Что такое гибридный автомобиль, какими бывают машины-гибриды, как работают — плюсы и минусы

Гибридный автомобиль – вещь очень модная, а для многих – еще и загадочная. Так что же это за машины и какими они бывают? Расскажем вкратце.

Item 1 of 2

1 / 2

Мягкий гибрид BMW 7 ActiveHybrid: электродвигатель помогает в работе двигателю внутреннего сгорания

Что значит машина гибрид

Слово «гибрид» происходит из латинского языка и означает нечто, имеющее смешанное происхождение или сочетающее разнородные элементы. Применительно к автомобильным технологиям оно обозначает автомобиль с двумя типами силового агрегата. Обычно это — двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель.

Особенности гибридного автомобиля

В облегченных гибридных установках электродвигатель используется лишь как вспомогательный для двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Но в полноценной гибридной установке ДВС более эффективно спарен с электродвигателем. Причем электродвигатель используется довольно мощный, способный самостоятельно приводить машину гибрид в движение на небольших скоростях.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Принцип работы гибридного автомобиля

Гибридные автомобили «питаются» с помощью двух источников энергии — электричества и горючего топлива. Несколько моторов работают для того, чтобы перенести мощность на колёса автомобиля.

Эти «двойные» двигатели в разных автомобилях нужны для разных целей. Например, иногда электричество даёт быстрый старт без выхлопов. Это очень актуально в больших городах: так машина едет практически бесшумно. А также существуют такие гибриды, которые приводят оси в движение разными способами. Это помогает автомобилю проезжать там, где не проедет машина с обычным устройством.

Виды гибридных автомобилей

Для современных автопроизводителей «гибридный автомобиль» означает нечто большее, чем простое интегрирование электромотора в силовую установку. Это — «интеллектуальное» управление потоками энергии в автомобиле. Эффективное сочетание ДВС с электродвигателями снижает расход топлива, токсичность выхлопов, улучшает динамику и комфорт при движении. Хороший пример тому — роскошный BMW 7 ActiveHybrid, о котором мы рассказывали в заметке «Активные гибриды». Сегодня автоконструкторы развивают пять основных разновидностей гибридных автомобилей.

• Микрогибриды. В этом типе гибридов электричество играет не самую первую роль. Скорее, оно выполняет вспомогательные функции. Например, в таком гибриде генератор выключается при разгоне, уменьшая нагрузку на ДВС. Кроме того, в микрогибридный автомобиль может «превратиться» из обычного: такие микроконтроллеры могут быть установлены на клемме аккумулятора.

• Последовательный. В такой гибридной системе ДВС работает в максимально экономичном режиме, исключительно для того чтобы заряжать батарею электродвигателя. Сам автомобиль приводится в движение электромотором.

• Параллельный. В таком гибриде ДВС и электродвигатель работают независимо друг от друга, и, в зависимости от типа (мягкий или полный гибрид), могут приводить автомобиль в движение одновременно или по очереди.

• Параллельно-последовательный гибрид. Этот тип также называют комбинированным гибридом. С помощью батареи аккумулятора и генератора двигатель внутреннего сгорания готовит энергию для электрического двигателя или связан с приводом. Переход от одного состояния к другому происходит самостоятельно, не в ручном режиме.

• Мягкий. Здесь традиционный стартер и генератор полностью заменены на электродвигатель, который используется для запуска двигателя и его поддержки. Это помогает увеличить динамику автомобиля и снизить потребление топлива примерно на 15%. Электромотор и батареи не предназначены для того, чтобы самостоятельно приводить автомобиль в движение. Зато это дает возможность значительно их облегчить и удешевить, в сравнении с компонентами полного гибрида. BMW 7 ActiveHybrid использует как раз концепцию мягкого гибрида.

• Полный. В полностью гибридных системах автомобиль может приводиться в движение электромотором на любом этапе движения: и при ускорении, и в движении с постоянной скоростью. Например, в «городском цикле» автомобиль может использовать один только электродвигатель. Компоненты системы такой концепции заметно больше, массивнее, их гораздо сложнее установить, чем в случае с «мягким» гибридом. Тем не менее, они могут значительно улучшить динамику автомобиля. Кроме того, использование только электроэнергии при движении в городе может снизить расход топлива на 20%. Полным гибридом является автомобиль BMW X6 ActiveHybrid.

• Аккумуляторный. Емкость, размер и масса аккумулятора зависят от его назначения. В последние годы новые разработки в этой области значительно расширили возможность применения батарей в автомобилях. Высокая емкость и долговечность делают Li-Ion и Ni-MH источники питания полностью пригодными для использования в гибридных автомобилях.

Особенности обслуживания машин гибридов

Сегодня гибридные автомобили — это уже не новинка. Особенно их много в крупных городах, таких как Москва и Санкт-Петербург. Однако технических специалистов, способных справиться с таким необычным автомобилем, не так  уж легко найти. Зачастую они либо не хотят брать ответственность и говорят «Это не к нам», либо, наоборот, не имеют достаточно компетенции в этом деле. В последнем случае вы рискуете исправностью вашей машины гибрида.

Гибридные автомобили: плюсы и минусы

Новые решения не всегда идеальны: и у гибридных автомобилей бывают свои преимущества и недостатки.

Плюсы машин гибридов

• Экономия топлива. Гибридные машины потребляют лишь 70% от потребляемой обычным автомобилем энергии.

• Экологичность. Электрическая часть мотора позволяет не загрязнять воздух.

• Высокотехнологичная комплектация. Первые гибридные автомобили были собраны примерно 15 лет назад. А это значит, что они сделаны по последнему слову техники.

• Дизайн. Любители красивых автомобилей в разных стилях точно оценят внешний вид гибридных машин.

Минусы машин гибридов

• Цена. Она действительно «кусается». Хотя это не мешает некоторым делать выбор в пользу гибридных машин.

• Поиск центров обслуживания. Как уже было упомянуто, найти настоящего мастера среди тех, кто убедительно настаивает на своей кандидатуре, трудно.

• Выбор. Он невелик. Не так просто выбрать идеальный гибридный автомобиль, особенно отечественного производителя.

• Манёвренность. Вы любитель резких поворотов? Тогда гибридные машины не для вас. Из-за дополнительных составляющих автомобиль становится тяжелее. Это причина, по которой создатели спорткаров отказываются от гибридных машин.

Гибридные автомобили в России сейчас

Общее количество купленных в нашей стране гибридов составляет меньше 1% от всех автомобилей. Сегодня в лидирующих позициях по приобретениям в России находятся гибриды-иномарки. В рейтинге первое место по покупкам занимает Lexus RX 450h, второе — Volvo XC90, а третье — Porsche Cayenne.

Иногда автолюбителю хочется купить машину гибрид, созданный в своей стране. Существуют автомобили со смешанным мотором, производящиеся в России. Точнее, автомобиль. Nissan Murano — единственный такой гибрид.

Сегодня такой «смешанный» тип автомобилей гибридов не пользуется большим спросом в России. Не говоря уже о полном переходе на электрокары. К этому мы ещё не готовы.

Что такое автомобиль гибрид?

Гибридный автомобиль (hybrid) представляет собой транспорт, который оснащается не привычным двигателем внутреннего сгорания, а так называемым гибридным силовым агрегатом. Главным отличием гибридных автомобилей является то, что транспортные средства данного типа приводятся в движение посредством использования нескольких источников энергии: тепловой и электрической. Другими словами, гибридная машина имеет на борту несколько типов двигателей, которые приводят в движение автомобиль.

Что касается самого понятия гибридного двигателя, то данный термин многими ошибочно понимается как особая силовая установка. На самом деле под «гибридом» следует понимать несколько двигателей разного типа, которые объединены в комплексную единую систему по преобразованию различных источников энергии в полезную работу. В современном автомобилестроении машины гибриды оснащаются двумя типами силовых агрегатов: электродвигатель работает в паре с двигателем внутреннего сгорания.

Содержание статьи

• Основные преимущества и недостатки гибридных авто
• Как взаимодействует ДВС и электромотор в гибридах
  • Последовательное взаимодействие
  • Параллельное взаимодействие
  • Последовательно-параллельное взаимодействие
• Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

Основные преимущества и недостатки гибридных авто

Главным плюсом от использования тандема ДВС и электромотора стало заметное снижение расхода горючего. Показатель расхода топлива у современных гибридных машин до 30 % меньше по сравнению с обычными авто. Сжигание меньшего количества бензина или солярки одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные авто являются  более экономичными и дружелюбными к окружающей среде сравнительно с традиционными аналогами, которые оснащаются только ДВС. Также гибриды производят меньше шума в процессе работы.

Что касается электромобилей, гибридные решения сравнительно с электрокарами имеют больший запас хода, а также являются «универсальными» с точки зрения повседневной эксплуатации. Гибрид не требует обязательной зарядки от электросети и заправляется простым бензином. После сжигания топлива часть энергии накапливается в аккумуляторе, от которого приводится в действие электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора выступает рекуперация торможения, то есть преобразование кинетической энергии движущегося авто в электричество.

Также гибридные авто имеют целый ряд конструктивных решений и максимум вспомогательных систем для высокой экономичности и снижения уровня вредных выбросов: система старт-стоп, изменение фаз ГРМ, система EGR, подогрев ОЖ отработавшими газами и т. д.

К недостаткам гибридов эксперты относят высокую начальную стоимость, а также определенные сложности в процессе ремонта и обслуживания подобных машин. Еще одним минусом является возможный критический разряд аккумулятора гибрида и быстрый выход из строя данного элемента в условиях значительных колебаний температур.

Стоит добавить, что хотя гибридные машины демонстрируют высокие показатели экономичности в городском потоке (постоянные остановки, работа в режиме холостого хода, движение на малых скоростях), на трассе эффективность гибридной силовой установки не так заметна. Дело в том, что в основе работы гибридов лежит определенное распределение нагрузок между агрегатом на электротяге и двигателем на углеводородах. Для поддержания высокой скорости основная нагрузка ложится именно на ДВС, в результате чего расход топлива закономерно возрастает.

Как взаимодействует ДВС и электромотор в гибридах

Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из силовых установок задействуется при определенных условиях. Если машина простаивает или движение происходит на малой скорости, тогда колеса крутит электродвигатель. Для ускорения и дальнейшего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель. Последующее развитие технологии привело к тому, что на гибридах встречается несколько вариантов реализации взаимодействия привычного двигателя и электрического мотора. Такое взаимодействие может быть:

• последовательным;
• параллельным;
• последовательно-параллельным;

Последовательное взаимодействие

Последовательная схема напоминает электромобили, так как движение транспортного средства реализуется посредством работы электромотора. ДВС в такой конструкции подключается к генератору, от генератора питание поступает на сам электродвигатель, а также параллельно происходит заряд аккумуляторной батареи. На одном заряде литий-ионного аккумулятора с увеличенной емкостью зачастую можно пройти около 50 км. пути, после чего задействуется ДВС, который продлевает указанный отрезок до 10 раз (около 500 км. )

Параллельное взаимодействие

Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как отдельной работы ДВС и электромотора, так и одновременное функционирование. Данная конструкция реализуется путем объединения при помощи специальных муфт электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Подобные автомобили гибридного типа получают маломощный электродвигатель, который не только движет автомобиль, но и отдает мощность при разгоне. Зачастую такой электромотор является стартером и автомобильным генератором, конструктивно занимая промежуточное положение между ДВС и КПП.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как правильно обкатывать дизельный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об основных рекомендациях и предписаниях в период обкатки нового дизельного автомобиля.

Последовательно-параллельное взаимодействие

В указанной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электромотор соединяются посредством планетарного редуктора. Особенностью данной схемы реализации является то, что каждая силовая установка может задействоваться и отключаться, отдавая при этом минимум или максимум мощности на колеса. Более того, указанная мощность отдается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, который питает электромотор гибрида.

Лидером на рынке гибридных автомобилей сегодня является корпорация Toyota, которая использует последовательно-параллельную реализацию под названием Hybrid Synergy Drive. 

Электрический двигатель, ДВС и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания отдает минимум мощности на «низах» (цикл Аткинсона), позволяя экономить топливо. Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:

1. Экономичный режим движения только на электротяге с отключенным ДВС, во время которого электромотор питается от аккумулятора.
2. Поддержание заданной скорости путем распределения мощности ДВС на колеса и генератор, от которого питается параллельно работающий электродвигатель. Также осуществляется дозарядка аккумулятора.
3. Режим интенсивного ускорения и серьезных нагрузок, когда ДВС и электромотор работают параллельно. В данном режиме электрический двигатель питается от батареи, без отбора мощности у генератора.

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.

Что такое гибридный автомобиль и как он работает?

Комбинация газового двигателя и электродвигателя может улучшить топливную экономичность автомобиля, грузовика или внедорожника.

Автор Roberto Baldwin 1 апреля 2022 г.

Toyota в 2000-х. В наши дни эта функция экономии топлива предлагается в самых разных автомобилях, включая пикап Ford F-150, компактный кроссовер Honda CR-V и среднеразмерный внедорожник Toyota Highlander. Покупатели, которые ищут экономичный автомобиль, который не ударит по их бюджету, могут рассмотреть гибрид как менее дорогую альтернативу подключаемым гибридам и электромобилям.

Что такое гибридный автомобиль?

Гибридные автомобили сочетают в себе газовый двигатель с одним или несколькими электродвигателями, работающими от аккумулятора. Эти два источника энергии работают вместе, чтобы увеличить экономию топлива автомобиля. Обычный гибрид никогда не нужно подключать к сети, но он может ездить только на короткие расстояния и на низких скоростях только на электроэнергии.

В отличие от подключаемых гибридов или электромобилей (EV), размер батареи не влияет на производительность гибрида. Гибридная батарея обычно хранит от одного до двух киловатт-часов электроэнергии (некоторые батареи электромобилей хранят более 100 киловатт-часов) — этого достаточно, чтобы обеспечить буфер, поскольку автомобиль постоянно разряжает и перезаряжает аккумулятор. Эта небольшая батарея является ключом к контролю стоимости.

Как работает гибридный автомобиль?

Гибридные автомобили экономят топливо прежде всего за счет повышения эффективности газового двигателя при ускорении, движении накатом, замедлении и работе на холостом ходу. Поскольку у автомобиля есть дополнительный источник энергии, гибрид может быть оснащен менее мощным и более эффективным газовым двигателем, чем традиционный автомобиль. Эти двигатели обычно работают по так называемому циклу Аткинсона, который снижает потери энергии, связанные с нагнетанием воздуха в двигатель, за счет мощности и крутящего момента. При ускорении электродвигатель компенсирует снижение производительности двигателя, создавая дополнительный крутящий момент.

Второй прием экономии топлива гибрида называется рекуперативным торможением. В обычном автомобиле, работающем на бензине, когда вы замедляетесь, любая энергия, используемая для остановки автомобиля, превращается в тепло и, по существу, тратится впустую. В гибридном транспортном средстве электродвигатель действует как генератор, когда транспортное средство замедляется, превращая энергию движущегося транспортного средства в электричество и сохраняя ее в аккумуляторе для последующего использования.

Гибриды также могут отключать бензиновый двигатель при движении накатом или остановке на светофоре для экономии топлива. Многие негибридные автомобили с газовым двигателем оснащены аналогичной технологией автоматической остановки/запуска, но они обычно выключают двигатель на более короткие периоды времени.

Стоит ли покупать гибридный автомобиль?

Несколько автопроизводителей теперь предлагают гибридные варианты примерно на 1000-2500 долларов дороже, чем негибридные варианты, и могут улучшить экономию топлива примерно на 10-30%. Например, полноприводный Toyota RAV4 LE расходует в среднем 30 миль на галлон в комбинированном цикле городской/шоссе по EPA, в то время как сопоставимый RAV4 Hybrid стоит на 1150 долларов дороже и рассчитан на 40 миль на галлон. Свыше 15 000 миль и с бензином по 4 доллара за галлон гибрид экономит 500 долларов. Примерно после 35 000 миль пробега гибрид покроет первоначальную надбавку к цене за счет экономии топлива.

Гибриды лучше всего работают в пригородных и городских условиях, когда транспортное средство регулярно замедляется, останавливается и ускоряется. В то время как газовые автомобили, как правило, более эффективны при движении на большие расстояния на высоких скоростях, экономия топлива гибрида будет снижаться при длительных поездках по шоссе. Гибрид, тем не менее, должен по-прежнему давать больше миль на галлон, чем обычный автомобиль, работающий на бензине, при прочих равных условиях.

TAGhybridподключаемый гибридчто такое гибридный автомобиль2022toyotarav4fordf-150hondacr-v

Этот сайт предназначен только для образовательных целей. Перечисленные третьи стороны не связаны с Capital One и несут единоличную ответственность за свое мнение, продукты и услуги. Capital One не предоставляет, не поддерживает и не гарантирует какие-либо сторонние продукты, услуги, информацию или рекомендации, перечисленные выше. Информация, представленная в этой статье, считается точной на момент публикации, но может быть изменена. Показанные изображения предназначены только для иллюстрации и могут не соответствовать продукту. Материалы, представленные на этом сайте, не предназначены для предоставления юридических, инвестиционных или финансовых рекомендаций или указания на доступность или пригодность какого-либо продукта или услуги Capital One для ваших уникальных обстоятельств. Для получения конкретных советов о ваших уникальных обстоятельствах вы можете проконсультироваться с квалифицированным специалистом.

Роберто Болдуин

Роберто Болдуин — автомобильный и технологический репортер из Северной Калифорнии. Помимо традиционного освещения автомобилей, он сосредоточился на появлении электромобилей и функций помощи водителю в транспортных средствах, а также на возможном запуске автономных транспортных средств. За последние семь лет он сидел в большем количестве автономных тестовых автомобилей, чем может вспомнить, но все же напоминает обычному водителю, что нужно следить за дорогой. В настоящее время он владеет Subaru BRZ, Hyundai Kona Electric и Vespa GTS 250.

Что такое гибридный автомобиль?

«Гибридные автомобили приводятся в движение двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем. Эти более экологичные автомобили позволяют водителям ощутить большую экономию топлива, чем у обычных автомобилей».

Гибридный автомобиль использует более одного источника энергии, сочетая бензиновый или дизельный двигатель с электродвигателем, и две системы работают вместе для движения автомобиля. Это позволяет автомобилю сжигать меньше бензина, достигая большей эффективности использования топлива, чем традиционный двигатель, который использует только топливо. Электроэнергия служит для повышения производительности двигателя. Гибриды, за исключением подключаемых гибридов, заряжают аккумулятор через свою внутреннюю систему, поэтому подзарядка не требуется. Подключаемые гибриды — это нечто среднее между обычными автомобилями и полностью электрическими транспортными средствами. Таким образом, они работают как от электродвигателя, так и от двигателя внутреннего сгорания, но могут заряжать свою батарею, «подключившись» к внешнему источнику электроэнергии.

Преимущества гибридного автомобиля:

 

1) Экологичность

Гибридные автомобили оснащены бензиновым и электрическим двигателями, что снижает зависимость от ископаемого топлива и снижает выбросы CO2.

2) Финансовые льготы

Существует множество налоговых льгот и стимулов, позволяющих сделать гибридные автомобили более доступными.

3) Система рекуперативного торможения

Энергия движения при торможении улавливается и используется для перезарядки аккумулятора. Такая система позволяет сократить количество времени на регулярную подзарядку аккумулятора.

4) Более высокая стоимость при перепродаже

С ростом популярности стоимость при перепродаже гибридов выше средней.

 

Недостатки гибридного автомобиля:

 

1) Более высокая стоимость

Гибридный автомобиль сравнительно дорог, чем обычный бензиновый автомобиль, и его технология требует более высоких затрат на техническое обслуживание.

2) Меньшая мощность

Мощность комбинации бензинового двигателя и электродвигателя в гибридных автомобилях во многих случаях меньше, чем у бензинового двигателя.

3) Плохая управляемость

Гибридные автомобили имеют больше оборудования, чем обычные автомобили. Попытки производителей избежать лишнего веса транспортных средств приводят к уменьшению размера двигателя и аккумулятора в дополнение к уменьшению поддержки подвески и кузова.

4) Высоковольтные батареи

В случае аварии наличие высокого напряжения увеличивает риск поражения пассажиров электрическим током и усложняет задачу спасателей.

●  Параллельные гибриды

Это наиболее распространенный тип гибридов, в которых электродвигатель и бензиновый двигатель объединены в общую трансмиссию, которая объединяет два источника энергии. Транспортные средства приводятся в действие либо непосредственно газовым двигателем, либо только электродвигателем, либо их комбинацией. Niro использует параллельную гибридную систему.

 

●  Гибриды серии

Бензиновый двигатель не связан с колесами и используется только для выработки электроэнергии для генератора, который подзаряжает аккумулятор в этой конструкции.