Csak lépésenként!

Csak annyit tesznek meg a gyártók, a nagysorozatú modelleket illetően, amennyit az előírások megkövetelnek. (Vannak elismert „előresietők” már évek, sőt több, mint egy évtized óta – ők többnyire hibridek, közöttük is a full-hibridek és egyre több a tisztán villanyautó – de egyelőre még nem fordították meg a trendeket.)

A gyártóknak – sok minden mellett – a vevők igényeit (jobbára pénztárcáját) kell figyelembe venniük. Ma egy akkumulátoros villanyautót, egy tüzelőanyagcellás villanyautót, egy full hibridet még sokan nem engedhetnek meg maguknak.

A „tenni kell valamit” követelményét a széndioxid-kibocsátás ún. gyártói flotta előírásai (szerte a világon) határozzák meg. A 2020/2021-ben (ez a dátum itt van a kertek alján) életbe lépő 95 gramm CO₂/teszt km érték teljesítéséhez – ez ma már biztosan látszik – valamilyen mértékben alternatívvá kell tenni a járműhajtást. Avatott szakértők szerint Európában 2020-ra valamilyen mértékben az új autók 70%-a hibrid lesz. A Bosch szerint a 2020-ban a 48 V-os mild-hibrid újautók száma a világban meghaladja a 4 milliót. (Az akkor várt közel 80 milliós új személyautó gyártáshoz képest ez viszonylag szerény darabszám, de ne feledjük, nincs – ma még nem tudunk róla – egyedül üdvözítő megoldás.)

A Bosch áttekintése rendkívül informatív, és cikkünk témájaként megjelölt 48 V-os (az ábrán <60 V) mild hibrid megoldást emeli ki.

Az ábrán látható BRS rövidítés is viszonylag újkeletű, Boost Recuperation System a feloldása, mely a feltöltés fokozását, a fékezési energia visszanyerését jelenti. Az első megjelölt előny a „coasting”, melyet  „vitorlázásnak” is nevezünk. Ez a „stop-start” rendszer kiterjesztését jelenti, akkor is leáll a motor, ha szabadon, gázelvétellel gurulunk, mert enyhe lejtőn megyünk, vagy utolérésnél motorfékkel vagy üresben gurulunk.

A mai autók (személyautók) fedélzeti üzemi (szabályzott) feszültsége 14 V. Ennek hálózatát mutatja az ábra.

Ábrán az EBS egység az Electronic Battery Sensor, az akkumulátor állapotának, töltöttségének érzékelője.

Ha a segédberendezések hajtását egyre inkább villamosítjuk, tehát villanymotor hajtja a klímakompresszort, a szervókormány elektromos, a feltöltő kompresszort, az olaj és vízszivattyút, a szelepvezérlést (pl. a fázisállítást) elektromos beavatkozó működeti, az asszisztensek sem kis fogyasztók, gyakran kell újraindítani a motort, szerencsés dolog a fékezési energiát visszanyerni villamos energia formában és a sor bizonyára folytatható, akkor igen nagy áramigény jelentkezik.

Azt tanulják gyermekeink (mi pedig tudjuk), hogy egy berendezés hajtásához, ha ismert, és ismert annak teljesítmény-igénye, akkor a P=U.I összefüggés szerint, 14 Voltos feszültség melletti áram értéke kiszámítható. Egy mild-hibridnél is elérheti az 1000 A értéket. Ehhez pedig vezeték (átmérő) is szükséges, ez tömegnek, költségnek sem semmi. Ha a rendszer feszültsége 48 V, akkor az áram mintegy 3,5-szeresére esik vissza.

Egy ilyen hálózatot mutat az ábra.

A mild hibrid a belépő a hibridek közé. Önálló elektromos járműhajtás nélküli kialakítás, de a fékezési energia visszanyerésén túl „booster”, azaz hozzáadott teljesítmény leadásra képes. Számos korábbi modellnél láttuk, hogy a generátor olyan villamos gép, mely egyben motor is. Motorüzemben szíjjal hajtja a belső égésű motor főtengelyét, ezen keresztül az autót, kb. 10 kW-tal növelve gyorsításkor a teljesítményt. Ebben nincs újdonság. Az újdonság az, de ez sem igazán mai jövevény, hogy mindennek a fedélzeti feszültsége 48 V. Ma ez a téma nagyon foglalkoztatja a szakembereket, még nem késő jelentkezni a „3rd International Conference Automotive 48 V Power Supply Systems” tárgyú konferenciára, melyet 2015. november 24 – 26-a között tartanak, Düsseldorfban, a Hotel Hiltonban.

A mild hibrid előnyei számosak:
- a rendszer nem növeli ugrásszerűen a költségeket,
- a gépjárműfogyasztást a jelenlegi NDEC teszten legalább 8-15%-kal csökkenti és a várt WLTP ciklusban is számottevő,
- nincsenek jelentős üzemletetési, karbantartási gondok,
- viszonylag egyszerűek a villamos berendezések,
- az akkumulátor sem okoz komoly gondot, mint a nagyfeszültségű (kb. 600 V-os) rendszereknél, ahol nemhogy a hűtésről kell gondoskodni, hanem külön termomenedzsment rendszert kell alkalmazni,
- az akkumulátor lehet olcsó savas ólomakku, de nagy erőkkel folyik a kutatás a nanofoszfát EXT (EXtreme Temperature) Li-ion akkuknál is, melynek – ezt célozza a fejlesztés – nincs szüksége hűtésre,
- a vezetési komfortot, a sportosságot kedvezően fokozza, így az ügyfél elégedettséget növeli,
- a világ bármely részén alkalmazható.

A 48 V-os rendszer kialakításában sokféle lehetőség van, ma még többesélyes a kialakítás. A Bosch egy, a lehetőségeket taglaló vázlatát mutatjuk az ábrán. A villanymotor/generátor elhelyezésre van több alternatíva. 

A 48 V-os feszültség mellé a fedélzeten szükség van a hagyományos 14 V-os feszültségre is, így szükséges a DC/DC átalakító, hiszen a generátor (lásd az egyik legkorszerűbb típust) 48 V-os.

Szükség van egy 12/14 V-os akkumulátorra és egy 48 V-osra is.

Az előbbi ólomakku, a második Li-ion, ma ez a párosítás „dívik”.

Vajon kezdődik, felerősödik vagy kifut a „48-as” mild hibrid történet? A mild hibrid sokáig megoldás lesz! A „48-as” változat előnyösnek tűnik. Ma nem engednek a 48-ból…

Nem lenne kétségünk efelől, ha nem szólnának hírek, hogy a „14 V-os” hálózatú mild hibrid rendszereket sikerül eredményesen továbbfejleszteni…

Dr. Nagyszokolyai Iván
az Autótechnika főszerkesztője