Miksi hybrideissä on tehokkaat sähkömoottorit?

Polttomoottorin max teho on 98 hv ja hybridijärjestelmän max tehoksi ilmoitetaan 122 hv. Jos katsot kiihdytysvideoita youtubesta, huomaat että kaasu pohjassa kiihdyttäessä kierrokset on tapissa, joten polttomoottori todennäköisesti antaa kaikkensa ja sähkömoottori vain beesaa. Toisaalta sähkökäytöllä ajaessa ei mitenkään voi tuntea että voimaa olisi 20 hv enempää esim 90 km/h vauhdissa. Pienikin vastamäki aiheuttaa polttomoottorin käynnistymisen. 60 hv sähkömoottoriteholla pitäisi päästä jo 145 km/h ilman polttomoottorin apua.

Anonyymi kirjoitti:

Polttomoottorin max teho on 98 hv ja hybridijärjestelmän max tehoksi ilmoitetaan 122 hv. Jos katsot kiihdytysvideoita youtubesta, huomaat että kaasu pohjassa kiihdyttäessä kierrokset on tapissa, joten polttomoottori todennäköisesti antaa kaikkensa ja sähkömoottori vain beesaa. Toisaalta sähkökäytöllä ajaessa ei mitenkään voi tuntea että voimaa olisi 20 hv enempää esim 90 km/h vauhdissa. Pienikin vastamäki aiheuttaa polttomoottorin käynnistymisen. 60 hv sähkömoottoriteholla pitäisi päästä jo 145 km/h ilman polttomoottorin apua.

Lue lisää

Tilanne ei ole noin yksinkertainen. Polttomoottorin ja pyörien välissä ei ole mekaanista yhteyttä. Välissä on aina yksi sähkömoottori-generaattori (MG1) joko auttamassa tai tuottamassa sähköä, josta osa voi mennä akkuun tai suoraan toiselle sähkömoottori-generaattorille (MG2).

Priuksen vm. 2016 ja uudemmissa MG1 on 23 kW / 31 hv / 40 Nm ja MG2 on 53 kW / 71 hv / 163 Nm. Corolla 1.8:ssa lienee hyvin lähelle vastaavat luvut.

Hybridiakun kapasiteetti on noin 1,4 kWh ja maksimiteho n. 20 kW, kun akun varaustaso on 50%. Laskennallisesti täyttä akkua voitaisiin kuormittaa maksimiteholla vain n. 4 minuuttia ennen kuin se olisi tyhjä. Nämä ovat noin-lukuja kaikkitietävästä internetistä. En löytänyt tarkkoja arvoja, mutta mittakaava on oikein.

Kuten luvuista nähdään, niin teholla on rajoja monessa suunnassa eikä niitä voida laskea suoraan yhteen. Tärkein rajoittava tekijä näyttäisi kuitenkin olevan hybridiakun teho, 20 kW.

Hybridijärjestelmä on samalla myös auton vaihteisto, eli polttomoottorin ja sähkömoottori-generaattoreiden pyörintänopeuksia ei aina voi valita vapaasti. Auton pitää liikkua kuljettajan haluamaa vauhtia ja moottoreiden välillä on tiettyjä mekaanisia riippuvuuksia.

Palataan aiheeseen. Ymmärrän akkukapasiteetin rajallisuuden, mutta miksi hybridiauton sähkömoottorin/moottoreiden nimellinen maksimiteho on useita kymmeniä hevosvoimia, kun tehon ulosotto sähkömoottoreista on maksimissaan luokkaa 20 hv?
Eikö tulisi halvemmaksi valmistaa hybridiajuneuvoja, jos sähkömoottorien maks. teho olisi luokkaa 25-30 hv, jolloin moottorit olisivat keveämpiä? Oletan että 30 hv sähkömoottori painaa vähemmän kuin 60 hv sähkömoottori.

Anonyymi kirjoitti:

Palataan aiheeseen. Ymmärrän akkukapasiteetin rajallisuuden, mutta miksi hybridiauton sähkömoottorin/moottoreiden nimellinen maksimiteho on useita kymmeniä hevosvoimia, kun tehon ulosotto sähkömoottoreista on maksimissaan luokkaa 20 hv?
Eikö tulisi halvemmaksi valmistaa hybridiajuneuvoja, jos sähkömoottorien maks. teho olisi luokkaa 25-30 hv, jolloin moottorit olisivat keveämpiä? Oletan että 30 hv sähkömoottori painaa vähemmän kuin 60 hv sähkömoottori.

Lue lisää

Muista että samat MG:t hoitavat myös jarrutusenergian talteenoton. Jos generaattori voisi tuottaa vain pari kymmentä hv, niin latausteho ja auton hidastuvuus olisi enintään sen verran. Iso osa liike-energiasta menisi hukkaan, kun autoa pitäisi hidastaa mekaanisilla jarruilla. Iso generaattori on aina myös iso sähkömoottori, joten siinä ei ole paljoa optimointivaraa.

Corollan max. kiihtyvyys on kuitenkin aika vaatimatonta. Jos sähkömoottori antaisi täyskaasukiihdytyksen alussa kaikkensa (60-70 hv?) ja bensamoottori ensialkuun 10 hv ja asteittain lisää, eikö kiihtyvyyden satseen pitäisi olla jotain muuta kuin 12 sek? Hybridi Corollan renkaat ei pahemmin kilju täyskaasukiihdytyksessä. Ei kait se pieni ajoakku ja ne sähkömoottorit niin paljoa paina, että kiihtyvyys kovin paljoa heikkenisi. Edelleen vaikea uskoa että corollan tapauksessa sähkömoottoreista otettaisiin tehoa n 25 hv enempää.

Vertailun vuoksi 110 hv ei-hybridit kiihtyvät sataseen hybridi corollaa nopeammin ja kuitenkaan käsivaihteellisissa normimoottorissa autoissa huipputehoa ei saada käyttöön ennen kuin kierrokset nousevat kullakin vaihteella. Ykkösvaihde on poikkeus, jos lähtee sudittamalla kaasu pohjassa, mutta jo kakkoselle vaihtaessa kierrokset alenevat puoleen maks.tehosta.