Jak działa system napędowy E-Flex firmy GM

Spojrzenie na wnętrze Chevroleta Volta. Silnik elektryczny i przedłużacz zasięgu znajdują się z przodu, a akumulator spływa po środku samochodu. Zobacz więcej zdjęć samochodów elektrycznych. Zdjęcie dzięki uprzejmości General Motors

W 1996 roku elektryczny samochód General Motors EV-1 zasilany akumulatorem pojawił się w salonach Saturn w Kalifornii i Arizonie. W ciągu następnych siedmiu lat ponad 1000 modeli zostało wydzierżawionych kierowcom, którzy chcieli się poruszać bez konieczności tankowania benzyny do swoich samochodów. Jednak GM ostatecznie zdecydował, że popyt konsumentów i technologia akumulatorów nie były na równi, a 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 zrobić kolejną próbę samochodu elektrycznego. Tym razem jednak postępują trochę inaczej.

Plik Układ napędowy E-Flex to zupełnie nowa platforma GM, która ma stanowić podstawę bardzo oczekiwanego sedana Chevrolet Volt, który ma trafić do salonów pod koniec 2010 roku. System nadaje samochodowi elektrycznemu to, co inżynierowie nazywają, rewolucyjnym wydaniem - napędzanym energią elektryczną, ale może przejechać setki mil za pomocą silnika spalinowego.

„[Pojazdy E-Flex nie wymagają] wsparcia ze strony silnika gazowego do działania, 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 generator pokładowy, wytwarzający dodatkową energię elektryczną do ładowania akumulatora i zasilania samochodu”. Jednak w przeciwieństwie do samochodów hybrydowych, takich jak Toyota Prius - która wykorzystuje mały silnik elektryczny do jazdy z niską prędkością i przełączoną 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 akumulatora. Silnik benzynowy służy tylko do ładowania akumulatora po wyczerpaniu się mocy.

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem w GM, samochody napędzane przez E-Flex mogą przejechać do 40 mil (64 km) na samej energii elektrycznej, bez użycia kropli benzyny. Po 40 milach (64 kilometrach) początkowe naładowanie akumulatora samochodu jest rozładowane, a silnik spalinowy - tzw przedłużacz zasięgu -- płynnie włącza się, uruchamiając generator, który ładuje akumulator i utrzymuje samochód na zasilaniu elektrycznym.

W następnej sekcji przyjrzymy się sercu platformy E-Flex - jej akumulatorowi - i ile pieniędzy można zaoszczędzić dzięki samochodowi, który jeździ na jednym.

Zawartość

1. Akumulator E-Flex
2. Generator pokładowy i silnik E-Flex
3. Przedłużacz zasięgu E-Flex
4. E-Flex a środowisko
5. Przyszłość E-Flex

16-kilowatowy akumulator do Chevroleta Volt (po prawej) jest wyświetlany obok oryginalnego 16-kilowatowego akumulatora EV-1 w laboratorium akumulatorów GM w Warren, Mich. John F. Martin / General Motors

Akumulator E-Flex to zaawansowany akumulator litowo-jonowy o wadze 400 funtów (181 kilogramów), który generuje do 16 kilowatogodzin energii elektrycznej.

Postęp w technologii akumulatorów, który umożliwił tego typu urządzenia w ostatnich latach, wyjaśnia, 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 z napędem 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. Płaskie ogniwa zajmują mniej miejsca niż ogniwa cylindryczne, dzięki czemu więcej energii można zmagazynować w akumulatorze samochodu. Ogniwa te są również łatwiejsze do chłodzenia i kondycjonowania, ponieważ płyn może łatwo przepływać po płaskiej powierzchni.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych akumulatorów, które są po prostu umieszczane w komorze silnika samochodu, akumulator E-Flex jest tak duży, że w rzeczywistości jest wbudowany w sam samochód. Akumulator w kształcie litery T przebiega przez środek pojazdu między przednimi i tylnymi kołami, z górną częścią litery „T” pod tylnym siedzeniem pasażera. Dzięki temu akumulator jest bezpieczny w razie wypadku.

Jednak wyjątkowość platformy stwarza wyzwania, przed którymi stoi GM.

„Sercem i duszą [platformy E-Flex] jest akumulator z pojazdem na górze” - powiedział Tony Posawatz, dyrektor linii pojazdów Chevrolet Volt. 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, nie będziemy musieli czekać na technologię. „Infrastruktura już istnieje dla pojazdów elektrycznych” - powiedział Posawatz. „Energia elektryczna kosztuje jeden lub dwa centy za milę, w porównaniu do 10 centów za milę za benzynę w tej chwili”.

Akumulator E-Flex jest podłączony do silnika elektrycznego, który napędza przednie koła pojazdu. W tym trybie jest zupełnie cicho, a kierowca usłyszy tylko hałas na drodze.

Ten silnik wytwarza około 120 kilowatów mocy, co w przybliżeniu odpowiada około 160 koni mechanicznym w silniku spalinowym. Ponieważ jednak silniki elektryczne zapewniają natychmiastowy moment obrotowy - nie trzeba obracać silnika, aby doświadczyć pełnej mocy - Chevrolet Volt będzie oferował znacznie lepsze osiągi..

Oczekuje się, że Volt przyspieszy od 0 do 97 kilometrów na godzinę w mniej niż 9 sekund. Jednak to wrażenie, jakie daje uruchomienie samochodu, naprawdę zrobi wrażenie na kierowcach szalonych pod względem wydajności. Przyspieszenie będzie przypominało bardziej sportowy samochód z silnikiem V-6 niż mały samochód ekonomiczny. Samochód również korzysta hamowanie regeneracyjne, co oznacza, że ​​samochód zbiera energię kinetyczną podczas wybiegu lub hamowania i wykorzystuje tę energię do ładowania akumulatora. Umieszczenie akumulatora w dolnej części samochodu oznacza również nisko położony środek ciężkości.

Akumulatory 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 - zadziała każde standardowe gniazdko domowe. GM oczekuje, że większość klientów będzie ładować samochód przez noc w garażu, co trwa około sześciu godzin. W obwodzie o napięciu 220 V kierowcy będą potrzebować trzech do czterech godzin na naładowanie akumulatora.

Inżynierowie GM próbują zbudować samochód, który każdy może obsługiwać. 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 umieszczania w gniazdkach ściennych w celu ładowania.

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

Samochód koncepcyjny Chevrolet Volt to pierwszy pojazd napędzany systemem E-Flex. Zdjęcie dzięki uprzejmości General Motors

Gdy akumulator straci swój pierwotny ładunek, nadszedł czas, aby przedłużacz zasięgu - nazwa GM dla silnika spalinowego z przodu pojazdu - zabrał się do pracy. W samochodzie koncepcyjnym Chevrolet Volt jest to 3-cylindrowy silnik o pojemności 1,0 litra (1000 centymetrów sześciennych), przeznaczony do zasilania 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 to odepchnąć”. Powiedział, że dzięki silnikowi gazowemu na platformie E-Flex nie stanowi to już problemu.

Celem przedłużacza zasięgu zasilanego benzyną jest posiadanie samochodu elektrycznego, w którym kierowcy nie patrzą stale na wskaźnik, aby sprawdzić, ile energii zostało, zanim będą musieli zawrócić samochód i udać się do domu, aby naładować..

Pomimo sprawności silnika elektrycznego, kierowcy muszą pamiętać, aby mieć pełne zbiorniki paliwa. Podczas gdy samochód może przejechać do 40 mil (64 kilometrów) na zasilaniu akumulatorowym, po tym czasie musi mieć uruchomiony silnik gazowy, aby zasilić generator.

GM twierdzi, że przeciętny klient powinien każdego roku oszczędzać około 500 galonów (1892 litrów) paliwa i prawie nigdy nie musi udawać się na stację benzynową ani utrzymywać typowego harmonogramu przeglądów 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 i benzyny E85. W Europie eksperymentują również z olejem napędowym. Pracują także nad wariantem ogniwa paliwowego E-Flex [źródło: Farah]. W tym pojeździe przedłużacz zasięgu i generator zostaną usunięte i zastąpione wodorowymi ogniwami paliwowymi. W takim pojeździe Farah powiedziała: „Przez większość czasu korzystałbyś z ogniwa paliwowego, a akumulator mniej”.

GM chce, aby platforma E-Flex była przyjazna dla środowiska pod względem emisji i oszczędności paliwa. Jak dotąd są na dobrej drodze: samochody z napędem E-Flex nie emitują żadnych emisji przez pierwsze 40 mil (64 km) przejechanych kilometrów. Podczas gdy samochód jest zasilany z akumulatora, silnik elektryczny nie wydziela żadnych chemikaliów ani zanieczyszczeń powietrza, na które samochody benzynowe są tak oczerniane.

Inżynierowie GM szacują, że po uruchomieniu silnika spalinowego kierowcy uzyskają około 50 mil na galon (21 km / litr) z przedłużaczem zasięgu. Samochód koncepcyjny Chevy Volt reklamował ogólny 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 w zbiorniku i dodatkowa waga nie są konieczne.

Przedstawiciele GM twierdzą, że zmiana ma sens. „Skoro ludzie prawie nigdy nie przejeżdżają ponad 400 mil bez zatrzymywania się, po co nosić ze sobą to dodatkowe paliwo, którego nigdy nie wykorzystasz?” - zapytał Darovitz. W rzeczywistości większość ludzi może nigdy nie używać benzyny, ponieważ GM szacuje, że ponad 75 procent osób dojeżdżających do pracy w Stanach Zjednoczonych pokonuje mniej niż 40 mil (64 kilometry) dziennie [źródło: Chevrolet].

Jeśli w przypadku pojazdów E-Flex wszystko pójdzie zgodnie z planem, kierowcy ci nigdy nie będą zużywać kropli benzyny ani wytwarzać żadnych szkodliwych emisji podczas codziennych dojazdów do pracy - chociaż zmniejszony rozmiar zbiornika paliwa może ironicznie zwiększyć oszczędność paliwa. Ale na wypadek gdyby ci kierowcy zdecydowali się przetestować swoje nowe układy napędowe i wyruszyć na otwartą drogę, samochody nadal jadą około 50 mil na galon (21 kilometrów / litr)..

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

Przedłużacz zasięgu Opla Flextreme to silnik wysokoprężny z turbodoładowaniem zamiast silnika spalinowego stosowanego w większości samochodów amerykańskich. Cate Gillon / Getty Images

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 pomieścić 6-stopowego 2-calowego mężczyznę wygodnie na przednich i tylnych siedzeniach. Brak środkowego siedzenia z tyłu pozwoli na umieszczenie akumulatora samochodu w środku samochodu i obniży dach dla lepszej aerodynamiki. Aby uzyskać oszczędność paliwa, jakiej oczekuje GM, Volt będzie wyjątkowo aerodynamiczny.

To zajmie trochę pracy: wielu określiło harmonogram premiery Volta jako wyjątkowo ambitny. GM chce mieć samochody na drogach do końca 2010 roku, a to oznacza szeroko zakrojone testy akumulatora i rozwój samego samochodu.

Akumulator musi pozostać zimny. To musi być bezpieczne. Musi poradzić sobie z wyboistymi drogami i musi być również produkowany masowo. Inżynierowie muszą również mieć sam samochód - w zasadzie wszystko, co działa akumulator - gotowy do jazdy przed datą premiery.

Firma postawiła na rozsądną cenę za Volta 30 000 USD, ale w ostatnich miesiącach urzędnicy GM podchwycili tę liczbę i powiedzieli dziennikarzom, że cena Volta będzie powiązana z ceną benzyny w momencie premiery samochodu [źródło: Blanco].

„Ceny Chevroleta Volta nie zostały jeszcze ustalone” - powiedział Darovitz. „Ocenimy wiele czynników, w tym rządowe ulgi podatkowe, korzyści dla klientów i wartość, inne dotacje, koszt energii elektrycznej w porównaniu z oszczędnościami benzyny i początkowe ilości, zanim sfinalizujemy cenę”.

Kilka miesięcy po zaprezentowaniu Volta GM zaprezentowało swojego kuzyna, Opla Flextreme. Pojazd E-Flex przeznaczony na rynek europejski, to stylowy pięciodrzwiowy hatchback z tym samym sercem, co Volt. Jedynym wyjątkiem jest zwiększający zasięg Flextreme, który jest silnikiem wysokoprężnym o pojemności 1,3 litra (1300 centymetrów sześciennych), a nie silnikiem spalinowym Volta. To sprawia, że ​​Flextreme lepiej pasuje do krajów europejskich, takich jak Niemcy, rodzimy rynek Opla, gdzie olej napędowy napędza większość pojazdów.

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

Podczas gdy Volt, Flextreme i Provoq są nadal na etapie koncepcyjnym, Farah powiedziała, że ​​komponenty E-Flex są przeznaczone do użytku w szerokiej gamie pojazdów. „Powinniśmy być w stanie poszerzyć dostępność tego rodzaju technologii i zastosować ją we wszystkich rodzajach samochodów, jakich ludzie chcą” - powiedział..

Powiązane artykuły

• Jak działają silniki
• Jak działają akumulatory samochodów elektrycznych
• 5 ulepszeń zestawu akumulatorów hybrydowych
• Jak działają samochody elektryczne
• Jak działają hybrydy typu plug-in
• Jak działają samochody Saturn

Źródła

• Blanco Sebastian. „Ile będzie kosztował Chevy Volt? Zależy od ceny benzyny pod koniec 2010 roku”. Autoblog Green. 27 marca 2009 r. (10 lipca 2009)
• Chevrolet. „Chevrolet: nowy samochód elektryczny”. (6 lipca 2008) http://www.chevrolet.com/electriccar
• Darovitz, Dave. Rzecznik GM Chevrolet Volt i E-Flex Operations. Wywiad telefoniczny i mailowy, przeprowadzony 6 lipca 2008 roku.
• Administracja informacją energetyczną. „Tygodniowe detaliczne ceny benzyny premium (z podatkami)”. (10 lipca 2008) http://www.eia.doe.gov/emeu/international/gas1.html
• General Motors. „GM Awards Advanced Development Contracts for Chevrolet Volt E-Flex System”. (10 lipca 2008) http://www.gm.com/explore/technology/news/2007/fuel_cells/volt_eflex_batteries_060607.jsp
• General Motors. „Opłaty za rozwój Chevroleta Volta są włączone”. (10 lipca 2008) http://media.gm.com/us/gm/en/news/events/volt_eflex/index.html
• Farah, Andrew. Główny inżynier Chevroleta Volta. Wywiad telefoniczny, przeprowadzony 8 lipca 2008 roku.
• Posawatz, Tony. Dyrektor linii pojazdów Chevrolet Volt. Wywiad telefoniczny, przeprowadzony 8 lipca 2008 roku.
• Turner, Lance. Inżynier ds. Testów akumulatorów GM. Wywiad telefoniczny, przeprowadzony 7 lipca 2008 roku.
• Rauch, Jonathan. „Terapia elektrowstrząsami”. Atlantic Monthly. Lipiec / sierpień 2008. http://www.theatlantic.com/doc/200807/general-motors