Ekspert: falownik sercem hybrydowego układu napędowego

Szałek tłumaczy, że na urządzenie nazywane falownikiem składają się we współczesnym samochodzie hybrydowym cztery elementy, ułożone warstwowo.

"Pierwsza warstwa (ułożenia w skrzynce systemu) to falownik. Następne są tranzystory mocy, które zarządzają mocą, a mówiąc inaczej przełączają i załączają silnik i poszczególne fazy w układzie - to bardzo odpowiedzialny element. Kolejną warstwę stanowi komputer zarządzający energią. Wierzchnią warstwą są kondensatory, które przyjmują energię wytwarzaną podczas hamowania i stopniowo uwalniają ją do baterii. Można powiedzieć, że jest to bufor między wytwarzaniem energii a akumulatorem, ale też jest to element pozwalający na stopniowe wprowadzanie energii do baterii, przez co wydłuża się jej żywotność" - tłumaczył Szałek.

Ekspert podkreślił, że na układ napędowy składa się także przekładnia hybrydowa składająca się z dwóch silników pozwalająca realizować układ szeregowy, równoległy oraz szeregowo-równoległy.

"Silniki, co jest bardzo istotne, są bezszczotkowe. Tego typu jednostki nie mają okresowej wymiany szczotek, co się zdarza w rozrusznikach. Tego typu silniki na prąd zmienny wymagają natomiast skomplikowanego procesu sterowania, który wymaga falownika - serca układu" - podkreślił Szałek.

W rozmowie z PAP zwrócił uwagę, że w Priusie czwartej generacji inżynierom japońskiego koncernu udało się "zmniejszyć o 30 proc. gabaryty (tego urządzenia) jednocześnie redukując straty w przekazie energii wewnątrz urządzenia o 20 proc.". Ekspert tłumaczył, że osiągnięto to m.in. dzięki zastosowaniu nowych konstrukcji tranzystorów mocy i kondensatorów. Ocenił też, że osiągnięcie tych wyników to duży postęp technologiczny.

Omawiając kierunek prac inżynierów nad współczesnymi silnikami hybrydowymi Szałek podkreślił, że "dąży się do mniejszych strat (energii) i większej efektywności urządzeń - bateria w Priusie czwartej generacji jest w stanie pochłaniać i oddawać 30 proc. więcej energii w jednostce czasu, co stanowi też duży postęp".

Zwrócił też uwagę, że postępują prace nad zmianami w bateriach, które są projektowane na czas całej żywotności samochodu - dodał Szałek.

Ekspert podkreślił także, że Toyota w nowym Priusie stosuje baterie niklowo-wodorkowe. "Bateria niklowo-wodorkowe to jest taki pierwszy etap baterii wysokonapięciowej, która potrafi szybko oddawać i pochłaniać energię. Historycznie patrząc jest to pierwsza bateria. Następnie pojawiły się litowo-jonowe, obecnie mamy też litowo-polimerowe. (...) Jednak te baterie (nowsze) wymagają większej troski o bezpieczeństwo i żywotność w związku z czym są trudniejsze w użytkowaniu i droższe w produkcji. (...) Te baterie mają także wyższe wymagania w zakresie bezpieczeństwa w stosunku do niklowo-wodorkowych" - tłumaczył Szałek.

Przedstawiciel Akademii Toyoty i Lexusa podkreślił, że koncern biorąc pod uwagę masową produkcję musi poważnie podchodzić do kwestii ceny danego elementu, a w przypadku baterii ewentualności jej wymiany.

"Baterie niklowo-wodorkowe mają dużo większą tolerancję na temperatury, w których pracują i wykazują dużą odporność na ujemne temperatury. (...) Tego typu urządzenie spokojnie mieści się w samochodzie pod siedziskiem. W związku z tym nie ma wyraźnej potrzeby stosowania droższych baterii, które wymagają większych reżimów" - dodał.

Szałek tłumaczył, że podczas ewentualnej awarii baterii producent wyjmując ją z samochodu "chce dowiedzieć się, co było przyczyną uszkodzenia".

"Czy eksploatacja, warunki w jakich bateria była używana, czy może konstrukcja wpłynęła na wadę tej baterii, czy też proces produkcyjny. Jeżeli będziemy mieli zbieżność, że mamy kilka baterii, które zostały wykonane w jednym czasie w procesie produkcyjnym to zapala się nam światło ostrzegawcze, że musimy się skupić na wyjaśnieniu, co się działo podczas tej zmiany (w fabryce). Jeżeli jest to przypadkowe to widzimy, że jest to błąd konstrukcyjny lub cecha tego produktu bo nie ma elementów bezawaryjnych w technice" - tłumaczył Szałek dodając, że producent ma możliwość sprawdzenia całej baterii.

"Uszkodzone ogniwa są regenerowane. Te, których nie da się naprawić są utylizowane. Natomiast pozostała część baterii jest stosowana w agregatach stacjonarnych. W samochodach hybrydowych jest zastosowana tak duża ilość bardzo drogich metali, że producentowi zależy na ich odzyskaniu z rynku" - dodał Szałek. Podkreślił także, że utylizacja jest bardzo skomplikowanym procesem zarówno mechanicznym, jak i chemicznym.

Pierwsza generacja Toyoty Prius została zaprezentowana w 1997 rok - był to pierwszy masowo produkowany samochód hybrydowy. Kolejne były prezentowane w latach 2003 i 2009. Według danych producenta w ciągu 18 lat na całym świecie sprzedano ich ponad 3,5 mln. Czwarta generacja wchodzi na rynek w br.

Łukasz Marciniak (PAP)

lm/ jbr/