Гибридные автомобили — что это такое, виды, характеристика, принцип работы двигателя, плюсы и минусы

В первую очередь, возникает вопрос: гибридные автомобили – что это такое? Гибридная машина – это автомобиль, который использует два или более источника энергии для передвижения. Обычно это сочетание двигателя внутреннего сгорания и электрического мотора, работающих параллельно или последовательно. В зависимости от конструкции гибридной системы, автомобиль может использовать энергию от двигателя внутреннего сгорания для зарядки батарей электрического двигателя, либо наоборот электрический двигатель может помогать двигателю внутреннего сгорания при ускорении.

История гибридных двигателей

Идея создания гибридных автомобилей впервые была высказана ещё в начале 20 века. Однако на практике такие автомобили появились только в конце 20 века. Первый гибридный автомобиль был создан компанией Toyota и назывался Toyota Prius. Он был выпущен в Японии в 1997 году и сразу же вызвал большой интерес. Кстати, покупка Toyota Prius с аукциона гораздо выгоднее, чем где-либо.

Принцип работы гибридных автомобилей заключается в том, что они оснащены двумя источниками энергии – электрическим и бензиновым двигателями. При движении автомобиля, электродвигатель используется для старта и разгона, а бензиновый двигатель – для поддержания скорости на открытой дороге.

Типы гибридных автомобилей

Первое, что нужно знать – существует три основных вида гибридов. Первый так называемый «последовательный гибрид», в котором двигатель внутреннего сгорания механически не связан с колесами транспортного средства, а является приводом для генератора, вырабатывающего электричество, которое подается на электродвигатель, приводящий в движение колеса. Кроме этого, есть еще параллельный и последовательно-параллельный гибридные приводы, а также мягкие и микрогибриды. От этого меняется характеристика гибридов.

Мягкие

Мягкий гибрид (MHEV) – это автомобиль, который использует комбинацию двигателей внутреннего сгорания и электрических моторов для увеличения эффективности топлива и снижения выбросов. Однако, в отличие от полных гибридных автомобилей, мягкие гибриды не могут двигаться только на электрической энергии.

В мягких гибридах электрический мотор помогает двигателю внутреннего сгорания во время ускорения и низкоскоростного движения, а также восстанавливает энергию при торможении и хранит ее в батарее. Однако, когда машина движется на скорости выше определенной, например, 50 км/ч, мотор перестает работать и автомобиль использует только двигатель внутреннего сгорания.

Мягкие гибриды более доступны, чем полные гибриды, так как они не требуют дополнительного оборудования для зарядки, а батареи меньшего размера снижают стоимость автомобиля. Кроме того, они более экономичны и экологически чисты, чем автомобили с обычными двигателями внутреннего сгорания.

Микрогибриды

Микрогибрид сочетает в себе обычный внутреннего сгорания двигатель с электродвигателем небольшой мощности. Это позволяет снизить расход топлива и выбросы вредных веществ, но при этом не создает необходимость в установке большого и дорогостоящего набора аккумуляторов.

В микрогибридах электродвигатель обычно работает в режиме помощи внутреннему сгоранию двигателю при разгоне и принимает участие в рекуперации энергии при торможении. Это значительно снижает нагрузку на двигатель и позволяет сократить расход топлива на 10-15% по сравнению с обычными автомобилями. Микрогибридные технологии используются в автомобилях массового производства различных марок, таких как Audi, BMW, Mercedes-Benz, Toyota и других. Они стали очень популярными среди автопроизводителей, так как позволяют улучшить экологические показатели автомобилей, не увеличивая их стоимость существенно.

Параллельные

В них двигатели внутреннего сгорания и электромотор могут работать одновременно для обеспечения максимальной мощности, а также могут работать по отдельности для более эффективного использования топлива.

В параллельных гибридах двигатель внутреннего сгорания может приводить в движение автомобиль непосредственно, а также заряжать батарею, которая используется для питания электромотора. Электромотор может работать как самостоятельно, так и в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, чтобы обеспечить дополнительную мощность и экономию топлива.

В отличие от последовательных гибридов, в которых двигатель внутреннего сгорания используется только для зарядки батареи и не приводит в движение автомобиль, параллельные гибриды могут работать в различных режимах и обеспечивать более высокую эффективность и экономию топлива. Однако, такие гибриды требуют более сложной и дорогостоящей технологии для своего производства. Отличным вариантом является Нonda Сivic Нybrid с аукциона.

Последовательные

Последовательные гибридные автомобили – это тип гибридных автомобилей, в которых двигатель с внутренним сгоранием (ДВС) работает не напрямую на колеса, а только для генерации электричества, которое затем передается на электрический двигатель, который непосредственно вращает колеса.

В такой конфигурации ДВС работает постоянно на оптимальном режиме, чтобы генерировать необходимое количество электричества, которое затем используется для питания электрического двигателя и зарядки батарей. Это позволяет снизить расход топлива и выбросы вредных веществ.

Однако у последовательных двигателей гибрида есть и некоторые недостатки, включая более сложную конструкцию и высокую стоимость, по сравнению с параллельными гибридами. Кроме того, при использовании электрического двигателя для передвижения на дальние расстояния, может потребоваться дополнительная зарядка батарей.

Последовательно-параллельные

Последовательно-параллельные гибридные автомобили объединяют в себе преимущества параллельной и последовательной конструкции. Они также известны как «полный гибрид» или «полноценный гибрид».

В таких автомобилях двигатель сжигает топливо, как и в последовательной конструкции, но в качестве генератора используется двигатель-электромотор, как в параллельной конструкции. Таким образом, электромотор может работать как генератор электричества, заряжая батареи, а также использоваться для прямого привода автомобиля.

В зависимости от того, какую задачу выполняет двигатель-электромотор, автомобиль может работать только на электрическом приводе, только на двигателе внутреннего сгорания или на обоих источниках энергии одновременно. Такой гибридный автомобиль обеспечивает высокий уровень экономии топлива и сниженные выбросы в атмосферу, а также хорошую производительность и дальность хода. Однако такие автомобили являются более дорогими и сложными в производстве, чем другие виды гибридов.

Принцип работы гибридной машины

Гибридная машина работает на двух источниках энергии: на электродвигателе и на двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Работа гибридного автомобиля может использовать оба источника энергии по отдельности или одновременно, в зависимости от текущей ситуации на дороге и требований водителя.

В основе принципа гибридного автомобиля лежит система рекуперации, которая позволяет использовать энергию, выделяющуюся при торможении и движении вниз. Кинетическая энергия, которая обычно теряется в виде тепла при торможении, передается в гибридный аккумулятор, где затем используется для питания электродвигателя.

В зависимости от режима работы, гибридная машина может двигаться только на электрическом двигателе, только на ДВС или на обоих источниках энергии. В режиме «электромобиль», автомобиль использует только электродвигатель, который питается из гибридного аккумулятора. При этом, электрический двигатель обеспечивает максимальную экономичность и экологичность, но его запас хода ограничен.

Когда мощности электродвигателя не хватает для полной езды на автомобиле, то работает ДВС. При этом, электродвигатель также может использоваться для усиления мощности ДВС, что позволяет снизить расход топлива. Таким образом, гибридная машина может работать как на бензине, так и на электричестве, что обеспечивает большую экономичность и экологичность, чем обычный автомобиль с ДВС.

Преимущества и недостатки такого авто

Гибридные автомобили имеют плюсы и минусы.

Преимущества:

• Экономия топлива: благодаря использованию электрического двигателя в гибридной машине, можно значительно сократить расход топлива и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.
• Надежность: благодаря тому, что гибридная машина имеет два двигателя, она более надежна в работе. Если один из двигателей выходит из строя, автомобиль все равно может продолжить движение на другом.
• Более тихая работа: электрический двигатель работает более тихо, что делает езду на гибридном автомобиле более комфортной и приятной.

Недостатки:

• Высокая стоимость: гибридные автомобили обычно стоят дороже, чем традиционные автомобили с бензиновыми двигателями.
• Сложность ремонта: гибридные автомобили имеют более сложную конструкцию, что может усложнить процесс ремонта и поддержки.
• Ограниченная дальность: большинство гибридных автомобилей имеют ограниченную дальность по сравнению с традиционными автомобилями с бензиновыми двигателями.

Обслуживание и использование гибрида

Обслуживание и использование гибридного автомобиля не сильно отличаются от обычного автомобиля. Однако при эксплуатации гибридного автомобиля нужно учитывать некоторые особенности.

Во-первых, необходимо регулярно проверять и обслуживать электрические компоненты гибридной системы, такие как батарея и электродвигатель, чтобы обеспечить оптимальную работу гибридной системы и продлить ее срок службы.

Во-вторых, водители гибридных автомобилей должны знать, что при езде на электрическом двигателе, движение происходит без звукового сигнала двигателя, поэтому необходимо быть более внимательными и осторожными на дороге.

Также при использовании гибридного автомобиля следует следить за уровнем заряда батареи, чтобы не допустить полного разряда, что может привести к проблемам с запуском двигателя. В некоторых моделях гибридных автомобилей, батарея может заряжаться при движении, поэтому рекомендуется использовать электрический режим езды при возможности. На больших скоростях и при активной езде на топливном двигателе, расход топлива может быть выше, чем у обычного автомобиля той же мощности.

Другие новости

принцип работы, плюсы и минусы

Разное

Кроме классического бензинового или дизельного двигателя существует гибридный автомобиль. Почему он так называется? В чем смысл такого исполнения? Разберемся же как он работает. Какие преимущества имеет и выгодно ли использовать на дистанции.

Содержание

1. Принцип работы гибридного автомобиля
2. Виды гибридов
3. Плюсы и минусы
4. Налог на гибридный автомобиль
5. Ремонт и обслуживание

Принцип работы гибридного автомобиля

Гибридный автомобиль – использует два источника энергии, бензиновый двигатель и электромотор. Они работают сообща, в зависимости от потребностей автомобиля. Момент на колеса передается через сложную трансмиссию. Режим работы обоих двигателей варьируется от условий эксплуатации. В пробке или при медленном и спокойном движении используется электрическая тяга. Если нужно ускориться или подняться в подъем подключается ДВС. 

Виды гибридов

В такого рода транспорте используют различные схемы смешанных установок.

• Микрогибриды – использование вместо стартера специального электромотора в качестве стартера. Он вырабатывает энергию за счет рекуперации. Передает на АКБ заряд, компенсируя работу генератора. Такая схема позволяет снизить потерю мощности на работу генератора. Применяют на BMW, Audi, Hyundai и Mazda для снижения расхода топлива до 15%.
• Умеренный или мягкий. В дополнении в ДВС устанавливается электромотор малой мощности(до 40 л.с.). Он включается, только чтобы помочь бензиновому в сложных условиях. Автомобиль не может полность двигаться на электротяге. Возможен старт с места до 6 км\ч. Далее вступает в работу основной бензиновый двигатель. Экономия топлива может достигать 25%. Применяют такие бренды как GM, Honda, BMW, Ferrari.
• Параллельный гибрид. Возможны 2 типа исполнения. Небольшой мощности мотор(до 70л.с.) между ДВС и КПП. Работает самостоятельно при низких скоростях(до 70км\ч.) при плавном движении. Используют такую схему Volkswagen, Porsche и Mercedes-Benz. Второй вариант предполагает установку электромотора отдельно. Его мощность при этом не ограничена и может достигать 300 л.
  с. Ставиться иногда на моделях Peugeot, Citroën, Nissan и FIAT в качестве силового агрегата на отдельную ось. Чаще всего на задней оси. Увеличивается проходимость за счет подключаемого полного привода.
• Последовательный. В качестве основного силового агрегата использует электродвигатель. ДВС включается только при полной разрядке батареи. Он используется в качестве генератора. Работает без нагрузок. Расход не превышает 2-3 литров на 100 км. Снижается износ ДВС. Такая схема работает в Chevrolet Volt, Opel Ampera и Fisker Karma.
• Последовательно-параллельный гибрид. Объединяют в себе два предыдущих типа. При низкой нагрузке на ДВС, он заряжает батарею. Когда нагрузка возрастает электрическая тяга, включается в работу. Встречается на моделях Toyota Volvo и BMW.

Плюсы и минусы

Гибридный автомобиль имеет ряд явных преимуществ:

1. Пониженный расход топлива. За счет электромотора потребление бензина снижается до 30-50%. Так средний расход бензина у Toyota Prius в смешанном режиме составляет 4-5 литров на 100 км.
2. Снижение уровня шума при движении. За счет отсутствия выхлопа, электромотор издает значительно меньше звуков.
3. Отсутствие необходимости заряжать электробатарею в отличие от полностью электрических машин.
4. Хорошая динамика и запас хода.
5. Увеличенная экологичность за счет снижения выбросов от ДВС.

Минусы гибридного автомобиля:

1. Высокая первоначальная стоимость. Она выше на 30-50%. На вторичном рынке разница с бензиновыми аналогами снижается.
2. Сложное техническое устройство. Много электроники.
3. Более сложное и дорогое обслуживание и ремонт. Мало грамотных специалистов на отечественном рынке.
4. Запчасти необходимо заказывать в связи нераспространенности гибридных автомобилей.
5. Увеличенный вес автомобиля.
6. Возможные проблемы с батареей при очень низкой температуре.

Налог на гибридный автомобиль

В странах Европы и Америке налог на электрические и гибридные автомобили отсутствует. Это стимулирует владельцев пересаживаться на более экологичный вид транспорта. 

В России дела обстоят по другому. Налог за гибридный автомобиль придется платить также как и бензиновый. Все сводиться только к тому, какая мощность указана в ПТС(паспорт транспортного средства). Если указана только мощность ДВС, то и налог будет рассчитываться по этим значениям. Электродвигатель будет числиться “бесплатно”. Но не всегда это так. Если производитель изначально указывает финальную мощность двух двигателей, тогда придется платить за мощность и бензинового двигателя и электрического.

Ремонт и обслуживание

Гибридный автомобиль, как и обычный необходимо обслуживать и ремонтировать. В большинстве случаев эксплуатация не приносит больших неудобств. Текущее обслуживание выполняется в обычном сервисе. Не все умеют обращаться с гибридным автомобилем. Существуют специальные сервисы, где работают мастера обученные таким работам. За сложный ремонт возьмутся единицы.

Автовладельцы все больше начинают пользоваться гибридными автомобилями. Возникает потребность их обслуживать и ремонтировать. Появляются все новые сервисы, которые специализируются только на таких автомобилях.

Поделиться с друзьями

Что такое гибридные автомобили и как они работают?

Электрические автомобили, несомненно, находятся на пути к тому, чтобы стать доминирующим типом транспортных средств на рынке. Однако до того, как Tesla сделала электромобили обычным явлением, некоторые крупные производители автомобилей создали ступеньку, которая привела к полностью электрическим автомобилям: гибрид.

Строго говоря, гибридным транспортным средством является любой автомобиль с двумя разными типами двигателей. Так что танк с ГТД и ДВС — это все-таки гибридная машина. Тем не менее, сегодня мы сосредоточимся на гибридных автомобилях — что они собой представляют и как они работают.

Что такое гибридный автомобиль?

Первым серийным гибридным автомобилем стала Toyota Prius 1997 года. Этот автомобиль приводится в движение 1,5-литровым рядным 4-цилиндровым бензиновым двигателем и электродвигателем на 288 В в сочетании с вариатором. Это означает, что бензиновый двигатель и электродвигатель работают вместе, чтобы приводить автомобиль в движение.

Эта технология позволяет экономить топливо, так как электродвигатель приводит автомобиль в движение на низких скоростях, где он наиболее эффективен. Затем, как только вы достигаете скорости шоссе, бензиновый двигатель вступает во владение. Кроме того, при торможении автомобиль улавливает тепло, выделяемое тормозами, и использует его для подзарядки аккумулятора. Эта система гарантирует, что ваш автомобиль всегда будет работать эффективно.

Различные типы гибридных автомобилей

В то время как ранее упомянутое описание было оригинальной конструкцией гибридного автомобиля Toyota, несколько производителей автомобилей в конечном итоге разработали свои собственные системы. Вы найдете гибридные двигатели, устанавливаемые на различные типы автомобилей — от повседневных автомобилей эконом-класса, таких как Toyota Prius и Chevrolet Volt, до суперкаров, таких как Acura NSX и Porsche 918. находить.

Параллельный гибрид

Источник изображения: Kevaauto/Wikimedia Commons

Это наиболее распространенная гибридная конструкция на рынке, в которой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электрический двигатель работают одновременно для обеспечения мощности. Два двигателя обычно соединяются с осью через бесступенчатую трансмиссию.

С помощью этой системы автомобиль сам определяет наиболее эффективную трансмиссию — электрическую, бензиновую или и то, и другое — и делает соответствующий выбор.

Помимо Toyota Prius, другие параллельные гибридные автомобили включают Chevrolet Malibu, Honda Insight и другие.

Plug-In Hybrid

Источник изображения: Mariordo (Mario Roberto Durán Ortiz)/Wikimedia Commons

Plug-in Hybrid аналогичен параллельной гибридной системе, но имеет большую батарею, которую необходимо заряжать от розетки. Автомобили с этой системой обычно называют подключаемыми гибридными электромобилями (PHEV), и они в основном работают на своих электродвигателях. Как только бортовая батарея разрядится, система вернется к типичной параллельной гибридной установке.

Эта система лучше всего подходит для вождения в городе, когда водители обычно ездят на короткие расстояния. В этом случае вам, возможно, даже не придется заправлять машину в течение нескольких месяцев, так как она будет использовать только аккумулятор, особенно если вы будете заряжать его каждый раз, когда находитесь дома. Примером этого является Ford Fusion Energi, у которого полностью электрический запас хода составляет 21 милю.

Гибрид для бездорожья

Этот гибридный силовой агрегат использует разные силовые агрегаты на разных осях. Например, подключаемые гибридные модели Volvo используют передний привод типичной модели ICE и соединяют его с задней осью с электрическим приводом.

Эта система упрощает установку, что снижает затраты на разработку. Кроме того, он добавляет функциональность полного привода (AWD) к модели с передним или задним приводом. Гибриды для бездорожья могут быть подключаемыми или параллельными моделями.

Помимо разработок Volvo, другие примеры гибридов для бездорожья включают Acura NSX, BMW i8 и Porsche 918 Spyder. Эта конструкция популярна среди суперкаров, поскольку они проще, меньше весят, обеспечивают тягу полного привода и увеличивают общую выходную мощность.

Серийный гибрид

В отличие от параллельной гибридной трансмиссии, серийные гибридные автомобили приводятся в движение исключительно электрическим двигателем. Хотя на борту все еще есть двигатель внутреннего сгорания, он не подключен к какой-либо оси; таким образом, он не может водить машину.

Основное назначение бензинового двигателя — обеспечивать питанием электродвигатель — либо напрямую, либо путем подзарядки автомобильного аккумулятора. Эта установка позволяет испытать электромобиль без беспокойства о запасе хода, которое он доставляет.

Однако, поскольку двигатель внутреннего сгорания не подключен к педали акселератора, некоторые водители могут быть сбиты с толку, услышав, что их бензиновый двигатель работает на высоких оборотах, даже если они работают на холостом ходу в пробке. Это просто означает, что он работает на полную мощность, чтобы перезарядить аккумулятор. Одним из примеров этого является BMW i3 с опцией Range Extender.

Мягкий гибрид

Система является полной противоположностью серийной гибридной системе. Вместо электрического двигателя, работающего от ДВС, мягкие гибриды представляют собой автомобили с бензиновым двигателем и электродвигателем, который помогает повысить производительность.

Основной целью электродвигателя является повышение производительности двигателя, когда бензиновый двигатель работает с большими нагрузками, улучшение топливной экономичности на низких и средних скоростях, а также использование в качестве стартера для систем старт-стоп.

Эта система не обеспечивает лучшей экономии топлива, чем другие гибридные системы, но обычно это самая дешевая и простая гибридная технология для разработки существующей модели автомобиля. Некоторые примеры включают Honda Civic Hybrid и Mercedes Benz S400 BlueHYBRID.

Зачем использовать гибрид?

Поскольку электромобили сейчас набирают популярность, а зарядные станции для автомобилей становятся все более распространенными, особенно в городских районах, зачем покупать гибридный автомобиль?

Основная причина выбора гибридного автомобиля заключается в том, что он по-прежнему оснащен бензиновым двигателем, что устраняет любые проблемы с запасом хода, которые могут возникнуть у электромобиля. Кроме того, они являются единственным экологически чистым транспортным средством, которое есть у многих пользователей в местах, где нет разветвленной сети зарядки — по сути, в любой стране за пределами Северной Америки, Европы и Японии.

И если вы относитесь к тому типу людей, которым необходимо максимально увеличить запас хода автомобиля и часто совершать поездки на большие расстояния, возможно, пока нецелесообразно приобретать полностью электрический автомобиль.

Гибридные автомобили — следующий лучший вариант

Для большей части мира электромобили просто недоступны. Они либо слишком дороги, либо непрактичны, и их нелегко перезарядить. Если вы обычно ездите по городу с большим количеством нагнетателей, то электромобили — это практичный выбор, если вы можете их себе позволить.

Но если вы живете в месте, где нет станций быстрой зарядки для автомобилей, то единственным выходом для вас может быть гибрид. Хотя эти автомобили не имеют нулевых выбросов, они могут удвоить или утроить ваш пробег на одном полном баке, что значительно снижает ваш углеродный след.

Как работают гибридные автомобили? Полное руководство

Эти причудливые машины на несколько лет опередили свое время, и хотя популярность электрифицированных автомобилей за последние два десятилетия то росла, то падала, гибриды никогда не пользовались таким спросом, как сегодня.

Что такое гибридные автомобили?

Термин «гибрид» применяется к любому транспортному средству, имеющему более одной формы силовой установки. В небольшом количестве европейских автомобилей это означало дизельный двигатель в паре с электродвигателем, но все гибридные автомобили, которые сейчас продаются в Канаде, сочетают в себе бензин и электроэнергию. Большинство гибридов могут двигаться с использованием только газового двигателя, одного электродвигателя или их комбинации.

Каковы преимущества гибридных автомобилей?

Первые гибридные автомобили были объявлены эко-машинами, спасающими планету, и завоевали большую популярность среди покупателей, заботящихся об окружающей среде, и тех, кто любит технологии. Даже сегодня экономия топлива и выбросов остается главным преимуществом гибридного автомобиля.

Прежде чем подумать о покупке гибридного автомобиля, обязательно прочитайте наш пост: Покупка подержанного гибридного автомобиля: вот на что обратить внимание .

Гибридные автомобили потребляют меньше топлива, потому что отработанная энергия хранится во встроенной батарее и повторно используется электродвигателем для питания автомобиля. Это означает, что двигатель внутреннего сгорания можно использовать с пониженной мощностью, работать на максимально эффективной скорости или вообще отключить. Сжигается меньше топлива и выбрасывается меньше парниковых газов (ПГ), что способствует улучшению качества местного воздуха.

Экономия топлива от гибридных автомобилей максимальна при езде по городу с частыми остановками, когда рекуперативное торможение (подробнее об этом через минуту) многократно используется для подзарядки аккумулятора, а использование двигателя сводится к минимуму. На крейсерских скоростях по шоссе гибридный автомобиль обычно использует почти исключительно газовый двигатель, поэтому расход топлива намного ближе к расходу топлива автомобиля с обычным двигателем.

Гибриды могут обеспечивать крутящий момент на низких скоростях для улучшения ускорения, движения по бездорожью и буксировки

В последнее время автопроизводители начали рекламировать преимущества гибридной трансмиссии (трансмиссия — это комбинация компонентов, которые приводят автомобиль в движение и передают эту мощность на колеса). Электродвигатели создают свой максимальный крутящий момент (крутящее усилие) немедленно, в отличие от двигателя внутреннего сгорания, максимальный крутящий момент которого обычно достигается при более высоких оборотах двигателя. Это означает, что гибридные силовые агрегаты могут обеспечивать большой крутящий момент на низких скоростях, что отлично подходит для ускорения, движения по бездорожью и буксировки.

9Гибридные пикапы 0002, такие как Ford F-150 PowerBoost или Toyota Tundra i-Force Max, не упоминают слово «гибрид» в названии, потому что они продаются в первую очередь из-за их преимуществ в производительности, а не из-за экономии топлива.

Как и чисто электрические транспортные средства (EV), гибриды могут выиграть от более плавного и бесшумного движения по сравнению с альтернативными двигателями внутреннего сгорания. Низкоскоростной крутящий момент электродвигателя помогает быстро разогнаться от светофора. От высокооборотистого двигателя меньше шума и вибрации, а некоторые гибриды используют электродвигатель для плавного переключения передач. Особенно на низких скоростях автомобиль работает почти бесшумно, когда бензиновый двигатель выключен.

Компоненты гибридного автомобиля: двигатель, электродвигатель, трансмиссия

Существуют различные конфигурации гибридных силовых агрегатов, но все гибриды содержат вариации одного и того же базового набора компонентов. Прежде всего, это знакомый бензиновый двигатель, который часто имеет меньшие размеры по сравнению с негибридными моделями, что позволяет экономить больше топлива, поскольку электродвигатель может компенсировать потерянную мощность.

Вместо обычного цикла Отто газовые двигатели в гибридной системе часто работают по циклу Аткинсона, во время которого впускной клапан закрывается позже для повышения эффективности. В результате двигатель производит меньше энергии, но опять же, электродвигатель легко компенсирует недостаток.

В гибридных автомобилях используются различные типы трансмиссий, от планетарных вариаторов до обычных автоматических коробок передач с гидротрансформатором и механических коробок передач с двойным сцеплением. Автомобили также содержат один или несколько электродвигателей, которые могут быть расположены в трансмиссии или в отдельном модуле.

Поместите дополнительный электродвигатель на заднюю ось в гибридной установке, как в Toyota RAV4 Hybrid, и вы сможете добиться полного привода (AWD) без необходимости механической передачи привода двигателя с передней части автомобиля на заднюю сзади, экономя топливо и освобождая место в салоне.

Один или несколько двигателей также могут работать как генератор. Раскручиваемый вращающимися колесами при торможении, он преобразует энергию, обычно теряемую фрикционными тормозами в виде тепла, в электрическую энергию для перезарядки высоковольтной батареи. Это известно как «рекуперативное торможение» и обеспечивает большую часть торможения в гибридном автомобиле. Обычные фрикционные тормоза — обычно диски и колодки — дополняют рекуперативное торможение при резких остановках.

В этом коротком 3-минутном видеоролике от Engineering Explained рассказывается об основных функциях и настройке рекуперативного торможения:

Компоненты гибридного автомобиля: аккумулятор и электроника

Высоковольтная аккумуляторная батарея также заряжается от двигателя. В разных гибридных автомобилях используются аккумуляторы разной емкости и химического состава в зависимости от требуемой мощности и доступного места для упаковки. Более мощные, но и более дорогие литий-ионные аккумуляторы, используемые в электромобилях, таких как Tesla, менее распространены в гибридных автомобилях, особенно в автомобилях Toyota, которые по-прежнему отдают предпочтение более старой, но хорошо зарекомендовавшей себя никель-металлогидридной (NiMH) химии.

Другие компоненты системы включают инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный, например, для питания электродвигателя. Также имеется преобразователь постоянного тока в постоянный, который преобразует мощность постоянного тока между высоким напряжением, используемым для приводного двигателя, и 12 В для низковольтной электрической системы. Гибридные автомобили сохраняют эту систему, включая традиционную батарею на 12 В, для питания таких аксессуаров, как фары и информационно-развлекательная система. Наконец, есть электронные блоки управления, обеспечивающие работу сложной гибридной системы в целом.

Ниже приведена схема обычного гибридного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем/генератором:

Фото: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии  

Типы гибридных силовых агрегатов В разных гибридных автомобилях используются различные технические решения.

Они по-разному конфигурируют элементы и изменяют количество и расположение электродвигателей и тип трансмиссии, но все они достигают практически одной цели: электрификации трансмиссии для экономии топлива и/или увеличения мощности.

Существуют даже технические различия в продуктах отдельных автопроизводителей. Недавно новые гибридные архитектуры от Ford и Toyota, специально разработанные для использования в более крупных автомобилях с задним или полным приводом, таких как Explorer или Tundra, были запущены в производство вместе с их существующими технологиями для небольших автомобилей и внедорожников.

Гибридные автомобили таких компаний, как Ford, Honda, Hyundai-Kia, Mitsubishi, Nissan и Toyota, по-разному сочетают двигатель внутреннего сгорания и электрическую энергию для приведения автомобиля в движение. Переключение между различными режимами движения обычно происходит без участия водителя, хотя некоторые гибридные автомобили также имеют блокировку «EV», которая выключает двигатель и ведет автомобиль только на электричестве, при условии, что электрический режим может соответствовать условиям вождения. момент и есть достаточный заряд в батарее.

Подключаемые и мягкие гибриды

В отличие от обычных или «самозаряжающихся» гибридов (это одно и то же), подзаряжаемые гибридные электромобили (PHEV) можно заряжать, подключив их к электрической розетке, как а также за счет рекуперативного торможения и газового двигателя. PHEV становятся все более популярными на полпути к электромобилям. Такие примеры, как Chrysler Pacifica Hybrid, Mitsubishi Outlander PHEV, модели Lincoln Grand Touring и Ford Escape PHEV 2021 года, которые мы рассмотрели здесь, оснащены аккумуляторными батареями большего размера, чем обычные гибриды, с большим запасом хода только на электричестве — обычно около 50 км.

Ford Escape Plug-in Hybrid 2021 (PHEV) | Фото: Ford  

Подключаемые гибриды — хорошее решение для клиентов, которые хотят ездить на работу или на короткие расстояния по городу на электричестве, но которым также нужна гибкость газового двигателя для длительных поездок вдали от инфраструктуры для подзарядки электромобилей.

С другой стороны, мягкие гибриды, такие как грузовики eTorque и внедорожники от Ram и Jeep, не могут двигаться исключительно на электроэнергии, но при этом потребляют меньше топлива, чем обычная трансмиссия. Мягкие гибриды заменяют генератор переменного тока мотор-генератором и добавляют небольшой аккумуляторный блок, часто работающий от электрической системы 48 В. Мотор-генератор собирает энергию при торможении для подзарядки аккумуляторной батареи, которую затем можно использовать для быстрого перезапуска двигателя в ситуациях остановки и запуска, плавного переключения передач, поддержания заряда обычной 12-вольтовой батареи или добавления крутящего момента на газе на низких оборотах. двигатель.

Будущее гибридов

Не каждый автопроизводитель использует гибридную технологию. Некоторые, такие как General Motors и Volkswagen с новым кроссовером ID.4, сразу переходят на электромобили, но географическое положение Канады и локализованная в настоящее время инфраструктура подзарядки электромобилей означают, что полностью электрические автомобили по-прежнему не являются правильным выбором для каждого канадского покупателя.

Хорошей новостью является то, что другие автопроизводители удваивают гибридные технологии. Hyundai-Kia имеет в продаже несколько новых моделей. Mitsubishi обновила свой самый продаваемый Outlander PHEV, а Ford гибридизировал свой новый компактный пикап Maverick. Затем есть Toyota, которая производит самые продаваемые гибриды в Канаде. В 2021 году на электрифицированные модели приходилось более четверти всех продаж автомобилей Toyota и Lexus в Канаде. Бренд расширяет линейку гибридов на 2022 год, представив Tundra i-Force Max, а вскоре и полноразмерный внедорожник Sequoia с такой же трансмиссией.

Гибриды предлагают отличный способ сократить расходы на топливо и выбросы парниковых газов или увеличить мощность вашего грузовика без ущерба для практичности бортового газового двигателя для дальних поездок. Мы ожидаем, что экономичные гибридные автомобили, внедорожники и пикапы будут стоять рядом с появляющимися чисто электрическими автомобилями в центре канадского автомобильного рынка в ближайшие годы.