Jak działa system napędowy E-Flex firmy GM

W 1996 roku w salonach Saturn w Kalifornii i Arizonie pojawił się samochód elektryczny EV-1 firmy General Motors na baterie . W ciągu następnych siedmiu lat ponad 1000 modeli zostało wydzierżawionych kierowcom, którzy chcieli poruszać się bez konieczności tankowania benzyny . Jednak GM ostatecznie zdecydował, że popyt konsumentów i technologia akumulatorów nie są na równi, i większość tych samochodów trafiła do zakładu kruszenia .

Od lat 90. cena paliwa gwałtownie wzrosła, a technologia akumulatorów znacznie się rozwinęła , więc GM zdecydował, że nadszedł czas, aby ponownie zaatakować samochód elektryczny. Tym razem jednak robią rzeczy trochę inaczej.

E-Flex Propulsion System to zupełnie nowa platforma GM, która ma stanowić podstawę długo oczekiwanego sedana Chevroleta Volta, który ma pojawić się w salonach pod koniec 2010 roku. który jest napędzany energią elektryczną, ale może przejechać setki mil za pomocą silnika spalinowego .

„[Pojazdy E-Flex wymagają] do działania żadnego wsparcia silnika gazowego, w przeciwieństwie do hybrydy , która nie może działać bez silnika”, powiedział rzecznik GM Dave Darovitz. „Nasz silnik nie jest bezpośrednio połączony z kołami i włącza się tylko wtedy, gdy akumulator jest rozładowany, działając jako stacjonarny, pokładowy generator, który wytwarza dodatkową energię elektryczną w celu ponownego naładowania akumulatora i zasilania samochodu”. Jednak w przeciwieństwie do samochodów hybrydowych, takich jak Toyota Prius – która wykorzystuje mały silnik elektryczny do jazdy z małą prędkością i przestawia się na silnik spalinowy w celu przyspieszenia i szybszej jazdy – GM uważa samochody zbudowane na platformie E-Flex raczej za samochody elektryczne. niż hybrydy plug-in .

Po nocy ładowania (wystarczy każde domowe gniazdko elektryczne) koła samochodu są napędzane wyłącznie energią elektryczną z zestawu akumulatorów. Silnik benzynowy służy tylko do ładowania akumulatora, gdy się wyczerpie.

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem w GM, samochody napędzane E-Flex mogą przejechać do 40 mil (64 kilometry) na samej energii elektrycznej, bez użycia kropli benzyny. Po 40 milach (64 kilometrach) początkowy ładunek akumulatora samochodu jest rozładowywany, a silnik spalinowy – zwany przedłużaczem zasięgu – płynnie włącza się, obsługując generator, który ładuje akumulator i utrzymuje samochód na zasilaniu elektrycznym.

W następnej sekcji przyjrzymy się sercu platformy E-Flex – jej akumulatorowi – i temu, ile pieniędzy można by zaoszczędzić na samochodzie, który jeździ na takim.

1. Bateria E-Flex
2. Wbudowany generator i silnik E-Flex
3. Przedłużacz zasięgu E-Flex
4. E-Flex i środowisko
5. Przyszłość E-Flex

Akumulator E-Flex to 400-funtowy (181 kilogramów) zaawansowana bateria litowo-jonowa , która generuje do 16 kilowatogodzin energii elektrycznej .

Postępy w technologii akumulatorów, które umożliwiły tego rodzaju urządzenia w ostatnich latach, wyjaśniają, dlaczego samochód na platformie E-Flex może robić to, co robi. Na przykład EV-1 używał akumulatora kwasowo-ołowiowego, który miał taką samą moc wyjściową jak pojazd napędzany E-Flex, ale ważył około 2200 funtów (998 kilogramów) więcej.

Akumulator E-Flex jest również rozładowany, w przeciwieństwie do cylindrycznych akumulatorów litowo-jonowych używanych w większości samochodów tego typu. Ogniwa płaskie zajmują mniej miejsca niż ogniwa cylindryczne, dzięki czemu w akumulatorze samochodu można zmagazynować więcej energii. Ogniwa te są również łatwiejsze do schłodzenia i kondycjonowania, ponieważ płyn może łatwo przepływać po płaskiej powierzchni.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych akumulatorów, które po prostu umieszcza się w komorze silnika samochodu, akumulator E-Flex jest tak duży, że jest wbudowany w sam samochód. Akumulator w kształcie litery T przebiega przez środek pojazdu między przednimi i tylnymi kołami, przy czym górna część litery „T” znajduje się pod tylnym siedzeniem pasażera. Dzięki temu akumulator jest bezpieczny w razie wypadku.

Mimo to wyjątkowość platformy stwarza wyzwania, z którymi GM musi się zmierzyć.

„Sercem i duszą [platformy E-Flex] jest akumulator z pojazdem na górze” — powiedział Tony Posawatz, dyrektor linii pojazdów Chevroleta Volta. Inżynierowie wiedzą, jak projektować i budować pojazdy, powiedział. „Ale dopasowanie akumulatora, ogrzewanie i chłodzenie, rodzaje użytych materiałów… to wszystko nie jest znane”.

W przeciwieństwie do wodorowych ogniw paliwowych na tę technologię nie będziemy musieli czekać. „Infrastruktura dla pojazdów elektrycznych już istnieje” – powiedział Posawatz. „Elektryczność kosztuje jeden lub dwa centy za milę, w porównaniu do 10 centów za milę w tej chwili”.

Akumulator E-Flex jest połączony z silnikiem elektrycznym, który napędza przednie koła pojazdu. W tym trybie jest zupełnie cicho, a kierowca usłyszy jedynie odgłosy drogi.

Silnik ten wytwarza około 120 kilowatów mocy, co w przybliżeniu odpowiada około 160 koni mechanicznych w silniku spalinowym . Jednakże, ponieważ silniki elektryczne zapewniają natychmiastowy moment obrotowy – nie trzeba obracać silnika, aby doświadczyć jego pełnej mocy – Chevrolet Volt będzie oferował znacznie lepsze osiągi.

Oczekuje się, że Volt rozpędza się od zera do 60 mil na godzinę (97 kilometrów na godzinę) w mniej niż 9 sekund. Jednak to uczucie wypuszczania auta na rynek naprawdę zaimponuje kierowcom, którzy mają szalone osiągi. Przyspieszenie będzie bardziej przypominało sportowy samochód z silnikiem V-6 niż mały samochód ekonomiczny. Samochód wykorzystuje również hamowanie rekuperacyjne , co oznacza, że ​​samochód podczas wybiegu lub hamowania zbiera energię kinetyczną i wykorzystuje ją do ładowania akumulatora. Posiadanie akumulatora w dolnej części samochodu oznacza również nisko położony środek ciężkości.

Baterie litowo-jonowe używane w samochodach z napędem E-Flex to te same, które obsługują telefony komórkowe i laptopy, tylko znacznie większe. Aby naładować akumulator, wystarczy podłączyć samochód do dowolnego gniazdka 110 V – będzie działać każde standardowe gniazdko domowe. GM spodziewa się, że większość klientów będzie ładować samochód przez noc w swoich garażach, co zajmuje około sześciu godzin. W obwodzie 220 V kierowcy będą potrzebować od trzech do czterech godzin, aby naładować akumulator.

Inżynierowie GM próbują zbudować samochód, którym może jeździć każdy. Chociaż wiele elementów pojazdów E-Flex wydaje się skomplikowanych, Andrew Farah, główny inżynier Volta, chce, aby ludzie zrozumieli, że utrzymanie samochodu w ruchu jest tak proste, jak podłączenie urządzenia. Volt ma z boku wtyczkę do wkładania do gniazdek ściennych w celu ładowania.

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jaką rolę w Chevy Volcie odgrywa silnik spalinowy.

Gdy akumulator straci swoje początkowe naładowanie, nadszedł czas, aby przedłużacz zasięgu – nazwa GM oznaczająca silnik spalinowy z przodu pojazdu – zaczął działać. W samochodzie koncepcyjnym Chevrolet Volt jest to 3-cylindrowy silnik o pojemności 1,0 litra (1 000 centymetrów sześciennych) zaprojektowany do obsługi generatora, który utrzymuje naładowany akumulator. Działa na 12-galonowym (45-litrowym) zbiorniku paliwa.

„W typowym pojeździe elektrycznym masz akumulator i silnik elektryczny” – powiedział inżynier Andrew Farah. „To wszystko, czego potrzebujesz, dopóki nie zabraknie ci ładunku… wtedy musisz odepchnąć go do domu”. Z silnikiem gazowym na platformie E-Flex to już nie problem, powiedział.

Celem benzynowego przedłużacza zasięgu jest posiadanie samochodu elektrycznego, w którym kierowcy nie patrzą stale na wskaźnik , aby zobaczyć, ile zostało im soku, zanim będą musieli zawrócić samochód i udać się do domu, aby się naładować.

Pomimo sprawności silnika elektrycznego, kierowcy muszą pamiętać o pełnym zbiorniku gazu . Podczas gdy samochód może przejechać do 40 mil (64 kilometrów) na zasilaniu akumulatorowym, po tym czasie musi mieć włączony silnik gazowy, aby zasilić generator.

GM twierdzi, że przeciętny klient powinien oszczędzić około 500 galonów (1892 litrów) paliwa każdego roku i prawie nigdy nie musi jechać na stację benzynową ani przestrzegać typowych harmonogramów serwisowania silnika. Firma zaleca, aby samochód był podłączany tak często i jak najdłużej, aby utrzymać akumulator w dobrym stanie.

Obecnie inżynierowie GM pracują nad tym, aby przedłużacz zasięgu był zasilany benzyną, a także mieszanką etanolu/benzyny E85. W Europie eksperymentują również z olejem napędowym. Pracują również nad wariantem E-Flex z ogniwami paliwowymi [źródło: Farah ]. W tym pojeździe przedłużacz zasięgu i generator zostałyby usunięte i zastąpione wodorowymi ogniwami paliwowymi. Farah powiedział, że w takim pojeździe „przez większość czasu pracowałbyś na ogniwie paliwowym, a akumulator nie tak bardzo”.

GM chce, aby platforma E-Flex była przyjazna dla środowiska pod względem emisji i zużycia paliwa. Jak dotąd są na dobrej drodze: samochody z napędem E-Flex nie wytwarzają żadnych emisji przez pierwsze 40 mil (64 kilometry) przejechane. Podczas gdy samochód jest zasilany z akumulatora, silnik elektryczny nie wydziela żadnych chemikaliów i zanieczyszczeń powietrza, z powodu których samochody napędzane benzyną były tak oczerniane.

Po uruchomieniu silnika spalinowego inżynierowie GM szacują, że kierowcy uzyskają około 50 mil na galon (21 kilometrów/litr) dzięki przedłużaczowi zasięgu. Samochód koncepcyjny Chevy Volt reklamował całkowity zasięg ponad 600 mil (966 kilometrów), ale wersja produkcyjna ma zasięg około 360 mil (579 kilometrów) ze względu na zmniejszony rozmiar zbiornika paliwa. Inżynierowie GM po prostu zdecydowali, że dodatkowa przestrzeń na czołg i dodatkowa masa nie są konieczne.

Przedstawiciele GM twierdzą, że zmiana ma sens. „Ponieważ ludzie prawie nigdy nie przejeżdżają ponad 400 mil bez zatrzymywania się, po co nosić ze sobą dodatkowe paliwo, którego możesz nigdy nie użyć?” - spytał Darovitz. W rzeczywistości większość ludzi może nigdy nie używać benzyny, ponieważ GM szacuje, że ponad 75 procent dojeżdżających do pracy w USA przejeżdża dziennie mniej niż 64 kilometry [źródło: Chevrolet ].

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem z pojazdami E-Flex, kierowcy ci nigdy nie zużyją ani kropli benzyny ani nie wytworzą żadnych szkodliwych emisji podczas codziennych dojazdów – chociaż zmniejszony rozmiar zbiornika paliwa może, jak na ironię, zwiększyć oszczędność paliwa pojazdów. Ale na wypadek, gdyby ci kierowcy postanowili przetestować swoje nowe układy napędowe i ruszyć na otwartą drogę, samochody nadal pokonują około 50 mil na galon (21 kilometrów/litr).

Kiedy więc można kupić Chevy Volta i za ile? Co jeszcze kierowcy mogą znaleźć na platformie E-Flex? Dowiedz się na następnej stronie.

Zaprezentowany na North American International Auto Show (NAIAS) w 2007 roku Chevrolet Volt jest pierwszym pojazdem na platformie E-Flex. W przeciwieństwie do dwumiejscowego, dwudrzwiowego EV-1, Volt to czterodrzwiowy kompaktowy sedan z czterema siedzeniami. Wnętrze powinno wygodnie pomieścić mężczyznę o długości 6 stóp i 2 cali na przednich i tylnych siedzeniach. Brak środkowego siedzenia z tyłu zapewni miejsce na akumulator w środku auta i utrzyma nisko dach dla lepszej aerodynamiki . Aby uzyskać oszczędność paliwa, jakiej pragnie GM, Volt będzie niezwykle aerodynamiczny.

Będzie to wymagało trochę pracy: wielu nazwało harmonogram wydania Volta wyjątkowo ambitnym. GM chce mieć samochody na drogach do końca 2010 roku, a to oznacza szeroko zakrojone testy akumulatora i rozwój samego samochodu.

Akumulator musi pozostać chłodny. Musi być bezpieczny. Musi radzić sobie z wyboistymi drogami i musi być również produkowany masowo. Inżynierowie muszą również mieć sam samochód – w zasadzie wszystko, co działa na akumulator – gotowy do pracy przed datą premiery.

Firma wyznaczyła sobie 30 000 dolarów jako rozsądną cenę za Volta, ale w ostatnich miesiącach urzędnicy GM zastanawiali się nad tą liczbą i powiedzieli dziennikarzom, że cena Volta będzie powiązana z ceną benzyny w momencie premiery samochodu [źródło: Blanco ].

„Cena Chevroleta Volta nie została jeszcze ustalona” – powiedział Darovitz. „Ocenimy wiele czynników, w tym rządowe ulgi podatkowe , korzyści i wartość dla klientów, inne dotacje, koszty energii elektrycznej w porównaniu z oszczędnościami na benzynie i początkowe ilości, zanim sfinalizujemy cenę”.

Kilka miesięcy po premierze Volta GM przedstawił swojego kuzyna, Opla Flextreme. Pojazd E-Flex przeznaczony na rynek europejski, to stylowy pięciodrzwiowy hatchback o tym samym sercu, co Volt. Jedynym wyjątkiem jest przedłużacz zasięgu Flextreme, który jest turbodieslem o pojemności 1,3 litra (1300 centymetrów sześciennych) , a nie silnikiem spalinowym Volta. To sprawia, że ​​Flextreme jest lepiej przystosowany do krajów europejskich, takich jak Niemcy, rodzimy rynek Opla, gdzie olej napędowy jest napędzany większością pojazdów.

W styczniu 2008 r. SUV Cadillac Provoq trafił na tor samochodowy. Wykorzystuje system E-Flex w połączeniu z wodorowymi ogniwami paliwowymi, aby dostarczyć pojazd, który może przejechać 280 mil (451 kilometrów) na wodorze i 20 mil (32 kilometry) na energii akumulatora elektrycznego - wszystko to bez emisji poza parą wodną.

Podczas gdy Volt, Flextreme i Provoq są nadal w fazie koncepcyjnej, Farah powiedział, że komponenty E-Flex są przeznaczone do użytku w szerokiej gamie pojazdów. „Powinniśmy być w stanie poszerzyć dostępność tego rodzaju technologii, aby umieścić ją we wszystkich rodzajach samochodów, jakich chcą ludzie” – powiedział.

Powiązane artykuły

Źródła