Hydraulihybridien käytännön sovellukset

Abstract

Työkonetta tai ajoneuvoa voidaan kutsua hybridiksi, kun perinteisen diesel- tai bensiinimoottorin rinnalle tuodaan toinen teholähde tuottamaan haluttuja liikkeitä. Yleensä hybridit toteutetaan keräämällä polttomoottorilla tuotettua energiaa, joka muuten ei olisi tullut käytetyksi. Energiaa kerätään yleensä jarrutuksien yhteydessä energiasäiliöön, josta se uudelleenohjataan systeemin käytettäväksi. Hybridit voidaan luokitella monella tapaa. Yleisesti hybridit jaetaan rinnakkais- ja sarjahybrideihin, joista sarjahybrideitä suositaan energiatehokkuuden kannalta enemmän. Sarjahybridillä on ominaisuus käyttää pelkästään uudelleenkierrätettyä energiaa ajon aikana, jolloin polttomoottori voidaan pitää sammutettuna. Rinnakkaishybridissä polttomoottori ja hydraulinen pumppumoottori ovat molemmat suoraan yhteydessä vetoakseliin, jolloin systeemissä polttomoottori ei voi toimia aina parhaalla tehoalueellaan. Rinnakkaishybridi on kuitenkin helppo lisätä täysdieseliin jälkeenpäin, mikä kasvattaa sen tämän hetken suosiota ajoneuvoissa ja työkoneissa. Hybridit voidaan jakaa myös sähkö- ja hydraulihybrideihin, jotka ovat täällä hetkellä käytetyimmät hybridimuodot. Sähköhybrideitä suositaan enemmän pienemmissä autoissa ja koneissa sähköakun hyvän energiatiheyden takia. Hydraulihybrideitä käytetään puolestaan paljon työkoneissa ja raskaissa ajoneuvoissa suuren tehotiheyden takia. Hyvän tehotiheyden myötä kuormalle voidaan tuottaa suuria voimia ja momentteja. Hydraulihybriditekniikkaa voidaan käyttää jarrutusenergian keräämisen lisäksi myös muiden liikkeiden pysäyttämiseen ja energian talteen ottoon. Esimerkiksi työkoneissa kuten kaivinkoneissa, pyörivän ylävaunun pysäyttämiseen tarvittava energia voidaan ottaa talteen ja käyttää seuraavan liikkeen tuottamiseen. Myös esimerkiksi jousituksen ja työkonepuomien laskuliikkeissä on hyödynnetty hybriditekniikkaa potentiaalienergian talteenottamiseksi. Hydraulihybridien polttoainesäästöt ovat riippuvaisia monesta tekijästä, mutta keskimääräinen polttoainesäästö maantie- ja kaupunkiajossa on noin puolet hybridittömään ajoneuvoon verrattuna. Polttoainesäästöjen myötä vähenee myös haitallisten päästöjen määrä merkittävästi, jolloin ajoneuvot ja työkoneet ovat ympäristöystävällisempiä

A work machine or vehicle can be called a hybrid when another power source is introduced alongside a conventional diesel or gasoline engine to produce the desired movements. Generally, hybrids are implemented by collecting energy produced by an internal combustion engine that would not otherwise have been used. Energy is usually collected during braking into an energy reservoir from which it is redirected to the system. Hybrids can be classified in many ways. In general, hybrids are divided into parallel and series hybrids, of which series hybrids are more preferred in terms of energy efficiency. The series hybrid can use the recycled energy to drive when the internal combustion engine is turned off. In a parallel hybrid, the internal combustion engine and the hydraulic pump motor are both directly connected to a drive shaft, so that in the system the internal combustion engine cannot always operate at its best power range. However, the parallel hybrid is easy to add to the full diesel work machine or vehicle afterward. Hybrids can also be divided into electric and hydraulic hybrids, which are the most used hybrid forms at present. Electric hybrids are more preferred in smaller cars and machines due to the good energy density of the electric battery. Hydraulic hybrids are widely used in work machines and heavy vehicles due to their high power density, which can produce high forces and moments for the load. In addition to collecting braking energy, hydraulic hybrid technology can also be used to stop other movements and recover energy. For example, in work machines such as excavators, the energy required to stop the rotating cab is recovered and used to produce the next movement. Hybrid technology has also been used to recover potential energy, for example in the movements of suspension and booms. The fuel savings of hydraulic hybrids depend on many factors, but the average fuel savings on the highway and urban driving are about half that of a non-hybrid vehicle. Fuel savings also significantly reduce harmful emissions, making vehicles and work machines more environmentally friendly.