Tehnika
Električni sistemi v avtomobilih: 12, 24 ali 48 voltov?
Standardna napetost električne napeljave pri osebnih vozilih je 12 voltov. Večina proizvajalcev pri svojih blagih hibridih uporablja močnejši, 48-voltni sistem, ki ob enakem toku premore štirikrat večjo moč od 12-voltnega.
Nedelja, 26. december 2021
Nekoč, tja nekje do štiridesetih let prejšnjega stoletja, so osebni avtomobili uporabljali električni sistem z napetostjo šest voltov. To je napetost, ki jo dajejo tri svinčeve akumulatorske celice, kot takratni standard pa je popolnoma zadostovala za napajanje vseh električnih porabnikov. Njihovo število se je z razvojem avtomobilizma vseskozi povečevalo, s čimer so rasle tudi potrebe po večji moči električne energije, zato je avtomobilska industrija postavila nov standard pri 12 voltih.
12, 24 ali 48 voltov?
Osvežimo osnovno znanje fizike – moč je zmnožek napetosti in toka, torej je za doseganje večje moči treba povečati tok ali napetost. Z mnogo vidikov je precej prikladnejše povečanje napetosti – 48-voltni sistem torej pri enakem toku zagotavlja štirikrat več moči, poleg tega so zaradi višje napetosti manjše izgube. Avtomobilski inženirji so si bolj ali manj enotni, da je ravno 48 voltov idealna napetost, saj je večkratnik 12-voltne (ali 24-voltne, ki se uporablja pri komercialnih vozilih), poleg tega je manjša od 60 voltov, ki v skladu s standardi že zahteva drugačne, močnejše in bolje zaščitene električne vodnike ter druge varnostne prijeme.
Višja napetost svoje očitne prednosti pokaže predvsem pri tako imenovanih mehkih hibridih, vozilih, ki so opremljeni s klasičnim bencinskim ali dizelskim motorjem kot osrednjim pogonskim virom, dodaten elektromotor, običajno razvija približno 12 kW (16 KM), pa mu pomaga predvsem v območjih, kjer je motor z notranjim zgorevanjem manj učinkovit. Poleg tega z bogatim navorom, ki je na voljo tako rekoč takoj, pomaga pri pospeševanju, takšna vozila pa omogočajo tudi tako imenovano jadranje, kar pomeni, da se pri majhnih obremenitvah motor popolnoma izklopi. Tisto malo energije, ki jo vozilo v danem trenutku potrebuje za premikanje, zagotavlja električni motor.
Delovanje blagih hibridov je podobno klasičnim, le da je prispevek električnega motorja manj izrazit. Baterije polnijo z rekuperacijo kinetične energije in ne prek zunanjega kabla, razmeroma majhna baterija pa je hitro napolnjena. Dodatni elektromotor obenem pripomore k boljšim zmogljivostim, izboljša prožnost motorja in poskrbi za bolj tekoče delovanje, po drugi strani prispeva k deset ali celo več odstotkov manjši porabi goriva. Skratka, za doseganje enake zmogljivosti bencinski (ali dizelski) motor porabi manj, nižje so tudi emisije ogljikovega dioksida in drugi izpusti, kar zahtevajo vse strožji emisijski standardi in prihajajoči predpisi EU in drugih držav.
Mazda in 24-voltni električni sistem
Mazda je ubrala vmesno pot, saj so svoj dvolitrski bencinski motor skyactiv-G in skyactiv-X opremili z blagim hibridom na podlagi 24-voltnega električnega sistema. Poleg zmogljivejšega zaganjalnika oziroma alternatorja, pretvornika napetosti in krmilne elektronike je opremljen še z majhno in kompaktno baterijo kapacitete 600 kJ, hibridni sistem pa skrbi predvsem za bolj gladko delovanje motorja, bolj tekočo vožnjo med menjavanjem prestav in učinkovitejše delovanje sistema start-stop. Zaradi višje napetosti je na voljo več energije za napajanje električnih porabnikov in bencinski motor je med postanki lahko dlje časa ugasnjen – pravzaprav gre za naslednjo stopnjo prejšnjega Mazdinega sistema, ki je namesto (majhne) baterije uporabljal kondenzator, sicer pa tudi pri tej japonski znamki razvijajo 48-voltni blagi hibrid, ki je danes že kar nekakšen standard sodobnih motorjev. Z njim bodo opremili novo generacijo svojih pogonskih agregatov; trilitrski bencinski in 3,3-litrski dizelski vrstni šestvaljnik.