Гибридный автомобиль.История, принцип работы, лучшие авто

Автор Авто Эксперт На чтение 17 мин. Просмотров 7.5k. Опубликовано 17.11.2020

Содержание

1. Что такое гибридные автомобили?
2. История гибридных двигателей
3. Преимущества и недостатки гибридов
4. Типовые схемы гибридных автомобилей
5. Принцип работы и устройство гибридных двигателей
6. Полная конструкция гибрида
7. Функционирование двигателя-гибрида
8. Классификация по степени электрификации
9. Микрогибрид
10. Мягкий гибрид
11. Обычные гибриды, они же «полные» или Full Hybrid Electric Vehicle
12. Подключаемые гибриды, или PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)
13. Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус
14. Проверка и обслуживание гибридных автомобилей
15. Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы
16. Лучшие гибридные автомобили
17. Toyota Prius
18. Chevrolet Volt Hybrid
19. Chevrolet Malibu Hybrid
20. Lexus RX 450h
21. Вывод

Что такое гибридные автомобили?

Гибридный автомобиль – это машина, которая использует не только обычный двигатель внутреннего сгорания, функционирующий на бензине либо дизеле, но и альтернативный источник  в виде электродвигателя.

Второй мотор начинает работать при небольших оборотах, что позволяет значительно сэкономить топливо, к примеру, при загруженном трафике на дороге. Также гибридные авто более экологически чистые, что делает их более популярными.

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Преимущества гибридных машин:

• Заметное уменьшение расхода горючего. Показатель затрат топлива у гибридных представителей до 30 % ниже по сравнению с обычными автомобилями. Сжигание меньшего количества горючего одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные автомобили являются более экономными и экологически чистыми по сравнению с аналогами, которые оборудуются только ДВС;
• Снижение шума в процессе работы;
• Долгая служба деталей тормозной системы;
• Гибридные авто по сравнению с электромобилями имеют большой запас хода и являются универсальными при ежедневной эксплуатации. Гибрид не нужно обязательно заряжать от электросети, его можно заправлять бензином. После сгорания топлива часть энергии собирается в аккумуляторе, благодаря которому начинает работать электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора есть преобразование кинетической энергии движущейся машины в электричество;
• Также гибриды имеют ряд конструктивных решений и вспомогательных систем для большой экономии и уменьшения уровня вредных выбросов: система старт-стоп и т. д.

К недостаткам гибридных автомобилей можно отнести большую начальную стоимость, а также некоторые сложности при ремонте и обслуживании данных моделей. Еще одним недостатком можно назвать возможный критический разряд аккумулятора и его быстрый вывод из строя при больших перепадах температуры.

Типовые схемы гибридных автомобилей

Гибрид гибриду рознь. На данный момент существует три основные типовые схемы гибридных автомобилей, каждая из которых характеризует определенный принцип совместной работы ДВС и электромотора:

• Параллельная работа моторов. Судя по названию, несложно догадаться что это схема подразумевает совместную работу двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. В таких автомобилях основную энергию для движения авто обеспечивает ДВС. И ДВС, и электродвигатель соединены с колесами. Электромотор включается лишь в определенных ситуациях – например, когда ДВС нужно и поддержка во время обгона, при разгоне. Это позволяет не только увеличить ресурс двигателя внутреннего сгорания, но и обеспечивает максимальную экономию топлива. Кроме того, авто такого типа характеризуются невысокой стоимостью.
• Последовательная работа моторов. В автомобилях, поддерживающих данную схему, один из моторов выполняет роль основного. В подавляющем большинстве случаев это электромотор. Двигатель внутреннего сгорания, в свою очередь, принимает на себя второстепенную функцию – отвечает за работу генератора, обеспечивающего электромотор энергией. Электродвигатель соединен с колесами, а двигатель внутреннего сгорания – с генератором. В этом случае ДВС работает в регулярном режиме – без больших перепадов оборотов.

При последовательной работе моторов, в гибриде используются аккумуляторы большой емкости, которой хватает на преодоление значительных расстояний без подзарядки.

Говоря более простым и понятным языком, схема последовательной работы моторов напоминают принцип работы небольшой электростанции, которая работает от двигателя внутреннего сгорания и обеспечивает электроэнергией электрический мотор.

• Последовательно-параллельная схема работы моторов. При таком размещении двигатель внутреннего сгорания и электродвигателя работают совместно. ДВС, электромотор и электрогенератор связаны друг с другом и с колесами. В гибридах этого типа ДВС не только запускает работу генератора, но и передаёт крутящий момент на колёса. Полные гибриды (а именно так называют автомобили с последовательным и параллельным подключением моторов) обеспечивает значительную экономию топлива, благодаря включению электромотора в нужных ситуациях. Электродвигатель и ДВС могут работать вместе, тем самым обеспечивая форсированный режим работы авто. Ну и, конечно же, ДВС запускает генератор для подзарядки аккумуляторов.

На сегодняшний день самая распространенная схема гибридных авто – параллельная. Вторая по популярности – параллельно-последовательная схема. Последовательная схема применяется в спецтехнике (самосвалы, тяжеловесные грузовики).

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине.   Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

Полная конструкция гибрида

Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
• электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
• трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
• топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
• аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
• инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
• генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

Функционирование двигателя-гибрида

Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

• на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
• при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
• в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Классификация по степени электрификации

Разбираясь в особенностях гибридных двигателей, поговорим и о различном применении электромоторов. Степень электрификации машины указывает на возможности электрической установки. В одном случае, она идёт как приложение, в другом — позволяет полноценно передвигаться на электротяге. Чтобы понять насколько прогресс ушёл вперёд, рассмотрим этапы электрификации последовательно.

Микрогибрид

Двигатель-микрогибрид представляет собой простейшую форму гибридизации. Автомобиль оснащается системой «Старт-Стоп», в которой электрическая установка используется, как стартер и генератор, но не передаёт энергию колёсам. Во время работы машины на холостом ходу блок управления глушит бензиновый двигатель, позволяя сэкономить топливо. В среднем расход в городе снижается на 10%.

Энергия, сохранённая от рекуперативного торможения, питает систему «Старт-Стоп» и бортовые устройства.

В силовую установку микрогибрида устанавливают штатную коробку передач с импульсным масляным насосом. В режиме «Старт-Стоп», пока двигатель не работает, необходимо сохранить элементы переключения включенными. Насос поддерживает давление масла в каналах КПП, чтобы после запуска двигателя, автомобиль был готов ехать спустя 0,3 с.

Мягкий гибрид

Термин «мягкий» или «умеренный» гибрид означает, что электромотор используется в автомобилях как лёгкая «поддержка» ДВС. Основную работу в режиме ускорения и штатного движения выполняет бензиновый двигатель. Суть использования электрической установки — помощь при трогании и ускорении автомобиля, а также для подзарядки батареи во время торможения. Мощность электродвигателя не превышает 50 кВт.

К гибридам подобного действия относятся: BMW 7 ActiveHybrid, Honda Civic Hybrid, Suzuki Smart Hybrid, Mercedes S 400 Hybrid.

Обычные гибриды, они же «полные» или Full Hybrid Electric Vehicle

Этот тип автомобилей способен ездить при полном отсутствии помощи ДВС, при этом удается вписаться в ограничение «95 г СО2 на километр» с запасом. Пополняется заряд как за счет рекуперации энергии торможения, так и непосредственно от ДВС. Конструкция — гораздо более сложная, дорогая и к тому же высоковольтная, что влечет за собой определенные сложности при ремонте (связанные с необходимой квалификацией работников). И на этапе разработки тут приходится учитывать особые требования к компоновке. «Полные» гибриды используют в своей конструкции интегрированный в коробку передач мотор-генератор, преобразователь постоянного тока, специальный инвертор EPIC, управляющий охлаждением высоковольтных компонентов при помощи отдельного электронасоса (батарея имеет напряжение около 260 В и водяное охлаждение), блок управления зарядным устройством батареи BECM, а также электрический компрессор кондиционера и высоковольтные провода в оранжевой обмотке (международное требование безопасности).

Такой гибрид способен обеспечить бóльшую экономию топлива (до 20%) и дополнительную мощность и момент. Первым массовым гибридом стала Toyota Prius, увидевшая свет в 1997 году. Впоследствии эту конструкцию взяли на вооружение многие марки, хотя сейчас большинство отдает предпочтение подключаемым гибридам (о них ниже).

Toyota Prius (слева) продолжает удерживать титул самого массового гибрида в мире. В России Prius плоховато продается через дилеров (всего 59 штук за прошлый год), но подержанные экземпляры из-за рубежа востребованы. Относительно большое распространение получили у нас различные гибридные модели Lexus — LS, RX, CT…  Компания JLR использовала технологию HEV в 2013-2016 годах на своих моделях Range Rover и Range Rover Sport

Подключаемые гибриды, или PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

Это еще более сложная и тяжелая схема: в среднем плюс 300 кг к массе автомобиля. Она позволяет совершать короткие поездки (до нескольких десятков километров) без участия ДВС. А главное отличие от обычных гибридов — наличие разъема для зарядки от сети. Тут аккумулятор уже не зарядишь за счет одной лишь рекуперации или от ДВС (точнее, зарядишь, но это невыгодно и долго). В конструкции присутствуют дополнительные компоненты (нагреватель охлаждающей жидкости, зарядный блок BCCM, отдельный стартер без генератора, электрический усилитель тормозов), а также более мощная и высоковольтная батарея. Также автомобиль получает дополнительный 12-вольтовый аккумулятор (или даже два) для электроусилителя тормозов и для стартера.

Вся высоковольтная проводка в любой точке автомобиля выделяется оранжевым цветом. Прикасаться к таким проводам ни в коем случае нельзя даже на автомобиле с неработающим двигателем. Доступ к электрическим компонентам возможен только после полного обесточивания и размыкания контакторов высоковольтной аккумуляторной батареи, которая имеет отдельный контур водяного охлаждения (рабочая температура всегда должна поддерживаться на уровне 22-25°С), изображенный на рисунке справа. Внутрь высоковольтных компонентов не допускаются даже механики JLR, все они меняются только в сборе

К примеру: мотор-генератор, установленный в корпусе коробки передач Range Rover PHEV, способен дополнительно выдать 116 л.с. и целых 275 Нм крутящего момента, что, несомненно, является очень солидной прибавкой для установленной под капотом 2,0-литровой «турбочетверки» (300 л.с.). При этом суммарная отдача составляет 404 л.с. и 640 Нм, он разгоняется до «сотни» за 6,8 секунды, расход топлива составляет ничтожные 2,8 л в смешанном цикле «по паспорту», а количество выбросов СО2 — всего 64 г/км. Но в то же время на одной только электротяге такой Range Rover способен проехать всего 51 км, а на полную зарядку от домашней сети уходит около семи часов (2 часа 45 мин — от суперчарджера).

Подзаряжаемые гибриды — редкость в России. В прежние годы у нас продавался Mitsubishi Outlander PHEV. Также одно время к нам поставляли аналогичные BMW X5 и 7-серии. А вот подзаряжаемая модификация Toyota Prius в России не продается. В JLR технологию PHEV применяют на внедорожниках Range Rover P400e и Range Rover Sport P400e. На фото справа видно, как плотно упакован багажник версии P400е: основной аккумулятор, два 12-вольтовых, блоки предохранителей, куча проводки и трубки охлаждения. Под днищем компоновка еще более «хитрая»

Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

Этот автомобиль выпускается уже в третьем поколении и достиг определённой степени совершенства, хотя конкурирующие гибриды продолжают наращивать сложность и эффективность конструкций.

Основой привода здесь является принцип синергии, по которому в создании крутящего момента на колёсах могут в любом сочетании участвовать ДВС и электромотор. Параллельность их работы обеспечивает сложный механизм планетарного типа, где потоки мощности смешиваются и через дифференциал передаются на ведущие колёса.

Трогание с места и стартовое ускорение выполняет электромотор. Если электроника определяет, что его возможностей недостаточно, подключается экономичный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона.

В обычных автомобилях с моторами Отто такой термический цикл применять нельзя из-за переходных режимов. Но тут их обеспечивает электродвигатель.

Исключён режим холостого хода, если у Toyota Prius автоматически запускается ДВС, то для него сразу же находится работа, помогать в разгоне, заряжать батарею или обеспечивать климатическую установку.

Постоянно имея нагрузку и работая на оптимальных оборотах он минимизирует расход бензина, находясь в самой выгодной точке своей внешней скоростной характеристики.

Традиционный стартер отсутствует, поскольку такой мотор можно запустить только раскрутив его до значительных оборотов, что и делает реверсируемый генератор.

Аккумуляторы имеют разную ёмкость и напряжение, в наиболее сложной подзаряжаемой версии PHV это уже вполне обычные для электромобилей 350 вольт при 25 А*ч.

Проверка и обслуживание гибридных автомобилей

Батареи, как правило, требуют замены через 15-20 лет, для электродвигателя не исключено наличие пожизненной гарантии. Обслуживание гибридных автомобилей рекомендуется проводить только в официальных сервисных центрах, которые оснащены специальным оборудованием и где работают специалисты, обученные принципам сервиса автомобилей этого вида. Проверка гибридного авто включает в себя:

• диагностические коды ошибок;
• гибридная батарея;
• изоляция батареи;
• работоспособность системы;
• система охлаждения. 

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

• Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
• В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
• Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
• ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
• Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды.
  Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.

Идея экономии горючего в гибридных авто состоит в том, чтобы при заряженном аккумуляторе как можно дольше двигаться только на электротяге на скоростях до 60 км/ч., чего зачастую хватает в плотном городском потоке. Также необходимо добавить, что система учитывает большое количество факторов: наружную температуру, степень прогрева ДВС и ОЖ, заряд батареи, движение под уклон или на горку и т.д. В разных условиях гибрид может задействовать ДВС, а может передвигаться только на электрической энергии.

• Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
• На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители ГБО производят оборудование, совместимое с электронным блоком управления гибридным авто.

Лучшие гибридные автомобили

А теперь перейдем к описанию самых востребованных и популярных моделей гибридных авто.

Toyota Prius

Самый первый серийный гибрид. Кроме того, именно этот автомобиль считается самым «эффективным» – он оснащен двигателем, КПД которого достигает 40% (цифра, пока недостижимая для других производителей). Плавный ход, достигаемый благодаря независимой подвеске, не оставит равнодушным даже самых искушенных автолюбителей.

Тойота Приус – крайне экономичный гибрид (расход топлива – от 2,45 л на 100 км). При этом автомобиль может развивать скорость на трассе до 180 км/ч.

Конструкция авто четко продумана – батареи перенесены из багажного отсека под пассажирские задние сиденья для максимального расширения полезного пространства багажника.

Как вы могли заметить, преимуществ у этой машины масса: от привлекательного внешнего вида до высокого уровня безопасности. Минус только один – высокая стоимость авто в базовой комплектации (ну а если рассматривать варианты более расширенной оснастки, то цена даже на вторичном стартует от 15000 долларов и выше).

Chevrolet Volt Hybrid

Chevrolet Volt Hybrid. Данный автомобиль представляет собой переднеприводный четырехместный хэтчбек. Главным достоинством этой модели является то, что электромоторов, мощностью 149 л.с. хватает на 60 км при езде по городу, без расхода топлива и с сохранением характеристик. Однако большим недостатком Chevrolet Volt является большая стоимость.

Если вы интересуетесь будущим этого и других автомобилей этой марки, рекомендуем ознакомиться с последними новостями Chevrolet.

Chevrolet Malibu Hybrid

Chevrolet Malibu Hybrid. Это большой комфортный и вместительный седан, который имеет выразительный дизайн и качественно проработанный салон с современной техникой и богатым оснащением. По мнению экспертов, авто хорошо подойдет тем клиентам, которым нравится свободное пространство. В состав гибридной установки входит двигатель объемом 1.8 л и пара электромоторов. Средний расход топлива данной модели составляет 5.2 л на 100 км. Для авто предусмотрены десять подушек безопасности и камера заднего вида, что делает его более безопасным.

Lexus RX 450h

Смелый дизайн, современное оснащение, самые передовые технологии – все это соединяет в себе ультрасовременный автомобиль-гибрид от компании Lexus. Это машина класса «Люкс». Разработчики позаботились не только о стильном дизайне – авто полностью укомплектовано элементами обеспечения безопасности пассажиров и водителя. Кроме того, не забыли конструкторы и о весьма приятных «мелочах», которые никак не влияют на ходовую часть, зато делают путешествия более приятными и комфортными – акустическая система, шумоизоляция, бортовой компьютер с дисплеем на панели.

Конечно, такой автомобиль по карману далеко не всем – цены стартуют от 70000 долларов. При этом заправлять этот агрегат можно только 95 бензином. Естественно, запчасти и ремонт Лексуса также обойдется владельцу в весьма круглую сумму.

Вывод

Приобретая автомобиль-гибрид, многие автолюбители сомневаются – стоит ли переплачивать 30% стоимость просто за наличие еще одного двигателя (электрического). Наш ответ однозначен – конечно же, стоит! Деньги, потраченные на покупку, вернутся вам уже через 2-3 года – вы будете заметно экономить на заправке, что, несомненно, положительно скажется на вашем бюджете. Кроме того, все гибриды – современные машины, оснащенные самими новыми разработками лучших конструкторов. Соответственно, вместе с автомобилем вы покупаете ежедневный комфорт и безопасность для вас и вашей семьи!

Источники

• https://automonth.ru/rejting-gibridnyh-avtomobilej/
• https://nahybride.ru/baza-znanij/kak-rabotaet-gibridnyj-dvigatel-avtomobilya
• https://jplife. ru/stati/luchshie-gibridnye-avtomobili/
• https://dvsoff.ru/tip/gibridnyj-dvigatel
• https://www.drom.ru/info/misc/67656.html
• https://AutoVogdenie.ru/kak-rabotaet-gibridnyj-dvigatel.html
• https://zen.yandex.com/media/avtotachki/gibridnyi-avtomobil-chto-nujno-znat-5ec2990dd5408876452306cb
• http://KrutiMotor.ru/avto-s-gibridnym-dvigatelem/

Гибридные автомобили

Гибридный автомобиль — это особое транспортное средство, работающее с разными источниками энергии. Чаще всего речь идет об автомобилях с двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем, экономящим топливо в режиме малой нагрузки.

Другой вариант — объединить агрегаты, работающие по классическому принципу (внутреннего сгорания) и сжатый воздух, но такие встречаются редко. Ниже мы рассмотрим особенности этого транспорта, как он работает, какие плюсы и минусы, и какие перспективы ждут гибриды в будущем.

Содержание

1. История гибридных автомобилей
2. Устройство и принцип работы гибридных автомобилей
3. Классификация гибридных силовых установок
4. Схемы работы электромотора и ДВС
5. Последовательная
6. Параллельная
7. Последовательно-параллельная
8. Преимущества и недостатки гибридных двигателей
9. Перспективы авто с гибридными моторами
10. Итоги
11. Как устроен гибридный автомобиль

История гибридных автомобилей

История создания гибридных автомобилей началась в конце 19 века. В 1897 году Parisienne des Voitures Electriques приобрела комбинацию электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. При этом многие считают Lohner-Porsche первым гибридным автомобилем, разработанным и произведенным в начале 20 века. Такие двигатели также активно разрабатывала компания General Electric. В США созданием гибридов заинтересовался Виктор Вук, который в 60-70-х годах начал работать в этом направлении.

Созданием автомобилей с гибридным двигателем в СССР курировал Нурбей Гулиа. Одним из представителей такого транспорта стал УАЗ 450, где маховик аккумулировал энергию, а ременной вариатор взял на себя роль трансмиссии. В 1970-е годы были организованы испытания автобусов для городского использования.

Разработчики создали двигатели, работающие на основе сжатого азота и масляных баллонов. Эта особенность позволила снизить потребление почти вдвое, а также добиться значительного снижения количества вредных выбросов.

Устройство и принцип работы гибридных автомобилей

В настоящее время гибридный двигатель сочетает в себе электрический и классический принцип двигателя внутреннего сгорания. Во втором случае в качестве топлива можно использовать бензин или дизельное топливо. Другие блоки, работающие под управлением электронного блока, используются для нормальной работы.
Чтобы разобраться в конструкции гибрида, необходимо знать, что его силовой агрегат состоит из следующих элементов:

• Источник энергии. В гибридах используются батареи двух типов. Первый рассчитан на высокое напряжение и предназначен для работы силовой установки, а второй — на 12 В для питания потребителей автомобиля. Все устройства питаются от штатного аккумулятора.
• Передача инфекции. В гибридных двигателях могут использоваться разные типы таких механизмов: интегрированные коробки передач, «механика», автоматические трансмиссии и т.д.
• Генераторная установка. В обязанности этого подразделения входит производство электроэнергии.
• Электрическая часть. Энергия может использоваться как движущая сила и действовать как источник энергии для двигателя внутреннего сгорания. Этот элемент может входить в общую электрическую сеть или размещаться отдельно. В продаже можно найти модели с обеими версиями.
• Топливный бак. Он выполняет штатную функцию подачи топлива в двигатель.
• Инвертор. Используется для преобразования тока от высоковольтной аккумуляторной батареи в трехфазную версию для электродвигателя. Он также используется для распределения энергии.
• ЛЕД. Используются самые легкие детали, расчет сделан на снижение расхода топлива и уменьшение ущерба атмосфере.

Зная конструктивные особенности, можно рассмотреть принцип работы устройства.

Принцип работы основан на индивидуальной или совместной работе нескольких агрегатов. Функции управления берет на себя блок управления, который устанавливает соответствующий режим для конкретной ситуации.

Наиболее часто применяемый принцип:

1. В городских условиях используется электродвигатель, имеющий относительно небольшую мощность.
2. При движении за населенный пункт используется штатный двигатель внутреннего сгорания.
3. В остальных случаях (при остановке-разгоне) силовые агрегаты работают вместе.

При использовании двигателя внутреннего сгорания электродвигатель нагружается параллельно, что позволяет использовать его при низких нагрузках.

Классификация гибридных силовых установок

Как отмечалось выше, гибридные силовые агрегаты могут быть разных типов. Они различаются не только принципом работы, но и схемой взаимодействия, уровнем электрификации, типом и другими параметрами. Ниже мы рассмотрим основные виды и характеристики таких систем.

Мягкий гибрид

В таких транспортных средствах электродвигатель предназначен для поддержки основного двигателя. Он не используется для удержания машины в движении. Процесс возврата энергии происходит при нажатии на тормоз. Конструктивно в таких системах функцию маховика принимает на себя стартер-генератор. К характеристикам таких гибридов можно отнести небольшую мощность, которая компенсируется только электрической частью и только при разгоне.

Полный гибрид

В таких автомобилях электродвигатель используется только в городском режиме, а при выезде на шоссе, где требуется более высокая скорость, используется обычный бензиновый двигатель. При этом схема соединения ДВС с электрической частью может быть разной: разветвленной, смешанной или последовательной. Автомобиль не заряжается от сети, а сам процесс происходит только с восстановлением. Если литий-ионный блок питания низкий, вам необходимо перейти на стандартный двигатель.

Гибридные плагины

В таких машинах электрический агрегат получает энергию для зарядки и вместе с ДВС обеспечивает движение колес. В новых гибридах при использовании двух типов двигателей доступна батарея мощностью 70-100 «лошадиных сил». Рядом с топливным баком есть зарядная розетка от розетки. Подключаемые гибриды способны преодолевать расстояние до 50 километров только на электричестве.

Схемы работы электромотора и ДВС

В ходе разработки гибридов появилось несколько схем взаимодействия электродвигателя и ДВС. Кратко рассмотрим их характеристики.

Последовательная

Самая простая система, которая предполагает запуск двигателя внутреннего сгорания через вал генератора. Последний, в свою очередь, приводит в действие электродвигатель и вращает колеса автомобиля. Конструктивно в таких машинах между приводной частью и генератором монтируется аккумулятор или суперконденсатор.
В такой схеме коробка передач, сцепление и другие механические элементы не требуются. Последовательные авто-гибриды имеют маломощные двигатели.

Режим эффективен при частых остановках и ускорениях, характерных для городского движения. Из минусов: двойное преобразование энергии, что сказывается на экономичности и неэффективности при движении за городом.

Параллельная

Здесь электродвигатель может выступать в роли генератора и двигателя внутреннего сгорания, который полностью автономен и может работать без электродвигателя. Электродвигатель также выполняет задачи стартера и находится между коробкой передач и двигателем внутреннего сгорания. Аккумуляторы у таких автомобилей очень компактные, что позволяет уменьшить габариты автомобиля. Когда двигатель работает на бензине, нехватка крутящего момента компенсируется электрической частью.

Цена гибридных автомобилей, работающих по параллельному принципу, выше. Это связано с повышенной эффективностью и экономичностью. К недостаткам можно отнести ограниченную компоновку и необходимость использования специальной коробки передач. Эта опция актуальна при движении с низкой и средней активностью.

Последовательно-параллельная

Пионерами этого принципа были создатели автомобилей Toyota. Им удалось совместить лучшие черты последовательного и смешанного принципа. В последовательно-параллельных гибридных автомобилях электрическая часть работает как генератор, обеспечивает питание и может использоваться как двигатель для приведения в движение автомобиля. Различные агрегаты объединены с помощью коробки передач, которая вырабатывает минимальную мощность и экономит топливо.

Особенности режима:

Во время активного разгона электрические и обычные двигатели работают индивидуально. В этом случае электродвигатель питается от аккумулятора без потери мощности.
При движении с постоянной скоростью мощность двигателя распределяется на колеса и генераторную установку. В этом случае поставляются электроагрегат и аккумулятор.

Под экономичным режимом понимается отключение электропривода с питанием электродвигателя от ДВС. К недостаткам схемы можно отнести высокую стоимость компонентов, необходимость в отдельном генераторе, большом аккумуляторном блоке и сложном компьютерном управлении.

Перед покупкой гибридного автомобиля важно понять его сильные и слабые стороны.

Профессионалы:

• Минимальный шум.
• Эффективная работа на ХХ в городе.
• Поддержание определенного режима с помощью системы управления.
• Уменьшите ущерб окружающей среде за счет меньшего количества вредных выбросов.
• Совместное использование электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания.
• Возможность совершать длительные поездки без подзарядки аккумулятора.
• Расход топлива снижен в среднем на 30%.
• Наличие полезных функций: старт-стоп, фазы газораспределения, рециркуляция выхлопных газов и так далее

Недостатки:

• Риск разрядки аккумулятора при морозах при сверхнизких параметрах.
• Трудности самостоятельного ремонта.
• Высокая стоимость перевозки. Например, за Toyota Yaris придется заплатить около 18 000 евро.
• Высокая стоимость запчастей и, как следствие, ремонт гибридных автомобилей.
• Необходимость создания постоянной нагрузки на аккумулятор.

Перспективы авто с гибридными моторами

Многие автолюбители не понимают принципа работы и особенностей гибридных автомобилей, что создает препятствия для роста их продаж. На практике существующие разработки показывают перспективность такой технологии, еще раз подтвержденную Toyota. Если человек полностью зависит от электрической части при использовании электромобилей, то в случае с гибридами возможностей больше. Такие автомобили быстро заряжаются, универсальны, имеют больший запас хода и ряд других преимуществ.

Благодаря использованию электрической части двигатели внутреннего сгорания менее подвержены нагрузкам. Это, в свою очередь, положительно сказывается на ресурсе силового агрегата. Гибриды по многим параметрам превосходят даже автомобили с установленным LPG. Это связано с более простым обслуживанием и безопасностью.

Но реальные перспективы есть только у версии плагина. Такой транспорт отличается реальной экономичностью, отличается бесшумностью и сохраняет хорошую динамику. Но на перспективы гибридов также влияет развитие инфраструктуры розлива. Это связано с тем, что высоковольтные аккумуляторные батареи необходимо заряжать.

Итоги

Популярность гибридов сегодня обусловлена ​​многими факторами: плавностью движения на малых скоростях, экономией топлива по сравнению с двигателями внутреннего сгорания и возможностью передвижения с электроприводом (правда, с ограниченным пробегом). Но развитию этого направления мешает слабая развитость инфраструктуры, дороговизна и дороговизна транспортных услуг. В то же время есть уверенность, что эти проблемы будут решены в ближайшее время.

Как устроен гибридный автомобиль

В чем принцип гибридного автомобиля?

гибрид

В то время, когда водители действительно серьезно относятся к глобальному потеплению и загрязнению воздуха, производители автомобилей конкурируют с инновациями, чтобы предложить своим клиентам самые экологически чистые автомобили. Гибридные автомобили сразу же удовлетворяют потребности пользователей, значительно сокращая выбросы.

от Renault Group

Гибридные автомобили — это первый шаг к переходу на электротранспорт. Чтобы снизить уровень загрязняющих выбросов, производимых двигателями внутреннего сгорания, у них есть электродвигатель, который заменяет или дублирует бензиновый или дизельный двигатель в зависимости от того, как он используется. Существует несколько различных типов гибридных автомобилей со своими преимуществами и принципами работы.

Различные типы гибридных автомобилей

Мягкие гибридные автомобили

Мягкие гибридные автомобили только частично гибридизированы и могут взять на себя часть нагрузки от двигателя внутреннего сгорания для снижения расхода топлива. В этих автомобилях есть небольшая батарея, которая может поддерживать работу двигателя внутреннего сгорания, но эта технология не позволяет управлять автомобилем на электротяге.

Поскольку для движения автомобиля требуется больше всего энергии, низкоуровневая гибридизация может снизить расход топлива при движении по городу (на 5–10 %). Он заряжается за счет кинетической энергии, возникающей при торможении и замедлении, что делает его автономной системой, которую не нужно заряжать через розетку.

Однако до сих пор его производительность была ограниченной, а экономия выбросов CO2 незначительна.

Гибридные автомобили

Гибридный автомобиль (или HEV, сокращение от Hybrid Electric Vehicle) имеет батарею, достаточной емкости, чтобы проехать несколько километров в полностью электрическом режиме. Как и у мягкого гибрида, аккумулятор этого автомобиля заряжается за счет преобразования кинетической энергии, выделяемой при торможении и замедлении. При движении по городу это позволяет электродвигателю регулярно заменять двигатель внутреннего сгорания. Таким образом, водитель экономит топливо, наслаждаясь вождением без шума и вибраций двигателя — качества, уникальные для электромобиля.

Модели последнего поколения предлагают более динамичные и гибкие характеристики, такие как новая линейка гибридных автомобилей Renault E-TECH с интеллектуальной многорежимной коробкой передач для легкого переключения между режимами.

Например, новые гибриды Renault E-TECH могут проезжать в полностью электрическом режиме до 80% пробега по городу. А их расход топлива при движении по городу примерно на 40% ниже, чем у аналогичного автомобиля с газовым двигателем.

Аккумуляторные гибридные автомобили

Аккумуляторный гибридный автомобиль (или PHEV, сокращение от Plug-in Hybrid Electric Vehicle) немного ближе к полностью электрическому транспортному средству с аккумуляторной батареей большей емкости (90,8 кВтч для линейки Renault PHEV). Подзаряжаемый гибридный автомобиль подключается к подходящей бытовой розетке или общественной зарядной точке, чтобы «наполниться» электричеством. Эта способность заряжаться от сети дает ему запас хода в несколько десятков километров.

Подзаряжаемые гибридные автомобили идеально подходят, например, для всех недельных поездок по городу в полностью электрическом режиме, без использования ископаемого топлива и, следовательно, без выбросов*. Преимущества очевидны как для окружающей среды, так и для вашего кошелька! В дальних поездках перезаряжаемый гибридный двигатель ведет себя как обычный гибридный двигатель, поскольку автомобиль запускается с помощью электричества и частично работает в электрическом режиме.

Благодаря моделям PHEV и их способности заряжаться от сети водители делают большой шаг к переходу на полностью электрические автомобили.

Итак, как это работает в общих чертах? В отличие от мягкого гибрида, электродвигатель гибридного автомобиля или гибридного автомобиля с аккумуляторной батареей фактически используется для поворота колес, чтобы обеспечить полностью электрическое вождение, даже . Автомобили HEV и PHEV имеют тяговую батарею (в дополнение к обычной батарее автомобиля с двигателем внутреннего сгорания), которая используется только для питания электродвигателя.
Во время запуска и разгона электродвигатель гибрида и подзаряжаемого гибрида с его мгновенным крутящим моментом заменяет двигатель внутреннего сгорания и делает автомобиль более отзывчивым.

Какой бы ни была степень гибридизации, электродвигатель действует как генератор, который заряжает аккумулятор, пока автомобиль замедляется во время замедления и торможения . Благодаря этой бесплатной энергии снижается расход топлива, что соответственно снижает эксплуатационные расходы.
Аккумуляторные гибридные модели также имеют тяговую батарею большей емкости. Автомобиль можно подключить к электрической сети для зарядки аккумулятора и, таким образом, увеличить запас хода в полностью электрическом режиме.

Преимущества гибридного автомобиля

Комбинируя электродвигатель с двигателем внутреннего сгорания, гибридные автомобили могут снизить выбросы при эксплуатации* и потребление ископаемого топлива на 5–40 % в зависимости от уровня гибридизации. Преимущество гибридных и перезаряжаемых гибридных автомобилей также заключается в отсутствии шума двигателя, а также в динамичном, но спокойном вождении в электрическом режиме.
Помимо этих основных качеств, мы можем добавить интеллектуальное управление энергопотреблением благодаря различным калькуляторам, которые оптимизируют производительность автомобиля в режиме реального времени и обеспечивают наилучшую производительность в любых условиях.
Кроме того, в гибридных автомобилях Renault реализован весь опыт и ноу-хау европейского лидера на рынке электромобилей.

Гибриды по сравнению с электромобилями

Помимо того, что гибриды меньше зависят от зарядных устройств для преодоления больших расстояний, они также оснащены высокопроизводительным газовым двигателем, отвечающим последним экологическим стандартам.
Что касается полностью электрического автомобиля, то в любом путешествии на него можно положиться: полная мощность при запуске, мощное устойчивое ускорение и плавная управляемость без шума двигателя.

 

*Ни выбросов CO2 в атмосферу, ни загрязняющих веществ при вождении (за исключением изнашиваемых деталей)

Авторские права: He&Me, Жан-Брис ЛЕМАЛ, Оливье МАРТЕН-ГАМБЬЕ.

Читайте также

Электромобили

Различные способы хранения энергии

10 июня 2021 г.

Подробнее

Электромобильность

Все, что нужно знать о подключаемом гибридном автомобиле

10 июня 2021 г.

Подробнее

Зарядка электромобиля 3 подключаемый гибридный автомобиль

09 июня 2021 г.

Подробнее

Что такое гибридные электромобили (ГЭМ) и как они работают? — Noodoe EV

Что такое гибридный автомобиль? Любое транспортное средство, которое сочетает в себе как минимум два источника энергии для движения, является гибридным транспортным средством. Двумя источниками могут быть либо бензин, либо дизельное топливо в сочетании с аккумулятором. В настоящих гибридных транспортных средствах обе силовые системы могут приводить в движение транспортное средство по отдельности. Некоторые автомобили используют топливо для зарядки аккумулятора через генератор. Затем эта батарея приводит в движение двигатель. Однако это не настоящий гибрид, поскольку он использует только один источник энергии для конечного движения. Однако если топливо и батареи — по отдельности или вместе — способны приводить автомобиль в движение, то это настоящий гибридный автомобиль (HV).

Если это то, что определяет гибрид, как он на самом деле работает? Гибридный электромобиль использует бензиновый/дизельный двигатель вместе с аккумулятором для питания электродвигателя. Оба этих источника питания настраиваются с помощью различных настроек для достижения конкретных целей: увеличение дальности пробега, повышение эффективности использования топлива или увеличение мощности автомобиля.

Как работают гибридные электромобили (HEV)?

ГЭМ используют топливо в качестве основного источника энергии и не требуют внешнего источника электроэнергии для подзарядки аккумуляторов. Настоящий HEV имеет как двигатель внутреннего сгорания (ДВС), так и электродвигатель. И ДВС, и электродвигатель работают вместе, чтобы приводить транспортное средство в движение. Эта комбинация помогает повысить эффективность двигателя. Распределение мощности позволяет автомобилям достигать оптимальной мощности в большинстве условий вождения.

В зависимости от распределения мощности существует три типа HEV:

1. Последовательный
2. Параллельный
3. Последовательно-параллельный.

Серия Hybrid: Range Enhancer

В этой комбинации двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрический генератор, а не колеса. Генератор не только заряжает аккумулятор, но и питает двигатель, приводящий в движение автомобиль. Эта установка также известна как электромобиль с увеличенным запасом хода (REEV), поскольку ДВС питает аккумулятор и двигатель, но никогда напрямую не приводит в движение колеса.

Параллельный гибрид

Здесь и ДВС, и электродвигатель приводят в движение колеса. Оба работают в тандеме и обеспечивают оптимальную выходную мощность. Аккумуляторы в автомобиле заряжаются, когда двигатель работает как генератор. Эти автомобили не могут двигаться автономно в чисто электрическом режиме.

Серийно-параллельный

В этих автомобилях используется как ДВС, так и двигатель, оба из которых могут работать по отдельности или в тандеме. Распределение мощности помогает автомобилю работать в максимально возможном оптимальном диапазоне, обеспечивая высокую эффективность.

Наконец, все эти гибридные автомобили включают множество интересных технологических особенностей. Наиболее распространенные приведены ниже.

Рекуперативное торможение

Транспортные средства обладают огромной кинетической энергией во время движения. Чтобы остановить транспортное средство, эта энергия должна быть уменьшена, когда водитель применяет тормоз для остановки, эта кинетическая энергия должна куда-то идти. В регенеративной технологии электродвигатель оказывает сопротивление, чтобы замедлить колеса и остановить транспортное средство.