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.
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.
Существует несколько вариантов гибридного двигателя:
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:
Кроме того гибридный двигатель собрал в себе массу других инноваций, которые позволят сэкономить топливо и сберечь атмосферу. Среди них:
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.
auto-ru.ru
Гибридные автомобили пользуются все большей популярностью. Давайте подробнее разберемся, что такое автомобиль с гибридным двигателем, и какие бывают типы моторов.
Гибридным, называется автомобиль, у которого, для привода ведущих колес применяется больше одного источника энергии, если быть более точным, то два разных. На практике в гибридах используется ДВС (двигатель внутреннего сгорания) и электродвигатель.
По типу, различают две основные категории гибридов: параллельный и полный.
Параллельный гибрид. В этом типе двигателя, ДВС является основным, в то время как электродвигатель, дополняет его и автоматически подключается при ускорении автомобиля или начале движения.
Полный гибрид. В этом типе мотора более сложное устройство. По сути, при этой схеме два двигателя могут работать по отдельности или одновременно. Электрический двигатель может работать автономно. Когда требуется больше тяги, подключается ДВС. При этой компоновке система сама определяет, при каких условиях необходимо подключать в работу второй агрегат, а когда достаточно мощности одного.
Преимущества гибридных автомобилей
Преимущества этого типа моторов очевидны. Гибридный двигатель потребляет гораздо меньше топлива, в среднем на 30-35%. При этом, мощность ничем не отличается от ДВС. Выброс в атмосферу вредных веществ меньше, чем у обычных ДВС, даже самых современных. Выгода для автовладельца, также, очевидна, поскольку затраты на топливо: бензин и дизель, меньше, а учитывая, что во многих странах Европы горючее стоит довольно дорого, автомобили с гибридным мотором вызвали настоящий ажиотаж у экономных европейцев.
Затраты на техническое обслуживание гибридных автомобилей ничем не отличаются от обычных. Гибридный автомобиль обычно не имеют ремня газораспределения, и, в нем отсутствует сцепление. Ресурс тормозной системы обычно больше, так как они используются меньше. В гибридном автомобиле применяется система рекуперативного торможения, т.е. перед тем, как будут задействованы обычные, гидравлические тормоза, в работу включается торможение двигателем и рекуперация энергии, т.е. ее преобразование из механической в электрическую.
Надежность. ДВС имеет меньший ресурс работы, поскольку имеет большую зависимость от качества используемого топлива, масла. Электродвигатель, который является составной частью гибридного мотора автомобиля, не подвержен влиянию на него качества горючего, поскольку работает как аккумулятор-генератор.
Несмотря на то, что стоимость автомобиля с гибридным двигателем, пока выше чем с ДВС, развитие и усовершенствование технологий в этом направлении происходит очень быстро. И цена автомобиля с гибридным двигателем с каждым годом снижается. В скором времени этот тип моторов по популярности превзойдет общепринятые ДВС.
tccm.ru
Гибридные автомобили – всего 20-30 лет назад массовое появление на дорогах подобных авто казалось утверждением из области фантастики. Но теперь она претворяется в реальность, так как процент тех, кто отдал предпочтение подобному виду транспорта, растет. А учитывая, что их стоимость постепенно падает, рост популярности будет продолжаться.
Схема гибридного автомобиля
Содержание статьи
Гибридные автомобили – тип транспортных средств, которые приводятся в движение посредством силового комплекса гибридного типа. Это значит, что данная установка использует 2 или больше источников энергии. Соответственно, необходимо аналогичное число моторов, способных трансформировать энергию в механическую, а применяемое обозначение «гибридный двигатель» терминологически неверно, так как не отражает сути.
Доказано, что автомобиль можно оснастить двигателями, ориентированными на разные типы энергии. Тем не менее, серийный выпуск гибридных авто ориентируется на комплектование моделей комбинацией из стандартного ДВС и мотора, работающего на электротяге. Обязательным условием автомобиля данного типа является высочайшее качество исполнения элементов.
Кроме того, выпуск гибридных авто подразумевает также внедрение в его конструкцию новейших разработок, нацеленных на снижение расхода и уменьшение объемов выбросов. Обычно такие инновации представлены системой Start-Stop, изменяемыми фазами газораспределения, подогревом тосола за счет отработавших газов, рекуперативным комплексом, покрышками, характеризующимися сниженным сопротивлением качению, электрическим приводом для опций (усилителя рулевого управления, помпы, кондиционера и т. д.). Кроме того, у гибридов оптимизированы показатели аэродинамического сопротивления.
Режимы работы зависят от параметров движения машины.
В этих условиях функционирует исключительно электромотор – энергия из батареи идет на блок питания, который и перенаправляет ее на электромоторы, а они приводят в движение колеса.
Во время спокойной езды энергия поступает от бензинового мотора и электрического двигателя. Она делится непосредственно между приводами и генератором, активирующим электромоторы. Если имеется избыток энергии, он уходит на зарядку батареи. При этом разгон осуществляется, главным образом, за счет ДВС, а энергия от электромоторов только оптимизирует процесс.
Во время торможения вырабатывается энергия кинетического типа, которая автоматически трансформируется в электричество, а затем, минуя БУЭ, направляется в аккумуляторы.
Он напрямую зависит от компоновки в подключении силового агрегата:
Типы гибридных автомобилей
Параллельное подключение подразумевает применение в конструкции машины муфт автоматического типа, посредством которых электромотор, ДВС и трансмиссия объединены в единый комплекс, а впервые подобную компоновку применили инженеры компании Honda, разработав систему IMA. При этом электрический и бензиновый двигатели расположены так, что в состоянии функционировать независимо друг от друга, а сам электромотор находится между трансмиссией и непосредственно ДВС. Подобные автомобили обладают электромотором незначительной мощности, отдача которого обычно варьируется в пределах 20 кВт, но его достаточно, дабы гарантировать динамичное ускорение. Кроме того, он выступает еще и в роли генератора, а также стартера.
Чаще всего подобная компоновка встречается на моделях Volkswagen Touareg Hybrid, BMW Active Hybrid 7 и других. При этом они характеризуются несколькими возможными режимами функционирования: это может быть работа бензинового и электрического моторов в паре, а также вариант с ездой исключительно на электротяге. Кроме того, водитель может активировать режим, в котором аккумуляторная батарея электромотора будет подзаряжаться в процессе работы ДВС (режим генератора). А еще подзарядка может происходить за счет активации системы торможения (рекуперативного).
Один из представителей гибридных авто — Volkswagen Touareg Hybrid
При условии подключения моторов в последовательной компоновке, бензиновый двигатель постоянно подключен к генератору. Через него происходит зарядка батареи, так как он питает электромотор. Сама же машина движется за счет функционирования электрического двигателя. В данном случае модели комплектуются аккумуляторами литий-ионного типа, которые можно подзаряжать от обыкновенной сети по завершении езды. Именно этот тип ориентирован на максимальную экологическую чистоту, ведь бензиновый мотор работает лишь при необходимости.
Подобная компоновка характерна для моделей Ampera от Opel, Volt от Chevrolet и других. Конечно, запас хода на электрической тяге у них крайне мал – всего порядка 60 км, да и то при условии отключения всех лишних потребителей энергии. Зато езда с подзарядкой генератора от ДВС гораздо длительнее – около 500 км.
Есть и гибриды с примененной на них последовательно-параллельной конструкцией, которая подразумевает взаимодействие электромотора и бензинового двигателя посредством монтажа редуктора (планетарного). Кроме того, имеется генератор для подзарядки батарей. Примечательно, что использование данной схемы дает возможность направлять до 100% мощи на ведущие колеса от каждого из силовых агрегатов.
Подобная технология характерна для моделей Toyota Prius, Ford Escape Hybrid и некоторых других, но стоит признать, что законодателем мод в этом направлении является именно Toyota с ее технологией типа HSD, на которую ориентируются прочие производители.
Гибридный авто последовательного типа
Так, подобная компоновка включает установленный бензиновый движок и электрический мотор, объединенные посредством разных механизмов с планетарным редуктором, а еще генератор, также работающий в связке с редуктором.
В данном случае можно говорить о нескольких режимах функционирования системы. К примеру, при необходимости резкого наращивания отдачи, активируется форсированный режим, когда и электромотор, и бензиновый агрегат работают на максимум, причем энергия на электродвигатель идет из батареи. Можно передвигаться полностью на электротяге, что подойдет любителям подобной езды, а также настроенным на сохранение природы. В этом случае ДВС полностью деактивирован.
Езда по трассе в одном темпе (крейсерский вариант) подразумевает совместную работу обеих агрегатов, но не вся энергия от ДВС идет на колеса – часть ее перераспределяется на генератор и дальше идет на электромотор. Возможна и подзарядка аккумуляторов, если имеется необходимость. Это снижает объем выбросов.
Во время торможения активируется режим рекуперации, причем сам электромотор выступает в роли своеобразного генератора, а шестерня (солнечного типа) начинает обратное вращение, что замедляет машину. Имеется возможность передвижения в экономичном режиме, когда поток энергии на генератор идет именно от аккумуляторной батареи. За счет этого происходит замедление работы бензинового двигателя. А главное – прежним остается крутящий момент, тогда как аппетит мотора падает. При полностью же разряженной батарее, можно активировать режим ее подзарядки посредством функционирования генератора и ДВС.
Они заключаются в том, что применение гибридных схем позволяет существенно повысить экономичность и экологическую чистоту, но без серьезных жертв со стороны тяги, скорости, запаса хода и тому подобных аспектов.
Это было решено за счет следующих шагов:
Кроме того, на подобных машинах, в сравнении с чистыми электрокарами, используются батареи уменьшенной емкости, а это делает процесс их утилизации заметно проще и дешевле.
Тем не менее, несмотря на некоторый рост популярности подобных авто, не стоит считать, что близится время, когда гибридные машины заменят таковые, работающие на традиционном топливе. Согласно статистике, за минувшие 15 лет гибриды смогли завоевать лишь около 3% автомобильного рынка. Следовательно, начала массового спроса на подобные машины ждать не стоит, хотя бы в ближайшие 15-20 лет.
В России сейчас продается порядка 15 моделей гибридных автомобилей. Примечательно, что это исключительно японские и немецкие модели. Так, от Audi представлен Q5 2.0 TFSI Hybrid. От Lexus сразу несколько моделей – CT 200h, ES 300h, IS 300h, NX 300h, RX 450h и GS 450h. Toyota продает модель Prius, от Nissan выступает Pathfinder 2.5 CVT Hybrid, Mitsubishi реализует в России Outlander 2.0 PHEV, Infiniti остановилась на Q50 3.5 Hybrid и QX60 2.5 Hybrid, а Mercedes-Benz презентовал седан С-класса C 350 е и Е-класса E 300 CDI AT Hybrid.
Как видно, популярность гибридных авто растет. Многие еще не верят в их надежность, однако время доказывает обратное. Кроме того, стоимость моделей с такими силовыми агрегатами заметно выше, нежели традиционных.
avtomotoprof.ru
Гибридный автомобиль является автомобилем (чаще всего – легковым), который приводится в движение гибридным двигателем. Данный двигатель сочетает в себе два или более источников энергии, как правило, бензина и электричества. Есть два типа бензин-электрических гибридных автомобилей: с параллельной гибридной схемой, а также – последовательной. Оба используют бензин-электрические гибридные технологии, но совершенно по-разному. В параллельном гибридном автомобиле бензиновый двигатель и электромотор работают в паре, чтобы двигать машину только электродвигателем, когда это не требует слишком больших ускорений и есть заряд аккумуляторов.
В другом типе гибридного автомобиля бензиновый двигатель непосредственно передает энергию на электродвигатели, которые приводят транспортное средство в движение, или заряжают батареи, которые будут отдавать энергию на электродвигатели.
Оба вида гибридов используют процесс, называемый рекуперативным торможением для сохранения кинетической энергии, вырабатываемой при торможении. Эта энергия поступает в батареи, и обуславливается, в свою очередь, мощностью электродвигателя. Так же, как такси москва коломна отличается по экономичности от обычного автобуса, так отличается гибрид от традиционного авто.
Оба параллельных и последовательных гибридов имеют небольшие бензиновые двигатели, а также производят гораздо меньше загрязнения, чем машины со стандартными двигателями внутреннего сгорания, поскольку производят гораздо меньше энергии, используя её несравненно более эффективно. Гибриды обычно производят от 60-90 лошадиных сил, в то время как средняя мощность бензиновых двигателей классических авто, вдвое больше. Для преодоления этого разрыва мощности, гибридные автомобили используют в конструкции ультралегкие материалы, например, углеродное волокно и алюминий. Гибридные автомобили также имеют более совершенные аэродинамические характеристики, чем большинство обычных автомобилей. Все эти факторы в совокупности позволяют добиться совершенной формы и конструкции автомобиля, который получает превосходную экономию топлива и защиту окружающей среды за счет уменьшения вредных выбросов.
Комментариев пока нет!
informatik-m.ru
Вопрос от читателя
«Добрый день Сергей. Сейчас очень много в интернете и телевидении, говорят о гибридных автомобилях. Я где-то понимаю что это, но вот, что точно такое? И стоит ли его покупать? И чем он лучше обычного? Не могли бы вы написать статью о гибридах, очень интересно было бы почитать. У вас очень хорошо получается все разжевать для таких непонятливых как я! Заранее спасибо!»
Спасибо за доверие, тема действительно интересная, читайте дальше…
Гибридный автомобиль
Гибридный автомобиль – автомобиль, который сочетает в своей конструкции два типа двигателя, первый двигатель внутреннего сгорания (питается бензином или дизелем), второй электрический двигатель (работает на электричестве). За счет такого симбиоза гибрид получается очень экономичным, иногда экономия топлива достигает 50 %, по сравнению с аналогичной, но полностью бензиновой моделью. Такая экономия происходит из-за работы электрического двигателя. Электрический вариант, при движении в пробке, или при небольшой скорости, полностью отключает бензиновый двигатель, то есть автомобиль полностью двигается только на электричестве. Сейчас существуют гибриды, которые позволяют двигаться только на электричестве 50 – 70 километров в день. После того как гибридный авто потратил весь свой заряд, включается бензиновый двигатель, который начинает подзаряжать батареи. Такие автомобили является еще и самым технологичным, именно на них впервые начали использовать реперкуративную систему торможения, которая подзаряжает аккумуляторы.
Мало кто знает, но существует три вида гибридов.
Электродвигатель на одну ось
Первый тип — когда бензиновый двигатель имеет привод на одну ведущую ось, а электромотор на другую. То есть, они работают в совокупности, допустим передняя ось на бензиновом моторе, а задняя ось полностью на электричестве. Получается полный привод автомобиля, но бывают ситуации когда, передняя ось (бензин) отключается и автомобиль двигается только на электромоторе, либо отключается задняя ось (электричество) и автомобиль работает на бензине.
Электродвигатели на все 4 колеса
Второй тип гибридов – конструкция не критически, но изменена. Такие автомобили очень схожи с электромобилями. Тут дело в том, что все 4 или 2 колеса имеют электродвигатели, и автомобиль двигается только на электротяге, бензиновый двигатель в движении не применяется. Однако бензиновый двигатель, применяется только для заряда батарей. То есть когда батарея полностью разряжена, включается бензиновый или дизельный мотор, крутит генераторы, которые подзаряжают батареи, происходит все это на ходу и автоматически. Такие гибриды наиболее экономичны, по сравнению с первым типом. Потому как двигатель для зарядки батарей можно использовать маломощный, на два цилиндра. Встречаются случаи, например компания Mercedes ставит одноцилиндровые дизельные двигатели, которые расходуют очень мало топлива, порядка 1,5 литра дизеля на 100 километров пути. Также эти двигатели, работают при не высоких оборотах и без существенной нагрузки (похоже на холостой ход двигателя), что дополнительно экономит топливо.
Генератор и стартер заменены электродвигателем
Третий вид – у таких автомобилей полностью заменена система пуска и зарядки. Отсутствуют как генератор, так и стартер, вместо них есть один электромотор, который пускает двигатель, а также поддерживает его работу, например при резком ускорении или движении в горку. Такой вид способен экономить топлива до 15 – 20 %.
Еще один факт из истории, гибриды изначально применялись и сейчас применяются в железнодорожном транспорте и большегрузных карьерных самосвалах, где механические составляющие не выдерживали нагрузки, а электрические составляющие (электродвигатели), очень хорошо себя зарекомендовали.
Плюсы гибридных автомобилей
1) Такие автомобили очень экономны, особенно второй тип гибридов.
2) Электрические двигатели имеют намного больший КПД, а соответственно динамика разгона намного выше, чем у бензиновых аналогов.
3) Для электрических двигателей не нужна механическая коробка передач (ни автомат, ни механика). Что значительно упрощает механическую часть автомобиля. Электрические двигатели разгоняют автомобиль плавно без рывков.
4) Электрические узлы намного проще в конструкции, чем бензиновые, а соответственно их проще починить / заменить. Расположить их можно на каждое колесо, и даже если один двигатель выйдет из строя, вы сможете передвигаться на трех. Если выйдет из строя бензиновый двигатель, то вы вообще не сможете передвигаться.
5) Современные гибриды дают возможность вообще не пользоваться углеводородным топливом, так как многие варианты на своих батареях могут проехать в день 50 – 70 километров, что запросто может хватить на один день, причем многие из нас ездят только на работу и обратно. Далее гибрид можно зарядить от простой бытовой сети и наследующий день также использовать без углеводородного топлива.
6) Сейчас многие производители начинают устанавливать на крышах гибридов / электромобилей, солнечные батареи. Это дает возможность сделать автомобиль полностью автономным. Например, доехали вы на работу, потратили энергии на 20 – 30 километров, оставили автомобиль под солнечными лучами, а сами ушли в офис, за ваш рабочий день автомобиль пополнит эти 20 – 30 километров за счет энергии солнца.
7) Такие авто более экологически чистые. У них мало вредных выбросов в атмосферу.
Но и минусов предостаточно.
Минусы
1) Самый первый минус это очень большая цена автомобиля, иногда выше аналогичной бензиновой версии на 30 – 50 %. Это и отпугивает многих потенциальных покупателей.
2) Аккумуляторные батареи. Это тоже является минусом, аккумуляторы сейчас не совершенны. Они громоздкие, тяжелые (поэтому гибриды и электромобили имеют мало полезного места в салоне и багажнике), разряжаются при минусовых температурах. Применение в странах с суровым климатом также проблематично, пробег гибрида / электромобиля снижается в разы.
Эти два минуса перекрывают много плюсов.
На вопрос — стоит ли покупать гибрид? Однозначного ответа нет, однако в сегодняшней реалии, такие автомобили еще очень дороги и не совершенны. Но как я считаю будущее именно за гибридами / электромобилями. С развитием аккумуляторов, с каждым годом они становятся дешевле, меньше, легче и держат больше электричества, популярность автомобилей на возобновляемом источнике топлива (электричестве), будет только расти. Думаю уже к 2020 году, соотношение автомобилей на углеводородном топливе и на электричестве, будет не одинаково. Причем значительный перевес будет в сторону электрических собратьев.
avto-blogger.ru
Гибридные автомобили уже перестали вызывать удивление на улицах, но их конструкция до сих пор является для многих загадкой
Ответить на вопрос об устройстве современного гибрида одновременно и просто, и сложно. В общем понимании, это автомобиль, силовая установка которого состоит из электромотора и двигателя внутреннего сгорания, которые так или иначе совместными усилиями вращают колёса. Этого достаточно, чтобы объяснить любому непосвящённому, что значит загадочное слово Hybrid на кузове обычной с виду машины.
Но стоит копнуть глубже — и голова идёт кругом от того, какое количество технических решений и вариантов компоновок наворотили создатели современных гибридов! Запутаться в обилии терминов и инженерных решений проще простого, но в нашем материале мы разобрались, какими вообще бывают гибриды и как они все устроены. Первый критерий, по которому можно разделить все гибридные автомобили, — насколько развита их способность двигаться на электротяге.
Самая примитивная форма гибридизации — это продвинутая версия системы «старт-стоп». Здесь никакие электромоторы не толкают автомобиль вперёд, и гибридной такая технология является достаточно условно, поэтому сразу выделим микрогибриды в особую категорию вне всяких классификаций. В таких автомобилях специальный мощный стартер способен не только раскручивать двигатель для запуска, но и работать как генератор при рекуперативном торможении.
Собираем «бесплатное» электричество — экономим на паразитной нагрузке ДВС (у которого нет необходимости вырабатывать бортовое электричество в дополнение к основным тяговым обязанностям), а значит и расходе топлива.
Подобранная буквально с дороги и сохранённая в усиленной батарее и/или специальном накопителе электроэнергия идёт потом на перезапуск двигателя внутреннего сгорания при работе системы «старт-стоп», питание климатической установки, электроприводов, светотехники и других бортовых устройств, а сэкономленное на этом топливо — на дополнительные километры пробега.
Подобные технологии используют многие производители: это i-ELOOP от Mazda, e-HDI от Peugeot, Blue Drive от Hyundai и другие.
Производители заявляют, что микрогибридная технология позволяет экономить до 10-15% топливаНо настоящие, полноценные гибриды всё-таки способны на большее, как с точки зрения экономии топлива, так и в плане тяговых возможностей. Всё потому, что их электродвигатели не только собирают электроэнергию в роли генераторов для зарядки батарей, но и вращают колёса совместно с двигателем внутреннего сгорания.
Только делают это по-разному. Самые совершенные конструкции обеспечивают возможность двигаться как с помощью совместных усилий ДВС и электромотора, так и на чистой электротяге, причём достаточно продолжительное время.
Для этого их батарея имеет увеличенный объём, электромотор — высокую мощность (70-100 л.с. и выше), а наряду с лючком бензобака в кузове имеется и порт для подключения электрического шнура для зарядки от обычной розетки.
Это решение получило общераспространённое обозначение plug-in (плаг-ин) и по своей сути представляет собой промежуточное звено между традиционными автомобилями и электрическими.
Рекуперация — одна из основ всех гибридных технологий и обязательный (но не всегда единственный) способ зарядки батарей любого гибрида. Она представляет собой преобразование кинетической энергии в электрическую (вместо тепловой в обычных автомобилях) и запасание последней в тяговой батарее. Этот процесс становится возможным тогда, когда машина движется накатом или замедляется, и колёса раскручивают электродвигатель-генератор, который вследствие этого вырабатывает электричество. Это видео компании Bosch наглядно поясняет, как происходит процесс рекуперации
Всё потому, что благодаря в разы более объёмной, чем у обычных гибридов, батарее «плагины» могут преодолевать на электротяге без единой вспышки в цилиндрах ДВС до 50 километров.
Это вполне приличная по городским меркам дистанция, безвредно для окружающей среды повторять которую можно снова и снова при условии регулярной «дозаправки» батарей из розетки. Но усреднённый показатель с учётом условий движения и разницы в технических характеристиках — около 25-30 км. Что тоже, впрочем, немало.
Ведь способность полноценно передвигаться на электричестве в коротких городских поездках является серьёзным конкурентным преимуществом перед другими, более простыми гибридами, которые едва ли доедут на электротяге до следующего светофора!
Так как «плагины» изначально рассчитаны на полноценное передвижение на электротяге, водить их совсем не скучно: в электрорежиме динамика умеренно-достаточная, но когда электромотор помогает ДВС разгоняться при нажатом в пол акселераторе, то прибавка в мощности чувствуется очень здорово!Гибридные автомобили, которые не умеют заряжаться от розетки, также делятся на подвиды: это полные и так называемые умеренные (mild в англоязычных источниках).
Первые благодаря большему объёму батарей, большей мощности электромотора способны двигаться исключительно на электротяге обычно в пределах 2-4 километров, а вторые используют слабенький электромотор только в качестве помощника для ДВС и «на батарейках» (ввиду их скромного объёма и общей примитивной конструкции системы) не способны проехать и метра.
При этом умеренные гибриды запасают энергию только посредством рекуперативного торможения, а полные ещё и с помощью двигателя внутреннего сгорания, соединённого, как правило, с отдельным генератором.
Типичный представитель класса умеренных гибридов — Honda Civic Hybrid, CR-Z и все остальные «Хонды», использующие фирменную технологию IMA (Integrated Motor Assist). Умеренными гибридами также являются американцы Buick LaCrosse, Chevrolet Malibu и Impala, BMW ActiveHybrid 7. А ещё умеренным гибридом является… гиперкар Ferrari LaFerrari! Ему ни к чему чистая электрическая тяга, а вот дополнительная мощность в 163 л.с. в дополнение к бензиновым 800 будет очень кстати!Идеологически умеренные гибриды ближе к классу микрогибридов и часто понимаются как единое целое. Хотя различие между ними всё же есть: в отличие от умеренных, микрогибриды неспособны поддержать бензиновый двигатель своей тягой.
Полные же гибриды концептуально стремятся к классу «плагинов» и кратковременно способны произвести на неподготовленного человека примерно такое же впечатление — могут ведь ехать бесшумно! Однако реальное использование чётко обозначает пропасть между потребительскими качествами первых и вторых, если, конечно, использовать преимущество зарядки от розетки гибрида типа plug-in.
Все гибриды также делятся на подвиды в зависимости от того, какой двигатель непосредственно вращает колёса. Здесь мы переходим ко второму основному критерию классификации гибридных машин — компоновке.
Умеренные гибриды ещё и едут более чем умеренно, так как электродвигатели там применяются слабые (10-20 кВт), максимальный запас электроэнергии ничтожен, а масса выше, чем у негибридных версий той же модели. Впрочем, то же самое, только в чуть меньшей степени, можно сказать и про большинство полных гибридов.В случае, когда двигатель внутреннего сгорания в принципе не вращает колёса механическим способом, гибрид представляет собой по сути электромобиль с бортовым генератором электричества, роль которого и исполняет ДВС.
Такие гибриды принято именовать последовательными. Эта схема отличается простотой, так как нет необходимости сооружать сложную трансмиссию — электромоторы вращают колёса через единственную главную передачу, которая служит для формирования нужного крутящего момента.
Но класс последовательных гибридов сегодня представлен единичными моделями, так как эффективность подобного решения неоднозначна. Ведь энергию сгорания топлива приходится преобразовывать сначала в механическую, потом механическую в электрическую, а в конце электрическую — в работу непосредственно на колёсах.
80-километровый пробег Вольту обеспечивает гигантская даже по меркам plug-in гибридов батарея ёмкостью 18,4 кВт∙ч — вдвое больше, чем у той же «Панамеры». Это говорит о том, что Volt ориентирован прежде всего на полноценное электрическое вождение. Для чего тяговый электромотор, обладающий мощностью 149 л.с. и тягой 398 Н∙м (для сравнения: крутящий момент Subaru WRX STI — 407 Н∙м), обеспечивает динамику 0-100 км/ч на уровне 8,5 секундыПоэтому функционирующий по такой схеме гибрид должен обязательно иметь хорошо развитые электрические способности. Ярким представителем этого класса электромобилей-гибридов был более не выпускаемый седан Fisker Karma, а из современников упомянем, прежде всего, Chevrolet Volt и BMW i3.
Volt способен проезжать на электротяге 80 километров (благодаря тому, что он относится к категории подзаряжаемых гибридов plug-in), а если систему будет подпитывать генерирующий электричество 1,5-литровый ДВС, то непрерывный пробег увеличится до 676 км.
Для электромобиля BMW i3 бензиновый двигатель — вообще опция, с которой чисто электрический запас хода в 160 км превращается в гибридный 300-километровый.
В качестве батарей в настоящее время чаще всего используются литиево-ионные и никель-металлгидридные модули, состоящие из множества ячеек. Основные производители — Samsung, Panasonic, Continental. Обычно в конструкции гибрида используются две батареи — тяговая с высоким напряжением и обычный 12-вольтовый аккумулятор для бортового оборудованияНо если вышеупомянутая схема по своей сути ближе к электромобилю, то такие автомобили, как Porsche Panamera S E-Hybrid и Cayenne S E-Hybrid, Volkswagen Golf GTE и Passat GTE, Mercedes-Benz S 500 e и С 350 e, BMW X5 xDrive40e и другие сочетают в себе привычные нам свойства бензиновых машин и способность проехать получасовой маршрут на электричестве.
Для того, чтобы сохранить все «бензиновые» преимущества, мощные моторы таких машин имеют жёсткую связь с колёсами. Электродвигатель не нарушает привычную компоновку этих моделей, потому как встроен в коробку передач, и при необходимости мощности ДВС и электромотора суммируются. Эта схема называется параллельной, так как моторы обоих типов работают одновременно.
В зависимости от выбранного водителем режима, бензиновый мотор может либо вращать колёса совместно с электродвигателем, либо последний будет работать в качестве генератора и запасать электричество в батарее на будущее. Чисто электрический режим реализован посредством сцепления между трансмиссией и ДВС: если оно разомкнуто, то электромотор вращает колёса в одиночку.
На этих изображениях видно, как компактно электромотор интегрирован в коробку передач гибрида Volkswagen Golf GTE — в сравнении с обычной бензиновой или дизельной версией компоновка принципиально не изменилась. Дополнительное место заняла лишь батарея в задней части кузова, проводка и управляющая электроника. Большинство европейских производителей создают свои самые свежие plug-in гибриды именно по такой схемеОтдельно стоит достаточно обширная и одновременно разношёрстная группа гибридных автомобилей, у которых один или несколько электромоторов не сблокированы с коробкой передач и двигателем, а вынесены на периферию.
Первопроходцем в таких решениях стала компания Toyota со своей технологией HSD (Hybrid Synergy Drive), которая лежит в основе подавляющего большинства бензиново-электрических Toyota и Lexus. Это очень сложная и достаточно эффективная конструкция: помимо батареи и обслуживающей систему электрики, она состоит из двигателя внутреннего сгорания и двух электромоторов, объединённых посредством планетарной передачи.
Планетарная передача — это механическая конструкция из нескольких шестерён и осей, которая объединяет, разделяет и преобразует крутящий момент от нескольких источников.
Справа к ДВС пристыкован трансмиссионный модуль с двумя электродвигателями. Крайний справа — тяговый электромотор, левее находится планетарная передача, а между ней и бензиновым двигателем — мотор-генератор, он же стартерОдин из электромоторов системы служит стартером и генератором, а второй является тяговым и рекуперирующим электричество при замедлении. Благодаря особенностям планетарного механизма, ДВС не связан напрямую с колёсами, и часть его энергии всегда отдаётся на вращение заряжающего батареи и питающего тяговый электродвигатель генератора.
Для подробного разбора устройства гибридной установки Toyota потребуется отдельный большой материал, а в рамках этого общего нужно понимать главное: традиционная трансмиссия здесь заменяется планетарной передачей и контролирующей силовые модули (ДВС и два электромотора-генератора) электроникой — в зависимости от потребностей водителя, тяговый электромотор выдаёт определённую мощность отдельно или совместно с двигателем внутреннего сгорания, а избыточная тяга последнего средствами планетарного механизма идёт на вращение второго мотора-генератора и, соответственно, зарядку основной батареи.
Это видео схематично объясняет как работает гибридный привод «Тойот» и «Лексусов». Принцип един для всех моделей, хотя у них и отличаются двигатели (это может быть как работающая по циклу Аткинсона «четвёрка» под капотом Prius, так и мощный V6 в Lexus GS) и объёмы, и типы батарей (в среднем 1,3 — 1,9 кВт∙ч). Для реализации полноприводной схемы (например, Lexus RX 450h или NX 300h) в задней оси добавляется ещё один электромотор, тяга которого синхронизируется с тягой передней силовой установки с помощью компьютера
Однако не одна только Toyota решилась на инженерные извращения в области гибридов. Несколько более простую схему разнесённых ДВС и электромоторов используют Volvo и Peugeot для создания гибридных полноприводников.
Идея проста и одновременно красива: переднюю ось пусть приводит турбодизель (ещё одно экзотическое решение в мире питающихся обычно бензином гибридов), а заднюю — электродвигатель.
При необходимости (или по принуждению водителя) включения полного привода гибрид начинает работать как последовательно-параллельный: ДВС одновременно вращает через обычную автоматическую коробку передач переднюю ось и питает через генератор электромотор, который крутит колёса задней оси.
В чистом же электрорежиме автомобиль является заднеприводным. Volvo V60 Plug-In Hybrid ещё и оказалась самой дальнобойной в электрическом плане за всю историю наших тестов гибридов — за счёт ёмкой батареи и хорошо отлаженных алгоритмов универсал покрыл на электротяге 46 километров! Подробнее о наших впечатлениях от вождения гибридов такого типа читайте в материалах Марафонец и Камень судьбы про Volvo и Peugeot соответственно.
Так устроен гибридный привод Peugeot 3008 RXH с тягой раздельного типа на каждой из осей
Нечто подобное, только наоборот, изобрели в BMW, когда проектировали футуристичный суперкар i8. У него бензиновая установка с автоматической коробкой передач и электромотором-генератором находится сзади, а тяговый электродвигатель — на передней оси.
Система работает таким образом, что гибридное купе может быть либо переднеприводно-электрическим, либо полноприводно-гибридным. Переход на задний привод невозможен по той причине, что в случае опустошения батареи ДВС, по задумке инженеров, начинает работать одновременно в режиме вращения колёс задней оси и питания переднего электродвигателя через второй мотор-генератор — это всё та же последовательно-параллельная схема.
Интересной особенностью BMW i8 является то, что передний электродвигатель вращает «ось» через двухступенчатую коробку передач, что позволяет достигать на одной только электрической тяге скорости 120 км/ч. Ощущения от вождения i8 — в материале Вадима Гагарина Ла Белла!
Аналогично полноприводникам Toyota и Lexus устроена и трансмиссия гибридного Mitsubishi Outlander. Принципиальная разница в том, что вместо планетарной передачи на передней оси установлена односкоростная трансмиссия GKN с редуктором, который с помощью гидромуфты подключает ДВС к вращению передних колёс, когда это необходимо и возможно — в основном, на высоких скоростях при езде по трассе. В остальное же время кроссовер приводят в движение передний и задний электродвигатели, питаясь от объёмной тяговой батареи. Когда её запас иссякает, то в дело вступает ДВС в паре с генератором.Гибридное будущее однозначно за конструкциями типа plug-in, потому что именно они дают реальную экономию топлива. К тому же, большинство «плагинов» — это два автомобиля в одном: бесшумный и плавный электрический плюс бензиновый со взрывной динамикой, которую обеспечивает увесистый электрический «буст».
Однако для полноценного использования такого автомобиля владелец должен иметь возможность обеспечить его зарядной инфраструктурой. В противном случае проще остановиться на обычном полном гибриде, не имеющем функционала подключения к розетке — пусть его пробег на электричестве и ничтожен в сравнении с «плагинами», но и весит вся конструкция меньше, и стоит дешевле.
Смысл в вымирающих умеренных гибридах, которые неспособны двигаться без участия ДВС, практически отсутствует — эффект от применения электротяги здесь едва ли оправдывает лишнюю массу и более высокую стоимость в сравнении с негибридными версиями.
Есть будущее и у микрогибридов: отношение затрат к достигаемому с помощью этой технологии эффекту выглядит выгодным. Что касается механической схемы, то это больше вопрос настройки: конечного пользователя не должно волновать как и с помощью чего распределяются потоки мощности и энергии в недрах автомобиля — индустрия знает примеры как отличной, так и не слишком идеальной работы любой из известных схем.
По материалам: auto.mail.ru
Загрузка ... Поделиться "Всё о гибридах: как они устроены и какими бывают"
Всё о гибридах: как они устроены и какими бывают
5 (100%) проголосовало 1avto-opel.com
Очевидным способом преодолеть ограниченный запас хода аккумуляторных электромобилей является использование небольшого ДВС и электрического генератора для подзарядки аккумуляторных батарей во время движения. Рабочий объем ДВС может быть выбран из необходимости получения средней мощности, требующейся автомобилю, а не максимальной, нужной для ускорения. При этом ДВС большую часть времени может работать в режиме наилучшей экономичности и токсичности отработавших газов (или даже на время выключаться). Для обеспечения необходимой эффективности разгона может одновременно использоваться энергия от аккумуляторных батарей и ДВС.
Автомобиль выполнен по схеме параллельного «гибрида»:1 — ДВС;2 — электродвигатель № 1;3 — сцепление;4 — электродвигатель № 2;5 — автоматическая коробка передач
В действительности гибридные автомобили могут быть разделены на два класса: последовательный гибрид, в котором вся энергия переводится в электричество, и параллельный гибрид, в котором ДВС соединяется с ведущими колесами механически через трансмиссию, а поток электроэнергии передается параллельно. Последовательный тип дает конструктору автомобиля наибольший выбор компоновки, потому что все соединения (за исключением привода от тягового двигателя к ведущим колесам) — электрические, каждый узел может быть размещен в любом месте автомобиля и с наибольшим удобством.
Гибридный автомобиль:1 — синхронный электродвигатель с постоянными магнитами;2 — преобразователь;3 — ионно-литиевый аккумулятор;4 — вариатор CVT;5 — электродвигатель;6 — сцепление;7 — двигатель
С другой стороны, при параллельном типе может использоваться более легкий и малогабаритный электродвигатель. В последовательном гибриде электродвигатель должен развивать полную движущую силу, в то время как в параллельном гибриде он нужен для обеспечения только 30 % этой силы. Гибридный автомобиль включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электропривод для оптимального использования энергии. Механическая энергия торможения преобразуется в электрическую и накапливается в аккумуляторной батарее. ДВС работает при наиболее эффективных скоростях и нагрузках. Фирма Nissan продемонстрировала этот гибридный привод в 1999 г.
Шасси гибридного автомобиля Toyota HV-M4
В течение долгого времени отношение к гибридному автомобилю определялось стоимостью применения вместо одной — двух силовых установок: ДВС и электродвигателя, а это означало, что такой автомобиль всегда будет дороже, чем его конкуренты. Совсем недавно проведенный детальный анализ показал, что гибридный автомобиль может быть конкурентоспособным, когда более высокая стоимость компенсируется лучшей экономичностью и низкими вредными выбросами, которые являются результатом действия системы управления энергией, заключающейся в ее гибкости и способности запасать, регенерировать и сохранять энергию, которая теряется в обычных ДВС. Эти новые подходы привели к созданию фирмами Toyota и Honda гибридных автомобилей моделей Toyota Prius и Insight. Шасси гибридного автомобиля Toyota HV-M4 включает в себя адаптированный бензиновый силовой агрегат объемом 2,4 л, который расположен поперечно спереди. Наиболее очевидными новшествами являются: смонтированный сзади электродвигатель (с приводом на задние колеса) и батарея аккумуляторов, установленная выше. По утверждению фирмы Toyota, в 2003 г. автомобили Toyota Prius начали приносить прибыль фирме от их продажи.Гибридный автомобиль Honda Insight представляет собой легковой автомобиль с двухместным кузовом купе и с гибридной силовой установкой. Силовой узел интегрирован так же, как и на автомобиле Toyota Prius, с использованием концепции Honda (IMA). Используется трехцилиндровый, 12-клапанный, однолитровый двигатель с электродвигателем-генератором, который расположен между двигателем и пятиступенчатой механической коробкой передач. Двигатель автомобиля Insight имеет мощность 68 л. с. и максимальный крутящий момент 91 Н•м при 4 800 мин-1. При полном использовании электродвигателя мощность в среднем поднимается до 76 л. с., а максимальный крутящий момент увеличивается до 113 Н•м всего при 1 500 мин-1, что показывает преимущество электродвигателя, который развивает максимальные крутящие моменты при низких оборотах. Эти цифры указывают также на то, что автомобиль Insight является гибридом в меньшей степени, чем Toyota Prius — ДВС и электродвигатель сбалансированы в большей степени. Гибридный автомобиль Insight отличается от тех гибридных автомобилей, которые демонстрировались в конце 90-х гг. компаниями Citroёn и FIAT, и каждый из которых был в большей степени электромобилем с небольшим ДВС и генераторами, которые заменили аккумуляторы. При разряженных аккумуляторах и двигателе, работающем в маломощном режиме, эти автомобили могли двигаться со скоростью не более 50 км/ч. В таких случаях ДВС использовался только как автономный источник электричества, увеличивая возможное расстояние от зарядной станции. В настоящее время многие автомобильные компании имеют свои опытные варианты гибридных автомобилей.
Более подробно о типах гибридных трансмиссий - в главе Гибридная трансмиссия
wiki.zr.ru
