Cum funcționează sistemul de propulsie E-Flex al GM

O privire în interiorul Chevrolet Volt. Motorul electric și extensorul de gamă sunt în față, iar bateria merge în jos în centrul mașinii. Vezi mai multe poze cu mașini electrice. Foto Curtoazie General Motors

În 1996, mașina electrică cu baterie EV-1 a General Motors a apărut în showroom-urile Saturn din California și Arizona. În următorii șapte ani, peste 1.000 de modele au fost închiriate șoferilor care doreau să se ocolească, fără povara de a pune benzină în mașinile lor. Cu toate acestea, GM a decis în cele din urmă cererea consumatorului și tehnologia bateriilor nu a fost la egalitate, iar cele mai multe dintre aceste mașini au ajuns la o instalație de concasare.

Începând cu anii 90, prețul carburantului a scăzut și tehnologia bateriilor a avansat considerabil, așa că GM a decis că este timpul să mai ia o fisură la mașina electrică. De data aceasta, însă, fac lucrurile puțin diferit.

Sistem de propulsie E-Flex este o platformă cu totul nouă de la GM, care se așteaptă să stăpânească mult așteptatul sedan Chevrolet Volt, datorat în showroom-uri până la sfârșitul anului 2010. Sistemul pune ceea ce inginerii numesc un revoluționar rotire pe mașina electrică - una care este condusă de energia electrică, dar poate conduce pe sute de kilometri cu ajutorul unui motor cu ardere internă.

"[Vehiculele E-Flex nu necesită] niciun suport din partea unui motor pe gaz, care să funcționeze, spre deosebire de un hibrid, care nu poate funcționa fără motor", a declarat purtătorul de cuvânt al GM, Dave Darovitz. "Motorul nostru nu este conectat direct la roți și se aprinde doar atunci când bateria este epuizată, acționând ca un generator staționar, la bord pentru a crea energie electrică suplimentară pentru a reîncărca bateria și a alimenta mașina." Cu toate acestea, spre deosebire de mașinile hibride precum Toyota Prius - care utilizează un motor electric mic pentru o conducere cu viteză mică și a trecut la un motor cu combustie internă pentru accelerare și conducere mai rapidă - GM consideră că mașinile construite pe platforma E-Flex sunt mai degrabă mașini electrice decât hibrizi plug-in.

După o noapte de reîncărcare (orice priză de uz casnic va face), roțile mașinii sunt acționate exclusiv de energie electrică din bateria sa. Motorul alimentat pe benzină este folosit numai pentru a reîncărca bateria odată ce a rămas fără energie.

Dacă totul merge conform planului GM, mașinile alimentate de E-Flex pot rula până la 64 de mile (64 de kilometri) doar pe energie electrică, fără a utiliza o picătură de benzină. După 40 de mile (64 de kilometri), încărcarea inițială a bateriei a mașinii este epuizată, iar motorul cu ardere internă - numit a extensie de gamă -- pornește perfect, funcționând un generator care încarcă bateria și menține mașina funcționând cu energie electrică.

În următoarea secțiune, vom analiza inima platformei E-Flex - bateria sa - și câți bani ați economisi cu o mașină care rulează pe una.

cuprins

1. Bateria E-Flex
2. Generator și motor E-Flex la bord
3. Extensorul de gamă E-Flex
4. E-Flex și mediu
5. Viitorul E-Flex

Un pachet de baterii de 16 kilograme pentru Chevrolet Volt (dreapta) este afișat lângă bateria EV-1 originală de 16 kilowati la GM Battery Lab din Warren, Mich. John F. Martin / General Motors

Bateria E-Flex este o baterie avansată de litiu-ion de 400 de kilograme (181 kilograme) care generează până la 16 kilowati-ore de energie electrică.

Avansele tehnologiei cu baterii care au făcut posibile aceste tipuri de dispozitive în ultimii ani explică de ce o mașină de pe platforma E-Flex poate face ceea ce face. EV-1, de exemplu, a folosit un pachet de baterii cu acid plumb care avea aceeași putere de putere ca un vehicul cu motor E-Flex, dar cântărea aproximativ 2.200 de kilograme (998 kilograme) mai mult.

Bateria E-Flex este de asemenea plată, spre deosebire de bateriile cilindrice cu litiu-ion utilizate de majoritatea automobilelor de acest tip. Celulele plate ocupă mai puțin spațiu decât celulele cilindrice, astfel încât mai multă energie poate fi stocată în bateria mașinii. Aceste celule sunt, de asemenea, mai ușor de răcit și de condiționat, deoarece fluidul poate curge ușor pe o suprafață plană.

Spre deosebire de bateriile convenționale care sunt introduse pur și simplu în golful motorului unei mașini, bateria E-Flex este atât de mare încât este încorporată de fapt în mașina în sine. Bateria în formă de T circulă prin centrul vehiculului între roțile din față și cele din spate, cu partea superioară a „T” sub scaunul pasagerului din spate. Acest lucru menține bateria în siguranță în caz de accident.

Totuși, unicitatea platformei creează provocări cu care GM trebuie să facă față.

"Inima și sufletul [platformei E-Flex] este bateria, cu un vehicul deasupra", a declarat Tony Posawatz, directorul liniei vehiculului pentru Chevrolet Volt. Inginerii știu să proiecteze și să construiască vehicule, a spus el. "Dar potrivirea pachetului de baterii, încălzirea și răcirea, tipurile de materiale utilizate ... nu se știe nimic."

Spre deosebire de celulele cu combustibil cu hidrogen, tehnologia este una pe care nu va trebui să o așteptăm. "Infrastructura este deja în vigoare pentru vehicule electrice", a spus Posawatz. "Electricitatea costă unul sau doi centi pe milă, față de 10 centi pe milă pentru gaz în acest moment."

Bateria E-Flex este conectată la un motor electric care conduce roțile din față ale vehiculului. Este complet liniștit în acest mod și tot ce șoferul va auzi este zgomotul drumului.

Acest motor produce aproximativ 120 kilowati de putere, ceea ce este aproximativ echivalent cu aproximativ 160 de cai putere pe un motor cu ardere internă. Cu toate acestea, deoarece motoarele electrice asigură cuplul instantaneu - nu va trebui să revizionați motorul pentru a experimenta întreaga sa putere - Chevrolet Volt va oferi performanțe considerabil mai bune.

Se estimează că Volt va merge de la zero la 60 km / h (97 kilometri pe oră) în mai puțin de 9 secunde. Totuși, sentimentul lansării mașinii va impresiona într-adevăr șoferii nebuni de performanță. Accelerația se va simți mai mult ca cea a unei mașini sport cu motor V-6 decât a unei mașini cu economie mică. Mașina folosește și ea frânare regenerativă, ceea ce înseamnă că mașina colectează energie cinetică pe măsură ce coastă sau frâne și folosește această energie pentru a-și reîncărca bateria. A avea bateria în partea de jos a mașinii înseamnă, de asemenea, un centru de greutate redus.

Bateriile cu ioni de litiu utilizate pe mașinile cu motor E-Flex sunt aceleași care operează telefoane mobile și laptopuri, doar mult mai mari. Pentru a încărca bateria, pur și simplu conectați mașina la orice priză de 110 volți - orice priză casnică standard va funcționa. GM se așteaptă ca majoritatea clienților să încarce mașina peste noapte în garaje, un proces care durează aproximativ șase ore. Pe un circuit de 220 volți, șoferii vor avea nevoie de trei până la patru ore pentru a încărca bateria.

Inginerii GM încearcă să construiască o mașină pe care oricine o poate opera. În timp ce numeroasele componente ale vehiculelor E-Flex sună complicate, Andrew Farah, inginerul principal al Volt, dorește ca oamenii să înțeleagă că menținerea mașinii funcționează este la fel de simplă ca conectarea la un aparat. Voltul are o priză pe partea sa pentru introducerea în prize pentru încărcare.

Citiți mai departe pentru a afla despre rolul pe care îl joacă un motor cu ardere internă în Chevy Volt.

Mașina de concept Chevrolet Volt este primul vehicul alimentat de E-Flex. Foto Curtoazie General Motors

Odată ce bateria își pierde încărcarea inițială, este timpul pentru extinderea gamei - numele GM pentru motorul cu ardere internă din fața vehiculului - să meargă la serviciu. Pe mașina de concept Chevrolet Volt, este vorba despre un motor cu 3 cilindri de 1,0 litri (1.000 centimetri cubi) proiectat să funcționeze un generator care menține bateria încărcată. Acesta rulează pe un rezervor de 12 litri (45 litri) de combustibil.

"Pe un vehicul electric tipic, ai o baterie și un motor electric", a spus inginerul Andrew Farah. „Asta este tot ce îți trebuie până îți rămâi din taxă… atunci trebuie să o împingi acasă”. Cu motorul pe gaz pe platforma E-Flex, aceasta nu mai este o problemă, a spus el.

Scopul care stă la baza extinderii cu benzină este de a avea o mașină electrică în care șoferii nu se uită în mod constant la un ecartament pentru a vedea cât de mult suc au rămas înainte de a face să întoarcă mașina și să se îndrepte spre casă pentru a se reîncărca..

În ciuda eficacității motorului electric, șoferii trebuie să-și amintească să-și țină rezervoarele de gaz pline. În timp ce mașina poate rula până la 64 de mile (64 kilometri) pe baterie, după aceea, trebuie să aibă motorul pe gaz care funcționează pentru a alimenta generatorul.

GM spune că clientul mediu ar trebui să economisească în jur de 500 de galoane (1.892 litri) de combustibil în fiecare an și aproape niciodată nu trebuie să meargă la benzinărie sau să mențină programele tipice de service a motorului. Compania recomandă ca mașina să fie conectată cât mai des și cât mai mult timp pentru a menține bateria condiționată.

În prezent, inginerii GM lucrează pentru ca extenderul de gamă să fie alimentat cu benzină, precum și amestecul de etanol / benzină E85. În Europa, experimentează și cu motorină. De asemenea, lucrează la o variantă de pile E-Flex [sursa: Farah]. Pe vehiculul respectiv, extensorul și generatorul ar fi îndepărtați și înlocuiți cu celule de combustibil cu hidrogen. Pe un vehicul de genul acesta, Farah a spus: „ai folosi celula de combustibil de cele mai multe ori, iar bateria nu la fel de mult”.

GM vrea ca platforma E-Flex să fie una ecologică în ceea ce privește emisiile și economia de combustibil. Până acum sunt pe drumul cel bun: mașinile cu motor E-Flex nu produc niciun fel de emisii pentru primii 40 de mile (64 de kilometri) conduși. În timp ce mașina funcționează cu baterie, motorul electric nu scoate niciunul dintre substanțele chimice și poluanții atmosferici pentru care mașinile pe benzină au fost atât de maligne.

Odată ce motorul cu ardere internă va intra în funcție, inginerii GM estimează că șoferii vor obține aproximativ 50 de mile pe galon (21 kilometri / litru) odată cu extensorul. Mașina conceptului Chevy Volt a prezentat o autonomie totală de peste 600 de mile (966 kilometri), dar versiunea de producție are o autonomie de aproximativ 360 de mile (579 kilometri) datorită dimensiunii reduse a rezervorului de gaz. Inginerii GM au decis pur și simplu spațiul suplimentar al rezervorului și greutatea suplimentară nu erau necesare.

Oficialii GM insistă că schimbarea are sens. "Deoarece oamenii aproape niciodată nu parcurg peste 400 de kilometri fără să se oprească, de ce să poarte tot acel combustibil în plus pe care nu îl poți folosi niciodată?" Întrebă Darovitz. De fapt, este posibil ca majoritatea oamenilor să nu folosească niciodată benzină, deoarece GM estimează că mai mult de 75 la sută dintre navetiștii americani conduc mai puțin de 40 de mile pe zi [sursa: Chevrolet].

Dacă totul merge conform planului cu vehiculele E-Flex, acești șoferi nu vor folosi niciodată o picătură de benzină sau nu vor produce emisii nocive în timpul deplasărilor zilnice - deși dimensiunea redusă a rezervorului de gaz poate stimula ironic economia de combustibil a vehiculelor. Dar doar în cazul în care acești șoferi decid să-și testeze noile autovehicule și să ajungă pe drum deschis, mașinile încă mai au aproximativ 50 de mile pe galon (21 kilometri / litru).

Deci, când puteți cumpăra Chevy Volt și cât de mult? Ce mai pot găsi driverele pe platforma E-Flex? Aflați pe pagina următoare.

Extenderul de gamă Opel Flextreme este un motor turbo-diesel în locul varietății de ardere internă utilizat în majoritatea mașinilor americane. Cate Gillon / Getty Images

Dezvăluit la Salonul Auto Internațional de Nord din America din 2007 (NAIAS), Chevrolet Volt este primul vehicul de pe platforma E-Flex. Spre deosebire de EV-1 cu două scaune, două uși, Volt este un sedan compact cu patru uși cu patru locuri. Interiorul trebuie să găzduiască confortabil un bărbat de 6 metri de 2 inci, în scaunele din față și din spate. Lipsa unui scaun central în spate va permite loc bateriei autovehiculului în centrul mașinii și menține acoperișul jos pentru o aerodinamică mai bună. Pentru a obține economiile de combustibil pe care GM le dorește, Voltul va fi extrem de aerodinamic.

Va avea de lucru: mulți au numit orarul de lansare al Volt extrem de ambițios. GM vrea să aibă mașinile pe drum până la sfârșitul anului 2010, iar asta înseamnă testări ample ale bateriei și dezvoltarea mașinii în sine.

Bateria trebuie să rămână rece. Trebuie să fie în siguranță. Trebuie să se ocupe de drumuri denivelate și trebuie, de asemenea, produse în masă. Inginerii trebuie să aibă și mașina în sine - tot ceea ce bateria funcționează, în esență - gata să meargă până la data lansării.

Compania a vizat 30.000 de dolari ca un preț rezonabil pentru Volt, dar în ultimele luni, oficialii GM s-au arătat la acest număr și au spus reporterilor că prețul Volt-ului va fi legat de prețul benzinei la lansarea mașinii [sursa: Blanco].

"Prețul Chevrolet Volt nu a fost încă stabilit", a spus Darovitz. "Vom evalua mulți factori, inclusiv credite fiscale guvernamentale, beneficii și valoare pentru clienți, alte subvenții, costuri de energie electrică versus economii de benzină și volume inițiale înainte de a finaliza prețul."

La câteva luni după dezvăluirea Volt-ului, GM și-a prezentat vărul său, Opel Flextreme. Vehicul E-Flex care se adresează pieței europene, este un hatchback elegant cu cinci uși, cu aceeași inimă ca Volt. Singura excepție este extinderea gamei Flextreme, care este o unitate turbo-diesel de 1,3 litri (1.300 de centimetri cubi) mai degrabă decât motorul cu ardere internă Volt. Acest lucru face ca Flextreme să se potrivească mai bine țărilor europene precum Germania, piața internă a Opel, unde motorina alimentează majoritatea vehiculelor.

În ianuarie 2008, SUV-ul Cadillac Provoq a lovit circuitul emisiunii auto. Utilizează un sistem E-Flex cuplat cu celule de combustibil pentru hidrogen pentru a livra un vehicul care poate conduce 280 de mile (451 de kilometri) pe hidrogen și 20 de mile (32 de kilometri) de energie electrică a bateriei - toate oferind în același timp emisii, cu excepția vaporilor de apă.

În timp ce Volt, Flextreme și Provoq sunt încă în faza de concept, Farah a spus că componentele E-Flex sunt proiectate pentru a fi utilizate într-o gamă largă de vehicule. "Ar trebui să putem extinde disponibilitatea acestui tip de tehnologie, să o punem în toate tipurile de mașini diferite pe care oamenii le doresc", a spus el.

Articole similare

• Cum funcționează motoarele
• Cum funcționează bateriile de mașini electrice
• 5 îmbunătățiri ale pachetului de baterii hibride
• Cum funcționează mașinile electrice
• Cum funcționează hibrizii plug-in
• Cum funcționează mașinile Saturn

surse

• Blanco, Sebastian. "Ce va costa Chevy Volt? Depinde de prețul gazelor la sfârșitul anului 2010." Autoblog Green. 27 martie 2009. (10 iulie 2009)
• Chevrolet. "Chevrolet: mașină electrică nouă." (6 iulie 2008) http://www.chevrolet.com/electriccar
• Darovitz, Dave. Purtătorul de cuvânt al GM pentru Chevrolet Volt și E-Flex Operations. Interviu telefonic și e-mail, realizat pe 6 iulie 2008.
• Administrarea informațiilor despre energie. "Prețuri săptămânale pentru benzină premium cu amănuntul (inclusiv impozitele)." (10 iulie 2008) http://www.eia.doe.gov/emeu/international/gas1.html
• Motoare generale. "GM Premii Contracte pentru baterii pentru dezvoltare avansată pentru sistemul Chevrolet Volt E-Flex" (10 iulie 2008) http://www.gm.com/explore/technology/news/2007/fuel_cells/volt_eflex_batteries_060607.jsp
• Motoare generale. "Chevrolet Volt Development Charges On." (10 iulie 2008) http://media.gm.com/us/gm/ro/news/events/volt_eflex/index.html
• Farah, Andrew. Chevrolet Volt Inginer șef. Interviu telefonic, realizat pe 8 iulie 2008.
• Posawatz, Tony. Chevrolet Volt Line Line Vehicle Director. Interviu telefonic, realizat pe 8 iulie 2008.
• Turner, Lance. Inginer de testare a bateriei GM. Interviu telefonic, realizat pe 7 iulie 2008.
• Rauch, Jonathan. „Terapie cu șocuri electrice”. Atlantic Lunar. Iulie / august 2008. http://www.theatlantic.com/doc/200807/general-motors