Hybridijärjestelmien käyttö ajoneuvoissa

Abstract

Hybridijärjestelmä ajoneuvossa tarkoittaa voimansiirtojärjestelmää, joka koostuu kahdesta tai useammasta erilaisesta teholähteestä. Tässä kandidaatintyössä käydään läpi erilaisia hybridijärjestelmiä raskaille ajoneuvoille ja käsitellään niiden toimintaa ja tulevaisuuden kehitystä. Hybridien tarkoituksena on yhdistellä erilaisia teholähteitä, jotta jokaisesta teholähteestä saadaan käyttöön sen parhaimmat puolet. Tehonlähteinä niissä voi olla käytössä polttomoottori, sähkömoottori ja hydraulijärjestelmä. Hybridien avulla on mahdollista pienentää ajoneuvon kulutusta ja päästöjä sekä tehdä matkustamisesta halvempaa. Riippuen tavasta, jolla teholähteet on kytketty toisiinsa, hybridit voidaan jakaa sarjahybrideihin, joissa yksi tehonlähde lataa toista tehonlähdettä, ja rinnakkaishybrideihin, joissa tehontarpeen mukaan vaihdellaan teholähdettä. Molemmilla tavoilla on mahdollista ottaa talteen kineettistä energiaa ajoneuvon jarrutuksen aikana ja käyttää samaa energiaa myöhemmin ajoneuvon kiihdyttämiseen. Sähköhybridi, jonka teholähteinä toimii polttomoottori ja sähkömoottori, on laajassa käytössä ja sitä on kehitetty jo pitkälle. Sillä on matala kulutus sekä kaupunkiympäristössä että taajaman ulkopuolella, minkä takia sen käyttökustannukset ovat matalat. Hydraulihybridi, jonka teholähteinä toimii polttomoottori ja hydraulijärjestelmä, on hyvä valinta kaupunkiajoon raskaille ajoneuvoille, mutta sen hybridiominaisuudesta on vain vähän hyötyä ajettaessa tasaista vauhtia suurella nopeudella. Se on sähkömoottoria parempi ottamaan jarrutusenergiaa talteen uutta käyttöä varten, mikä tekee siitä halvemman vaihtoehdon kaupunkiajossa. Hydraulihybridi on käytössä joillakin kuorma-autoilla, mutta se ei ole yhtä suosittu kuin sähköhybridi. Sähköhydraulihybridi käyttää teholähteenä sähkömoottoria ja hydraulijärjestelmää. Sitä ei ole otettu laajaan käyttöön vielä ja tieto sen toiminnasta perustuu suurelta osin simuloituihin malleihin. Sen on arvioitu kuluttavan vähemmän kuin muut hybridit ja se toimii ilman fossiilisia polttoaineita. Lisäksi sen käyttökustannukset ovat pienet ja sitä tullaan vielä kehittämään nykyistä pidemmälle.