stavět vozidla, řekl. "Ale montáž bateriového bloku, topení a chlazení, typy použitých materiálů ... to vše není známo."

Na rozdíl od vodíkových palivových článků je technologie taková, na kterou nebudeme muset čekat. „Infrastruktura je již zavedena pro elektrická vozidla,“ řekl Posawatz. "Elektřina teď stojí jeden nebo dva centy na míle, oproti 10 centům na míli na plyn právě teď."

Baterie E-Flex je připojena k elektromotoru, který pohání přední kola vozidla. V tomto režimu je naprosto tichý a řidič uslyší pouze hluk na silnici.

Tento motor produkuje asi 120 kilowattů energie, což je zhruba ekvivalent k asi 160 koňským silám na spalovacím motoru. Protože však elektromotory poskytují okamžitý točivý moment - nemusíte motor otáčet, abyste mohli plně využít jeho výkon - Chevrolet Volt nabídne výrazně lepší výkon.

Očekává se, že napětí Volt klesne z nuly na 60 km / h (97 km / h) za méně než 9 sekund. Je to však pocit spuštění vozidla, který opravdu zapůsobí na řidiče s bláznivým výkonem. Zrychlení se bude cítit spíš jako u sportovního vozu s motorem V-6 než u malého ekonomického vozu. Auto také používá regenerativní brzdění, což znamená, že auto sbírá kinetickou energii, když dojíždí nebo brzdí, a používá tuto energii k dobití baterie. Mít baterii ve spodní části automobilu znamená také nízké těžiště.

Lithium-iontové baterie používané u automobilů poháněných E-Flex jsou stejné jako ty, které provozují mobilní telefony a notebooky, pouze mnohem větší. Chcete-li nabít baterii, jednoduše zapojte auto do jakékoli 110 V zásuvky - bude fungovat jakákoli standardní zásuvka pro domácnost. Společnost GM očekává, že většina zákazníků bude auto nabíjet přes noc ve svých garážích, což je proces, který trvá asi šest hodin. Na 220 voltovém obvodu potřebují řidiči k nabití baterie tři až čtyři hodiny.

Inženýři GM se snaží stavět auto, které může provozovat kdokoli. Zatímco mnoho komponentů vozidel E-Flex zní komplikovaně, Andrew Farah, hlavní inženýr Voltu, chce, aby lidé pochopili, že udržování chodu vozidla je stejně jednoduché jako připojení spotřebiče. Volt má na své straně zástrčku pro zasunutí do nástěnných zásuvek pro nabíjení.

Čtěte dále a dozvíte se o roli, kterou v Chevy Voltu hraje spalovací motor.

Koncept Chevrolet Volt je prvním vozem poháněným E-Flex. Foto s laskavým svolením General Motors

Jakmile baterie ztratí počáteční nabíjení, je čas, aby prodlužovač dosahu - název GM pro spalovací motor v přední části vozidla - začal pracovat. U koncepčního vozu Chevrolet Volt jde o třílitrový motor s objemem 1,0 litru (1 000 kubických centimetrů) určený k provozu generátoru, který udržuje baterii nabitou. Běží na 12 galon (45-litr) palivové nádrže.

„U typického elektrického vozidla máte baterii a elektrický motor,“ řekl inženýr Andrew Farah. "To je vše, co potřebuješ, dokud ti nedojde náboj ... pak ho musíš tlačit domů." S plynovým motorem na platformě E-Flex to už není problém, řekl.

Účelem za benzínem poháněným doplňovačem rozsahů je mít elektrický vůz, ve kterém řidiči nepřestávají hledět na rozchod, aby viděli, kolik šťávy jim zbývá, než musí otočit vůz a vydat se domů, aby se dobili..

Navzdory účinnosti elektromotoru si musí řidiči pamatovat na to, aby jejich plynové nádrže byly plné. Zatímco auto může běžet až 40 kilometrů (64 kilometrů) na baterii, poté musí být na napájení generátoru spuštěn plynový motor.

GM říká, že průměrný zákazník by měl ročně ušetřit kolem 500 galonů (1 892 litrů) paliva a téměř nikdy nemusí chodit na čerpací stanici nebo udržovat typické servisní plány motoru. Společnost doporučuje, aby bylo vozidlo připojeno tak často a co nejdéle, aby byla baterie v kondici.

V současné době pracují inženýři společnosti GM na tom, aby byl prodlužovač dosahu poháněn benzínem a směsí ethanolu a benzínu E85. V Evropě také experimentují s naftou. Pracují také na variantě E-Flex s palivovými články [zdroj: Farah]. Na tomto vozidle by se prodloužení dosahu a generátor odstranily a nahradily by se vodíkové palivové články. Na takovém vozidle Farah řekl: „Většinu času byste měli používat palivový článek a baterii ne tolik.“

GM chce, aby platforma E-Flex byla šetrná k životnímu prostředí, pokud jde o emise a spotřebu paliva. Doposud jsou na správné cestě: Vozy s pohonem E-Flex nevyprodukují vůbec žádné emise za prvních 64 kilometrů jízdy. Zatímco auto běží na baterii, elektrický motor nevyhrazuje žádnou z chemikálií a látek znečišťujících ovzduší, u kterých byla benzínová vozidla tak zhoubná.

Jakmile se spustí motor s vnitřním spalováním, inženýři společnosti GM odhadují, že řidiči dostanou s prodloužením dojezdu asi 50 kilometrů na galon (21 km / litr). Koncepční vůz Chevy Volt nabízel celkový rozsah více než 6006 kilometrů, ale výrobní verze má dosah přibližně 360 mil (579 km) kvůli snížené velikosti plynové nádrže. Inženýři GM prostě rozhodli, že další prostor v tanku a další hmotnost není nutná.

GM úředníci trvají na tom, že změna má smysl. "Protože lidé téměř nikdy nejezdí bez zastavení téměř 400 kilometrů, proč nosit všude to další palivo, které možná nikdy nepoužíváte?" Zeptal se Darovitz. Ve skutečnosti většina lidí nemusí benzín nikdy používat, protože GM odhaduje, že více než 75 procent amerických dojíždějících do USA jezdí méně než 64 kilometrů denně [zdroj: Chevrolet].

Pokud vše půjde podle plánu s vozidly E-Flex, tito řidiči nikdy nepoužijí kapku benzínu ani nevytvářejí škodlivé emise během svých každodenních dojíždění - i když snížená velikost palivové nádrže může ironicky zvýšit spotřebu paliva vozidel. Ale jen v případě, že se tito řidiči rozhodnou vyzkoušet své nové hnací ústrojí a vyrazit na otevřenou cestu, auta stále dostávají asi 50 kilometrů na galon (21 km / litr).

Kdy tedy můžete koupit Chevy Volt a za kolik? Co jiného mohou řidiči najít na platformě E-Flex? Zjistěte více na následující stránce.

Prodlužovač řady Opel Flextreme je turbodieselový motor místo odrůdy vnitřního spalování používaného ve většině amerických automobilů. Cate Gillon / Getty Images

Chevrolet Volt, představený na severoamerickém mezinárodním autosalonu 2007 (NAIAS), je prvním vozidlem na platformě E-Flex. Na rozdíl od dvoumístných dvoudveřových EV-1 je Volt čtyřdveřový kompaktní sedan se čtyřmi sedadly. Interiér by měl pohodlně ubytovat 6-noha 2-palcový muž pohodlně na předních a zadních sedadlech. Chybějící středové sedadlo vzadu umožní prostor pro baterii automobilu ve středu vozu a udržuje střechu nízko pro lepší aerodynamiku. Aby bylo dosaženo úspory paliva, kterou chce GM, bude Volt extrémně aerodynamický.

Bude to trvat nějakou práci: Mnoho z nich označilo Voltův harmonogram vydání za nesmírně ambiciózní. GM chce mít vozy na cestách do konce roku 2010, což znamená rozsáhlé testování baterie a vývoj samotného vozu.

Baterie musí zůstat v pohodě. Musí to být bezpečné. Musí zvládat hrbolaté silnice a musí být také sériově vyráběná. Inženýři musí mít také auto samo - v podstatě všechno, co baterie funguje - připravené k datu vydání.

Společnost zacítila za Volt 30 000 USD jako přiměřenou cenu, ale v posledních měsících se představitelé GM o tomto počtu vaflovali a novinářům řekli, že cena Voltu bude při startu automobilu spojena s cenou benzínu [zdroj: Blanco].

„Ceny Chevroletu Volt zatím nebyly stanoveny,“ řekl Darovitz. „Než dokončíme cenu, vyhodnotíme řadu faktorů, včetně vládních daňových úvěrů, výhod pro zákazníky a hodnoty, dalších dotací, nákladů na elektřinu versus úspory benzínu a počátečních objemů.“

Několik měsíců po odhalení Voltu představil GM svého bratrance Opel Flextreme. Vozidlo E-Flex zaměřené na evropský trh, je to stylový pětidveřový hatchback se stejným srdcem jako Volt. Jedinou výjimkou je rozšiřovač řady Flextreme, což je turbovrtulová jednotka s objemem 1,3 litru (1 300 kubických centimetrů), spíše než spalovací motor Voltu. Díky tomu se Flextreme lépe hodí do evropských zemí, jako je Německo, domovský trh Opel, kde nafta pohání většinu vozidel.

V lednu 2008 zasáhl SUV Cadillac Provoq SUV obvod auto show. Využívá systém E-Flex ve spojení s vodíkovými palivovými články k dodání vozidla, které dokáže řídit vodík na 451 kilometrů a vodík na 20 kilometrů na energii baterií - to vše bez emisí kromě vodní páry.

Zatímco Volt, Flextreme a Provoq jsou stále ve stadiu koncepce, Farah řekl, že komponenty E-Flex jsou navrženy pro použití v široké škále vozidel. "Měli bychom být schopni rozšířit dostupnost této technologie a dát ji do všech druhů různých automobilů, které lidé chtějí," řekl..

Související články

  • Jak motory fungují
  • Jak fungují elektrické autobaterie
  • 5 Vylepšení hybridní baterie
  • Jak elektrická auta fungují
  • Jak fungují plug-in hybridy
  • Jak Saturn Cars fungují

Prameny

  • Blanco, Sebastian. „Co bude Chevy Volt stát? Závisí na ceně plynu na konci roku 2010.“ Autoblog Green. 27. března 2009. (10. července 2009)
  • Chevrolet. "Chevrolet: Nové elektrické auto." (6. července 2008) http://www.chevrolet.com/electriccar
  • Darovitz, Dave. GM mluvčí pro Chevrolet Volt a E-Flex Operations. Telefonický a e-mailový rozhovor, vedený dne 6. července 2008.
  • Správa energetických informací. "Týdenní maloobchodní prémiové ceny benzínu (včetně daní)." (10. července 2008) http://www.eia.doe.gov/emeu/international/gas1.html
  • General Motors. „Společnost GM uděluje smlouvy o pokročilém vývoji baterií pro systém Chevrolet Volt E-Flex.“ (10. července 2008) http://www.gm.com/explore/technology/news/2007/fuel_cells/volt_eflex_batteries_060607.jsp
  • General Motors. "Chevrolet Volt Development se nabíjí." (10. července 2008) http://media.gm.com/us/gm/en/news/events/volt_eflex/index.html
  • Farah, Andrew. Chevrolet Volt Hlavní inženýr. Telefonní rozhovor, vedený 8. července 2008.
  • Posawatz, Tony. Ředitel vozidlové linky Chevrolet Volt. Telefonní rozhovor, vedený 8. července 2008.
  • Turner, Lance. GM Battery Test Engineer. Telefonní rozhovor, který se uskutečnil 7. července 2008.
  • Rauch, Jonathane. "Terapie elektrickým šokem." Atlantický měsíc. Červenec / srpen 2008. http://www.theatlantic.com/doc/200807/general-motors



Zatím žádné komentáře

Nejzajímavější články o tajemstvích a objevech. Spousta užitečných informací o všem
Články o vědě, prostoru, technologii, zdraví, životním prostředí, kultuře a historii. Vysvětlete tisíce témat, abyste věděli, jak všechno funguje