Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Гибридный двигатель — как он работает

Почему мы коснулись этого вопроса на нашем портале? И почему мы хотим просветить Вас в вопросах работы гибридных двигателей? Всё предельно просто и понятно. Дело в том, что многие сферы нашей жизнедеятельности буквально пронизаны взаимодействием всевозможных технологий, которые в своём симбиозе порождают гораздо более эффективные методы, гаджеты и механизмы. И конечно же не посмели отставить в сторону и двигатели для наших четырёхколёсных любимцев. И вот именно о таких агрегатах, их положительных и отрицательных сторонах, о том как они работают мы и поговорим в данной теме. А пока совершим небольшой экскурс в историю. Поехали!

Немного истории

Автомобили с гибридными «сердцами» – изобретение далеко не новое, как может показаться на первый взгляд. Первооткрывателем и воплотителем идеи гибридного двигателя стал иезуитский священнослужитель по имени Фердинанд Вербист. В 1665 году он начал работать над планами создания простых четырёхколёсных повозок, работающих на паровой и конной тяге. Но а первые серийные модели с гибридными двигателями увидели свет уже на рубеже 19-го и 20-го веков. На протяжении десяти лет, начиная с 1887 года французская

Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпустила серию электромобилей и автомобилей с гибридными моторами. А в 1900 году компания General Electric создала гибридное авто с четырёхцилиндровым бензиновым двигателем. Компания Walker Vehicle Company of Chicago до 1940 года выпускала гибридные грузовые автомобили.

Конечно, на то время производство подобных автомобилей ограничивалось небольшими партиями и созданием разного рода прототипов. Однако в наше время острая нехватка нефтяных ресурсов и постоянно прогрессирующий экономический кризис побудили автомобильных конструкторов и разработчиков вернуться к истокам и возобновить выпуск автомобилей с гибридными двигателями.

Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях

Ну а теперь самое время разобраться с тем, что за агрегат гибридный двигатель и почему так рьяно стали производит автомобили с такими сердцами? Гибридный двигатель представляет собой систему двух связанных между собой двигателей: бензинового и электрического. Два двигателя могут работать как в связке, так и по отдельности, всё зависит от того, какой режим работы использован в данный момент. Процессом перераспределения «полномочий» управляет мощный компьютер, который в тот или иной момент решает какой из двигателей должен сейчас работать. Для передвижения в загородном режиме всю работу берёт на себя топливный двигатель, ибо аккумулятора на трассе хватает ненадолго. Для передвижения по городу включается электродвигатель.

Если же автомобиль подвергается большим нагрузкам или ему приходится часто и довольно интенсивно разгоняться, то оба двигателя работают уже вместе. Интересен тот факт, что пока автомобиль движется на топливном моторе, электрический в это время заряжается.

Автомобиль с гибридным двигателем выбрасывает в атмосферу на 90% меньше веществ, чем привычные нам топливные моторы, и это несмотря на то, что в его состав входит и бензиновый агрегат тоже. Так же потребление бензина в городе можно свести к нулю, что, конечно же, не сказать о загородных поездках.

Давайте рассмотрим как автомобиль с гибридным двигателем трогается с места. В самом начале движения и на малых скоростях работают лишь аккумулятор и электрический двигатель. Энергия, что запасена в батарее питает энергетический центр, который далее распределяет её по электромоторам, которые уже и стартуют автомобиль с места бесшумно и очень плавно. После того, как набрана максимальная для электродвигателя скорость, подключается и бензиновый агрегат. Крутящий момент на ведущие колёса уже поступает от двух двигателей в одночасье. В процессе такой работы двигатель внутреннего сгорания отдаёт часть выработанной энергии на генератор, который далее и питает электродвигатели, разгружая АКБ, излишки же энергии передаются на аккумулятор, восполняя его, утраченный на начало движения, запас.

Если автомобиль движется в нормальном режиме, то автоматом используется ведущим лишь передний привод, в остальных же случаях распределение крутящего момента подаётся уже на две оси. В режиме ускорения крутящий момент на колёса поступает в основном от двигателя внутреннего сгорания, а если необходимо нарастить динамику, то в ход идут уже и электромоторы, дополняющие ДВС. Но вот более интересным моментом всё же является торможение. Электронный «мозг» автомобиля держит под контролем включение и выключение тормозных систем. Когда стоит подключить гидравлику, а когда и рекуперативное торможение, но предпочтение всё же отдаётся второму. То есть, когда водитель гибридного автомобиля нажимает на педаль тормоза, электродвигатели переходят генераторный рабочий режим, создавая тем самым тормозной момент на колёсах, при котором также вырабатывается электроэнергия, которая и подпитывает аккумулятор через распределительный энергоцентр. В этом то и утаилась вся суть «изюминки» гибридного двигателя.

В привычной же нам классике энергия, выделяемая при торможении расходуется в пустую, просто теряясь в пространстве как тепло от тормозных дисков и других деталей. Использование тормозной энергии очень эффективно в условиях города, когда частое торможение на светофорах – обычное дело. Система VDIM, которая является управляющей автомобильной динамикой, управляет работой всех автомобильных систем активной безопасности, объединяя их в единый «организм».

Пожалуй, первым удачным экземпляром, оснащённым гибридным двигателем, выпущенным в массы стал известный уже ныне «Prius» от компании Toyota. Этот чудо автомобиль расходует всего чуть более трёх литров бензина на каждые сто километров в городском режиме. Также японская компания пошла далее, выпустив свой люксовый гибридный кроссовер Lexus RX400h. Но и стоимость данного авто в среднем в пределах 70 000 у.е. Заметим, что первое поколение Toyota Prius уступало автомобилям того же класса с двигателями внутреннего сгорания по скоростным и мощностным характеристикам, в отличие от Lexus RX400h, который изначально составлял хорошую конкуренцию в своём классе.

После Toyota лидирующие мировые автомобильные концерны тоже не оставили без внимания использование гибридных двигателей, так как в этом было увидено решение глобальной проблемы загрязнения природной среды и топливной экономии. И так последовало объявление о создании гибридной грузовой и транспортной техники от компании Volvo Group. По их расчётам выпуск данной продукции со временем сократит потребление топлива на целых 35%.

Но при всём величайшем желании и расчётах автомобильных концернов, автомобили с гибридными двигателями пока что не раскупают по всему миру как горячие пирожки. Популярность гибридных автомобилей набирает обороты лишь в Канаде и Штатах. Спрос на гибриды среди американского населения вырос из-за резкого подорожания топлива, которое нещадно палили раньше. Ведь американский автопром всегда славился своими «мускул-карами» с невероятно мощными моторами и огромным потреблением горючей жидкости. Европейские автолюбители к автомобилям с гибридными двигателями отнеслись в целом нейтрально. Там заправляет достаточно экологичный и более экономичный, заслуживший доверие ветеран, — дизель.

Большая часть автомобилей Европы заправляются дизелем, что нельзя сказать о США. Более того автомобили с дизельными двигателями гораздо дешевле гибридных, к тому же проще и надёжнее в своей конструкции. Ведь всем известен такой постулат: «чем сложнее сконструирована система, тем менее её надёжность». Именно этот фактор и определяет количество гибридных автомобилей на территории нашей страны. Официально такие автомобили к нам не поставляют, а проблема СТО просто неминуема в случае поломки. Профильных СТО по ремонту гибридных двигателей попросту нет в нашей стране. А самостоятельно такой аппарат, думаем, вряд ли кто-то возьмётся чинить.

Устройство гибридного двигателя – описание схемы

Итак, мы с Вами вкратце рассмотрели, что такое гибридный двигатель и почему его применение не настолько распространено в мире, как того бы хотелось. Теперь хотелось бы «копнуть» поглубже и рассмотреть схему его строения. А ведь их существует три. Предлагаем начать с простейшей схемы, которая вызывает у нас наименьший интерес – это последовательный гибридный двигатель.

Последовательная схема гибридного двигателя

В данной схеме запуск автомобиля происходит от электрического мотора. Двигатель внутреннего сгорания находится в связке с генератором, питающим батарею аккумулятора. Гибридные автомобили с последовательной схемой силового агрегата (Plug-inHybrid), зачастую, выпускаются с возможностью подключения к электрической сети по окончанию поездки. Наличие данной функции подразумевает использование аккумуляторных батарей с большой энергоёмкостью, что существенно сокращает затраты топлива на использование двигателя внутреннего сгорания, что в свою очередь сокращает количество вредных выбросов в атмосферу. К таким автомобилям можно отнести Chevrolet Volt и Opel Ampera. Их так же называют электромобили с широким радиусом действия. Эти автомобили могут ехать лишь питаясь от аккумуляторной батареи со скоростью 60 км/ч и используя энергию генератора, приводящего в действие бензиновый двигатель целых 500 километров.

Параллельная схема гибридного автомобиля

При данной схеме параллельно подключенные двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель устанавливаются таким образом, что могут работать как отдельно друг от друга, так и вместе. Такой эффект достигается благодаря конструкции агрегата, в которой бензиновый двигатель, электромотор и трансмиссия соединены автоматически управляемыми муфтами. Автомобиль с такой схемой гибридного двигателя использует электромотор небольшой мощности, примерно в 20 кВт. Его основной задачей является добавление мощности ДВС во время ускорения автомобиля.

В большей части подобных конструкций электромотор устанавливается между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач. Он так же выполняет функции генератора и стартера. Известнейшими представителями среди автомобилей с последовательной схемой гибридного двигателя являются BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Данная схема появилась благодаря проявлению инициативы компании Honda с её системой Integrated Motor Assist — IMA. Работу данной системы можно подразделить на несколько характерных режимов:

— работа от электродвигателя;

— совместная работа электромотора и ДВС;

— работа от ДВС с параллельной зарядкой аккумуляторной батареи при помощи электромотора, который выполняет функцию генератора;

— подпитка аккумулятора в период рекуперативного торможения.

Последовательно-параллельная схема гибрида

В данной схеме электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания связываются при помощи планетарного редуктора. Это позволяет одновременно передавать мощность от каждого из моторов на ведущие колёса в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. Последовательно-параллельная схема отличается от предыдущей тем, что на первой установлен генератор, который создаёт энергию для работы электромотора.

Известными представителями автомобилей с такой схемой гибридного двигателя являются Toyota Prius, Ford Escape Hybrid , Lexus RX 450h. В данном сегменте «гибридного» рынка лидирует компания Toyota со своей системой Hybrid Synergy Drive — HSD. Силовой агрегат системы Hybrid Synergy Drive представлен следующим образом:

— ДВС связывается с планетарным редуктором;

— электродвигатель, который присоединён к коронной шестерне планетарного редуктора;

— солнечная шестерня планетарного редуктора соединенная с генератором.

Двигатель внутреннего сгорания работает в цикле Аткинсона, а значит на низких оборотах он вырабатывает малую мощь, результатом чего является лучшая топливная экономичность и меньшее количество выхлопных газов.

Авто с гибридным двигателем – плюсы и минусы

Положительные стороны гибридных двигателей

1. Самым важным плюсом автомобилей с гибридными двигателями является их экономичность. Топливный расход у таких автомобилей на 25% меньше чем у классических машин с двигателем внутреннего сгорания. А в условиях нашей ситуации с постоянно повышающимися цена на бензин это очень важный фактор.

2. Следующий не менее важный пункт Следующий по важности пункт среди положительных сторон гибридных двигателей – это экологичность. Гибридные автомобили наносят гораздо меньше урона нашей экологии чем классические. Это достигается благодаря более рациональному топливному расходу. А при полной остановке автомобиля, ДВС прекращает работать, передавая бразды правления электрическому мотору. Следовательно во время остановок гибридного автомобиля атмосфера не загрязняется выбросами СО2.

3. Батареи гибридных двигателей подзаряжаются от бензинового двигателя, чего нельзя сказать об электромобилях, что делает запас хода топливного двигателя гораздо большим. И ещё он может дольше обходиться без дозаправки.

4. Современные гибридные автомобили ничуть не уступают аналогичному классу традиционных по всем основным характеристикам. Так что развеем этот миф, которому многие, скорее всего верят.

5. В городских условиях с частыми остановками гибридные автомобили работают как электромобили.

6. Стоя на месте автомобиль с гибридным двигателем полностью бесшумен, так как он работает только на электродвигателе.

7. Заправка гибрида осуществляется бензином и таким же образом, как и традиционного автомобиля.

Минусы гибридных автомобилей

В мире нет ничего идеального, а значит и гибридные двигатели тоже имеют свои минусы.

1. И основным минусом является дорогой ремонт. Так как конструкция таких двигателей очень сложна, то и найти специалиста, который займётся устранением проблем, очень сложно. Этим и объясняется большая стоимость обслуживания гибридов.

2. Аккумуляторы, установленные на гибриды подвержены саморазрядке. Также они не переносят резких перепадов температур. А срок службы их сильно ограничен. Но до сих пор пока не выяснили то, какое влияние на окружающую среду оказывают аккумуляторы из-за чего утилизировать их является проблемной задачей.

Очевидно, конечно, что гибридные двигатели имеют больше плюсов чем минусов, но в нашей стране они не прижились пока что. Первая причина для этого – цена. Стоимость в Украине популярной Toyota Prius составляет от 850 000 гривен. А ведь он не только самый-самый в своей популярности, но и самый дешёвый. Также в России планировалось наладить выпуск гибрида под названием «Ё-мобиль», но проект был свёрнут. На сегодня самым мощным автомобилем с гибридным двигателем является BMW ActiveHybrid X6.

Борьба за экологию в наше время идёт полным ходом и очень рьяно, в связи с чем автолюбителей стимулируют к приобретению автомобилей с гибридными двигателями. Так в Америке владельцам таких автомобилей предоставляются определённые льготы и бесплатные места на парковках. В нашей стране также планируются вводиться похожие законы, в частности будут уменьшены пошлины на импорт автомобилей с гибридными двигателями. Бензиновые двигатели уже понемногу отходят на задний план, утрачивая свои позиции. И гибридные двигатели – один из основных шагов, которые предпринимаются для этого. Но пока ценовая категория этих автомобилей остаётся на том же уровне, спрос на них будет малый.

О ценах на авто с гибридными двигателями

Как и всё новое, необычное и интересное, автомобили с гибридными двигателями отличаются от своих классических собратьев большей стоимостью. Сегодня гибридные автомобили гораздо превышают в стоимости автомобили с аналогичными характеристиками, но с бензиновыми двигателями. Например, гибридная Toyota Camry превосходит по стоимости своего бензинового собрата почти на 7 000 долларов. Стоимость гибридной Honda Civic возросла на 4 000 долларов по сравнению со своей традиционной моделью. Lexus GS 450h – это прекрасный динамичный (от 0 до 100 всего за 5,9 секунд) автомобиль, который ещё и гораздо экономичнее аналогичных по мощности седанов с восьмицилиндровыми двигателями. Топливный расход этого автомобиля приблизительно 8 литров на 100 километров в смешанном цикле. Средняя розничная цена на этот автомобиль в Украине в среднем будет составлять около 80 000 долларов.

На тему внедрения гибридных автомобилей, конечно, можно рассуждать долго и занимать определённые позиции и отстаивать свои точки зрения, но ясно одно – будущее не за горами и скоро этот скачок будет совершён. Перемены в автомобилестроении грядут грандиозные! И надеемся это будет то, что нужно всем нам.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Как работает гибридный двигатель, автомобиль гибрид

Критическая ситуация с экологией и постоянный рост цен на топливо заставляют искать производителей транспорта новые решения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) усовершенствуются, модифицируются и «смешиваются» с электродвигателями. Для чего это делается, как работает гибридный двигатель, рассмотрим в сегодняшней публикации.

Идею соединить два агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель) новой не назовешь. В 1897 году французская компания Parisienne des Voitures Electriques начала производство авто с гибридными двигателями, а немногим позднее американская General Electric выпустила первый гибрид с бензиновым четырехцилиндровым двигателем. Но тогда такое новшество оказалась экономически нецелесообразным. Топливо было дешевым, а мощность автомобиля-гибрида уступала мощности традиционных моделей. Но времена изменились. Топливо дорожает, экологическая обстановка ухудшается. Автомобили со смешанными силовыми агрегатами стали актуальными и начали набирать популярность.

Простыми словами о сложном

Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.

Для движения по городу, когда от двигателя не требуется выработки большой мощности, используется электродвигатель. Во время движения по загородным трассам компьютер отключает электродвигатель и задействует топливный агрегат.

При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают двигатели, работающие на водороде.

Экономия электроэнергии в гибридных двигателях

Известно, что на движение автомобиля затрачивается огромное количество энергии. В связи с этим возникает закономерный вопрос: как электромотор даже в условиях малых нагрузок может долго работать без дополнительного прицепа с аккумуляторами. Чтобы понять принцип работы электродвигателя автомобиля, нужно проследить весь процесс от начала движения до остановки.

Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор. Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно.

При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора. При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС. Тормозной механизм автомобиля с гибридным двигателем устроен таким образом, что образовавшаяся во время торможения энергия, преобразовывается в электрическую и тоже идет на питание электромотора. Такое торможение получило название «рекуперативное».

Рассмотренный выше алгоритм работы описывает общую картину работы гибридного силового агрегата автомобиля. На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный.

Последовательная схема гибрида

Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора. Генератор, получая энергию от ДВС, преобразует ее в электрическую и запитывает электромотор, который приводит автомобиль в движение.

Такая схема, как правило, применяется в маломощных автомобилях (малолитражках). Но используемый аккумулятор имеет большую емкость, с возможностью зарядки от обычной электросети. Большая емкость АКБ позволяет минимизировать использование ДВС, то есть автомобиль может двигаться на электродвигателе, который питается только от аккумулятора. Chevrolet Volt – это одна из моделей автомобилей, в которой использована последовательная схема гибрида.

Параллельная схема гибридного автомобиля

Принцип работы параллельной схемы заключается в том, что ДВС и электромотор установлены таким образом, что появляется возможность их использовать как вместе, так и по отдельности. Но все же основная функция электромотора в такой схеме – это создание дополнительной мощности ДВС при ускорении. Кроме того электродвигатель выполняет функции стартера и генератора. Аккумуляторы при такой схеме не требуют дополнительной подзарядки, им хватает энергии, вырабатываемой при движении.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – модели с параллельной схемой гибридного двигателя.

Последовательно – параллельная схема гибрида

В этой схеме ДВС и электромотор связывает между собой планетарный редуктор, при помощи которого мощность от обоих двигателей передается на ведущие колеса.

Смешанная схема отличается от параллельной наличием генератора, создающего энергию для электродвигателя.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – это представители полного гибрида.

Положительные стороны гибридных двигателей

  1. Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
  2. Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
  3. Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
  4. В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
  5. Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
  6. Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
  7. В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
  8. Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.

Недостатки гибридов

  1. Высокая стоимость автомобиля.
  2. Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
  3. Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.

Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.

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

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.

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.

Читайте также

  • Генератор в машине: что это такое?

    Принцип работы и устройство автомобильного генератора. Составные элементы генератора переменного тока в автомобиле: ротор, статор, обмотки, регулятор.

Понимание гибридных и электрических транспортных средств

По мнению отраслевых экспертов, половина новых автомобилей, проданных по всему миру в 2030 году, будут так или иначе электрифицированы, а это означает, что гибридные электромобили (HEV), подключаемые гибриды (PHEV) и аккумуляторные электромобили (BEV) станут все более распространёнными на наших дорогах. Но понимаете ли вы разницу между гибридом и аккумуляторным электромобилем (H/EVs)? И в чем преимущества каждого из них? Как ведущий производитель передовых двигательных технологий, лежащих в основе этих транспортных средств, мы в Delphi Technologies можем рассказать вам о том, что происходит с электрифицированными транспортными средствами.

Гибридные электромобили (HEV)

 

Что такое гибридный автомобиль?

В отличие от обычных транспортных средств, в гибридном автомобиле используются два различных источника движения: электрический двигатель и двигатель внутреннего сгорания. Хотя специфика будет варьироваться в зависимости от типа, двигатель чаще всего будет использоваться для зарядки аккумулятора автомобиля, который питает электродвигатель. Другим источником заряда бортовой батареи является рекуперативное торможение, или кинетическая энергия, улавливаемая из импульса транспортного средства при замедлении и/или торможении, а затем преобразуемая в электрическую энергию. 

Гибридный электромобиль (HEV) может двигаться непосредственно от ДВС, от электродвигателя, либо от их комбинации. Здесь двигатель, как правило, является основным источником движения, с помощью электродвигателя и батареи осуществляется вождение только на более низких скоростях и/или на несколько миль за раз. В некоторых гибридах двигатель внутреннего сгорания используется только для подзарядки аккумулятора, в то время как в других он приводит автомобиль в движение напрямую, используя дополнительную батарею только для реализации режима полного привода. 

Различные гибридные системы можно разделить на три основных типа:

1. Последовательный гибрид

Последовательный гибрид — это полный гибрид, в котором электрический двигатель используется для движения автомобиля на всех режимах, в то время как ДВС (двигатель внутреннего сгорания) используется только для подзарядки бортовой батареи. Если автомобиль едет на большее расстояния, 50 миль (почти 80 км) или более, он переключается на двигатель внутреннего сгорания, чтобы обеспечить движение.

2. Параллельный гибрид

Параллельный гибрид — это полный гибрид, в котором автомобиль могут приводить в движение как двигатель внутреннего сгорания, так и электромотор, соединённый с механической коробкой передач. Мощность распределяется между ДВС и электромотором для работы в оптимальных рабочих диапазонах каждого из них, что делает этот гибрид более экономичным при движении на большие расстояния.

3. Мягкий гибрид

В мягком гибриде используются небольшая батарея и мотор-генератор, чтобы помочь силовому агрегату обеспечить дополнительную мощность для двигателя, когда это необходимо. Для экономии топлива при остановке или замедлении выключается ДВС. Это самая экономичная из гибридных систем. 

Будь то полный гибрид или мягкий гибрид, автомобили с двумя источниками энергии потребляют меньше топлива и выделяют меньше вредных выбросов, чем их бензиновые или дизельные аналоги, что делает их привлекательным вариантом для небольших пробегов или городских условий движения, а также для тех, кто стремится сэкономить топливо.

 

Транспортное средство с гибридной силовой установкой (PHEV)  

Что такое подключаемый гибридный автомобиль?

Транспортное средство с гибридной силовой установкой (PHEV), также известный как заряжаемый гибридный автомобиль (plug-in hybrid electric vehicle) или сокращённо PHEV, находится между гибридом и полностью электрическим автомобилем. Как следует из названия, это гибридный автомобиль, который также может быть «подключён» и заряжен от электрической сети, как и электромобиль, а также на ходу. Основным отличием от других гибридов является аккумуляторная батарея большей ёмкости, которая позволяет обеспечить более длительное движение только на электротяге (в настоящее время в среднем от 20 до 40 миль (от 32 км до 64 км)). Как только его диапазон электропривода исчерпан, автомобиль работает как обычный гибрид. PHEVs дают владельцам преимущества полностью электрического вождения для более коротких поездок и полного гибридного варианта вождения для более длинных расстояний. При правильной эксплуатации это помогает обеспечить экономию топлива и снизить уровень выбросов выхлопных газов.

 

Электромобиль (BEV)  

Что такое электромобиль?

В аккумуляторном электромобиле (BEV) используется электрический двигатель с батарейным питанием для движения автомобиля в 100% случаев. Хотя он использует рекуперативное торможение, в отличие от гибридных автомобилей, нет двигателя внутреннего сгорания, который можно было бы включить, если батарея разряжена. Это означает, что вы можете зарядить или «заправить» свой автомобиль дома или на зарядной станции, подключившись к источнику электрической энергии. Без топлива на борту электромобили не выделяют выхлопных газов и более экономичны в эксплуатации.  

Вместе с тем зарядка батарей электромобилей BEV занимает гораздо больше времени, чем заправка топливного бака – несколько часов вместо нескольких минут. Их дальность хода также значительно меньше, чем у обычного гибрида, и он составляет в среднем 100 миль (160 км) между зарядами. Однако улучшения как в технологии аккумуляторных батарей, так и в инфраструктуре электросетей с быстрой зарядкой приведет к тому, что это станет менее серьёзной проблемой в будущем.
 
Таким образом, будь то гибрид, заряжаемый гибрид или полностью электрический автомобиль, принцип один и тот же:

Электромобили полностью или частично переложат работу обычного двигателя внутреннего сгорания на двигатель с батарейным приводом.


Чтобы узнать больше о сложном программном обеспечении и системах внутри силовой установки, посетите нашу страницу продуктовой категории «Силовая электроника».

Гибридный двигатель — что это и как работает

На сегодняшний день большое количество агрегатов инженеры получают путем скрещения двух и более механизмов, как это, отчасти, реализовано в атмосферных моторах. Все дело в том, что такое слияние позволяет добиться более эффективной работы многих устройств. Сегодня мы поговорим о том, что такое гибридный двигатель, его устройстве, принципе работы и характеристиках.

Принцип работы гибридного мотора

Для начала постараемся рассказать, что представляет собой такой двигатель. Прежде всего, это смесь электрического мотора с бензиновым или дизельным. Такой автомобиль может применять разные тяговые агрегаты для улучшения экономичности и повышения эффективности мотора. Пока что, такой двигатель еще не достиг своей финальной точки развития, но, тем не менее, уже порадовал большое количество автовладельцев.

Данный мотор может работать как совместно с электрическим приводом, так и отдельно от него. В процессе работы в дело вступает специальный компьютер, который позволяет правильно распределить нагрузку и вывести наиболее экономичный режим работы. Например, для движения по трассе двигатель будет потреблять такое топливо, как бензин, а в городской среде, где нет поездок на дальние расстояния, в дело вступит электропривод. Кроме того, такие двигатели могут прекрасно дополнять друг друга в различных условиях. При передвижении на бензиновой составляющей, в дело вступает специальный генератор, который подзаряжает аккумуляторную батарею и позволяет вам двигаться в дальнейшем на электрическом моторе. Это даст вам возможность сэкономить средства на электроэнергию, необходимую для электродвигателя.

При разгоне автомобиля, водитель требует от мотора максимальной отдачи, поэтому компьютер, считывая показания педали газа, подключает в дело сразу два силовых агрегата. В этом случае, гибридный двигатель работает наиболее эффективно.

Устройство гибридного ДВС

Поняв, из чего состоит гибридный двигатель, самое время разобраться в его принципе действия. Для начала, нужно научиться различать системы работы такого мотора, потому что всего существует три вида гибридных двигателей. В первую очередь, мы рассмотрим простейшую систему, которая применяется уже давно и становится на второй план – это последовательная.

Впервые, она была использована на тепловозах, которым требовалась мощная тяга для перемещения больших грузов на некоторое расстояние. Данная система представляет собой самый обычный двигатель внутреннего сгорания, который не принимает никакого участия во вращении колес транспорта.

Такой двигатель посредством общего вала или через редуктор раскручивает мощный генератор. Электрическая машина вырабатывает необходимую электроэнергию и приводит в движение сам электрический двигатель, который вращает колеса транспорта. В целом, это остается тот же мотор, с таким управлением положения дроссельной заслонкой, однако у данной системы есть один недостаток. Дело в том, что для более экономичной работы, мотор должен быть малолитражным, а аккумулятору необходима большая емкость для последующего запуска такого двигателя. В результате, данная система и осталась в реализации на железнодорожном транспорте – медленных, тяжелых и неповоротливых машин. Одним из представителем данной системы среди автомобилей можно назвать Chevrolet Volt со всеми вытекающими недостатками, которые в современном мире решаются применением специальных турбированных двигателей.

Вторая схема работы представлена смешанной системой. В этом случае бензиновый или дизельный мотор находятся на одном уровне с электрическим двигателем и одинаково приводят колеса в движение. Главной особенностью такого агрегата является то, что у трансмиссии такого двигателя отсутствуют ступени, что делает его не привычным, но довольно современным. Основной недостаток такого мотора – это высокая цена, а главным производителем автомобилей с таким двигателем является Lexus.

Последний вид двигателя – этот тот, о котором изначально шла речь. Представляет собой параллельную систему, когда электродвигатель помогает ДВС создать необходимую мощность для разгона автомобиля. Для такого мотора не выпускают больших и емких батарей, а потому на них применяются мощные генераторы, которые позволяют снабдить энергией электромотор в любое время в процессе движения автомобиля.

В чем преимущества и недостатки гибридных авто?

Как и у любой системы, тут тоже есть свои плюсы и минусы. Без этого, пока что не обходится ни один механизм в мире. Но есть и приятные новости – положительных сторон у такого двигателя намного больше, чем отрицательных, поэтому здесь в данных технологиях есть куда стремиться.

Начнем с плохого: большинство выпускаемых гибридных двигателей оснащаются только бензиновым мотором, хотя многим автопроизводителям и потребителям давно уже известно о том, что дизельный мотор более экономичнее и мощнее, чем его «собрат». На самом деле, понять это не сложно. Дело в том, что большинство выпускаемых двигателей с гибридной компоновкой является американским изобретением, где дизельное топливо освоено не в полной мере. Вторым недостатком такого мотора можно считать его высокую стоимость из-за высокой технологической сложности производства.

Последний минус связан со сложностью обслуживания такого мотора, а точнее его электрической части – батареи. Так как она имеет небольшую емкость, то склонна очень быстро терять свой заряд. Кроме того, она довольно плохо переносит большие перепады температур и в конце срока службы совершенно не подлежит утилизации.

Теперь поговорим о плюсах данного двигателя. Пожалуй, самый главный из них – это высокая экономичность агрегата. Она объясняется применением сразу двух мощных силовых агрегатов, где питание одного осуществляется от другого. Заправлять такой автомобиль нужно исключительно топливом, а работать будет он на двух видах энергии одновременно. Другой приятной стороной является оптимальность работы такого мотора. Как бы водитель не пытался его «угробить», сделать это не выйдет, так как компьютер этого не позволяет и создает только нормированные параметры, необходимые для работы электрического привода.

Ну и последнее – благодаря правильной конструкции трансмиссии и малой скорости электромотора, такой двигатель излучает самый минимальный уровень шума, что делает поездку на большие расстояния более комфортной.

Вот и все, что необходимо знать о гибридных двигателях. 

Гибридный автомобиль: разновидности электродвигателей hybrid фото

Гибридный автомобиль это комбинация электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания привода, но из-за нескольких типов этого привода обобщенного описания нет.

Классификации гибридов:

  • микрогибриды;
  • мягкие гибриды;
  • полные гибриды.

Основные узлы (структура) гибридного автомобиля

Чтобы понять, как работает гибридный автомобиль, вы должны понимать его внутреннюю структуру. Ниже приведены 6 основных особенностей его структуры.

Топливный бак

Есть топливный бак для бензина, как в обычном автомобиле. Благодаря передовым технологиям в гибридных автомобилях, бензин будет меньше расходоваться. Более высокая эффективность, как следствие, уменьшается расход топлива и меньше вредных выбросов.

Трансмиссия

В большинстве гибридных автомобилей по-прежнему используется обычная трансмиссия, как в обычном бензиновом автомобиле. Однако есть новые трансмиссии, которые разрабатываются специально для некоторых гибридных автомобилей и электромобилей, таких как Toyota Prius.

Батарея гибрида

Батарея питает электродвигатель гибридного автомобиля. Аккумуляторы так же получают энергию от электродвигателя. Это один из способов сохранить запас  энергии.

Генератор

Любой серийный гибридный автомобиль имеет генератор, который приводится в действие бензиновым двигателем. Генератор вырабатывает электроэнергию для электродвигателя и заряжает аккумулятор. По сути, это способ преобразования бензина в электрическую энергию для двигателя и аккумулятора.

Электродвигатель гибрида

Наличие электродвигателя делает  автомобиль гибридным. Электродвигатель ускоряет автомобиль, получая энергию от аккумулятора. Также электродвигатель возвращает энергию аккумулятору, если вы замедляете движение автомобиля.

Бензиновый двигатель

Гибридный автомобиль по-прежнему имеет бензиновый двигатель. Он остается основным источником энергии транспортного средства, поскольку 1 литр бензина имеет такую же энергию, как половина заряда батареи.

Микрогибриды

В случае с микрогибридом электродвигатель не используется для движения автомобиля. Электродвигатель действует как генератор и стартер, приводя в движение коленчатый вал.

Когда водитель запускает двигатель, при движении микрогибрид превращается в генератор, который восстанавливает энергию, а когда водитель замедляет ход или тормозит — преобразует энергию в электричество для зарядки аккумулятора.

Мягкий гибридный автомобиль

У мягкого гибрида сложная конструкция, но все же электродвигатель не может привести машину в действие самостоятельно.

Электродвигатель служит только помощником двигателя внутреннего сгорания, и его задача заключается в первую очередь в рекуперации энергии во время торможения и поддержке двигателя внутреннего сгорания во время разгона автомобиля.

Полный гибрид

Полный гибрид – современное решение, в котором электродвигатель играет множество ролей. Может не только управлять автомобилем, но и поддерживать двигатель внутреннего сгорания, а также восстанавливать энергию при торможении.

Гибридные приводы также различаются тем, как двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель соединены друг с другом. В зависимости от этого различают серийные, параллельные и смешанные гибриды.

Серийный гибридный автомобиль

В серийном гибриде двигатель внутреннего сгорания никак не связан с ведущими колесами. Роль двигателя заключается в приведении в действие генератора электрического тока — расширитель диапазона. Вырабатываемая таким образом энергия используется электродвигателем. Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает электричество, которое направляется на электродвигатель, приводящий в движение колеса.

Этот тип системы привода требует для работы двух электрических блоков, один является генератором, а другой — источником привода. Благодаря тому, что двигатель внутреннего сгорания механически не связан с колесами.

Двигатель может работать в оптимальных условиях, то есть в соответствующем диапазоне скоростей и с небольшой нагрузкой. Это снижает расход топлива и двигателя внутреннего сгорания.

Во время движения, когда аккумуляторные батареи, питающие электродвигатель, заряжены, двигатель внутреннего сгорания выключен.

Когда накопленные энергоресурсы исчерпаны, блок сгорания запускается и приводит в действие генератор, который питает электрический блок. Это решение позволяет продолжать движение без необходимости заряжать аккумуляторы от розетки, хотя ничто не мешает использовать шнур питания после прибытия в пункт назначения и подзарядить аккумуляторы от сети или на станции зарядки.

Преимущества

Езда на электротяге без использования ДВС.

Высокая стоимость.

Большие габариты и вес привода

Параллельный гибридный автомобиль

В параллельном гибриде двигатель внутреннего сгорания играет главную движущую роль, а электродвигатель — вспомогательную. Причем параллельные гибриды бывают с одним или двумя сцеплениями или с разделенными осями. В случае с одним сцеплением электрический блок постоянно подключен к двигателю внутреннего сгорания, что, в свою очередь, исключает возможность независимой работы обоих блоков.

Привод с двойным сцеплением имеет больше преимуществ, потому что блок сгорания не подключен постоянно к электрическому– поэтому возможна независимая работа благодаря муфте, используемой между блоками.

На практике это означает, что, в отличие решения, где движение в электрическом режиме приводит в движение коленчатый вал, в системах с двойным сцеплением можно без проблем использовать электродвигатель даже на высоких скоростях.

Тем не менее, есть некоторые ограничения, ведь при езде на автомобиле только на электродвигателе, он не работает на полную мощность. Некоторая часть этой мощности должна храниться в «резерве» на случай, если потребуется запустить двигатель внутреннего сгорания.

В гибридном приводе с одним сцеплением часть энергии поглощалась двигателем, в случае версии с двойным сцеплением во время рекуперации энергии при торможении электрические двигатели и двигатели внутреннего сгорания отключаются, благодаря чему энергия, генерируемая при торможении, передается на зарядку аккумулятора.

Гибридный привод с разделенными мостами отличается тем, что топочный и электрический агрегат никак не связаны друг с другом. Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение передние колеса, а задние колеса приводиться в движение электродвигателем (или наоборот). Если оба привода работают одновременно, мы имеем полный привод с распределением мощности в пропорциях.

Еще одной положительной особенностью описанного является то, что электрический агрегат может работать с высокой частотой вращения. Конечно, при торможении электродвигателю приходится восстанавливать энергию.

С другой стороны есть ограничение — электродвигатель при торможении не может работать как стартер и генератор переменного тока. Следовательно, требуется отдельный элемент, выполняющий роль стартера для двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, параллельные гибриды, гибриды с осями с двумя сцеплениями и с раздельными мостами, характеризуются высокой эффективностью и возможностью поддерживать обычный привод в широком диапазоне работы. Кроме того, такая система занимает относительно мало места, недорога в производстве, что приводит к окончательной закупочной стоимости.

Преимущества

Высокий потенциал рекуперации энергии при торможении (относится к гибридам с двойным сцеплением и раздельным мостом).

Относительно недорогие затраты на производство и закупку.

Небольшие габариты и простота конструкции.

Требуются отдельные генератор и стартер.

Смешанный гибрид

Смешанный гибрид — это комбинация последовательного и параллельного привода. В этом случае двигателю внутреннего сгорания помогают два электродвигателя. Мощность двигателя внутреннего сгорания делится с помощью планетарной передачи на электрическую и механическую, которая передаётся непосредственно на ведущие колеса.

В зависимости от потребностей один из электрических блоков приводит в движение автомобиль, поддерживает двигатель внутреннего сгорания или восстанавливает энергию при торможении.

Второй — поддерживает электродвигатель или заряжает батареи. Также действует как стартер, который отвечает за запуск двигателя внутреннего сгорания.

Планетарная передача, в свою очередь, заменяет коробку передач, хотя конкретный способ работы планетарной передачи придется по душе не каждому водителю.

Преимущества

Высокая эффективность по сравнению с серийными гибридами.

Экономия топлива.

Несколько режимов вождения на выбор.

Работа планетарной передачи.

Видео: Принцип работы гибрида Toyota на примере Lexus gs450h

Популярные гибридные автомобили: характеристики, мощность, год выпуска, расход топлива, разгон

Название год выпуска Мощность (л. с.)

ДВС. литр

Электро  -двигатель, мощность Гибрид

литр

Ёмкость,

кВт*ч

Разгон до 100 км/ч

секунды

Масса, кг Кузов

Гибридный автомобиль Toyota 

Prius 1997 — 2000 1,5  /58 41 5 1,73 15,5 (160) 1240 Седан
Prius 2000 — 2003 1,5  /72 45 5 1,78 13,4 (160) 1220
Prius 2003 — 2011 1,5  /76 68 5 2 км. 1,31 10,9 (180) 1310 -1495 Хетчбэк
Prius 2009 1,8  /99 82 3,9 2 км. 1,31 10,4 (180) 1310 -1495
Prius 2015 1,8  /98 72 /7,2 2,7 10 (180) 1280
PriusPHV 2012 1,8  /99 82 3.2 25 км. 4,4 10,8 (180) 1410 -1525
PriusPHV 2017 1,8  /98 72/31 2,7 68,2 км. 8,8 1510-1530
Prius a (7 мест) 2011 1,8  /99 82 4,1 2 км.1,31 11,3 (180) 1480 -1640 Универсал
Prius a (5 мест) 2011 1,8  /99 82 4,1 2 км.1,31 (180) 1450 -1470
Aqua 2011 1,5 / 74 61 2.7 10,7 (180) 1050 — 1120 Хетчбэк
Yaris Hybrid 1,5  /75 61 3,3 11,8 1085 -1150
Corolla Axio Hybrid 2013 1,5  /74 61 3 11,5(180) 1140 -1180 Седан
Corolla Fielder Hybrid 2013 1,5  /74 61 3 1180 -1270 Универсал
SAI 2009 — 2013 2,4  /150 143 4,5 7 (180) 1570 -1630 Седан
SAI 2013 2,4  /150 143 4,5 7 (220) 1570 -1630
Camry Hybrid 2006-2009 2,4  /147
Camry Hybrid 2,5  /160 143 4,3 1550
Crown Hybrid 2008 —  2012 3,5 6,3 1830
Crown Athlete/Royal 2,5  /178 143 4,3 1640 -1680
Crown Majesta 3,5  /292 200 5,5 1830
Crown Majesta Four 2,5  /178 143 5,3 1810
Auris Hybrid 1,8  /99 82 3,6 10,9 (180) 1385 -1500 Хетчбэк
Auris Touring Sports Hybrid 1,8 / 99 82 3,7 11,2 (175) 1410 -1500 Универсал
Harrier Hybrid 2014 2,5  /152 143 /68 4,7 1750 -1800
Harrier Hybrid 2005 — 2013 3,3  /211 5,6 1930 -1960
Avalon Hybrid 2,5 152 1630 Седан
Highlander Hybrid 3,5 Универсал
Alphard Hybrid 2003 — 2008 2,4  /131 6,1 2040 Микроавтобус
Alphard /Vellfire Hybrid 2011 2,4  /150 143 /68 6.2 2110 -2200
Voxy Hybrid 2014 1,8  /99 82 4,2 1610 -1620 Минивэн
Esquire Hybrid 2014 1,8  /99 82 4,2 1610 -1620
Estima Hybrid 2006 2,4   /150 143 /68 5,6 1940 -2010
Estima Hybrid 2001 — 2006 2,4   /131 5,6 1860
Dyna Hybrid 2014 4,0  Дизель /150 49 Грузовик
Toyoace Hybrid 2014 4,0  Дизель /150 49
Mirai 2014 154 20 9,6 1850 Седан
Sienta 2015 1,5  /74 61 3,7 12,5(180) 1380 Минивэн
Lexus 
CT 200H 2011 1,8  /99 82 3,3 1380 -1440 Хетчбэк
HS 250h 2009 2,4  /150 143 4,9 1640 Седан
IS 300h 2014 2,5  /178 143 4,3 8,4 (200) 1670
ES 300h 2,5  /161 143 5,2 8,5 (180) 1765 — 1785
RX 450H 2009 3,5  /249 167 /68 6,0 7,8 (200) 2185 -2280 Универсал
RX 450H 2009 3,5  /249 167 5,7 2040 -2315
NX 300H 2014 2,5  /152 143 5,1 9,3 (180) 1760 -1790
NX 300H 2014 2,5  /152 143 /68 5,1 1820 -1850
RC 300H 2014 2,5  /178 143 4,3 1740 Купе
GS 300H 2014 2,5  /178 143 4,3 1730 -1770 Седан
GS 450H 3,5  /295 200 5.5 1820 -1860
LS 600H 5,0  /394 224 8,6 6,1 (250) 2230 -2320
LS 600HL 5,0  /394 224 8,6 2320 -2380
Daihatsu Mebius 2013 1,8  /99 82 3,8 1460 Универсал
Daihatsu Altis 2,5  /160 143 4,3 1540 Седан
Mazda Axela Hybrid 2013 2,0  /99 82 3,6 1390 -1410

Гибридный автомобиль Nissan

Altima Hybrid 2007 2,5  /158 41 7,1 8,7
Fuga Hybrid 3,5  /306 68 5,6 1820 — 1870
Cima Hybrid 2012 3,5  /306 68 6,0 1930-1950
Skyline 350GT Hybrid 4WD 2013 3,5  /306 68 5,9 1840
Skyline 350GT Hybrid 2WD 2013 3,5  /306 68 5,4 5,5 1760
Serena Hybrid 2012 2,0  /147 2,4 6,3 1650 Минивэн
Mitsubishi Гибридный автомобиль
Outlander PHEV 2,0  /118 82 /82 4,9 60 км 12 9 (170) 1780 — 1830 Универсал
Dignity 2012 3,5  /306 68 6,0 1950 Седан
Ryugi Hybrid 2014 1,5  /74 61 7,5 1150
Subaru XV Hybrid 2014 2,0  /150 13,6 5,0 1500-1510 Универсал
Subaru Impreza Sport Hybrid 2,0  /150 13,6 4,9 1490-1500 Хетчбэк
Suzuki Landy Hybrid 2012 2,0  /147 2,4 6,5 1660 Минивэн

Honda гибриды

Vezel Hybrid 2013 1,5  /132 29,5 3,7 Li-Ion 8 1270-1300 Хетчбэк
Vezel Hybrid 4WD 2013 1,5  /132 29,5 4,3 1350-1380
Shuttle Hybrid 2015 1,5  /110 29,5 3,1 1190-1240
Shuttle Hybrid 4WD 2015 1,5  /110 29,5 3,6 1260-1300

Гибридный двигатель на автомобиле — устройство и принципы работы

Дорогие соотечественники, сегодня поговорим, что такое гибридный двигатель на автомобиле, как он работает, из чего состоит, о плюсах и минусах новых разработок.

В большинстве современных автомобилей в качестве силовой установки используется двигатель внутреннего сгорания, но учитывая истощение запасов нефти, и возрастающие требования к экологичности двигателей, автокорпорации занялись разработкой новых технологий, которые позволили бы отказаться от углеводородов как от основного топлива или хотя бы снизить их потребление.

Вместо двигателя внутреннего сгорания устанавливать электромоторы пока не эффективно, потому как энергоемкость аккумуляторов связана с большим весом и соответственно их высокой стоимостью.

Однако уже почти все крупнейшие мировые авто производители начали выпускать свои модели гибридных автомобилей. Они сочетают двигатель внутреннего сгорания и электрическую энергоустановку.

Признанный лидер в разработке и выпуске гибридных автомобилей остается Toyota. Этот концерн выпустил в серию первый гибрид еще в 1997 году и продолжает выпускать еще несколько моделей надежных автомобилей.

Что такое гибридный двигатель. Принцип работы энергоустановки

Гибрид — переводится на русский как скрещивание. Сочетание этих двух различных технологий благополучно выполняют основную задачу — движения автомобиля.

Функция гибридного двигателя состоит в том, что мотор внутреннего сгорания приводит в движение генератор, который отдаёт энергию на энергоустановку: аккумуляторная батарея-электродвигатель. А энергоустановка в свою очередь, через трансмиссию передает крутящий момент на колеса.

Таким образом достигается оптимальный режим движения и создаётся добавочное усилие. Кроме того сглаживются пиковые нагрузки и колебания, в следствии чего растёт производительность и КПД.

Гибридный двигатель. Устройство

Существует несколько вариантов гибридного двигателя:

  • Параллельный. Бензиновый движок питается от топливного бака, а электродвигатель от аккумуляторной батареи. В итоге два двигателя вращают трансмиссию, которая затем передаёт крутящий момент на колёса.
  • Микрогибридный. Этот вариант разработали специалисты компании «Тойота». Их гибридный автомобиль стартует и движется на малых скоростях только с помощью электрической тяги. А вот на повышенной скорости начинает работать двигатель внутреннего сгорания. При этом на сложных участках дороги – подъёмы, песок, грязь, другие нагрузки, электродвигатель подпитывается ещё и от аккумуляторной батареи для параллельной работы и усиления тяги. Все эти режимы контролирует электроника.
  • Среднегибридный. У такого авто свои особенности ‒ на электрическом двигателе езда не предусмотрена. Но электротяга заметно увеличивает эффективность, благодаря получению более высокого напряжения, чем даёт аккумуляторная батарея, а это соответственно повышает мощность силовой установки в целом.
  • Полногибридный. Здесь электричество на первом месте ‒ за его счёт обеспечивается движение. Батарея заряжается благодаря рекуперации. А раздельное сцепление между двумя двигателями обеспечивает возможность разъединения этих систем. В результате бензиновый двигатель подключается лишь в случае крайней необходимости.
  • Раздельный. Содержит пару двигатель-генератор и бензиновый мотор. Посредством планетарной передачи крутящий момент поступает на коробку передач. Какая-то часть энергии используется для обеспечения движения машины, а другая направляется в высоковольтную батарею.
  • Последовательный. Здесь схема следующая: бензиновый двигатель вращает генератор, который заряжает аккумуляторную батарею, а с неё энергия поступает к электродвигателю, а уже тот вращает трансмиссию и, собственно, колёса.

Плюсы и минусы гибридного двигателя автомобиля

Конечно, плюсы перевешивают, но есть и минусы, как во всех новинках. К примеру, чаще встречается бензиновый гибридный двигатель, хотя экономичность дизелей не подвергается сомнению.

Но так уж сложилось – технологию разрабатывали в Америке, а там солярка не в почёте. Да и гибридный дизельный агрегат стоил бы дороже, а учитывая, что цена и так далеко выше средней, то вопрос можно считать закрытым.

Больше всего автолюбителей смущает гибридный двигатель из-за аккумуляторной батареи. Это весьма капризный компонент, так как требует постоянной эксплуатации, иначе срок её службы значительно снизится.

Также аккумуляторы боятся перепадов температур, саморазряжаются. Плюс ко всему высокая стоимость запчастей и ремонта. Причём самому его сделать вряд ли получится.

Но давайте о приятном. Одно из главных преимуществ гибридного двигателя низкий расхода топлива и минимальные выбросы вредных веществ в атмосферу, а все это благодаря:

  • согласованной работе двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя;
  • применению батареи большой емкости;
  • использованию энергии торможения (рекуперативное торможение), которое преобразует кинетическую энергию движения в электричество.

Кроме того гибридный двигатель собрал в себе массу других инноваций, которые позволят сэкономить топливо и сберечь атмосферу. Среди них:

  • изменение фаз газораспределения;
  • стоп-старт;
  • рециркуляция отработавших газов;
  • подогрев тосола отработавшими газами;
  • электропривод водяного насоса, климат-контроля и усилителя руля;
  • шины с улучшенным качением.

Заметный эффект наблюдается при использовании гибридного автомобиля в городском цикле, когда происходят частые остановки, двигатель работает на холостом ходу.

А вот на трассе, при движении с высокой скоростью, гибридный двигатель уже не так эффективен.
С другой стороны та же батарея даёт возможность более продолжительное время ездить без заправки. Притом батарею можно не заряжать, а заправлять авто лишь топливом.

Двигатель, благодаря компьютерному управлению, всегда работает в оптимальном режиме, как бы вы ни старались его перегрузить.

Часто подобные гибридные автомобили могут передвигаться без топлива. А ещё они отличаются тем, что мотор работает едва слышно.

Надеюсь что статья поможет вам найти правильное решение, если встанет вопрос выбора автомобиля с гибридной силовой установкой.

Разместите ссылку на статью в социальных сетях – возможно ваши друзья уже имеют опыт эксплуатации подобной техники и поделятся своими впечатлениями с вами, а также с читателями нашего блога.

До новых встреч.

Как работает гибридный автомобиль?

Все мы знакомы с автомобилями с бензиновым двигателем, и большинство людей слышали об электромобилях или видели их. Гибридный автомобиль представляет собой комбинацию этих двух. Гибридный автомобиль содержит части как бензиновых, так и электрических автомобилей, пытаясь получить лучшее из обоих миров.

Лучший способ понять преимущества гибридного транспортного средства — представить автомобиль, едущий по шоссе с заявленной скоростью на ровной поверхности. В этом случае двигатель делает три вещи:

  1. Это преодоление сопротивления качению в трансмиссии.
  2. Это преодоление сопротивления воздуха .
  3. Это силовые аксессуары , такие как генератор, насос гидроусилителя руля и кондиционер.

Мощность двигателя может быть не более 10 или 20 л.с., чтобы выдержать эту нагрузку. Причина, по которой автомобили имеют 100- или 200-сильные двигатели, заключается в том, чтобы справляться с ускорением с места, а также при обгонах и подъемах в гору. Мы используем максимальный рейтинг HP только в течение 1% нашего времени вождения.Остальное время мы несем на себе вес и трение гораздо большего двигателя, который тратит впустую много энергии.

В традиционном гибридном автомобиле у вас есть полностью электрический автомобиль. Он включает в себя электродвигатель для подачи всей мощности на колеса, а также аккумуляторы для питания двигателя электричеством. Тогда у вас есть совершенно отдельный бензиновый двигатель , приводящий в действие генератор . Двигатель очень маленький — возможно, от 10 до 20 лошадиных сил — и рассчитан на работу только на одной скорости для максимальной эффективности.Цель этого небольшого эффективного двигателя — обеспечить достаточную мощность для автомобиля на его крейсерской скорости. Во время ускорения батареи обеспечивают необходимую дополнительную мощность. Когда автомобиль замедляется или стоит на месте, аккумуляторы перезаряжаются. Этот тип гибридного автомобиля по сути представляет собой электромобиль со встроенным зарядным устройством для увеличения пробега. Преимущество заключается в том, что небольшой экономичный бензиновый двигатель имеет большой пробег.

Галерея изображений гибридных автомобилей

Единственная проблема с традиционными гибридными автомобилями вес .Автомобиль должен нести вес электродвигателя, генератора, бензинового двигателя и аккумуляторов. Вам не нужно столько батарей, как чистому электромобилю, так что это немного снижает вес, но полноразмерный электродвигатель плюс 10-киловаттный генератор могут весить несколько сотен фунтов.

В частности, Honda Insight пытается найти компромисс. В нем используется бензиновый двигатель большего размера, который подключен непосредственно к трансмиссии, а также тонкий электродвигатель, прикрепленный к двигателю. Бензиновый двигатель обеспечивает большую часть мощности автомобиля, а электродвигатель добавляет дополнительную мощность, необходимую для ускорения.Поскольку электродвигатель может работать как генератор во время торможения и должен работать только часть времени, он очень легкий. Недостатком этого подхода является то, что бензиновый двигатель должен работать с различными скоростями, что снижает его эффективность.

Эти ссылки помогут вам узнать больше:

Как работает гибридный двигатель? Гибридные силовые агрегаты 101

Двигатель, и мотор, и аккумулятор, боже мой! Гибридные силовые агрегаты 101

Эксперт по продуктам | Опубликовано в Технологии в пятницу, 15 сентября 2017 г., в 17:47.

Электрические и гибридные автомобили сегодня в моде.Все больше и больше производителей начинают их производить, и существует множество различных типов. Но как работает гибридный двигатель? Наука и технологии, которые используются в гибридных транспортных средствах, довольно интересны, и их рассмотрение может дать вам лучшее представление о том, что доступно на автомобильном рынке сегодня (и что это может означать для покупателей автомобилей).

Подробнее о двигателях: что лучше: V-6 или четырехцилиндровый двигатель?

Как работает гибридный двигатель?

Традиционный бензиновый (или дизельный) двигатель состоит из двигателя, работающего на топливе, и трансмиссии, которая передает мощность от двигателя к колесам.Гибридный силовой агрегат работает немного по-другому. Если у вас комбинированная газо-электрическая трансмиссия (в отличие от бензинового двигателя с легкой электрификацией), то она фактически будет состоять из четырех частей.

  • Газовый двигатель — Работает так же, как обычный двигатель (может быть, реже) и обеспечивает мощность
  • Аккумуляторный блок — накапливает электроэнергию для использования (от двигателя, от сети или от того и другого)
  • Электродвигатель – вращает колеса, используя мощность двигателя и/или аккумуляторной батареи
  • Трансмиссия — распределяет мощность от газового двигателя к другим местам, может контролировать всю мощность в зависимости от модели

Гибридный автомобиль, который у вас есть, будет определять, сколько будет использоваться каждая из этих частей.Например, если вы используете электроэнергию только для ежедневных поездок на работу, двигатель вообще не будет задействован.

Что такое «легкая электрификация»? Это все еще гибрид?

Термин «гибрид» может сбивать с толку, потому что все, что сочетает в себе традиционную газовую энергию с электрической, считается гибридом. Есть автомобили, в которых аккумулятор заряжается только от двигателя (а не от розетки). Их можно считать гибридными или слегка электрифицированными силовыми агрегатами. Гибридизация помогает двигателю поддерживать скорость и отличное ускорение при меньшем расходе топлива.Обычно они также имеют «рекуперативное торможение».

Что такое рекуперативное торможение?

Каждый раз, когда вы нажимаете на тормоз в традиционном транспортном средстве, вы фактически теряете энергию, которую использовали для движения вперед. При рекуперативном торможении в гибридном или легкогибридном автомобиле эта энергия улавливается и используется, когда вы снова начинаете движение. Энергия торможения сохраняется в аккумуляторе автомобиля, а затем используется, когда автомобиль снова начинает движение. Эта функция может сэкономить много энергии, особенно при движении с частыми остановками или на красный сигнал светофора.

В настоящее время у нас нет гибридных или электрических транспортных средств в нашем подержанном инвентаре здесь, в Third Coast Autos, но с учетом того, сколько новых автомобилей становится доступным на рынке, мы предполагаем, что когда-нибудь в будущем они появятся.

  • Фейсбук
  • Твиттер
  • Пинтерест

Эта запись была размещена в пятницу, 15 сентября 2017 г., в 17:47 и находится в разделе «Технологии».Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через ленту RSS 2.0. И комментарии и запросы в настоящий момент закрыты.

Каковы недостатки гибридного автомобиля?

Некоторых это может удивить, но идея гибридного автомобиля так же стара, как и сам автомобиль. Первый был разработан в 1899 году компанией Lohner-Porsche (да, тот самый Porsche). У него был двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для привода генератора, который снабжал электрической энергией разработанные Порше моторы-ступицы.Эта машина, метко названная «Semper Vivus» (в переводе с латыни «всегда живой»), неуклонно развивалась в течение как минимум пяти лет.

Однако по мере развития гибридные возможности Semper Vivus уменьшались. Фердинанд Порше и Людвиг Лонер, дуэт, спроектировавший автомобиль, придумали несколько интересных улучшений. Путем установки аккумуляторов меньшего размера (44-элементный аккумулятор вместо 74-элементного) и замены двух ДВС мощностью 2,5 л.с. на более мощный 5.С 5-литровым двигателем Semper Vivus стал гораздо более экономичным автомобилем. Эти изменения уменьшили вес автомобиля, улучшили характеристики и снизили его общую стоимость и сложность.

Этот короткий урок истории о гибридном автомобиле дал нам первый ответ на вопрос, поставленный в заголовке. Дополнительный вес и сложность — основные недостатки гибридного автомобиля по сравнению с автомобилями с ДВС или электродвигателями аналогичной конструкции.

Гибридный автомобиль по определению — это автомобиль, работающий от электродвигателя (или нескольких) и двигателя внутреннего сгорания.В зависимости от типа гибрида (параллельный, последовательный или подключаемый гибрид) автомобиль с гибридной силовой установкой может двигаться с использованием электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания или их комбинации.

Типы гибридных силовых установок:

В параллельных гибридных системах оба электродвигателя (двигателей) и двигатель внутреннего сгорания приводят в движение колеса. Самый яркий пример — Toyota Prius.

В системе Series Hybrid основной задачей двигателя внутреннего сгорания является подзарядка аккумуляторной батареи, в то время как электродвигатели приводят в движение колеса.Пример? BMW i3 и, в некоторой степени, Chevrolet Volt.

По сравнению с двумя другими типами, в системе Plug-In Hybrid используется аккумулятор гораздо большей емкости. Он предлагает возможность подзарядки от внешнего источника — например, от стандартной бытовой розетки. Одним из самых узнаваемых PHEV является Honda Clarity 2020 года.

Благодаря развитию аккумуляторных технологий гибридные автомобили стали реальной альтернативой автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Тем не менее, недостатки гибридных автомобилей по-прежнему неизбежны, если смотреть на картину в целом.Помимо дополнительного веса и сложностей, гибридные автомобили могут скрывать несколько других недостатков.

Более высокая стоимость покупки и сложная гибридная технология

Из-за более высокой сложности гибридные автомобили значительно дороже, чем их аналоги с ДВС. В дополнение ко всем технологиям, которые обычно устанавливаются в обычном автомобиле, гибридные автомобили оснащены:

  • электродвигателями
  • большой аккумуляторной батареей колеса
  • значительная дополнительная проводка
  • усовершенствованная система охлаждения
  • значительно более сложная система центрального компьютера.

Помимо увеличения общей стоимости покупки, дополнительные технологии в гибридном автомобиле могут повлиять на затраты на техническое обслуживание. Если быть точным, обслуживание может оказаться на удивление дорогим, если элементы гибридной системы получат какие-либо повреждения. Хотя производители автомобилей предлагают комплексные гарантии на детали гибридного автомобиля (включая аккумулятор) сроком на семь и более лет, покупка подержанного гибридного автомобиля по-прежнему сопряжена с особым риском. Например, замена поврежденного или изношенного аккумулятора может стоить 6000 долларов США вне гарантии (в зависимости от автомобиля и типа аккумулятора).

Производительность

За исключением некоторых высокопроизводительных автомобилей, таких как McLaren P1, Honda NSX или Porsche Panamera E-Hybrid Turbo S, гибридные автомобили обычно разрабатываются с одной целью: повысить эффективность использования топлива и снизить выбросы углерода. . Обычно это позволяет дизайнерам и инженерам формировать каждую часть гибридного автомобиля для достижения этих целей. Короче говоря, гибридные автомобили оснащены шинами с низким коэффициентом трения, более эффективной системой кондиционирования воздуха, более низким уровнем настройки двигателя внутреннего сгорания и трансмиссией, точно настроенной для достижения максимально возможной эффективности использования топлива.При большей массе эти решения влияют на общую производительность автомобиля. На самом деле гибридный автомобиль будет медленнее своих не менее мощных современников с ДВС.

Экономия топлива на открытых дорогах или шоссе

Согласно исследованию, проведенному Университетом Карнеги-Меллона в 2013 году, гибриды не имеют большого смысла, если вы добираетесь до работы, в том числе по трассе. Согласно опросу, гибридные автомобили, движущиеся по шоссе, наносят такой же ущерб окружающей среде, как и автомобили с обычным двигателем.С другой стороны, гибриды действительно выделяют меньше загрязняющих веществ в городском движении.

Более высокие страховые тарифы

По мнению специалистов по страхованию автомобилей, страхование гибридных автомобилей обходится на 41 доллар в месяц дороже, чем средний тариф страхования автомобилей в США. Специалисты по автострахованию обнаружили, что основные причины увеличения автострахования для гибридных автомобилей связаны с увеличением покупной цены гибридных автомобилей, стоимостью сложных гибридных технологий на борту и характером средних покупателей гибридных автомобилей.Покупатели гибридных автомобилей обычно живут в городских районах с более высокими страховыми тарифами. Кроме того, ремонт поврежденных обычных автомобилей обходится не так дорого, как ремонт гибридных автомобилей, что играет значительную роль в расходах на страхование автомобиля.

Снижение эффективности использования топлива гибридом в холодную погоду

При более низких температурах гибридным батареям требуется больше времени для достижения рабочей температуры. Это означает, что химическая реакция внутри батарей, которая высвобождает энергию для электродвигателя, достигает максимальной производительности гораздо медленнее, чем батареи в теплую погоду.В то же время двигатель внутреннего сгорания должен обеспечивать больше энергии, выделяемой в процессе сгорания топлива, что является основной причиной повышенного расхода топлива гибридными автомобилями в холодную погоду.

Гибридные автомобили лучше всего работают в городских районах и при более высоких температурах. Их уровень сложности, дополнительный вес и более высокая покупная цена представляют собой очевидный недостаток, но более высокая топливная экономичность в городских условиях вождения и обширная гарантия могут компенсировать эти недостатки.

Гибриды и электромобили: как они работают

Как гласит история, первый в мире автомобиль был построен в 1769 году и приводился в движение паром. Однако современное транспортное средство, которое мы знаем, было разработано Карлом Бенцем более века спустя, в 1885 году. Его трехколесное транспортное средство сочетало в себе двигатель внутреннего сгорания (ДВС) со встроенным шасси и было первым, запущенным в производство. чтобы потребители покупали. Но точно так же, как эти ранние движители людей различались по силовой установке, сегодняшние транспортные средства различаются.

ДВС остается основным двигателем подавляющего большинства транспортных средств на дорогах сегодня — новых и подержанных. Но первая Toyota Prius, бензиново-электрический гибрид, представленный в Японии в 1997 году, стал катализатором перемен. Сегодня электрифицированные и альтернативные силовые агрегаты стали частью основного разговора. Даже электромобили на топливных элементах (FCEV) все чаще обсуждаются.

FCEV, в отличие от электромобилей (EV), о которых мы поговорим ниже, не являются широко доступными, поскольку отсутствие общественной инфраструктуры ограничивает их использование Калифорнией и Гавайями.Но автопроизводители, и в частности Honda, Hyundai и Toyota, продолжают совершенствовать технологии, которые, как предлагается, предлагают запас хода на электротяге лучше, чем на аккумуляторе, в сочетании с 5-минутным временем дозаправки.

В FCEV водород, который является самым распространенным элементом во Вселенной, преобразуется топливными элементами для выработки энергии, подаваемой на электродвигатель. Выбросы составляют не что иное, как водяной пар.

Что касается электромобилей, то Tesla, самый печально известный их производитель, еще больше раздвинула границы того, чем может быть обычный автомобиль, благодаря своей линейке мощных, технологичных моделей.Но Тесла больше не единственная игра в городе. Из-за экологических проблем, правительственных постановлений и растущего интереса потребителей у каждого мирового автопроизводителя уже есть электромобили в линейке или в разработке. И это даже без учета новых автопроизводителей, выпускающих только электромобили, которые, кажется, появляются почти ежемесячно, таких как Karma, Lucid, Rivian и другие.

Тем не менее, какими бы знакомыми ни были термины гибрид, подключаемый гибрид и EV , как на самом деле работает каждый тип транспортного средства — от дальности пробега и времени зарядки аккумулятора до затрат и обслуживания — остается загадкой для многих потребителей. .Считайте то, что следует ниже, вашей шпаргалкой.

Как работает гибридный автомобиль?

Проще говоря, гибрид объединяет ДВС с электродвигателем для приведения автомобиля в движение. Однако эта категория дополнительно определяется мягкими и стандартными гибридными подмножествами. Вышеупомянутый Prius является стандартным гибридом, что означает, что автомобиль может работать исключительно на ДВС, электродвигателе или их комбинации.

Высоковольтная аккумуляторная батарея в гибридах отделена от стандартной 12-вольтовой аккумуляторной батареи автомобиля и заряжается за счет захвата энергии при торможении автомобиля или, в некоторых автомобилях, при движении накатом.В гибридном варианте электродвигатель справляется с легкими задачами, такими как ускорение на низкой скорости и движение в пробках с частыми остановками.

Поскольку при таком вождении газовый двигатель не работает, топливо не расходуется. Вот почему гибриды превосходят своих аналогов с двигателем внутреннего сгорания с точки зрения пробега по городу по рейтингу EPA. Но как только транспортное средство движется с более высокой скоростью, например, по автостраде, ДВС берет на себя основную ответственность в качестве источника энергии. Таким образом, рейтинг пробега по шоссе для гибрида остается таким же, как и для негибридных автомобилей.

Мягкий гибрид отличается тем, что его меньший электродвигатель и менее мощная батарея или электрическая система не могут поддерживать движение только на электромобиле. На самом деле, некоторые люди вообще не считают мягкие гибриды гибридами. Скорее, «мягкий гибрид» — это ссылка, которую автопроизводители используют для объяснения этих типов систем электрифицированных транспортных средств. «Легкая электрификация» — еще один способ, которым автомобильные компании называют эти типы систем.

Поскольку гибриды сочетают в себе двигатель стандартного размера с большим электродвигателем, общий диапазон экономии топлива действительно превышает показатель негибридов в том же сегменте транспортных средств.Еще одним преимуществом этой гибкой трансмиссии является то, что транспортным средством можно управлять так же, как обычным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, без дополнительных стрессовых факторов, таких как беспокойство по поводу запаса хода. Это беспокойство, которое водители электромобилей иногда испытывают в связи с сокращением запаса хода батареи и отсутствием зарядных станций, что может привести к тому, что они останутся без работающего автомобиля.

Кроме того, внедрение и широкое использование специализированных гибридных систем позволило автопроизводителям производить гибриды в рамках существующих модельных рядов. Таким образом, вместо того, чтобы ограничивать такие силовые агрегаты только гибридными моделями, такими как Toyota Prius, потребители могут выбирать гибридные версии более знакомых автомобилей, начиная от семейной Honda Accord и заканчивая ориентированным на производительность Porsche Panamera.

Кроссоверы, внедорожники и грузовики также не лишены гибридных опций. Кроме того, существенно сократилась разница в цене между гибридным и идентичным в остальном ДВС. Например, Honda CR-V Hybrid 2020 года всего примерно на 1200 долларов дороже, чем его негибридный близнец, независимо от уровня отделки салона.

Как работает электромобиль?

Аккумуляторный электромобиль (BEV), или просто EV в более широком смысле, приводится в действие электродвигателем и большим аккумуляторным блоком.Вот и все. Традиционного двигателя нет. Вам не нужно посещать заправочную станцию. Вместо этого весь автомобиль работает на энергии, вырабатываемой аккумуляторной батареей большой емкости. Фактически используемые батареи, как правило, представляют собой литий-ионные элементы, которые укладываются друг на друга, а затем группируются в модули. В сочетании с другими компонентами эта интегрированная система образует аккумуляторную батарею.

И, в отличие от обычного ДВС, аккумуляторная батарея может располагаться в любом месте автомобиля. По таким причинам, как дополнительная устойчивость, улучшенная динамика вождения, доступность обслуживания и дополнительная грузоподъемность, эти пакеты обычно укладывают на дно платформы автомобиля, располагаясь под полом салона.Таким образом, без двигателя у вас может быть как задний багажник, так и передний багажник (также известный как frunk).

Преимущество электромобиля по сравнению с гибридом заключается в том, что все, что связано с традиционным двигателем, исключено. Ушли в прошлое не только остановки топливного бака, но и некогда рутинные услуги, такие как замена масла. И без прогрева двигателя перед достижением пика производительности электромобили предлагают мгновенную мощность по требованию, особенно после остановки.

Зарядка автомобиля также более доступна и более стабильна по цене, чем постоянно колеблющиеся цены на бензин и дизельное топливо.И, конечно же, минимизация вашего углеродного следа приносит пользу всем нам, особенно когда зарядка совпадает с использованием экологически чистых технологий, таких как солнечные батареи.

Кроме того, несмотря на популяризацию электромобилей Tesla, они также пошли по пути, по которому пошли гибриды. Другими словами, ваш путь к владению электромобилем становится проще и дешевле с каждым модельным годом. Автопроизводители от Audi до Volkswagen в настоящее время предлагают множество электромобилей, и непрерывный поток будущих моделей постоянно попадает в заголовки, например, Ford Mustang Mach-E и Nissan Ariya.

Конечно, мы уже упоминали о некоторых недостатках электромобилей. Тревога по дальности по-прежнему остается ощутимым страхом, особенно для тех, кто любит дальние поездки. Хотя многие электромобили теперь могут проехать более 200 миль, прежде чем им потребуется полная перезарядка, это все же меньше, чем в среднем 300 миль на бак традиционного ДВС.

Кроме того, в дорожных поездках заправочных станций больше, чем станций зарядки электромобилей, а заправка ДВС занимает гораздо меньше времени, чем перезарядка электромобиля, которая обычно требует 30 минут для достижения 80% емкости аккумулятора при использовании самого быстрого, самого мощного, и самые дорогие зарядные устройства.Выберите более доступное зарядное устройство или зарядное устройство с меньшей мощностью либо по собственному желанию, либо потому, что у вас нет другого выбора, а подзарядка может занять несколько часов.

Как работает подключаемый гибрид?

Теперь подключаемый гибридный электромобиль (PHEV) — это Златовласка температурных испытаний ДВС и BEV — в большей степени, чем гибрид. Оснащенные аккумуляторными батареями гораздо большего размера, чем гибриды, PHEV предлагают от 20 до 35 миль пробега только на электричестве и до скоростей на автомагистралях. Гибриды, с другой стороны, обычно предлагают только электрическое вождение только на низких скоростях и только на милю или две.

Однако, как и гибрид, PHEV имеет ДВС, работающий на газе. Он включается, когда необходима максимальная мощность для ускорения или подъема в гору, а также вступает в действие, когда аккумуляторная батарея достигает минимального уровня заряда и больше не может питать автомобиль сама по себе.

Комбинация дальности хода и скорости PHEV от электрических и бензиновых источников энергии означает, что они могут работать исключительно как электромобиль во время обычных поездок на работу и в то же время путешествовать по пересеченной местности, не беспокоясь о запасе хода или необходимости подключения к сети. и зарядите аккумулятор.Кроме того, при использовании в качестве газоэлектрического гибрида PHEV обеспечивает более высокую экономию топлива по сравнению с ДВС. А поскольку их аккумуляторные батареи не такие большие и мощные, как в электромобилях, перезарядка происходит быстро. Вы даже можете сделать это на ночь, используя не более чем обычную бытовую розетку.

Конечно, выбросы PHEV не равны нулю. Они также немного дороже, чем гибриды и автомобили с ДВС, и они по-прежнему требуют замены бензина и масла. Тем не менее, PHEV является достойным вариантом в качестве транспортного средства на альтернативной энергии, если вы не готовы взять на себя все обязательства по использованию BEV.

Что лучше: гибрид, подключаемый гибрид или электрический?

Если вы хотите приобрести более экологичную машину, чем традиционный автомобиль с ДВС, выбор между гибридом, подключаемым гибридом и электромобилем зависит от вашей ситуации и уровня комфорта.

Выбор гибрида — отличный способ повысить эффективность и сжигать меньше бензина, что означает, что ваш автомобиль будет выбрасывать в воздух меньше загрязняющих веществ. Гибриды также не требуют каких-либо изменений в существующих привычках вождения.И они обычно не стоят намного дороже, чем традиционный ДВС.

Выбор электромобиля исключает поездки на заправочную станцию, замену масла и обеспечивает значительный прирост производительности в сочетании с нулевым уровнем выбросов при использовании автомобиля. Но если вы не готовы установить домашнюю зарядную станцию ​​уровня 2, вам неудобно находить источники электроэнергии вдали от дома, и вы не готовы платить большие деньги за электромобиль, это может не будет правильным транспортным средством для вас.

Выбор PHEV представляет собой лучшее из обоих миров. При вождении предсказуемым образом можно использовать электричество. Когда жизнь бросает вас в непредсказуемую петлю или вы просто хотите отправиться в путешествие, бензиновый двигатель справится с работой без необходимости искать способ перезарядки аккумулятора. А цена PHEV находится между гибридными моделями и моделями EV.

гибридных автомобилей | Университет Теннесси на Chattanooga

Использование энергии автомобиля — обычное транспортное средство, городской цикл
Использование энергии автомобиля — гибридный автомобиль, городской цикл 3 серии 3 Parallel Hybrid Dual-Mode Hybrid
зарядки Поддержание и зарядка не поддерживающих гибридов
Зачем ставить двигатель внутреннего сгорания в электромобиль?
Как насчет выбросов?
Топливные элементы
Маховики

В настоящее время существует множество различных конструкций гибридно-электрических систем, использующих чистые дизельные двигатели, двигатели на альтернативных видах топлива, газовые турбины или топливные элементы в сочетании с батареями.На стадии разработки находятся даже некоторые новые технологические концепции, в которых вместо батареи используются запоминающие устройства, такие как маховики и ультраконденсаторы. Использование двух разных источников энергии определяет гибрид.

Существует множество конфигураций и вариантов конструкции HEV, которые можно сгруппировать в три категории: последовательные (HEV с увеличенным запасом хода), параллельные (HEV с усилителем) и двухрежимные HEV.

Конечной целью гибридного электромобиля является обеспечение эквивалентной мощности, запаса хода, стоимости и безопасности обычного автомобиля при одновременном снижении затрат на топливо и вредных выбросов.В настоящее время HEV может работать почти в два раза эффективнее, чем традиционные автомобили внутреннего сгорания.

Обычные двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию жидкого топлива в энергию вала. Вся энергия процесса сгорания сосредоточена вокруг коленчатого вала, за исключением энергии, теряемой в виде тепла. Типичный автомобиль с ДВС использует только приблизительно 16% энергии жидкого топлива для движения автомобиля. Тепло, выделяемое в процессе сгорания, расходует большую часть энергии, в то время как потери на трение от сотен движущихся частей в двигателе, трансмиссии и механическом соединении с ведущими колесами потребляют остальную часть.HEV, с другой стороны, разработаны с учетом энергоэффективности.

Основным источником энергии, используемым сегодня в наиболее распространенных ГЭМ, являются батареи. Аккумулятор не содержит движущихся частей. Единственная потеря энергии — это очень небольшое количество тепла в ходе цикла разряда. Как упоминалось ранее, гибридные электромобили используют два разных источника энергии. Аккумуляторы обычно являются основным источником энергии для транспортного средства, а вспомогательный двигатель, работающий на бензине, дизельном топливе или альтернативных видах топлива, таких как метанол, этанол или сжатый природный газ, обеспечивает вспомогательную энергию.В некоторых случаях верно обратное, когда батареи обеспечивают вспомогательное питание в периоды высокого энергопотребления. На приведенных ниже диаграммах (любезно предоставленных программой DOE — HEV) энергопотребление обычного транспортного средства сравнивается с энергопотреблением гибридного электромобиля.

Наверх

Обратите внимание на отсутствие потерь на холостом ходу и значительное снижение потерь в двигателе гибридного автомобиля, как показано ниже.

Наверх

Как показано на диаграмме ниже, гибридный электромобиль будет преодолевать в два раза большее расстояние, чем обычный автомобиль, при том же количестве энергии.Двигатель внутреннего сгорания неэффективен не только из-за количества потерь энергии, возникающих при передаче энергии из жидкого состояния в трансмиссию, но также становится более неэффективным, когда транспортное средство не движется, а двигатель все еще потребляет энергию. .

Источник/Поглотитель энергии

Гибридный электромобиль

Двигатель внутреннего сгорания

Топливо

100

100

Потери при передаче

-6

-6

Потери на холостом ходу

0

-11

Дополнительные нагрузки

-2

-2

Потери двигателя

-30

-65

Рекуперативное торможение

+4

0

 
Общая оставшаяся энергия

66

16

Гибридный электромобиль может использовать энергию, вырабатываемую его вспомогательным двигателем, даже когда автомобиль не движется, сохраняя энергию, вырабатываемую на холостом ходу, в аккумуляторной батарее.Кроме того, HEV восстанавливают 10% или более энергии, потребляемой при движении транспортного средства во время замедления, за счет изменения направления тока от приводных двигателей. Двигатели становятся генераторами, а энергия возвращается в батарею в процессе, известном как рекуперативное торможение. Это также помогает продлить срок службы тормозной системы.

Наверх

Серия Гибрид

В серийном гибриде к колесам подключается только электродвигатель.В «классической» серии HEV электрический генератор, соединенный с двигателем, подает электричество на батарею, которая, в свою очередь, питает электродвигатель. Как правило, установка двигатель/генератор поддерживает заряд батареи на уровне 60-80%. Когда батарея достигает нижнего предела, двигатель запускается. Точно так же, когда батарея достигает верхнего предела, двигатель выключается. Однако в гибридных электромобилях некоторых серий электроэнергия для двигателя может поступать как от аккумуляторных батарей, так и от двигателя/генераторной установки. Поскольку к колесам подключены только электродвигатели, двигатель может работать с оптимальной производительностью, что значительно снижает выбросы.

Вся мощность привода передается электрически
Могут потребоваться аккумуляторы большего размера
Требуется бортовая зарядка
Требуется некоторая внешняя зарядка
Оптимизация за счет отделения частоты вращения двигателя от скорости автомобиля
Двигатель никогда не работает на холостом ходу, что снижает общие выбросы
Может не требовать трансмиссии двигатель большой мощности

С
Е
Р
И
Е
С

Наверх

Параллельный гибрид

Параллельные гибриды имеют механическое соединение с колесами как от электродвигателя (двигателей), так и от двигателя, что позволяет транспортному средству разгоняться быстрее, чем серийные HEV.Эти автомобили не нуждаются в специальном генераторе и подключены к электрической сети для подзарядки аккумуляторов (хотя электродвигатель можно использовать в качестве генератора для подзарядки аккумуляторов через муфту). В параллельном HEV электродвигатель помогает двигателю во время запуска и ускорения.

 

Электродвигатель и двигатель соединены непосредственно с колесами
Может работать с батареями меньшего размера
Требуется зарядка вне борта
Быстрее разгоняется благодаря двум источникам питания
Двигатель работает на холостом ходу
Упаковка компонентов менее гибкая
Может не требовать трансмиссии мотор

П
А
П
А
Л
Л
Е
Л

Примером параллельного гибридного автомобиля является автобус HIMR (HINO Motors) в Японии.

Наверх

Двухрежимный гибрид

Двухрежимные гибриды — это в основном параллельные гибриды с отдельным генератором, который также позволяет перезаряжать батареи. В нормальных условиях движения двигатель приводит в движение как колеса, так и генератор, который, в свою очередь, подает питание на электродвигатель и аккумуляторы. Во время полного ускорения или при большой нагрузке двигатель получает дополнительную мощность от аккумулятора.

 

Двигатель может питать как аккумуляторы, так и ведущие колеса
Требуются средние и большие аккумуляторы
Требуется зарядка на борту и вне борта
Ускоряется благодаря двум источникам питания
Двигатель работает на холостом ходу
Упаковка компонентов менее гибкая
Может не требовать трансмиссии
Требуется тяжелый -рабочий двигатель

D
U
A
L

M
O
D
E

Пожалуй, самым успешным двухрежимным гибридом является Toyota Prius.В Prius, когда автомобиль начинает движение, двигатель выключается, и только электродвигатель приводит в движение колеса, получая энергию от аккумуляторов.

Наверх

Поддерживающие и неподдерживающие гибриды

Кроме того, гибриды могут быть определены как «поддерживающие заряд» или «неподдерживающие заряд». В системе HEV с «поддерживающим зарядом» гибридный источник питания способен обеспечивать достаточную энергию независимо от накопителя (обычно от батареи) для управления транспортным средством, как если бы оно было обычным транспортным средством.Пока у гибрида есть топливо для двигателя, автомобиль будет работать.

Гибридный источник питания в HEV с «неподдерживающим зарядом» может обеспечивать только энергию для подзарядки и не может сам по себе обеспечивать энергию, необходимую для движения транспортного средства. Если для разгона HEV требуется мгновенная мощность 120 кВт, а гибридный источник питания способен обеспечить только 60 кВт, HEV считается системой с «неподдерживающей зарядкой», поскольку двигатель/генератор не может производить энергию, необходимую для ускорения. транспортное средство.Эта система должна иметь дополнительную энергию от накопителя (аккумулятора) для удовлетворения энергетических потребностей автомобиля. Систему «неподдерживающего заряда» часто называют «расширителем диапазона», поскольку она предназначена для увеличения диапазона транспортного средства.

Наверх

Зачем ставить двигатель внутреннего сгорания в электромобиль?

Возможно, вы спрашиваете себя, почему кто-то взялся за создание электромобиля, а потом развернулся и поставил в него двигатель внутреннего сгорания.Есть много причин, почему это делается, некоторые по выбору, а другие по необходимости. Существующая технология аккумуляторов не обеспечивает электромобилям диапазон, приемлемый для потребителей. Средний путь до работы составляет около 40 миль. В настоящее время прогнозируется, что электромобили будут иметь запас хода в диапазоне 80-100 миль с использованием передовых технологий аккумуляторов, таких как NiMH. Опросы показывают, что этот диапазон является пограничным для желаний пассажиров.

Транспортные потребности выходят за рамки обычного семейного автомобиля. Есть грузовики, автобусы и другие коммерческие транспортные средства, которые также могут извлечь выгоду из технологии EV, но размер этих типов транспортных средств еще больше сокращает диапазон, который может обеспечить текущая аккумуляторная технология.Именно здесь гибридная концепция становится очень ценной. Поскольку в HEV есть два источника энергии, вспомогательный источник энергии, которым обычно является двигатель внутреннего сгорания, может быть значительно уменьшен в размерах. Хорошим примером этого является гибридный электрический HMMWV, автомобиль военного назначения, разработанный и построенный PEI Electronics в рамках гранта DARPA. Первоначальный двигатель автомобиля объемом около 9 литров был заменен свинцово-кислотным аккумулятором на 288 вольт и вспомогательным двигателем на 2 литра.

Гибридные вспомогательные электрические источники питания имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными двигателями внутреннего сгорания. Начнем с того, что альтернативные виды топлива (такие как природный газ, пропан, сжиженный природный газ и сжатый природный газ) не вызывают коррозии и не токсичны, обладают высокой температурой воспламенения, легче воздуха и имеют узкий диапазон воспламеняемости, что делает альтернативные виды топлива безопасные по своей природе виды топлива по сравнению с другими источниками топлива. Альтернативные виды топлива не загрязняют почву или воду.Альтернативные виды топлива всегда будут подниматься в атмосферу на открытом воздухе, в отличие от других видов топлива, которые тяжелее воздуха и могут скапливаться на земле в виде жидкости или пара. Альтернативные виды топлива содержат характерный одорант, который позволяет обнаруживать его при концентрации в воздухе 0,5%, что значительно ниже уровней, которые могут вызывать сонливость из-за вдыхания, и значительно ниже самой слабой концентрации, которая может поддерживать горение.

Наверх

Что насчет выбросов?

Эти виды топлива дополнительно снижают вредные выбросы.Поскольку двигатель рассчитан на некоторую среднюю нагрузку, а батарея обеспечивает энергию для пиковых нагрузок, двигатель можно настроить или управлять им с помощью компьютера, чтобы он работал с максимальной эффективностью. Двигателю не нужно ускоряться или замедляться при изменении нагрузки.

Природный газ является наиболее экологически чистым альтернативным топливом. Выбросы выхлопных газов двигателей, работающих на природном газе, намного ниже, чем у аналогичных автомобилей, работающих на бензине. Например, выбросы окиси углерода из природного газа ниже примерно на 70 процентов, выбросы неметановых органических газов — на 89 процентов, а выбросов оксидов азота — на 87 процентов.В дополнение к этому сокращению загрязняющих веществ, природные газы также выделяют значительно меньше парниковых газов и токсинов, чем автомобили, работающие на бензине.

При заправке и использовании природный газ практически не выделяет испарений. Для автомобилей с бензиновым двигателем выбросы в результате испарения и заправки топливом составляют не менее 50 процентов от общего объема выбросов углеводородов автомобиля. Использование природного газа в качестве альтернативного топлива для HEV может снизить выбросы углекислого газа почти на 20 процентов.

Воздействие уровня взвешенных мелких твердых частиц, присутствующих во многих U.Было показано, что S. города увеличивают риск респираторных заболеваний. Дизельный выхлоп рассматривается как опасный загрязнитель воздуха. Двигатели, работающие на природном газе, производят лишь незначительное количество этого вещества.

На единицу энергии природные газы содержат меньше углерода, чем любое другое ископаемое топливо, и, таким образом, производят более низкие выбросы CO2 на пройденную милю транспортного средства. Хотя двигатели, работающие на природном газе, действительно выделяют метан, еще один основной парниковый газ, любое незначительное увеличение выбросов метана будет более чем компенсировано существенным сокращением выбросов CO2 по сравнению с другими видами топлива.

Использование природного газа во вспомогательном двигателе также снижает уровень выбросов окиси углерода (примерно на 70 процентов ниже, чем у сопоставимого бензинового автомобиля) и летучих органических соединений. Хотя эти два загрязнителя сами по себе не являются парниковыми газами, они играют важную роль в разрушении метана и некоторых других парниковых газов в атмосфере
и, таким образом, увеличивают глобальную скорость разложения метана.

В то время как обычный бензин содержит больше энергии на единицу объема по сравнению с альтернативными видами топлива (показано в таблице ниже), разница в стоимости между бензином и альтернативными видами топлива компенсирует потерю энергии на единицу объема пробега.

Наверх

Топливо и первичный или типовой состав

Доступная энергия для мощности в одном галлоне

Фактор: Галлоны, необходимые для того же пробега, что и бензин

Неэтилированный обычный бензин
(C8h25-18)

114 000 БТЕ

1,00 галлона жидкости

Природный газ (Ch5)

114 000 БТЕ

1.00 галлонов жидкости

Сжиженный природный газ (СПГ) (гл. 5)

76 000 БТЕ

1,50 галлона жидкости

Дизель (С16х44)

128 000 БТЕ

0,89 галлона жидкости

Пропан (HD5)(C3H8)

82 450 БТЕ

1,38 галлона жидкости

Метанол (Ch4OH)

57 000 БТЕ

2.00 галлонов жидкости

M85 (85% метанол, 15% бензин)

65 500 БТЕ

1,74 галлона жидкости

Наверх

Топливные элементы

Продолжаются исследования, направленные на то, чтобы сделать гибридные электромобили еще более эффективными и экологически безопасными. Основной упор на данный момент делается на методы накопления энергии. Первичные накопители энергии транспортных средств, такие как топливные элементы, могут повысить энергоэффективность.Топливный элемент — это электрохимическое устройство, в котором топливо реагирует с кислородом, высвобождая электроны и производя электричество. Самое большое преимущество топливного элемента заключается в том, что он производит нулевые выбросы.

Транспортные средства на топливных элементах представляют собой привлекательный шаг вперед по сравнению с транспортными средствами с батарейным питанием. Они предлагают преимущества питания от батареи, но могут быть быстро перезаряжены и могут работать дольше между дозаправками. В настоящее время разрабатывается множество различных типов топливных элементов, и все еще происходит усовершенствование устройств, которые еще не поступили на производственную линию.Наиболее распространенный тип топливного элемента известен как топливный элемент PEM. Эти топливные элементы имеют мембрану протонного обмена, через которую мигрируют протоны атомарного размера, в то время как свободные электроны большего размера проходят через внешнюю цепь в виде электричества.

Справа показан топливный элемент Ballard PEM. Топливный элемент состоит из двух электродов, анода и катода, разделенных электролитом из полимерной мембраны. Каждая сторона электродов покрыта с одной стороны тонким слоем платинового катализатора.Электроды, катализатор и мембрана вместе образуют узел мембранного электрода. Водородное топливо диссоциирует на свободные электроны и протоны (положительные ионы водорода) в присутствии платинового катализатора и анода. Свободные электроны проводятся в виде полезного электрического тока через внешнюю цепь. Протоны мигрируют через мембранный электролит к катоду. На катоде кислород из воздуха, электроны из внешней цепи и протоны объединяются, образуя чистую воду и тепло.Отдельные топливные элементы производят около 0,6 вольт и объединяются в блок топливных элементов для обеспечения необходимого количества электроэнергии.

Наверх

В блоке топливных элементов (показанном слева) газы (водород и воздух) подаются к электродам по обе стороны от PEM через каналы, образованные в пластинах поля потока. Водород по каналам поступает к аноду, где платиновый катализатор способствует его разделению на протоны и электроны. На противоположной стороне ФЭМ воздух течет по каналам к катоду, где кислород воздуха притягивает протоны водорода через ФЭМ.Электроны захватываются в виде полезного электричества через внешнюю цепь и объединяются с протонами и кислородом, образуя водяной пар на стороне катода.

Одной из основных проблем с топливными элементами будет инфраструктура. Есть несколько заправочных станций, которые продают водород. Использование реформера для преобразования других видов топлива в водород увеличивает стоимость топливных элементов и упаковки топливной системы. Таким образом, хотя разработка топливных элементов для автомобилей может быть близка, обычное использование может занять много лет.

Наверх

Маховики

Другим многообещающим устройством, способным накапливать энергию, является маховик. Маховики накапливают энергию механически. Для поглощения энергии маховик преобразует электрическую энергию в кинетическую с помощью встроенного двигателя, заставляя ротор маховика вращаться быстрее. Для подачи энергии кинетическая энергия, хранящаяся в роторе, преобразуется в электрическую энергию с использованием того же двигателя с обратной полярностью катушек возбуждения, в результате чего энергия поступает в батарею.

Маховик работает по тому же принципу, что и функция рекуперативного торможения, но для выработки энергии использует скорость ротора, а не импульс транспортного средства.

Гибридные автомобили — простое руководство

гибрид [произносится как

хахи -брид]

сущ.

Вещь, состоящая из двух разных элементов.

Гибридные автомобили становятся все более и более распространенными, и здесь, в AA Thornton, мы обрабатываем патентные заявки, направленные на широкий спектр используемых технологий.

В этой краткой статье объясняется, что именно подразумевается под «гибридом», различные доступные типы гибридных автомобилей и некоторые используемые технологии.

Что такое гибрид?

Обычно называемые гибридными электромобилями (HEV), как следует из приведенного выше определения, гибридный автомобиль — это просто автомобиль, который использует для движения два разных источника энергии. Двумя различными источниками энергии обычно являются бензин и электричество (наиболее распространены в США) и дизельное топливо и электричество (которые можно найти в Европе).

Существует три основных типа гибридных автомобилей; полных гибридов , мягких гибридов и подключаемых гибридов .

  • Полногибридный двигатель (FHEV) может работать только на двигателе внутреннего сгорания (т. е. дизельном/бензиновом), электрическом двигателе (т. е. питающемся от батарей) или на их комбинации. Toyota Prius — наиболее известный пример этого. Полный гибрид не подключается к подзарядке; аккумулятор заряжается за счет работы двигателя внутреннего сгорания.
  • Мягкий гибрид имеет электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания, которые всегда работают вместе.Примером этого является Honda Accord Hybrid. Мягкие гибриды не могут работать только в электрическом режиме или только в режиме двигателя внутреннего сгорания; двигатели/двигатели всегда работают параллельно.
  • Подключаемый гибрид (PHEV), как следует из названия, требует подключения к сети, чтобы полностью зарядить аккумулятор. PHEV могут работать только в электрическом режиме.

Используемая технология

Все три типа гибридов имеют общие функции для работы. Цель гибрида — максимально использовать электрическую часть трансмиссии без ущерба для производительности.Снижаются вредные выбросы и повышается топливная экономичность автомобиля. Это связано с тем, что электродвигатель более эффективен, чем двигатель внутреннего сгорания, и не производит выбросов.

Исключением из этой цели могут быть La Ferrari, McLaren P1 и Porsche 918. Эти высокопроизводительные автомобили используют свои электродвигатели для достижения максимальной производительности, а не для максимальной эффективности и экологичности.

«Мы хотели использовать гибридную технологию для повышения производительности, как в F1, а не просто для снижения расхода топлива и выбросов»

Роберто Федели, технический директор Ferrari

Как упоминалось выше, для питания электрической части гибридного двигателя гибридный автомобиль должен иметь аккумулятор.Размер батареи варьируется в зависимости от того, насколько транспортное средство рассчитано на ее использование, а способ перезарядки батареи зависит от размера батареи.

Например, подключаемый гибрид может частично заряжаться во время движения автомобиля, но обычно его необходимо подключить к сети, чтобы полностью зарядить большую батарею. Для двигателя внутреннего сгорания неэффективно полностью заряжать аккумулятор на ходу.

Аккумуляторы меньшего размера в полных и мягких гибридах можно заряжать несколькими способами:

Рекуперативное торможение

Без такой системы эта кинетическая энергия была бы потеряна – в основном в виде тепла, поскольку тормозные колодки автомобиля нагреваются из-за трения тормозной колодки о тормозной диск.

Стоп-старт

Существует множество различных типов систем «стоп-старт», которые мы не будем рассматривать в этой статье, но, по сути, система «стоп-старт» автоматически глушит двигатель каждый раз, когда автомобиль останавливается (например, на светофоре) и перезапускает его. моментально при нажатии на педаль акселератора.

Цифры

миль на галлон (MPG) могут быть заметно улучшены за счет удаления двигателя из поездки на холостом ходу.

Управление двигателем

Гибридные автомобили также часто включают системы управления двигателем, которые позволяют двигателю управлять электродвигателем/генератором в определенных частях ездового цикла, когда он может это делать наиболее эффективно, то есть заряжая аккумулятор.

Топливную экономичность гибридного автомобиля также можно повысить путем оптимизации двигателя и трансмиссии, например:

Цикл Аткинсона

Полные гибриды чаще всего используют «цикл Аткинсона». Это рабочий цикл четырехцилиндрового двигателя, предназначенный для повышения эффективности за счет мощности за счет сокращения тактов впуска и сжатия.

С добавлением электродвигателя, чтобы заполнить пробелы, водитель не чувствует, что транспортному средству недостает мощности.

Бесступенчатая трансмиссия (CVT)

CVT — это эффективный тип автоматической коробки передач, в котором передаточные числа изменяются более плавно.

Это позволяет двигателю работать в наиболее экономичном диапазоне оборотов, тем самым увеличивая расход топлива на галлон.

Полный гибрид

(FHEV)

напр. Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius, Honda Accord Hybrid

FHEV используют все технологии, описанные выше, и являются наиболее экономичным типом гибридного автомобиля.Они также могут работать в последовательном режиме , параллельном режиме или полностью электрическом режиме .

Полностью электрический режим не требует пояснений и обычно используется FHEV на низкой скорости (например, до 30 миль в час). В серийном режиме также используется электродвигатель для привода колес, но двигатель внутреннего сгорания используется одновременно в качестве бортового генератора. Параллельный режим использует двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель вместе для привода колес.

Мягкий гибрид

эл.грамм. Пежо 308 e-HDi, Феррари ЛаФеррари, Шевроле Малибу

Мягкий гибрид ограничен параллельным режимом, поэтому его действительно можно рассматривать как аккумулятор и вспомогательный двигатель. Электродвигатель недостаточно мощный, чтобы вращать колеса с любой реальной скоростью без помощи двигателя внутреннего сгорания.

Мягкие гибриды, как правило, имеют функцию «стоп-старт» и рекуперативное торможение, но не могут обеспечить показатели расхода топлива на галлон FHEV.

Подключаемый гибрид

напр.Audi A2 E-Tron, BMW i8, Ford C-Max Energi, Kia Optima, Porsche Cayenne S, McLaren P1

Как правило, подключаемые гибриды используют все технологии FHEV, но имеют аккумулятор большей емкости, который можно подключить к сети для зарядки (например, на ночь). Диапазон, который они могут проехать в полностью электрическом режиме, выше, чем у среднего FHEV.

Высокопроизводительные гибриды

напр. McLaren P1, Ferrari LaFerrari и Porsche 918 Spyder

Наконец, как упоминалось выше, гибридные автомобили не обязательно должны быть ориентированы на максимальную эффективность использования топлива.Другая ветвь гибридов использует эту технологию для повышения производительности.

Автомобиль LaFerrari (определяемый как мягкий гибрид из приведенного выше списка) заряжает аккумуляторы во время торможения или каждый раз, когда двигатель внутреннего сгорания создает больший крутящий момент, чем требуется, например, при прохождении поворотов.

Избыточная энергия (хранящаяся в батареях) затем может быть использована для обеспечения ускорения при следующем ускорении водителя.

LaFerrari может проехать около 14 миль в чисто электрическом режиме, но Ferrari ограничила максимальную скорость в режиме полного заряда батареи до 3 миль в час.Как сказал Роберто Федели (технический директор Ferrari):

.

«Вы можете выйти из гаража в режиме чистого аккумулятора, но не более того. Этот автомобиль создан для экстремальных условий »


Если вам нужна дополнительная информация по любому из вышеперечисленных вопросов или вы хотите обсудить разработки в автомобильном мире, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к одному из наших опытных юристов в области машиностроения, физики и механических устройств.


Категория: Последние новости, новости | Автор: Стюарт Гринвуд | Опубликовано: | Подробнее

гибридных электромобилей

гибридных электромобилей

Ханну Яаскеляйнен

Рукопись ПРОЕКТА находится в разработке. Пожалуйста, не цитируйте и не цитируйте!
Этот документ все еще редактируется или находится на рассмотрении.Окончательный вариант может существенно отличаться.

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Гибриды

В гибридной трансмиссии существует два средства обеспечения мощности конечной передачи автомобиля. В то время как гибриды двигателя внутреннего сгорания / электродвигателя являются наиболее распространенными, другие возможности включают: двигатель внутреннего сгорания / гидравлический, двигатель внутреннего сгорания / пневматический, двигатель внутреннего сгорания / маховик и топливный элемент / электрический аккумулятор.Большинство гибридных трансмиссий также содержат средства для хранения энергии (аккумулятор, конденсатор, гидравлический резервуар, маховик и т. д.), но это не обязательно.

Конфигурация трансмиссии. Примерно до 2000 года обычно обсуждались две гибридные трансмиссии, рис. 5. Первая называется параллельной конфигурацией, в которой тепловой двигатель является основным источником энергии, а электродвигатель используется в качестве силовая помощь. Эта помощь может включать в себя различные функции, от управления большинством бортовых систем до обеспечения дополнительной мощности для ускорения, подъема в гору или любой комбинации этих функций.Распределение мощности между тепловым двигателем и электродвигателем является важным параметром при определении общего уровня выбросов трансмиссии. Например, если тепловая машина может быть уменьшена, появятся широкие возможности для минимизации расхода топлива и уровня выбросов. Второй подход представляет собой последовательное гибридное расположение. Гибриды ранних серий можно было бы более точно описать как «электромобили с увеличенным запасом хода», где электродвигатель используется в качестве основного источника энергии, а небольшой тепловой двигатель используется в качестве генератора для подзарядки батарей и увеличения запаса хода автомобиля.

Рисунок 5. Ранние конфигурации гибридной трансмиссии

После 2000 года многие гибридные трансмиссии не подпадали ни под одну из классификаций. Хотя разнообразие гибридных трансмиссий велико, большинство из них основано на одной или обеих конфигурациях, показанных на рис. 5. Для более подробного обсуждения читатель может обратиться к литературе [3087] [3101] .

Гибридные функции. Гибридные трансмиссии могут обеспечивать ряд функций, которые можно использовать для снижения расхода топлива и/или улучшения характеристик автомобиля.Не все гибридные трансмиссии обеспечивают все эти функции. Некоторые из наиболее важных функций включают в себя:

  • Старт/стоп
  • Рекуперативное торможение
  • Увеличение мощности двигателя
  • Двигатель внутреннего сгорания – выключенный режим
  • Расширенные возможности передачи

Старт/стоп — остановка двигателя, когда транспортное средство не выполняет никаких полезных функций (например, остановился на светофоре), может снизить расход топлива.Максимальная экономия топлива может быть достигнута за счет как можно более продолжительного периода выключения двигателя. Поскольку запуск двигателя внутреннего сгорания происходит со значительной задержкой, транспортное средство с функцией «старт-стоп» и без каких-либо других средств приведения в движение транспортного средства, кроме двигателя внутреннего сгорания, должно запустить двигатель за достаточно долгое время до того, как возникнет необходимость приведения транспортного средства в движение. вперед (например, при нажатии педали сцепления, тормоза или рычага переключения передач), чтобы избежать негативного восприятия со стороны водителя транспортного средства.С гибридным транспортным средством, имеющим дополнительный накопитель энергии (например, аккумулятор) и достаточно большой электродвигатель, двигатель может оставаться выключенным даже после начала движения транспортного средства, что потенциально увеличивает экономию расхода топлива. Технологии старт-стоп более подробно обсуждаются в разделе «Технологии сокращения холостого хода».

Рекуперативное торможение — рекуперативное торможение позволяет направить часть изменения кинетической энергии, необходимой для замедления транспортного средства или его компонента (например, ковша экскаватора или фронтального погрузчика), на другие полезные функции транспортного средства.Во многих случаях эта энергия направляется на дополнительное хранение энергии для последующего использования. Тем не менее, это не всегда так. В некотором внедорожном оборудовании ряд функций транспортного средства может выполняться одновременно, например, торможение транспортного средства и одновременная работа стрелы и ковша, что позволяет немедленно использовать энергию рекуперативного торможения без необходимости дополнительного накопления энергии.

Повышение производительности двигателя — некоторые гибридные автомобили достигают значительной части экономии топлива за счет конструкции двигателя с очень низким расходом топлива (например,г., двигатель с циклом Аткинсона, используемый в Toyota Prius). При использовании некоторых из этих конструкций двигателей их использование в негибридном транспортном средстве для приведения в движение потребовало бы дополнительных затрат на двигатель, чтобы избежать потенциального снижения производительности транспортного средства. Гибридная трансмиссия может обеспечить дополнительный крутящий момент для обеспечения требуемой производительности автомобиля при снижении стоимости двигателя.

Работа с выключенным двигателем внутреннего сгорания — эксплуатация транспортного средства с выключенным двигателем является одним из способов использования энергии, захваченной во время рекуперативного торможения, и дальнейшего снижения расхода топлива.Насколько это возможно, зависит от емкости дополнительной системы накопления энергии и мощности, которую может производить второй приводной двигатель. В зависимости от того, как обрабатываются выбросы парниковых газов или загрязняющих веществ, которые не происходят непосредственно из транспортного средства, максимизация потенциальной продолжительности работы двигателя внутреннего сгорания, которая может поддерживаться транспортным средством, путем дополнения запаса топлива транспортного средства другими источниками энергии, такими как электричество может быть выгодным для производителя транспортных средств.Подключаемые гибридные электромобили (PHEV) имеют относительно большую батарею, полную зарядку которой можно получить, только подключив ее к сети, когда автомобиль имеет доступ к электросети. В некоторых случаях эта стратегия может позволить более крупным и мощным пассажирским автомобилям легче соответствовать нормативным ограничениям по CO 2 и расходу топлива без необходимости жертвовать производительностью автомобиля.

Расширенные возможности трансмиссии — некоторые гибридные трансмиссии могут обеспечивать значительную гибкость в выборе режима работы двигателя для заданной потребности автомобиля в мощности.Например, двигатель может работать при минимальном BSFC для заданной выходной мощности, рис. 6 [3086] .

Рисунок 6 . Базовая рабочая схема двигателя для гибридного привода Toyota THS II

Гибридность. Различные функции, которые может выполнять гибридная трансмиссия, очень сильно зависят от ряда факторов, включая относительную мощность вторичного приводного двигателя по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.

Одним из способов классификации электрических гибридных транспортных средств является относительная мощность электрической машины (машин) и двигателя внутреннего сгорания.Это иногда называют гибридностью, H где:

H=Сумма мощности всех электрических машинСумма мощности электрической машины + Мощность двигателя(1)

Таким образом, гибридность отражает способность электрической машины приводить в движение транспортное средство без двигателя внутреннего сгорания и восстанавливать мощность рекуперативного торможения. В Таблице 1 представлена ​​одна разбивка этой классификации, а на Рисунке 7 показаны различные значения H, при которых различные гибридные функции реализуют свой полный потенциал [3087] .На Рисунке 7 концепция подключаемого гибрида, по-видимому, в первую очередь охватывает подключаемые гибриды с двигателем IC, работающим как расширитель диапазона, и может не полностью охватывать диапазон доступных гибридных вариантов, появившихся после 2008 года.

В таблице 1 также показана классификация гибридной функциональности, используемая одним производителем компонентов [3088] . Хотя такие классификации полезны при обсуждении различных гибридных силовых агрегатов, читатель предостерегается от слишком строгого применения таких разделений.Эволюция технологии гибридных приводов означает, что такие классификации могут быстро устареть.

9096 903 15 кВт
Усиление крутящего момента от 6 до 15 кВт
Таблица 1
Классификация гибридных электромобилей по относительной производительности электромашины
Классификация Гибридная функциональность Напряжение 9096
Micro Hybrid <10% <10% Функция запуска
Регенеративное торможение до 2 кВт
12 V
Мягкий гибрид Функция «стоп/старт»
Рекуперативное торможение от 4 до 8 кВт
Увеличение крутящего момента от 3 до 8 кВт
48 В
Мягкий гибрид 10-15% 10-15% 92 Функция торможения 6 110 В+
Полный гибрид 40–50 % Функция «Стоп/Старт»
Рекуперативное торможение автомобиля мощностью от 20 до 100 кВт от 6 до 1 от 20 кВт
Электроусилитель крутящего момента -работа только для ограниченного диапазона
330 В+
Рисунок 7 .Доступные гибридные функции, связанные с гибридностью трансмиссии

Микрогибридные трансмиссии появились примерно в 2007 году и первоначально представляли собой немногим больше, чем обычный двигатель внутреннего сгорания с возможностью запуска / остановки. Согласно более раннему определению гибридных трансмиссий, они на самом деле не были настоящими гибридами, поскольку не было второго двигателя, обеспечивающего мощность транспортного средства. Ранние микрогибриды в первую очередь разрабатывались для электрической системы на 12 В и даже в тех случаях, когда электрическая машина могла использоваться для рекуперативного торможения; рекуперация энергии была ограничена примерно 2 кВт.Важным стимулом для внедрения этих 12-вольтовых систем старт/стоп было то, что они обеспечивали сокращение импорта CO 2 по сравнению с циклом NEDC при относительно небольших затратах. Однако с принятием в Европе цикла WLTP преимущества этих систем значительно уменьшились [3347] .

Мягкий гибрид имеет относительно небольшой электродвигатель для обеспечения тяговой мощности и аккумулятор небольшой емкости. Он предназначен для обеспечения функции старт-стоп наряду с небольшим усилием ускорения и небольшим количеством рекуперативного торможения.События запуска/остановки могут происходить чаще, чем в системах запуска/остановки на 12 В, потому что двигатель можно отключить во время движения автомобиля, а повторный запуск двигателя более плавный. Однако ранние мягкие гибридные трансмиссии были основаны на электрической системе, работающей около 110 В, и дополнительные затраты из-за высокого напряжения не всегда оправдывали относительную экономию топлива, и некоторые производители отказались от этого подхода.

В 2011 году ряд немецких производителей автомобилей объявили о планах разработки электрических систем двойного напряжения 12 В / 48 В для легковых автомобилей.Электрическая система 48 В расширяет ряд гибридных функций, которые могут быть включены в легковые автомобили, избегая при этом необходимости переходить на более высокие напряжения, типичные для мягких гибридов. Это ниже порога 60 В, выше которого необходимо предусмотреть специальные меры предосторожности в электрической системе и провести специальную подготовку для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Более высокое напряжение обеспечивает мощность до 12 кВт и улучшенное рекуперативное торможение. Эти и другие факторы способствуют созданию системы, способной обеспечить экономию топлива/преимущества мягкого гибрида, но при меньших затратах.Для некоторых производителей автомобилей эти системы на 48 В заменяют предыдущее поколение мягких гибридных систем с более высоким напряжением. Переход Европы на WLTP означает, что эти 48-вольтовые гибриды, вероятно, заменят 12-вольтовые системы старт/стоп во многих приложениях [3347] . Как ни странно, эти гибридные системы на 48 В иногда называют различными терминами, включая микро-, микро/мягкие и мягкие гибриды.

Полный гибрид обеспечивает многие из тех же функций, что и мягкий гибрид, но в большей степени.Поскольку в нем используется более крупный электродвигатель и батарея, он может обеспечить большее ускорение и мощность рекуперативного торможения. Кроме того, полный гибрид обеспечивает электрический старт, благодаря чему электродвигатель может разгонять автомобиль без ДВС на небольшие расстояния. Электродвигатель может использоваться для ускорения транспортного средства сам по себе (в чисто электрическом режиме) или в сочетании с двигателем внутреннего сгорания (для большего ускорения, чем обеспечивается одним двигателем).

В то время как более ранние гибридные автомобили с подключаемыми модулями (PHEV) в основном представляли собой электромобили с увеличенным запасом хода, они значительно изменились. Многие современные PHEV обладают всеми функциями и возможностями полного гибрида, но с большей батареей, которая обеспечивает больший запас хода только на электричестве. Кроме того, подключаемые гибриды имеют зарядный порт, который можно использовать для внешней зарядки аккумулятора от электросети, что позволяет им иметь полный запас хода без запуска двигателя внутреннего сгорания.Благоприятное отношение регулирующих органов, таких как Агентство по охране окружающей среды США, к выбросам ПГ, связанным с производством электроэнергии, используемой для зарядки аккумулятора в PHEV, побудило ряд производителей транспортных средств включить PHEV в свой модельный ряд. Они особенно привлекательны для мощных автомобилей премиум-класса, где дополнительные расходы легче покрываются, а потенциальное сокращение выбросов CO 2 велико. В 2010 году Агентство по охране окружающей среды США подсчитало, что выбросы парниковых газов вверх по течению для электромобиля среднего размера составляли около 180 граммов на милю.Для типичного бензинового автомобиля среднего размера выбросы ПГ вверх по потоку составляли около 60 граммов на милю, в то время как у электромобиля чистое значение выбросов ПГ на входе составляло около 120 граммов на милю.

Экономия топлива. На рис. 9 показано преимущество CO 2 (топливная эффективность) современных гибридных автомобилей, работающих на бензине, по сравнению с обычными автомобилями с бензиновым и дизельным двигателем. Как в городе, так и на шоссе обычные дизельные трансмиссии обеспечивают улучшение на 17-20% по сравнению с обычными бензиновыми трансмиссиями.При движении по шоссе преимущество бензинового гибрида незначительно лучше, чем у обычного дизеля, в то время как при вождении по городу преимущество гибрида явно выше на 40-50%.

Рисунок 8 . Сравнение выбросов CO 2 для автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем 2013 модельного года и легких грузовиков по циклам FTP и HWFET в США

Дизельные гибриды. В Северной Америке гибридные трансмиссии автомобилей получили значительный импульс в 1990-х годах благодаря поддерживаемому правительством Партнерству для нового поколения транспортных средств (PNGV).Интересно, что GM, Ford и Chrysler разработали дизель-электрические гибриды, преследуя цель PNGV на 80 миль на галлон. В Японии Honda и Toyota разработали гибриды на основе бензиновых двигателей.

Хотя в Северной Америке еще нет серийных дизельных гибридов, в Европе они были. В ездовом цикле NEDC современные дизельные гибриды обеспечивают примерно 18% преимущества CO 2 по сравнению со средним бензиновым гибридом. Тем не менее, ряд бензиновых гибридов, по-видимому, может сравниться с преимуществами дизеля, рис. 9.Учитывая более высокую цену современных дизельных двигателей, дизельные гибриды кажутся более подходящими для рынка автомобилей премиум-класса. Рисунок 9 . Сравнение выбросов CO 2 для бензиновых и дизельных гибридных электромобилей 2013 модельного года по циклу NEDC

Выбросы. Хотя часто предполагается, что выбросы от гибридных транспортных средств ниже, чем от сопоставимых негибридных транспортных средств, это предположение не всегда подтверждается доказательствами. Хотя расход топлива и выбросы парниковых газов являются основными преимуществами гибридных автомобилей, эти преимущества иногда могут быть завышены и/или обходятся значительно дороже, чем ожидалось.Многие процедуры сертификации, используемые для подтверждения топливной экономичности транспортных средств, были разработаны для негибридных транспортных средств и могут не охватывать многих тонкостей эксплуатации гибридных транспортных средств. Некоторые примеры включают:

  • До 2006 года многие клиенты Toyota Prius замечали, что они не могут достичь экономии топлива, указанной на этикетках экономии топлива Агентства по охране окружающей среды США. Отчасти из-за этого опыта EPA перешло к 5-тактному тесту на экономию топлива для своих требований к маркировке; снижение рейтинга экономии топлива Prius по шоссе/городу на 11 и 36% соответственно.
  • В 2013 году аналогичное несоответствие было отмечено в заявлениях Ford об экономии топлива гибрида C-Max. На этот раз несоответствие было связано с правилами, которые позволяют автомобилям с одинаковым двигателем, трансмиссией и весовой категорией использовать одни и те же данные о значении маркировки экономии топлива. Ford использовал данные об экономии топлива от Fusion для маркировки экономии топлива как для Fusion, так и для C-Max. Однако аэродинамические различия между Ford C-Max и Ford Fusion означали, что данные об экономии топлива Fusion завышали расход топлива C-Max примерно на 13%.

Что касается критериев выбросов, испытания городских автобусов показали, что гибридные автобусы могут значительно увеличить выбросы NOx [3089] . Одна из возможных причин такого несоответствия заключается в том, что процедура сертификации, используемая для сертификации большегрузных гибридных автомобилей, не сертифицирует всю трансмиссию. Например, в США двигатель, используемый в гибридной трансмиссии, обычно сертифицируется для того же набора скоростей FTP и условий нагрузки, что и двигатель, используемый в негибридном транспортном средстве, что делает процесс сертификации гибрида плохо отражающим фактическое использование. операционный цикл.

приложений. Гибридные трансмиссии не ограничиваются малотоннажными автомобилями. Они являются привлекательным вариантом для автомобилей средней и большой грузоподъемности и некоторых видов внедорожной техники. Они также используются в морских приложениях, где они лучше всего подходят для судов с большими изменениями в потреблении энергии, прибрежных промыслов и операций в зонах контроля выбросов. Комбинация дизельного и электрического приводов может обеспечить ряд преимуществ, включая: работу двигателя в наиболее эффективной точке независимо от потребляемой мощности или нагрузки, работу двигателя с выключенным двигателем (требуется в некоторых портах для определенных маневров) и возможность использования двигателей меньшего размера для экономия топлива (дизельный двигатель меньшего размера можно использовать в таких приложениях, как паромы, где полная мощность может потребоваться только в течение относительно коротких периодов времени и где можно часто использовать береговое питание для зарядки аккумуляторов).

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.