Na czym polega konwersja na hybrydę?
Historia projektu
Od czego wszystko się zaczęło?
Pierwszym pojazdem, który zmodyfikowaliśmy do wersji hybrydowej plug-in 4×4, był klasyczny Volkswagen Transporter T3/T25 z 1981 roku.
Główną inspiracją dla stworzenia tak nietypowego i nowoczesnego rozwiązania była chęć połączenia ponadczasowego charakteru klasycznego nadwozia z nowoczesnym układem napędowym. Zależało nam na tym, aby zachować wyjątkową duszę pojazdu, jednocześnie zapewniając osiągi pozwalające po prostu czerpać przyjemność z jazdy. Napęd na cztery koła otwiera natomiast zupełnie nowe możliwości i pozwala dotrzeć tam, gdzie wcześniej było to poza zasięgiem.
To rozwiązanie szczególnie dobrze sprawdza się w przypadku busów oraz kampervanów, łącząc moc, funkcjonalność i nowoczesną technologię.
Poniżej przedstawiamy szczegółowo nasz napęd od strony technicznej.
Szczegóły naszego napędu
W opisywanym modelu Volkswagena fabryczny napęd spalinowy znajduje się na tylnej osi i napędza koła tylne. My z kolei zamontowaliśmy silnik elektryczny na osi przedniej oraz połączyliśmy go z kołami przednimi. Schematyczny układ pokazano na poniższej grafice.
Oba te napędy nie są ze sobą mechanicznie w żaden sposób połączone. Jest to układ często spotykany w komercyjnych samochodach (np. takich jak Toyota RAV4 czy Volvo XC60). Nasz autorski sterownik pojazdu w zależności od wybranego trybu odpowiednio steruje i synchronizuje silnik elektryczny oraz jednostkę spalinową, dzięki czemu możliwe jest poruszanie się za pomocą dwóch silników jednocześnie.
Nasz system można łączyć z dowolnym silnikiem spalinowym, nawet takim, który nie posiada w ogóle elektroniki. Jedynym wymaganiem jest manualna skrzynia biegów.
Funkcjonalność
Dzięki dodatkowemu napędowi elektrycznemu pojazd zyskuje szereg nowych możliwości. Silnik elektryczny i spalinowy mogą pracować niezależnie lub napędzać auto jednocześnie, optymalizując osiągi i właściwości jezdne.
Elektryczny
Bezszelestna jazda miejska z zasięgiem 30–50 km na jednym ładowaniu (w zależności od stylu jazdy).
Hybrydowy
Silnik elektryczny automatycznie dołącza się wtedy, gdy potrzebna jest większa moc i dynamika. W tym trybie kierowca ma do dyspozycji sumaryczną moc obu jednostek.
Terenowy
Stały napęd na obie osie, idealny w trudniejszych warunkach. Obie jednostki pracują jednocześnie, zapewniając maksymalną przyczepność oraz – w razie potrzeby – pełną, połączoną moc obu silników.
Spalinowy
Tradycyjny napęd realizowany wyłącznie przez silnik spalinowy.
Silnik elektryczny
Do konwersji na hybrydę wykorzystaliśmy silnik elektryczny z magnesami trwałymi, który odznacza się bardzo wysoką sprawnością i świetnym przebiegiem momentu obrotowego. Napęd ten jest zintegrowany z przekładnią i dyferencjałem.
Dane techniczne silnika elektrycznego:
Napęd elektryczny został zamocowany do ramy pomocniczej przy użyciu specjalnie zaprojektowanych uchwytów wykonanych ze stali konstrukcyjnej. W celu zapewnienia najwyższego poziomu bezpieczeństwa już na etapie projektowania przeprowadzono analizę wytrzymałościową mocowań z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES). Na powyższym zdjęciu przedstawiono wizualizację 3D z programu CAD. Natomiast kolejne zdjęcie przedstawia napęd elektryczny zamontowany w docelowym miejscu w pojeździe. Dzięki temu, że silnik zainstalowany został na osi przedniej, samochód zyskał napęd na 4 koła, co pozwoli zwiększyć jego dzielność terenową.
Z racji tego, że silnik może pracować zarówno jako generator, możliwe jest odzyskiwanie energii podczas hamowania i tym samym ładowanie baterii. Jest to również bardzo przydatne podczas długich zjazdów z górki.
Zarówno silnik jak i reszta komponentów napędu jest chłodzona obiegiem cieczy chłodzącej.
Bateria trakcyjna
Do zasilenia silnika wykorzystaliśmy wysokonapięciową baterię złożoną z ogniw litowo-jonowych o materiale katodowym NMC. W zależności od wybranego pakietu bateria może mieścić 10 lub 12 kWh energii elektrycznej. W efekcie w pojeździe po modyfikacji na hybrydę mamy możliwość jazdy w trybie elektrycznym przez kilkadziesiąt kilometrów na jednym ładowaniu (od 30 do 50 km w zależności od stylu jazdy).
Dane techniczne baterii trakcyjnej:
W celu jak najlepszego dopasowania kształtu baterii zaprojektowana została od początku aluminiowa obudowa z płytą chłodzącą. Bateria została zamontowana pod podłogą, dzięki czemu nie zajmuje miejsca wewnątrz pojazdu. Obudowa jest odporna na uderzenia mechaniczne oraz warunki atmosferyczne. Układ chłodzący cieczą zapewnia najwyższą wydajność akumulatora trakcyjnego w każdych warunkach. Nad bezpieczeństwem pracy akumulatora czuwa układ BMS który na bieżąco mierzy napięcia, temperatury ogniw i inne parametry.
Głównymi celami podczas projektowania obudowy było bezpieczeństwo, niska masa oraz gabaryty które umożliwią jak najlepsze dopasowanie jej do kształtu podwozia. Na poniższym zdjęciu pokazano baterię zamontowaną już w samochodzie.
Bateria może być doładowywana z gniazdka AC za pomocą ładowarki pokładowej o mocy 3,6kW lub podczas jazdy z silnika spalinowego.
Natomiast przetwornica DC/DC doładowuje akumulator 12V z baterii wysokonapięciowej, co sprawia, że dodatkowy akumulator hotelowy nie jest już potrzebny.
Opcjonalnie możemy zamontować klimatyzację oraz przetwornicę 230V o mocy 1500W zasilane z baterii trakcyjnej.
Elektronika i sterowanie
Elektronika stanowi jedną z najważniejszych części całego projektu – to właśnie ona odpowiada za bezawaryjną pracę całego układu.
Mózg pojazdu: Autorski sterownik VCU
Zaprojektowany przeze mnie od podstaw sterownik VCU (Vehicle Control Unit) wraz z autorskim oprogramowaniem to „mózg” pojazdu, który spaja wszystkie komponenty w jeden, sprawnie działający organizm.
Główne zadania VCU:
Panel sterowania
Do bezpośredniej kontroli nad systemem stworzyłem fizyczny panel sterowania. Postawiłem na intuicyjne przyciski i pokrętła, co pozwala na bezpieczną zmianę parametrów podczas jazdy, bez odrywania wzroku od drogi. Sercem tego panelu jest zaprojektowana przeze mnie od zera płytka PCB, która odczytuje stan wszystkich przycisków i komunikuje się z innymi sterownikami.
Z pozycji kierowcy można w czasie rzeczywistym kontrolować:
Interaktywny wyświetlacz LCD IPS
Idealnym dopełnieniem fizycznego panelu jest interaktywny ekran dotykowy LCD IPS o przekątnej 7,9″, który pełni funkcję cyfrowego centrum danych. Zarówno zaawansowane oprogramowanie, jak i dopasowana obudowa to mój autorski projekt.
Ekran nie tylko monitoruje i wyświetla kluczowe parametry napędu w czasie rzeczywistym, ale pozwala też na wygodną konfigurację zaawansowanych funkcji:
Daj swojemu samochodowi nowe życie już dziś!
Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o konwersji na hybrydę.
Sprawdź, czy twoje auto się kwalifikuje.