Гибридный двигатель принцип работы: Как работает гибридный автомобиль: принцип, особенности, расход топлива

Содержание

Гибридный двигатель — принцип работы (видео)

  Тема некоторой классификации двигателей гибридов уже немного обсуждалась в статье «Некоторые сокращения (акронимы) электромобильной тематики. Или в чем разница между PHEV и BEV». В данном материале делается уклон на понимание общего принципа работы гибридного двигателя на примерах видео гибридов от Volvo и Toyota.

Принцип работы гибридного двигателя от Volvo

   Изначально электрический привод использовался в железнодорожном транспорте и сверхтяжелых (карьерных) самосвалах. Это обусловливается тем, что передать крутящий момент на колеса крупногабаритного транспортного средства механическим способом довольно сложно. Общий принцип работы двигателя гибрида заключается в том, что обычный двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрогенератор, электроэнергия от которого, через схему управления, питает электродвигатели, которые, в свою очередь, заставляют передвигаться транспортное средство. Такая себе электростанция на колесах, работающая во благо своего же движения.

  Гибридные машины используют тот же принцип за некоторым исключением. Первоочередным является использование аккумуляторных батарей. Следует учесть, что батарея гибридного автомобиля имеет меньшую емкость, нежели аккумулятор электромобиля, следовательно, она легче и компактнее.  

Гибридный двигатель изначально разрабатывался с целью уменьшения числа вредных выбросов в атмосферу, что является предпочтительным для городского транспорта. Данная система приводит к снижению выбросов оксида азота на 50%, а сажи и углеводородов на 90%. В сравнении с обычными автобусами и дизельными двигателями экономия топлива гибридных машин составляет 60%, а увеличение стартового ускорениея на 50%.
   На данный момент, гибридные автомобили в Украине можно купить таких моделей как Lexus RX450h, LS600h, GS450h, Nissan Altim hybrid, Toyota Prius, Honda Civic Hybrid и т.д.

Принцип работы двигателя гибрида от компании Toyota ( гибрид Toyota Prius)

Гибридный автомобиль.История, принцип работы, лучшие авто


Подавляющее большинство современных автомобилей в качестве силового агрегата используют двигатель внутреннего сгорания. На фоне постепенного истощения запасов нефти, а также возрастающих требований к экологичности, автоинженеры разрабатывают новые технологии, позволяющие отказаться от использования углеводородов в качестве топлива или, как минимум, снизить расход.

Решить эту проблему можно двумя способами: установить вместо ДВС электромотор или гибридный двигатель. К последнему прибегают многие автомобильные марки.

Как видно из названия, подобный силовой агрегат представляет из себя классический двигатель внутреннего сгорания и одновременно электродвигатель, объединенные в одно целое. По многим причинам такое решение предпочтительнее одной только электрической тяги.

На сегодняшний день электромобиль имеет серьезные минусы. Наиболее значимые из них – это отсутствие развитой сети электрозаправок, а также недостаточная дальность поездки без дозарядки (у разных моделей электромобилей она составляет от 80 до 160 км).

К тому же на то, чтобы полностью зарядить батареи потребуется несколько часов, а значит, мобильность такого авто ограничивается поездками от дома до работы и обратно.

Тем не менее, нельзя забывать и про плюсы электромотора, среди которых более высокий КПД (у ДВС максимальный КПД достигается только на определенных оборотах), отсутствие каких-либо выбросов, большой крутящий момент.

Электрический двигатель, в отличие от работающего на нефтепродуктах, не нуждается в постоянной подаче топлива. Он может находиться в выключенном состоянии сколь угодно долго, пока на него не будет подано напряжение. При подаче электричества он практически моментально передает колесам максимальную тягу.

Гибридный двигатель совместил преимущества обоих моторов, благодаря чему достигается экономичность, экологичность и неплохие динамические характеристики.

История гибридных двигателей

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

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

Какой автомобиль называют «гибридом»

Силовой агрегат промежуточного этапа стал представлять собой комбинацию из уже отработанной конструкции ДВС и одного или нескольких электромоторов.

Электрическая часть тяговой установки получает питание от генераторов, связанных механически с бензомотором или дизелем, аккумуляторных батарей и системы рекуперации, возвращающих в накопитель энергию, выделяющуюся при торможении автомобиля.

Все многочисленные схемы практической реализации идеи получили название гибридов.

Преимущества и недостатки гибридов


Преимущества гибридных машин:

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

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

Перспективы авто с гибридными моторами

Многие автолюбители не представляют себе принцип работы и особенности гибридных авто, что создает препятствия на пути к росту их продаж. На практике имеющиеся разработки показывают перспективы такой техники, что лишний раз подтверждает компания Тойота. Если при использовании электромобилей человек полностью зависим от электрической части, в случае с гибридами открывается больше возможностей. Такие авто быстро заряжаются, универсальны, имеют более высокий запас хода и ряд других преимуществ.

Благодаря применению электрической части двигатели внутреннего сгорания испытывают меньшую нагрузку. Это, в свою очередь, положительно сказывается на ресурсе силового агрегата. Гибриды во многом выигрывают даже у авто с установленным ГБО. Это связано с более простым обслуживанием и безопасностью.

Но реальные перспективы только за версией plu-in. Такой транспорт выделяется реальной экономией, отличается бесшумностью работы и сохраняет хорошую динамику. Но на перспективы гибридов также влияет развитие заправочной инфраструктуры. Это связано с тем, что батареи гибридных автомобилей необходимо заряжать.

Типовые схемы гибридных автомобилей

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

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

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

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

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

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

Типы гибридных агрегатов

Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:

  • микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
  • среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
  • полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.

Интересно знать!

Микрогибридные силовые агрегаты впервые сконструировал и выпустил бренд Тойота.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

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

Полная конструкция гибрида


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

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

Функционирование двигателя-гибрида

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

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

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.

Последовательная схема

В схеме series hybrid ДВС активирует генератор, вырабатывающий энергию для запитки электрического двигателя, вращающего колеса. Последовательный автомобиль-гибрид задействует маломощный ДВС, но только в условиях максимального КПД. Модели-малолитражки выпускаются с большой АКБ.

Параллельная схема

Оснащение машины системой parallel hybrid обеспечивает вращение колес от бензинового и электрического мотора. Электрическая установка также выполняет функции стартера и генератора, располагается между коробкой передач и ДВС. Дополнительная мощность создается электродвигателем в зависимости от режима езды. Аккумуляторные батареи отличаются компактностью, заряжаются при движении машины.

Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.

Последовательно-параллельная схема


Смешанный гибрид совмещает последовательную и параллельную схему работы. Электрические агрегаты работают как генератор, создавая электроэнергию и как мотор, создавая тягу. Для объединения двигателей используется планетарный редуктор. ДВС вырабатывает минимум мощности при цикле Аткинсона, что обеспечивает экономию топлива. Устройство параллельно-последовательной схемы и принцип для работы смешанного гибридного двигателя предполагают:

  • работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
  • поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
  • интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.

Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.

Классификация по степени электрификации

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

Микрогибрид

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

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

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

Мягкий гибрид

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

Классификация гибридных силовых установок

Как отмечалось выше, гибридные силовые агрегаты могут быть разных типов. Они отличаются не только по принципу действия, но и по схеме взаимодействия, уровню электрификации, виду и иным параметрам. Ниже рассмотрим главные разновидности и особенности таких систем.

Мягкий гибрид

В таких автомобилях электромотор предназначен для поддержки основного двигателя. Он не используется для обеспечения движения машины. Процесс возвращения энергии происходит при нажатии на тормоз. Конструктивно в таких системах функцию маховика берет на себя стартер-генератор. К особенностям таких гибридов относится малая мощность, компенсируемая только электрической частью и лишь при наборе скорости.

Полный гибрид

В таких машинах электромотор используется только в городском режиме, а при выезде на трассу, где необходима более высокая скорость, применяется обычный двигатель на бензине. При этом схема соединения ДВС с электрической частью может быть различной: разветвленной, смешанной или последовательной. Автомобиль не берет заряд от сети, а сам процесс происходит только при рекуперации. В случае разряда Li-Ion источника питания необходимо перейти на стандартный мотор.

Гибриды-плагины

В таких машинах электрический узел получает энергию для заряда и вместе с ДВС обеспечивает движение колес. В новых гибридах при использовании двух видов двигателей доступна мощность батарей в 70-100 «лошадей». Возле бака для топлива предусмотрен разъем для зарядки от розетки. Гибриды-плагины способны преодолевать до 50 километров исключительно на электричестве.

Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

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

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

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

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

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

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

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

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

Проверка и обслуживание гибридных автомобилей

Батареи, как правило, требуют замены через 15-20 лет

, для электродвигателя не исключено наличие пожизненной гарантии. Обслуживание гибридных автомобилей рекомендуется проводить только в официальных сервисных центрах, которые оснащены специальным оборудованием и где работают специалисты, обученные принципам сервиса автомобилей этого вида. Проверка гибридного авто включает в себя:

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

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

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

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

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

Лучшие гибридные автомобили

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

Toyota Prius

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

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

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

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

Chevrolet Volt Hybrid


Chevrolet Volt Hybrid. Данный автомобиль представляет собой переднеприводный четырехместный хэтчбек. Главным достоинством этой модели является то, что электромоторов, мощностью 149 л.с. хватает на 60 км при езде по городу, без расхода топлива и с сохранением характеристик. Однако большим недостатком Chevrolet Volt является большая стоимость.
Если вы интересуетесь будущим этого и других автомобилей этой марки, рекомендуем ознакомиться с последними новостями Chevrolet.

Chevrolet Malibu Hybrid

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

Lexus RX 450h

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

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

Вывод

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

Источники

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

принцип работы, что значит, схема мотора

Автор автомеханик А.Зарядин На чтение 10 мин. Просмотров 7.9k. Опубликовано

Гибридный двигатель имеет несколько источников энергии: бензиновый и электрический моторы. Оба агрегата приводят автомобиль в движение по отдельности или совместно. Разработано несколько видов гибридных конструкций, и каждая реализует в себе главное преимущество перед «обычными» моторами — топливную экономичность. А значит, и в возможность достичь высоких экологических требований к транспорту.

История гибридных двигателей

Гибридные силовые установки были известные ещё в 19 веке. Изобретателем первого гибрида, работающего на электроэнергии, стал Роберт Андерсон. Однако, патент на систему получил Генри Пайпер в 1905 году. В этом же направлении работал Фердинанд Порше. Серийными производителями гибридных моторов были французская компания Parisienne des Voitures Electriques, американская корпорация General Electric, бельгийская Pieper.

Бурного развития технология гибридов в начале 20 века не получила по нескольким причинам:

  • низкая стоимость топлива;
  • нерентабельность по сравнению с бензиновым ДВС.

К концу 20 века рост на энергоносители и ужесточение экологических стандартов заставили автопроизводителей возвратиться к разработкам эффективных моторов. Изначально в гонку включились VW, Mercedes, GM, Audi, но до серийного производства гибридных автомобилей так и не дошли, перейдя в другие сферы разработок. Первым удачным автомобилем с гибридным двигателем стал Toyota Prius 1997 года. За год компания смогла продать 25 000 моделей. Вторым популярным гибридом на рынке стал Honda Insight.

После Приуса, Тойота наладила серийный выпуск моделей: Hybrid Harrier, Highlander, Estima Hybrid, Crown, Camry Hybrid, Lexus RX. Среди разработок Хонда с гибридной установкой известны Accord Hybrid и Civic Hybrid. Единичные автомобили встречаются у Форда, Ауди, Мазды, Рено, БМВ, Ниссан, Хёндай.

Поговорим подробнее, что значит машина-гибрид. Рассмотрим устройство, принцип работы, в чём плюсы и минусы гибридных установок.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Принцип работы гибридных двигателей основан на комбинировании возможностей ДВС и электромотора. Бензиновый агрегат развивает максимальный крутящий момент на высоких оборотах, в то время, как электрический двигатель — на низких. Объединение установок позволяет исключить из конструкции механизмы преобразования механической энергии, увеличить КПД силового агрегата и снизить расход топлива.

Полная конструкция

Автомобиль с гибридным мотором устроен иначе, чем привычные машины с ДВС. Здесь под днищем находятся:

  • двигатель внутреннего сгорания;
  • один или несколько электрических моторов;
  • блок аккумуляторных батарей.
  • для управления и преобразования энергии установлен электронный блок с инвертором.

Источником энергии в гибридном двигателе служит ДВС, работающий на бензине или дизеле. Мощность, преобразованная генератором, запускает тяговый электродвигатель и заряжает аккумуляторные батареи. Именно от блока аккумуляторов электромотор получает дополнительное питание, если не будет хватать энергии генератора.

Инвертор преобразует постоянный ток высоковольтного аккумулятора в 3-фазный переменный ток большего напряжения. Энергия используется для:

  • управления электромотором;
  • обратной конвертации тока с генератора для подзарядки батареи;
  • питания бортовой электросети.

Конструктивно инвертор представляет собой корпус с набором электронных плат и транзисторными сборками.

Общий принцип работы гибридного автомобиля рассмотрим далее.

Функционирование двигателя

Режим совместной работы ДВС и электромотора зависит от конструктивного устройства гибридного силового агрегата и режима движения автомобиля. Так, в начале движения бензиновый двигатель не всегда нужно запускать. Машина тронется за счёт работы электрического мотора, питающегося от батареи.

Большая ёмкость аккумулятора с возможностью внешней подзарядки может сократить потребление бензина до нуля, если суточный пробег автомобиля короткий.

Электромотор поддерживает работу автомобиля на холостом ходу: при стоянке на светофоре, временной остановке. В это время ДВС отключен, до те пор, пока хватает мощности электротяги. Обычно бензиновый мотор подключается на скорости 60км/ч. При больших нагрузках, например, для заезда в горку, понадобится двойное усилие обоих агрегатов. В таком режиме автомобиль сможет проехать более 500 км.

Отличительно, как работает гибридный двигатель во время торможения. Тормозная система привычного автомобиля с ДВС преобразует кинетическую энергию в тепловую, рассеивая её в воздухе. Гибриды оснащены системой рекуперации, т.е. возвращения. При замедлении движения электромотор переключается в режим генератора, отдавая электрическую энергию в аккумуляторную батарею.

Типы гибридных агрегатов

Гибридные двигатели различаются по типу применения и компоновочной схеме. По первому критерию гибриды делятся на микрогибриды, умеренные гибриды и полные гибриды. Более подробно о них поговорим ниже.

Применение разных компоновочных систем гибридных двигателей отражает уровень развития гибридизации, суть которой заключается в желании производителей перевести автомобиль на альтернативный источник энергии. Наиболее прогрессивными в плане разработок являются компании Тойота, БМВ, Хёндай, Вольво.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Конструктивная схема гибридного двигателя выбирается исходя из проектных характеристик автомобиля: требуемой мощности, скорости разгона, расхода топлива и т.д. Различают последовательную, параллельную и комбинированную схемы.

Последовательная схема

Гибридная система автомобиля с последовательной компоновкой была придумана Порше в 1899 году. Схема включает в себя ДВС с генератором, тяговый электродвигатель и аккумуляторные батареи. По этой схеме двигатель внутреннего сгорания запускает генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую, питая электрический мотор. В свою очередь электродвигатель воздействует на ведущие колёса, приводя машину в движение.

Большая ёмкость аккумуляторов позволяет автомобилю в некоторых режимах работать только на электрической энергии, при выключенном ДВС. Батареи заряжаются от генератора, когда потребляемая мощность электромотора невысока, например, во время размеренного движения. Однако, в режиме ускорения мощности генератора может не хватать, и тогда недостаток энергии компенсирует аккумулятор.

Последовательная схема гибридного двигателя хороша тем, что ёмкая АКБ позволяет устанавливать ДВС меньших габаритов и меньшего веса. Более простая конструкция расходует меньше топлива и требует меньших затрат на обслуживание.

Электрический мотор вращается в любом направлении, что позволяет упростить конструкцию автомобиля, убрав сцепление и коробку передач. А при установке электродвигателей с редуктором в ведущие колёса, можно обойтись и без дифференциала. Подобная схема встречается на карьерных самосвалах БелАЗ и городских автобусах ЗИЛ. В легковых автомобилях встречается редко.

Параллельная схема

Гибридные двигатели с параллельной системой могут приводить автомобиль в движении от ДВС, тягового электромотора или их совместной работы. Часто электрический двигатель устанавливают вместо маховика, используя электромотор в качестве генератора и стартера для трогания и остановки автомобиля. Аккумуляторные батареи подзаряжаются во время рекуперативного торможения.

Параллельная схема подходит для автомобилей небольшой мощности. За счёт использования малоёмких батарей снижается вес и начальная стоимость машины. Подобная конструкция встречается в моделях Honda Insight, BMW 7 ActiveHybrid.

Последовательно-параллельная схема

По сути данная схема представляет собой доработку параллельной. Особенность гибридных двигателей с последовательно-параллельной системой — наличие делителя мощности в трансмиссии. Энергия ДВС разделяется на 2 потока в соответствии с режимом движения автомобиля. Часть мощности переходит к ведущим колёсам, другая — к накопителю электрической энергии.

Для реализации подобной компоновки необходим менее мощный ДВС, но с высокой эффективностью. Например, двигатель, работающий по циклу Аткинсона с коротким тактом сжатия. По такой схеме построены Toyota Prius и Lexus RX.

https://www.youtube.com/watch?v=k1nG8PkP28E&feature=youtu.be

Классификация по степени электрификации

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

Микрогибрид

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

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

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

Мягкий гибрид

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

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

Полный гибрид

Полноценный гибридный автомобиль способен работать на одном тяговом электромоторе при выключенном ДВС. Электрический двигатель заменяет сцепление, работает как генератор для заряда аккумуляторных батарей, в том числе в режиме рекуперативного торможения. В отличие от умеренного гибрида, здесь применяется электромотор мощностью 60 — 250 кВт.

Принцип полного гибрида реализован в Audi A1 и BMW X6 ActiveHybrid. В такие гибриды устанавливают мощные литий-ионные аккумуляторные батареи. Однако, при ёмкости в 12кВт/ч, накопитель электроэнергии сможет обеспечить пробег автомобиля не более 60 км. При низком уровне заряда ДВС подключается автоматически, но чтобы снизить потребление топлива и увеличить пробег электрического мотора, инженеры разработали Plung-In.

Гибриды плагины

Plung-In или гибрид-плагин по принципу работы схож с полным гибридом. Разница заключается в возможности подзарядки аккумулятора от внешней сети. Расстояние, которое может проехать машина на одной электрической тяге, характеризуется показателем PHEV.

Чтобы превратить гибридный двигатель в Plung-In, необходимо поставить дополнительное оборудование: зарядное устройство, дополнительный блок управления и блок батарей. Розетка для заряда располагается возле лючка для заправки топливного бака. Для подпитки батареи можно использовать домашнюю электросеть, учитывая рекомендации производителя.

Преимущества и недостатки гибридных авто

Разобравшись, как работает гибридный автомобиль, подведём итог в виде объективной оценки. Сведём плюсы и минусы гибридного двигателя в таблицу.

Преимущества

Недостатки

1.   Высокий КПД за счёт использования крутящего момента от ДВС при любых нагрузках 1. Мало специалистов по ремонту и обслуживанию гибридов
2.   Экономия бензина в городе 10 — 30%  2. Высокая стоимость аккумуляторных батарей. При выходе из строя одного элемента приходится менять весь блок в сборе. Проблема с утилизацией
3.   Энергия торможения рекупируется в электрическую энергию 3. Наличие большого количества электроники. Сложность с запчастями. Дорогой ремонт.
4.   Использование ДВС меньшей мощности и габаритов. Возможность отказаться от сцепления и КПП 4. Недостаточное количество станций для подзарядки аккумуляторов. Малый пробег на одной электротяге
5.   Надёжный запуск зимой 5. Плохая маневренность
6.   Снижение токсичных выхлопов 6. Из-за холодов батареи быстрее выходят из строя
7.   Тихая работа 7. Бесшумная работа приводит к авариям

Заключение

Принцип работы гибридного автомобиля основан на использовании энергии бензинового и электрического двигателей. Их совместная работа позволяет достичь жёстких требований экологических стандартов, снижая расход топлива и выбросов. Инженеры постоянно совершенствуют конструкции, придумывают новые решения. Однако, не все компании видят перспективу в гибридах, концентрируясь на создании полноценных электромобилей.

принцип работы, устройство и схемы электромотора

Появление гибридных автомобилей стало вынужденной мерой автопроизводителей в переходный период от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на углеводородном топливе к более чистым силовым установкам. Технологии ещё не позволяли создать полноценный электромобиль, машину на топливных элементах или какой-нибудь ещё из большого списка, теоретически возможных направлений развития автономного транспорта, а потребность уже созрела.

Содержание статьи:

Правительства начали сильно зажимать автопром экологическими требованиями, а потребителям хотелось увидеть качественный шаг вперёд, а не очередные микроскопические улучшения известного не первое столетие мотора на одном из продуктов переработки нефти.

Какой автомобиль называют «гибридом»

Силовой агрегат промежуточного этапа стал представлять собой комбинацию из уже отработанной конструкции ДВС и одного или нескольких электромоторов.

Электрическая часть тяговой установки получает питание от генераторов, связанных механически с бензомотором или дизелем, аккумуляторных батарей и системы рекуперации, возвращающих в накопитель энергию, выделяющуюся при торможении автомобиля.

Все многочисленные схемы практической реализации идеи получили название гибридов.

Читайте также: Что такое тормозной суппорт и как он работает

Иногда производители вводят в заблуждение клиентов, называя гибридами системы, где электропривод используется лишь для запуска основного мотора в режиме «старт-стоп».

Поскольку связи электродвигателей с колёсами и возможности движения на электротяге здесь нет, то такие машины к гибридным относить некорректно.

Принцип работы гибридных двигателей

При всём разнообразии конструкций у подобных машин есть и общие черты. Но отличия настолько велики с технической точки зрения, что фактически это разные автомобили со своими преимуществами и недостатками.

Устройство

В состав любого гибрида входят:

  • двигатель внутреннего сгорания со своей трансмиссией, бортовой низковольтной сетью питания и топливным баком;
  • тяговые электродвигатели;
  • накопительные аккумуляторные батареи, чаще всего достаточно высоковольтные, состоящие из последовательно и параллельно соединённых аккумуляторов;
  • силовая электропроводка с высоковольтной коммутацией;
  • электронные блоки управления и бортовые компьютеры.

Обеспечение всех режимов работы комплексной механической и электрической трансмиссии обычно происходит автоматически, на водителя возложено только общее управление движением.

Схемы работы

Соединить между собой электрическую и механическую составляющие можно разными способами, со временем выделились устоявшиеся конкретные, часто применяемые схемы.

Это не относится к позже появившейся классификации привода по удельной доли электротяги в общем энергетическом балансе.

Последовательная

Самая первая схема, наиболее логичная, но сейчас мало используемая в легковых автомобилях.

Основной её задачей стала работа в тяжёлой технике, где компактные электрические узлы успешно заменили громоздкую механическую трансмиссию, которой к тому же очень трудно управлять. Двигатель, как правило это дизель, нагружен исключительно на электрогенератор и с колёсами прямо не связан.

Вырабатываемый генератором ток может использоваться для заряда тяговой батареи, а там, где она не предусмотрена, отправляется непосредственно к электромоторам.

Тебе на заметку: Причины быстрого износа деталей тормозной системы

Их может быть один или несколько, вплоть до установки на каждое колесо автомобиля по принципу так называемых мотор-колёс. Величину тяги регулирует силовой электрический блок, а ДВС может постоянно работать в самом оптимальном режиме.

Параллельная

Эта схема сейчас наиболее распространена. В ней электромотор и ДВС работают на общую трансмиссию, а электроника регулирует оптимальное соотношение расхода энергии каждым из приводов. Связь с колёсами имеют оба двигателя.

Поддерживается режим рекуперации, когда при торможении электромотор превращается в генератор и подзаряжает накопительную батарею. Некоторое время автомобиль может двигаться только на её заряде, основной ДВС заглушен.

В ряде случаев используется батарея значительной ёмкости, снабженная возможностью внешнего заряда от бытовой сети переменного тока или специализированной зарядной станции.

В целом роль аккумуляторов тут невелика. Зато упрощается их коммутация, здесь не нужны цепи опасного высокого напряжения, а масса батареи значительно меньше, чем у электромобилей.

Смешанная

В результате развития техники электропривода и ёмкости накопителей роль электромоторов в создании тягового усилия увеличилась, что привело к появлению наиболее продвинутых систем последовательно-параллельной схемы.

Здесь старт с места и движение на небольших скоростях производятся на электрической тяге, а ДВС подключается лишь, когда потребуется высокая отдача и при исчерпании аккумуляторов.

Оба мотора могут работать в режиме привода, а продуманный электронный блок сам выбирает куда и как направлять энергетические потоки. Водитель может следить за этим на графическом информационном дисплее.

Это интересно: Что такое Адсорбер, устройство и принцип работы

Применяется дополнительный генератор, как в последовательной схеме, который может давать энергию электромоторам или заряжать аккумулятор. Рекуперация тормозной энергии происходит через реверс тягового электродвигателя.

Так устроены многие современный гибриды, в частности один из самых первых и известных – Toyota Prius

Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

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

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

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

К сведению: Как проверить форсунки дизельного двигателя

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

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

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

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

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

Достоинства и недостатки гибридов

Как и всякий компромисс, гибриды уступают чистым электромобилям и привычным классическим на нефтяном топливе.

Но при этом дают выигрыш по ряду свойств, для кого-то выступающих главными:

  • упрощение средств, применяемых для борьбы с вредными выбросами ДВС;
  • достижение некоторой экономии топлива, как бы это ни оспаривалось;
  • возможность передвижения на чистой электротяге там, где применение ДВС запрещено;
  • достаточно простое наращивание заявленной мощности;
  • невозможность, в отличие от электромобиля, остаться без энергии вдали от электрической сети.

Все недостатки связаны с усложнением техники:

  • потребность в грамотном персонале, специально обученном работе с гибридами;
  • увеличение массы транспортного средства, на что тоже тратится топливо;
  • более высокая цена автомобиля;
  • проигрыш электромобилям из-за сохранения ДВС и всего, что с ним связано;
  • пока ещё недостаточно отработанные технологии и отсутствие единого подхода к конструированию;
  • плохая экологичность в производстве батарей и их утилизации.

Вполне возможно, что производство гибридов сохранится и после полного исчезновения классических автомобилей.

Это надо знать: Моторное масло с Молибденом — плюсы и минусы

Но произойдёт это только если будет создан единый компактный, экономичный и хорошо управляемый двигатель на углеводородном топливе, который станет хорошим дополнением к электрическому автомобилю будущего, существенно повысив его пока недостаточную автономность.

Гибридный двигатель: принцип работы, что значит, схема мотора

Гибридный двигатель имеет несколько источников энергии: бензиновый и электрический моторы. Оба агрегата приводят автомобиль в движение по отдельности или совместно. Разработано несколько видов гибридных конструкций, и каждая реализует в себе главное преимущество перед «обычными» моторами — топливную экономичность. А значит, и в возможность достичь высоких экологических требований к транспорту.

  1. История гибридных двигателей
  2. Принцип работы и устройство гибридных двигателей
  3. Полная конструкция
  4. Функционирование двигателя
  5. Типы гибридных агрегатов
  6. Схемы взаимодействия мотора и ДВС
  7. Последовательная схема
  8. Параллельная схема
  9. Последовательно-параллельная схема
  10. Классификация по степени электрификации
  11. Микрогибрид
  12. Мягкий гибрид
  13. Полный гибрид
  14. Гибриды плагины
  15. Преимущества и недостатки гибридных авто
  16. Заключение

История гибридных двигателей

Гибридные силовые установки были известные ещё в 19 веке. Изобретателем первого гибрида, работающего на электроэнергии, стал Роберт Андерсон. Однако, патент на систему получил Генри Пайпер в 1905 году. В этом же направлении работал Фердинанд Порше. Серийными производителями гибридных моторов были французская компания Parisienne des Voitures Electriques, американская корпорация General Electric, бельгийская Pieper.

Бурного развития технология гибридов в начале 20 века не получила по нескольким причинам:

  • низкая стоимость топлива;
  • нерентабельность по сравнению с бензиновым ДВС.

К концу 20 века рост на энергоносители и ужесточение экологических стандартов заставили автопроизводителей возвратиться к разработкам эффективных моторов. Изначально в гонку включились VW, Mercedes, GM, Audi, но до серийного производства гибридных автомобилей так и не дошли, перейдя в другие сферы разработок. Первым удачным автомобилем с гибридным двигателем стал Toyota Prius 1997 года. За год компания смогла продать 25 000 моделей. Вторым популярным гибридом на рынке стал Honda Insight.

После Приуса, Тойота наладила серийный выпуск моделей: Hybrid Harrier, Highlander, Estima Hybrid, Crown, Camry Hybrid, Lexus RX. Среди разработок Хонда с гибридной установкой известны Accord Hybrid и Civic Hybrid. Единичные автомобили встречаются у Форда, Ауди, Мазды, Рено, БМВ, Ниссан, Хёндай.

Поговорим подробнее, что значит машина-гибрид. Рассмотрим устройство, принцип работы, в чём плюсы и минусы гибридных установок.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Принцип работы гибридных двигателей основан на комбинировании возможностей ДВС и электромотора. Бензиновый агрегат развивает максимальный крутящий момент на высоких оборотах, в то время, как электрический двигатель — на низких. Объединение установок позволяет исключить из конструкции механизмы преобразования механической энергии, увеличить КПД силового агрегата и снизить расход топлива.

Полная конструкция

Автомобиль с гибридным мотором устроен иначе, чем привычные машины с ДВС. Здесь под днищем находятся:

  • двигатель внутреннего сгорания;
  • один или несколько электрических моторов;
  • блок аккумуляторных батарей.
  • для управления и преобразования энергии установлен электронный блок с инвертором.

Источником энергии в гибридном двигателе служит ДВС, работающий на бензине или дизеле. Мощность, преобразованная генератором, запускает тяговый электродвигатель и заряжает аккумуляторные батареи. Именно от блока аккумуляторов электромотор получает дополнительное питание, если не будет хватать энергии генератора.

Инвертор преобразует постоянный ток высоковольтного аккумулятора в 3-фазный переменный ток большего напряжения. Энергия используется для:

  • управления электромотором;
  • обратной конвертации тока с генератора для подзарядки батареи;
  • питания бортовой электросети.

Конструктивно инвертор представляет собой корпус с набором электронных плат и транзисторными сборками.

Общий принцип работы гибридного автомобиля рассмотрим далее.

Функционирование двигателя

Режим совместной работы ДВС и электромотора зависит от конструктивного устройства гибридного силового агрегата и режима движения автомобиля. Так, в начале движения бензиновый двигатель не всегда нужно запускать. Машина тронется за счёт работы электрического мотора, питающегося от батареи.

Большая ёмкость аккумулятора с возможностью внешней подзарядки может сократить потребление бензина до нуля, если суточный пробег автомобиля короткий.

Электромотор поддерживает работу автомобиля на холостом ходу: при стоянке на светофоре, временной остановке. В это время ДВС отключен, до те пор, пока хватает мощности электротяги. Обычно бензиновый мотор подключается на скорости 60км/ч. При больших нагрузках, например, для заезда в горку, понадобится двойное усилие обоих агрегатов. В таком режиме автомобиль сможет проехать более 500 км.

Отличительно, как работает гибридный двигатель во время торможения. Тормозная система привычного автомобиля с ДВС преобразует кинетическую энергию в тепловую, рассеивая её в воздухе. Гибриды оснащены системой рекуперации, т.е. возвращения. При замедлении движения электромотор переключается в режим генератора, отдавая электрическую энергию в аккумуляторную батарею.

Типы гибридных агрегатов

Гибридные двигатели различаются по типу применения и компоновочной схеме. По первому критерию гибриды делятся на микрогибриды, умеренные гибриды и полные гибриды. Более подробно о них поговорим ниже.

Применение разных компоновочных систем гибридных двигателей отражает уровень развития гибридизации, суть которой заключается в желании производителей перевести автомобиль на альтернативный источник энергии. Наиболее прогрессивными в плане разработок являются компании Тойота, БМВ, Хёндай, Вольво.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Конструктивная схема гибридного двигателя выбирается исходя из проектных характеристик автомобиля: требуемой мощности, скорости разгона, расхода топлива и т.д. Различают последовательную, параллельную и комбинированную схемы.

Последовательная схема

Гибридная система автомобиля с последовательной компоновкой была придумана Порше в 1899 году. Схема включает в себя ДВС с генератором, тяговый электродвигатель и аккумуляторные батареи. По этой схеме двигатель внутреннего сгорания запускает генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую, питая электрический мотор. В свою очередь электродвигатель воздействует на ведущие колёса, приводя машину в движение.

Большая ёмкость аккумуляторов позволяет автомобилю в некоторых режимах работать только на электрической энергии, при выключенном ДВС. Батареи заряжаются от генератора, когда потребляемая мощность электромотора невысока, например, во время размеренного движения. Однако, в режиме ускорения мощности генератора может не хватать, и тогда недостаток энергии компенсирует аккумулятор.

Последовательная схема гибридного двигателя хороша тем, что ёмкая АКБ позволяет устанавливать ДВС меньших габаритов и меньшего веса. Более простая конструкция расходует меньше топлива и требует меньших затрат на обслуживание.

Электрический мотор вращается в любом направлении, что позволяет упростить конструкцию автомобиля, убрав сцепление и коробку передач. А при установке электродвигателей с редуктором в ведущие колёса, можно обойтись и без дифференциала. Подобная схема встречается на карьерных самосвалах БелАЗ и городских автобусах ЗИЛ. В легковых автомобилях встречается редко.

Параллельная схема

Гибридные двигатели с параллельной системой могут приводить автомобиль в движении от ДВС, тягового электромотора или их совместной работы. Часто электрический двигатель устанавливают вместо маховика, используя электромотор в качестве генератора и стартера для трогания и остановки автомобиля. Аккумуляторные батареи подзаряжаются во время рекуперативного торможения.

Параллельная схема подходит для автомобилей небольшой мощности. За счёт использования малоёмких батарей снижается вес и начальная стоимость машины. Подобная конструкция встречается в моделях Honda Insight, BMW 7 ActiveHybrid.

Последовательно-параллельная схема

По сути данная схема представляет собой доработку параллельной. Особенность гибридных двигателей с последовательно-параллельной системой — наличие делителя мощности в трансмиссии. Энергия ДВС разделяется на 2 потока в соответствии с режимом движения автомобиля. Часть мощности переходит к ведущим колёсам, другая — к накопителю электрической энергии.

Для реализации подобной компоновки необходим менее мощный ДВС, но с высокой эффективностью. Например, двигатель, работающий по циклу Аткинсона с коротким тактом сжатия. По такой схеме построены Toyota Prius и Lexus RX.

Классификация по степени электрификации

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

Микрогибрид

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

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

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

Мягкий гибрид

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

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

Полный гибрид

Полноценный гибридный автомобиль способен работать на одном тяговом электромоторе при выключенном ДВС. Электрический двигатель заменяет сцепление, работает как генератор для заряда аккумуляторных батарей, в том числе в режиме рекуперативного торможения. В отличие от умеренного гибрида, здесь применяется электромотор мощностью 60 — 250 кВт.

Принцип полного гибрида реализован в Audi A1 и BMW X6 ActiveHybrid. В такие гибриды устанавливают мощные литий-ионные аккумуляторные батареи. Однако, при ёмкости в 12кВт/ч, накопитель электроэнергии сможет обеспечить пробег автомобиля не более 60 км. При низком уровне заряда ДВС подключается автоматически, но чтобы снизить потребление топлива и увеличить пробег электрического мотора, инженеры разработали Plung-In.

Гибриды плагины

Plung-In или гибрид-плагин по принципу работы схож с полным гибридом. Разница заключается в возможности подзарядки аккумулятора от внешней сети. Расстояние, которое может проехать машина на одной электрической тяге, характеризуется показателем PHEV.

 

Чтобы превратить гибридный двигатель в Plung-In, необходимо поставить дополнительное оборудование: зарядное устройство, дополнительный блок управления и блок батарей. Розетка для заряда располагается возле лючка для заправки топливного бака. Для подпитки батареи можно использовать домашнюю электросеть, учитывая рекомендации производителя.

Преимущества и недостатки гибридных авто

Разобравшись, как работает гибридный автомобиль, подведём итог в виде объективной оценки. Сведём плюсы и минусы гибридного двигателя в таблицу.

Преимущества

Недостатки

Заключение

Принцип работы гибридного автомобиля основан на использовании энергии бензинового и электрического двигателей. Их совместная работа позволяет достичь жёстких требований экологических стандартов, снижая расход топлива и выбросов. Инженеры постоянно совершенствуют конструкции, придумывают новые решения. Однако, не все компании видят перспективу в гибридах, концентрируясь на создании полноценных электромобилей.

Когда речь идет о гибридных автомобилях, значение довольно простое и относится к наличию двух двигателей: одного электрического и одного теплового, который может работать от дизеля или бензина.

Тенденция гибридного автомобиля растет в Мире, благодаря приходу все более надежные модели, производительности и стоимости.

Что нужно знать о гибридной машине и как она работает

Решить приблизиться к гибридному миру в целом — это та часть автомобилистов, которые особенно внимательны к новостям рынка и более осознанному использованию новейших доступных технологий. По сути, гибридный автомобиль — это прежде всего автомобиль, который уважает окружающую среду, сокращая потребление и, следовательно, значительно выбросы загрязняющих газов по сравнению с традиционными автомобилями.

Достоинство кроется в наличии электродвигателя, работа которого поддерживается двигателем внутреннего сгорания. Последний, по существу, выполняет две функции: преобразование химической энергии топлива в кинетическую энергию и зарядку аккумулятора электродвигателя. Преимущества гибридной технологии не ограничиваются только экологическим аспектом, но также обеспечивают экономию топлива. Это наблюдается, прежде всего в определенных ситуациях, например, во время фаз максимальной нагрузки, во время которых тяга, создаваемая электродвигателем, позволяет получить более высокую производительность при сохранении низкого потребления топлива.

Более того, при запуске из состояния покоя, как в случае светофора, движение транспортного средства индуцируется исключительно электродвигателем, без необходимости работы двигателя внутреннего сгорания. Это означает, что автомобиль способен покрывать некоторые участки аккумулятора, гарантируя нулевые выбросы и экономию топлива. Функция замедления транспортного средства также назначается электродвигателю. В этот момент электродвигатель противодействует вращению колес, превращая кинетическую энергию в электрическую.

Что такое гибридный двигатель и как он работает

Подводя итог: все различные типы гибридных двигателей имеют тепловой двигатель, электродвигатель и аккумулятор. Гибридные автомобили существуют в трех вариантах:

  • Полный гибрид
  • Подключаемый гибрид
  • Гибрид минимальный

В случае полностью гибридного двигателя транспортное средство может использовать только тягу электродвигателя. Автономность и производительность в этом случае ограничены мощностью батареи, которая заряжается исключительно вместе с рекуперацией энергии при выпуске.

Гибридные автомобили с подключаемым модулем имеют схему, идентичную модели гибридного автомобиля с более мощным аккумулятором (от 1 до 8 кВт / ч), который позволяет ему проехать до 50/60 км. Подключаемые модули заряжаются с помощью обычной электрической розетки или общедоступной колонки. Для полного пополнения нужно подождать в среднем 3/4 часа, но наиболее интересным аспектом является то, что, когда батарея разряжена, они обычно работают с тепловым двигателем.

Третий и последний тип гибридного двигателя, доступного на рынке, представляет собой мягкий или минимальный гибрид, основной особенностью которого является использование электродвигателя только на некоторых этапах работы. Этот тип гибридного автомобиля не позволяет маршировать с нулевым уровнем выбросов, но этого достаточно, чтобы сократить расход топлива.

Гибридный автомобиль и техническое обслуживание

Параметр, который нельзя недооценивать при покупке гибридного автомобиля, — это также простота обслуживания транспортного средства. Весь электрический отсек автомобиля, который простирается от двигателя до блока управления и, естественно, также включает всю электронику автомобиля, не требует какого-либо специального вмешательства со стороны непосредственного владельца.

За последние 20 лет слово гибрид прочно вошло в обиход автомобилистов. В конце 90-х термин почти стал синонимом чуда техники своего времени — Toyota Prius, первой в мире массовой гибридной машины. Эта бесполезная, как многим тогда казалось, «игрушка» разошлась по миру тиражом 10 миллионов штук. Сегодня гибриды выпускают все ведущие автопроизводители, а в линейке «Тойоты» более 30 гибридных моделей! Давайте взглянем, какие гибриды есть на рынке и в чём их отличия.

Под общим названием «гибридные автомобили» скрываются совершенно разные технические решения. Объединяет их одно — наличие на борту двух разных источников энергии: не только двигателя внутреннего сгорания (ДВС), но и электромотора с тяговой батареей. В этом, кстати, принципиальное отличие гибридов от электромобилей — у последних ДВС нет. Но работают гибридные силовые установки по-разному

Последовательный гибрид (REX)

Самая первая конструкция гибрида — последовательная — была придумана ещё на заре автомобилестроения Фердинандом Порше, а рабочий прототип Lohner-Porsche Hybrid появился в 1901 году, за сотню лет до «Приуса». На поверку гибридный автомобиль — почти ровесник бензинового, но своего часа ему пришлось ждать целый век: при дешёвом топливе в технически сложных гибридах просто не было смысла. Да и экология в XX веке мало кого заботила.

В последовательной гибридной схеме ДВС играет роль большого генератора: он установлен под капотом, но никак не связан с колёсами. Обороты двигателя всегда оптимальны, коробка передач также не требуется. Единственная задача двигателя — вырабатывать ток для электромотора, который и вращает колёса машины.

По сути, последовательный гибрид — это автономный электромобиль, не требующий подзарядки от внешней сети. Такие гибриды эффективны в условиях частых остановок, где нет высоких скоростей, зато нужна хорошая тяга. Прежде всего, это городской общественный транспорт и карьерные грузовики. Самый известный последовательный гибрид — БелАЗ, крупнейший самосвал в мире: огромный дизель этого монстра вырабатывает ток, а колёса вращают электромоторы.

В легковом транспорте последовательная схема используется реже из-за больших потерь мощности, но такие примеры есть: близнецы Chevrolet Volt и Opel Ampera. Бестселлерами, правда, они не стали, оказавшись весьма «сырыми». Тем не менее, эксперименты с последовательной гибридной схемой на легковушках продолжаются. Например, электромобиль BMW i3 может быть оснащён опцией REX (Range Extender, увеличитель запаса хода) — крошечным двухцилиндровым ДВС для выработки тока, который превращает электрокар в последовательный REX-гибрид.

Забытый ныне российский «Ё-мобиль» тоже задумывался как последовательный гибрид. Корейцы из SsangYong продают на домашнем рынке Actyon EV-R с последовательной гибридной силовой установкой. А суперкары Karma Revero и Infiniti Emerg-e — попытки REX-гибридов бросить вызов Tesla.

Параллельный гибрид

В большинстве современных гибридов используется более универсальная параллельная схема. В ней и двигатель внутреннего сгорания, и электромотор(ы) связаны с колёсами, работая как по отдельности, так и совместно (параллельно).

Первые параллельные гибриды были довольно примитивными. В 1999 году, в ответ на тойотовский Prius (о нём — ниже) Honda внедрила гибридную систему Integrated Motor Assist (IMA) в модели Insight, затем — в Civic, Accord, Fit/Jazz, CR-Z и других. Электромотор в ней был электрическим помощником, а не полноценной силовой установкой: ездить на чистой электротяге такие гибриды не могли, как и заряжать батарею от двигателя во время движения. Электрические киловатты просто добавлялись к бензиновым лошадиным силам, позволяя меньше крутить двигатель и немного экономить топливо. А батарея заряжалась в основном от рекуперации при торможении.

Современные параллельные гибриды ушли далеко вперёд, а некоторые даже научились «перевоплощаться» прямо на ходу. Та же Honda активно внедряет в новые модели силовую установку i-MMD (Intelligent Multi-Mode Drive), которая в городском режиме работает по последовательной гибридной схеме. На небольших скоростях бензиновый двигатель отключен от ведущих колёс, и автомобиль движется только за счёт электромотора. С ростом скорости машина вновь превращается в параллельный гибрид, подключая двигатель внутреннего сгорания автоматическим сцеплением. Такая система уже используется на новых поколениях Odyssey, Accord и CR-V для некоторых рынков. По похожему пути пошли и в Mitsubishi со своим гибридным кроссовером Outlander PHEV.

Последовательно-параллельный гибрид (Toyota HSD)

Формально Toyota Prius можно отнести к гибридам параллельного типа. Но при его разработке инженеры «Тойоты» действовали столь новаторски и внедрили такое количество смелых решений, что получившийся результат пришлось выделить в отдельный тип. «Приус» называют последовательно-параллельным гибридом или гибридом смешанного (комбинированного) типа.

В большинстве параллельных гибридов есть привычная коробка передач (чаще всего — бесступенчатый вариатор), а электромотор является промежуточным звеном между КПП и двигателем внутреннего сгорания, своего рода надстройкой. У «Тойоты» же бензиновый двигатель, электромотор и ведущие колёса связаны между собой планетарным механизмом, без коробки передач и сцепления. Это делает всю силовую установку единым целым, позволяя управляющей электронике распределять мощность между узлами в любых соотношениях. Эффективность такой системы очень высока.

Свою конструкцию в Toyota назвали Hybrid Synergy Drive (HSD) — гибридным синергетическим приводом. Во всех современных гибридах Toyota и Lexus используется именно она, также по лицензии HSD ставили на несколько моделей Nissan и Ford. Toyota планирует постепенно перевести на синергетический привод всю линейку автомобилей. Для некоторых моделей на внутреннем JDM-рынке альтернативы HSD уже нет: например, Toyota Camry в Японии последние несколько лет предлагается только с гибридной силовой установкой.

Подзаряжаемый Plug-in гибрид (PHV/PHEV)

Даже самый современный гибрид проигрывает в экономичности полностью электрической машине, ведь та не расходует бензин вовсе. Да, какое-то время гибрид может ехать только на электротяге, но в таком режиме батарея быстро сядет, а для зарядки придётся задействовать ДВС и тратить топливо. Но почему не восполнять запасы энергии от внешней электросети, как делают электрические машины? В этом и состоит идея подзаряжаемого гибрида PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) — гибридного автомобиля с возможностью подключения к внешней зарядке.

Как и традиционный гибрид, PHEV может заряжать тяговую батарею прямо на ходу: от работы двигателя внутреннего сгорания и с помощью рекуперации — преобразования энергии торможения. Но приехав домой или на работу, плагин-гибрид (Plug-in Hybrid) можно поставить на зарядку от стационарной электросети, как любой электрокар, и затем ехать уже с полной батареей. Это намного выгоднее, чем самозаряд во время движения.

В сравнении с полностью электрической машиной у PHEV-гибрида также есть ощутимые плюсы:

  • Большой запас хода. Даже топовые электрокары пока не проезжают более 500 км на одном заряде батареи, а бюджетным городским электромобилям и скромные 200 км даются с трудом, особенно зимой. Подзаряжаемый гибрид же на полном баке топлива проедет более 800 км.
  • Независимость от внешних источников электричества — то, чего так не хватает электромобилям. Если не зарядить электрокар вовремя, он просто выключится. А PHEV имеет под капотом классический ДВС, и зарядка от внешней сети для него — приятная опция, а не необходимость. Пока в баке есть топливо, он будет ехать, причём весьма экономично. Этот фактор критически важен в поездках между городами: обычных бензиновых АЗС на дорогах в разы больше, чем электрических зарядных станций.

Подключаемые гибриды — главный автомобильный тренд последних лет. На рынке их уже немало, причём подзаряжаемым может быть гибрид любой конструкции: и последовательный, и параллельный, и гибрид смешанного типа — тяговая батарея ведь есть у всех. Примеры: Toyota Prius PHV и Prius Prime, Mitsubishi Outlander PHEV, Ford Fusion Energi, Hyundai Ioniq, Chevrolet Volt, Volvo V60, Audi e-tron, Chrysler Pacifica, Range Rover PHEV и другие. Даже китайские автопроизводители уже делают свои версии Plug-in-гибридов. Дело не только в экономии топлива и экологичности: производителям машин важно быть в авангарде современных технологий.

В будущем PHEV-гибриды, как и электрокары, избавятся от зарядных проводов. Уже сейчас есть мелкосерийные автомобили, способные заряжать батарею силовой установки на специальных индукционных парковочных местах, по аналогии с беспроводной зарядкой смартфонов. Вот только инфраструктура городов пока не поспевает за прогрессом транспорта.

Умеренный «мягкий» гибрид (Mild Hybrid)

Наверняка вы встречали автомобили в комплектации Mild Hybrid — в народе их нарекли мягким гибридом, хотя правильнее назвать такую силовую установку «умеренным гибридом». Что же такое Mild Hybrid, и насколько он «мягок»?

Mild Hybrid — это «зародыш» гибрида: стандартный автомобиль, озеленённый энергосберегающими технологиями. За красивым гибридным термином скрывается знакомая многим система «Старт-стоп», глушащая двигатель во время остановок, но чуть более продвинутая. ДВС Mild-гибрида снабжен специальным мотор-генератором; во время движения он работает как стандартный генератор, вырабатывая ток. Когда машина останавливается и система Start-Stop глушит двигатель, мотор-генератор вступает в дело, обеспечивая работу всех систем автомобиля: электрики, отопителя, кондиционера… Водитель даже не замечает, что двигатель заглушен. При нажатии на газ двигатель моментально заводится непосредственно от мотор-генератора и автомобиль трогается.

Реализации «мягкого» гибрида у каждого производителя своя. Иногда мотор-генератор может вырабатывать энергию при торможении, запасая её в отдельной батарее. 48-вольтовый мотор-генератор Audi MHEV даже умеет помогать двигателю на разгоне. Но о полноценной гибридной силовой установке с возможностью ехать на электротяге речь не идёт. Mild-гибрид — это просто помощник для ДВС, а не отдельный тяговый электромотор.

Особенности эксплуатации гибрида

Чем отличается гибрид от обычного автомобиля в повседневной эксплуатации? Ведь далеко не все водители — ярые энтузиасты новых технологий; многим просто нужно надёжное и хорошо работающее решение без лишних сложностей. И гибрид вполне подходит под это описание.

Сильная сторона гибрида — отсутствие каких-то специальных требований и процедур, как у электромобилей или машин с газобаллонным оборудованием. Работой гибридной системы полностью заведует умная электроника без вмешательства водителя. Периодическое обслуживание и замена расходников не требует специального «гибридного» автосервиса: с типовыми работами справится любая квалифицированная СТО. А некоторые особенности зимней эксплуатации гибридов не идут ни в какое сравнение с зимними проблемами электромобилей, запас хода которых на морозе падает почти вдвое.

ДВС большинства гибридов работают по экономичному циклу Аткинсона, который позволяет выровнять нагрузку на силовую установку, убрав опасные пики. В двигателях обычных машин он не используется из-за падения мощности, но у гибридов это падение компенсирует электромотор. В итоге получается оптимальный баланс качеств: мощности, экономичности, надёжности и низкой токсичности выхлопа.

Помимо прямой экономии топлива, гибрид снижает траты на некоторые запчасти. Например, тормозные колодки почти не изнашиваются из-за рекуперативного торможения. У большинства гибридов отсутствуют привычные стартер и генератор — в этом гибридная силовая установка даже проще классической. А в тойотовских гибридах нет даже коробки передач — её роль выполняет «планетарка».

Минусов и гибридов ровно два: высокая цена и постепенный износ тяговой высоковольтной батареи (ВВБ). Причём эти минусы исключают друг друга: у нового (и дорогого) гибрида нет проблем с батареей, ну а машину с изношенной ВВБ можно купить с хорошей скидкой на её замену.

Технологии идут вперёд невероятно быстро. Ещё недавно гибридные автомобили казались чем-то инопланетным, а сегодня на фоне полностью электрических машин они выглядят даже слегка устаревшими. Но отсутствие развитой инфраструктуры для зарядки электрокаров и их малый запас хода ещё долго будут аргументами в пользу гибридов.

Источник Источник http://dvsoff.ru/tip/gibridnyj-dvigatel
Источник http://auto.vercity.ru/magazine/13198_dvigatel_gibridnogo_avtomobilya_chto_eto_takoe_i_kak_ono_rabotaet/
Источник Источник http://hyperauto.ru/articles/encyclopedia/gibrid-gibridu-rozn-otlichiya-phev-rex-i-priusov-1/

принцип работы, особенности и преимущества Что такое автомобиль с гибридным приводом

Ведущие автомобильные концерны мира, так же обратили своё внимание на гибридные двигатели, как на решение проблемы экономии топлива и загрязнения окружающей среды. Так компания Volvo Group объявила о создании гибридного двигателя для грузовиков, тягачей, полуприцепов и автобусов. Разработчики компании рассчитывают на то, что их детище позволит получить 35% экономию топлива.
При всём при этом надо сказать, что гибридные автомобили «на Ура», пока что, пошли только в Северной Америке(Канада и США). И в Америке же всё больше на них растёт спрос, так как там до последних лет были популярны автомобили, которые потребляли много топлива, а так как топливо резко и круто начало дорожать американцы резко задумались об его экономии и как решение проблемы начали использовать именно автомобили с гибридными двигателями. В Европе к появлению гибридных двигателей отнеслись спокойно, так как там у них рулит экономный и более экологичный, чем бензиновый двигатель, старый добрый дизель. В отличии от США более 50% машин в Европе оснащены дизелями. К тому же дизельные автомобили дешевле гибридных, проще и надёжнее. Ведь всем известно, чем сложнее система, тем она менее надёжна! И вот именно из-за своей сложности и капризности, гибридных автомобилей практически нет на постсоветском пространстве. Официальные дилеры их сюда не завозят. И любой владелец такого авто у нас неминуемо столкнётся с проблемой СТО. Нет у нас СТО, которые бы занимались бы гибридными автомобилями. А уж сам такую машинку не починишь!

Идея создания гибридного автомобиля с использованием электрического мотора появилась больше 100 лет назад. Гибридные автомобили выполняют несколько основных функций:

  • Экономия дорогостоящего бензина за счет его замены использованием электродвигателя.
  • Гибридные автомобили являются более экологическими по сравнению с классическими бензиновыми.
  • Увеличение расстояния, преодолеваемого на гибридном двигателе за счет использования двух источников энергии.

Гибридные автомобили и их устройство

Существуют умеренные и полные гибридные автомобили. Конструкция умеренных гибридов использует бензиновый двигатель как основной, а электрический источник питания подключает как подстраховку в редких случаях. Полные же гибриды подразумевают возможность использования альтернативного источника питания в качестве основного двигателя.

Конструкции автомобилей с гибридным двигателем

Существует несколько видов конструкций гибридов, отличаемых по способу подключения двигателя:

  • Автомобили с последовательной схемой подключения. В рамках схемы использован двигатель внутреннего сгорания малой мощности, подключенный к электрогенератору. Электромотор приводит машину в движение и является основным двигательным механизмом. Модели гибридных автомобилей с такой схемой — Chevrolet Volt, а также Opel Ampera. В таких автомобилях используют электрические батареи увеличенной емкости.

Последовательная схема подключения узлов

  • Параллельная схема подключения.
    В рамках данной схемы могут работать вместе и по отдельности как бензиновый, так и электрический двигатели. В основном используется электромотор мощностью 20 Вт, которая возрастает при увеличении скорости автомобиля.

Параллельная схема подключения узлов

  • Смешанная, последовательно-параллельная схема. Принцип построения такого двигателя схож с двигателем с параллельной схемой, но в смешанную схему добавлен генератор, от которого питается электромотор.

Последовательно-параллельная схема подключения узлов

Как работает гибридный двигатель?

Когда машина начинает движение, расходуется запас электромотора и аккумулятора. На высокой скорости к работе электрических источников энергии подключается бензиновый двигатель. В результате работы бензинового двигателя образуется некий излишек энергии, который подзаряжает генератор. От генератора питается электромотор, а он, в свою очередь, подзаряжает аккумулятор .

При торможении используется принцип рекуперативного торможения – электромотор в этом случае выполняет функцию генератора, подпитывая аккумулятор. Таким образом, энергия, полученная в результате торможения, используется на благо автомобиля.

Устройство гибридного автомобиля

Гибридный авто состоит из следующих основных узлов:

  1. Бензиновый двигатель (двигатель внутреннего сгорания). Но в гибридных автомобилях, в отличие от классических, ДВС маломощный, так как используется в тандеме с электромотором.
  2. Электрический двигатель. Альтернативный источник энергии для автомобиля. Часто в таких двигателях используется технология рекуперации – электромотор работает не только в качестве силовой установки, приводящей машину в движение. Он также выполняет функции генератора, накапливая энергию во время торможения и спуска с возвышенностей.
  3. Генератор предназначен для производства электроэнергии.
  4. Аккумуляторные батареи хранят запас электроэнергии для электродвигателя.
  5. Топливный бак используется для хранения бензина для ДВС.
  6. Коробка передач позволяет управлять как ДВС, так и электродвигателем.

Устройство гибридного авто на примере Toyota Prius

Автомобиль гибрид предназначен, в первую очередь, для эффективного использования энергоресурса. Для достижения этого эффекта используется несколько приемов:

  1. Используется энергия торможения за счет технологии рекуперации.
  2. Бензин экономится за счет переключения механизма на работу электромотора.
  3. При производстве машины гибрида используют легкие материалы, которые облегчают конструкцию, тем самым уменьшая потребление ресурсов.
  4. Эффективно используются аэродинамические свойства материалов и конструкций.

Индустрия гибридных авто активно развивается, ведь пока мы не можем говорить о совершенстве данных конструкций и их доступности. Рассмотрим более подробно некоторые преимущества и недостатки конструкций гибридных автомобилей:

  • Экономия при расходе топлива и энергоресурсов. Несомненный плюс гибридов – сокращение расходов, к тому же электромотор может самостоятельно производить энергию.
  • Экология. Гибриды существенно меньше вредят окружающей среде, чем классические автомобили.
  • Дальность пробега. Гибридные автомобили заправляют гораздо реже, чем обычные бензиновые.
  • Аккумуляторные батареи гибридов гораздо легче и удобнее в использовании, чем батареи электрических автомобилей.
  • Электродвигатель работает практически бесшумно.
  • Гибридный автомобиль может обходиться без ДВС на городских улицах.

Но существуют и некоторые недостатки, связанные с гибридными машинами:

  • Аккумуляторы электродвигателей должны постоянно эксплуатироваться, в противном случае срок из действия сокращается. Кроме того, они способны самостоятельно разряжаться, не переносят резких перепадов температур. Еще не развита инфраструктура предприятий, способных правильно утилизировать эти элементы.
  • Сложная конструкция двигателя делает его ремонт сложным и дорогостоящим. Часто детали невозможно отремонтировать и приходится заказывать новые у производителей, что затягивает процесс ремонта.
  • Гибридные двигатели работают в основном с бензиновыми автомобилями, хотя использование дизельного топлива экономически более выгодно.
  • Стоимость автомобилей с гибридными двигателями гораздо выше средней на рынке. Такое дорогое приобретение не всем по карману.

Не смотря на некоторые недостатки, отрасль производства гибридных автомобилей динамично развивается и совершенствуется. С каждым новым сезоном производители представляют лучшие гибридные автомобили , обладающие более широким набором функций и более доступными для автолюбителей.

Увеличение числа автотранспорта в мире и ряд экологических проблем, с которыми столкнулось человечество последние пару десятилетий, привело к серьезным изменениям в сфере автомобильной промышленности.

Продиктованы они, в первую очередь, существенно ужесточившимися экологическими нормами и возросшей ценой топлива, в связи с чем автопроизводители вынуждены искать способы снизить количество токсических выбросов и общий расход топлива в автомобилях.

При этом, несмотря на появление электромобилей, разработок транспортных средств с топливными элементами, единственным действенным способом на сегодня оказалось создание машин с гибридными двигателями – наиболее простой путь «вписаться» в эконормы и предложить потребителю удобный в использовании продукт.

О том, что представляет собой рынок машин «гибридов» сегодня, мы и постараемся рассказать в данном материале, ведь сегодня многие потенциальные покупатели не представляют, что значит гибридный автомобиль и какие преимущества предлагает.

Гибридные автомобили – что это такое?

Принцип транспортного средства, построенного на гибридной схеме, весьма прост. В его основу положен принцип обычного бензогенератора, когда силовой агрегат транспортного средства вращает генератор и осуществляет зарядку тяговой батареи.

Видео — как устроен гибридный автомобиль:

В свою очередь, энергия батареи позволяет автомобилю какое-то время двигаться исключительно на электрической тяге с «нулевым» количеством токсичных выбросов. После того, как энергия в батареях иссякнет, в работу снова включается бензиновый мотор, который позволяет продолжать движение и при этом восполняет заряд в аккумуляторных батареях.

Надо сказать, что наряду с этой схемой существует и другая, носящая название plug-in hybrid. В ней аккумулятор заряжается не только от мотора, но и от обычной бытовой электросети, а его емкости достаточно для поездок на небольшие расстояния (как правило, около 30-40 километров). По факту это значит, что доехать до работы и обратно вы можете, совершенно не используя бензиновый двигатель (и, соответственно, не тратя топлива).

Преимущества машин с гибридным двигателем

Наверняка многие зададутся вопросом, а для чего вообще «городить огород» с аккумуляторами, электромоторами, батареями и двигателем внутреннего сгорания? Что дает гибридная схема силовой установки?

Перед тем, как ответить на этот вопрос, стоит вспомнить, когда «традиционный» автомобиль расходует наибольшее количество топлива. Известно, что максимальный расход (и, соответственно, токсичность выбросов) приходится на этап разгона до крейсерской скорости, а также в городском режиме движения при частых разгонах-торможениях.

Видео — как можно улучшить гибридный автомобиль:

Таким образом, электропривод в машинах с гибридной силовой установкой вступает в действие именно в этих режимах. При полностью заряженной батарее «гибрид» начинает движение на электротяге, а при достижении определенного скоростного порога (в зависимости от модели он составляет от 20 до 40 километров в час) в действие вступает двигатель внутреннего сгорания.

При этом наиболее широкий ряд «гибридов» от Тойота представлен непосредственно в Японии и США. На внутрияпонском рынке машины продаются под маркой Тойота, а в Америке по традиции наиболее популярен Лексус (в России, надо сказать, наибольшая часть гибридных авто также продается под этой торговой маркой).

Наиболее насыщенным с точки зрения количества гибридных авто от Тойота по праву стоит считать рынок Японии. На него компания выводит все новейшие модели, на которых «обкатывает» технологии, которые должны пойти в серию на «глобальных» моделях.

В частности, флагманские модели типа Toyota Avalon и другие уже сегодня предлагают ряд технических новаций, связанных с увеличением надежности «гибридов», а также большим запасом хода от одного заряда батареи.

Прототип автомобиля с гибридным двигателем появился еще в конце 19 столетия. Сегодня он представляет собой транспортное средство, способное при небольшой скорости не использовать топливо, а осуществлять движение за счет электрической энергии.

Гибридный двигатель – это система, состоящая из электрического и топливного двигателей. При этом, в период работы каждый может быть задействован как по отдельности, так и оба в независимых циклах.

Устройство и принцип работы

Самый распространенный режим работы гибридного двигателя заключается в том, что при движении авто на небольшой скорости, например, в черте города, используется его электрический блок. При движении машины по трассе – в работу включается двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В случае большой нагрузки, например, при резких подъемах в гору, в работу включаются оба двигателя.

Безусловно, к плюсам такого устройства можно отнести то, что при использовании электрического двигателя, значительно сокращается расход топлива, так как он работает от постоянно восполняемой энергии аккумулятора.

Возможность, хотя бы отчасти, снизить количество выбрасываемых вредных веществ в воздух – еще один плюс гибридной системы автомобиля.

Гибриды характеризуются малой мощностью, которую помогает компенсировать ДВС.

Двигатели в гибридах могут быть как бензиновые, так и дизельные. Более того, производители газобаллонного оборудования (ГБО) разработали системы способные работать на этих автомобилях.

Пример конструкции гибрида

Устройство гибрида включает в себя:

Его устройство и размеры сконструированы таким образом, что позволяет снизить вес, вредные выбросы и расход топлива.

Электродвигатель разработан с учетом особенностей гибрида. Его сделали не только сгенерировано работающим с топливным блоком, но и уделили особое внимание показателям мощности. Параллельно он вырабатывает энергию для подзарядки АКБ автомобиля. Может быть выполнен встроенным в силовую установку или размещаться отдельно от неё, в некоторых моделях используются сразу оба варианта.

Трансмиссия. Работа трансмиссии гибрида фактически совпадает с ее устройством на обычных автомобилях. Но, в зависимости от вида гибридного двигателя, они могут отличаться. Коробки передач в них бывают, как гибридные с интегрированным электродвигателем, так и обычные механического и автоматического исполнения. Например, трансмиссия автомобиля Toyota устроена с разветвлением потоков мощности. Двигатель такого типа работает в режиме плавных нагрузок, что помогает значительно экономить расход топлива.

Топливный бак. Необходим для питания топливом ДВС. Для наглядности того, что имеет ряд преимуществ, хотелось бы привести один факт в пользу этого: энергия, получаемая при сгорании 1 литра бензина сопоставима с энергией, вырабатываемой аккумулятором весом около 450 кг.

Аккумулятор. Его главная функция – выработка достаточного уровня энергии для работы электродвигателя. В авто используется две батареи, высоковольтная и обычная на 12 (В) для питания бортовой сети. Изначально до запуска всех систем питание идет только от стандартного , так как для работы высоковольтной батареи и инвертора необходимо постоянное охлаждение.

Инвертер преобразует постоянный ток высоковольтной батареи в переменный трехфазный для электродвигателя и наоборот. Также регулирует распределение энергии и управляет электродвигателем.

Генератор. Его принцип работы такой же как у электродвигателя, но направлен на вырабатывание электрической энергии.

3 типа гибридных агрегатов

Как было уже отмечено ранее, гибридная система автомобиля представляет собой комбинирование моторов, своего рода, две разных скрещенных технологии. Технику гибридного привода характеризуют в двух направлениях – это двухтопливный или бивалентный и гибридный силовой агрегат.

Данное разделение на две комбинации силовых агрегатов определено для их классификации по разному принципу работы.

Устройство гибридного силового агрегата включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор. Таким образом, электродвигатель это и генератор энергии, и тяговый электродвигатель, и стартер для пуска ДВС.

Существует три типа гибридного силового агрегата. Главным критерием для классификации служит исполнение основной конструкции. Следовательно, выделяют: микрогибридный силовой агрегат, среднегибридный силовой агрегат и полногибридный силовой агрегат.

Микрогибридный силовой агрегат

Концептуальная особенность данного типа привода заключается в его электрической части, которая необходима только для выполнения функции «старт-стоп». При этом, часть выработанной кинетической энергии повторно используется как электроэнергия (процесс рекуперации).


Привод исключительно за счет работы электрической тяги не возможен. Рабочие характеристики 12-вольтного аккумулятора гибрида с наполнителем из стекловолокна приспособлены к частым пускам двигателя. Также для накопления энергии от рекуперации может использоваться накопитель в виде электрохимического конденсатора.

Микрогибрид от компании Mazda

Среднегибридный силовой агрегат

Электрический привод помогает работе двигателя внутреннего сгорания. При этом, движение гибрида лишь за счет электротяги не осуществляется. У данного типа гибридного мотора электрическая энергия регенерируется при торможении, а затем накапливается в высоковольтной аккумуляторной батарее.


Устройство высоковольтной АКБ гибрида и всех его электрических частей отвечает необходимому уровню напряжения, что позволяет вырабатывать достаточно высокую мощность. В итоге, благодаря поддержке ДВС электродвигателем, его работа характеризуется максимальной эффективностью.

Полногибридный силовой агрегат

Работа двух моторов: электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, в данном типе комбинируется между собой. Полногибридный тип позволяет машине двигаться только за счет электрической тяги и достаточно большое расстояние. При определенных условиях силовой агрегат функционирует как среднегибридный.


В этих автомобилях устанавливаются достаточно мощный электродвигатель и высоковольтные АКБ большего объема, что и позволяет им выдавать такие характеристики. Основой подзарядки батареи выступает также процесс рекуперации энергии.

Функция «старт-стоп» реализована для двигателя внутреннего сгорания, который запускается только при необходимости. А разъединение ДВС с электродвигателем осуществляется за счет установленного сцепления между ними, поэтому они могут функционировать независимо друг от друга.

Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

Автомобили-гибриды сконструированы по трем схемам взаимодействия двигателей. Рассмотрим каждую из них.

Последовательная схема взаимодействия

Данный принцип устройства представляет собой самый простой вариант автомобильного двигателя-гибрида. Его схема работы такая: крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания идет к генератору. Затем генератор вырабатывает необходимое для работы электричество и передает его в аккумулятор. Дополнительно подзаряд аккумулятора осуществляется и путем процесса рекуперации кинетической энергии. В этой схеме движение автомобиля осуществляется лишь за счет электрической тяги.


Данная схема характеризуется последовательным преобразованием энергии, т.е. энергия, поступающая от сгораемого топлива в двигателе внутреннего сгорания, превращается в механическую, далее трансформируется в электрическую за счет генератора, и затем вновь преобразуется в механическую энергию.

Положительные стороны последовательной схемы:

  1. Работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется на неизменных оборотах.
  2. Не возникает необходимости в двигателе с большой мощностью и потреблением топлива.
  3. Коробка передач, как и сцепление здесь не нужны.
  4. Электрическая энергия высоковольтной АКБ гибрида позволяет двигаться автомобилю с заглушенным ДВС.

Отрицательные стороны последовательной схемы:

  1. На этапах преобразования энергии происходит ее потеря.
  2. Габариты и стоимость АКБ достаточно высокие.

Самый яркий представитель гибридного автомобиля с последовательной схемой взаимодействия Chevrolet Volt

Если говорить о самом подходящем варианте движения автомобиля с последовательной схемой взаимодействия, то это городской трафик с частыми остановками, когда постоянно в работу включается система рекуперации энергии.

Параллельная схема взаимодействия

Такое название эта схема получила потому что, двигатели авто работают постоянно вместе. Принцип работы данного типа взаимодействия двух модулей происходит за счет электроники авто, электродвигателя и ДВС. Оба двигателя соединены с коробкой передач по средствам планетарной передачи.


Чисто на электрической энергии такие гибриды способны ехать не продолжительное время, при этом ДВС отключается от трансмиссии сцеплением.

Блок управления распределяет крутящий момент от обоих двигателей в зависимости от режима движения автомобиля. Двигателю внутреннего сгорания отведена более важная роль, а электродвигатель запускается при необходимости дополнительной тяги, например, когда авто резко ускоряется. При торможении или плавном движении электромотор работает как генератор электроэнергии.

Электромотор внедрен в коробку передач BMW 530E iPerformance

Существуют модификации с электродвигателем отдельно от ДВС, они представляют собой сложную систему, но в тоже время эффективную. Этот модуль состоит из двух электромоторов, тягового соединенного через планетарную передачу со вторым, который служит генератором и стартером.

В такой схеме ДВС не связан напрямую с колесами, что позволяет постоянно передавать часть момента генератору и подзаряжать батарею.

Силовая установка параллельного гибрида с независимыми электромоторами

Положительные стороны параллельной схемы:

Так как основная работа отведена ДВС, то не возникает необходимости в установке мощной высоковольтной батареи. Двигатель внутреннего сгорания напрямую связан с ведущими колесами, поэтому потери энергии значительно меньше.

Отрицательные стороны параллельной схемы:

Самый главный минус данной схемы – это больший расход топлива в сравнении с другими схемами взаимодействия двигателей. Получается, что сэкономить на городском трафике не получится, наиболее удачным вариантом будет движение по трассе.

Последовательно-параллельная схема взаимодействия

Уже само название этой схемы указывает на то, что данный тип – это вариант совмещения двух ранее рассмотренных схем: последовательной и параллельной. Движение автомобиля на низкой скорости и его старт с места осуществляется только за счет силы электрической части. ДВС поддерживает работу генератора авто, как при последовательной схеме взаимодействия. Передача крутящего момента от ДВС на колеса происходит при движении на большой скорости.

При высоких нагрузках, требующих повышенной мощности, генератор автомобиля может не выдать нужное количество энергии, и в таком случае электродвигатель питается дополнительно от аккумулятора, как при параллельной схеме взаимодействия.

В данной схеме предусмотрен дополнительный генератор, он подзаряжает АКБ. Электродвигатель необходим только для привода ведущих колес и для обеспечения рекуперативного торможения.

Часть крутящего момента, переходящая от двигателя внутреннего сгорания, уходит на ведущие колеса, а некоторая его часть – для работы генератора, который в свою очередь питает электродвигатель и заряжает АКБ.

За направление крутящего момента на колеса, генератор или электродвигатель и его соотношении отвечает планетарный механизм – распределитель мощности. Регулировкой подачи мощности из генератора и батареи занимается электронный блок управления автомобиля.

Также эта технология применяется и на гибридных полноприводных авто. На передней оси установлен ДВС с электродвигателем по параллельной схеме, а на задней только электродвигатель имеющий связь с ДВС по последовательной схеме.

Полноприводный гибрид от компании Mitsubishi

Положительные стороны последовательно-параллельной схемы:

Не сложно догадаться, что неоспоримым плюсом данной схемы гибрида является его большая экономичность топлива в сочетании с хорошими мощностными характеристиками. Ценители природы оценят ее экологичность.

Отрицательные стороны последовательно-параллельной схемы:

Среди отрицательного – это более сложная конструкция по сравнению с предыдущими схемами, и как следствие, большая цена. Поскольку необходим дополнительный генератор, емкая АКБ и сложная электронная схема управления.

Заключение

Мы рассмотрели все типы гибридов и схемы их взаимодействия, но в целом существует множество видов, которые сложно отнести к одной из них, поскольку с течением времени технологии все больше смешиваются и дорабатываются.

На одних используют гидромуфты с редуктором вместо планетарной передачи, на других экспериментируют с задним расположением ДВС или вообще разносят по двум осям ДВС и электродвигатель. Конструкторы не останавливаются на достигнутом и все больше развивают это направление.

Autoleek

Как работает, рассмотрим на примере Touareg, с гибридным силовым агрегатом.

Что означает понятие «техника гибридного привода»?

Термин «гибрид» берет свое начало от латинского слова hybrida, и означает нечто скрещенное, или смешанное. В технике гибридом называют систему, в которой комбинируются друг с другом две разных технологии. В связи с концепциями привода термин технология гибридного привода применяется для обозначения двух направлений: бивалентный (или двухтопливный) силовой агрегат гибридный силовой агрегат

В случае гибридной технологии привода речь идет о комбинации из двух разных силовых агрегатов, работа которых основана на разных принципах действия. В настоящее время под технологией гибридного привода подразумевают комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателягенератора (электромашины). Эта электромашина может использоваться как генератор для выработки электрической энергии, тяговый электродвигатель для движения автомобиля, и стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от исполнения основной конструкции различают три вида гибридного силового агрегата: т.н. «микрогибридный» силовой агрегат, т.н. «среднегибридный» силовой агрегат, т.н. «полногибридный» силовой агрегат.

«Микрогибридный» силовой агрегат

В этой концепции привода электрический компонент (стартер/генератор) служит исключительно для реализации функции Стартстоп. Часть кинетической энергии можно снова использовать в качестве электрической энергии (рекуперация). Привод только от электрической тяги не предусмотрен. Параметры 12 вольтной АКБ со стекловолоконным наполнителем адаптированы к частым запускам двигателя.

«Среднегибридный» привод

Электрический привод поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение автомобиля только на электрической тяге невозможно. У «среднегибридного» привода большая часть кинетической энергии при торможении регенерируется, и в виде электрической энергии накапливается в высоковольтной батарее. Высоковольтная батарея, а также электрические компоненты сконструированы для более высокого электрического напряжения и, таким образом, более высокой мощности. Благодаря поддержке электродвигателягенератора режим работы теплового двигателя может быть смещен в область максимальной эффективности. Это обозначается как смещение точки нагрузки.

«Полногибридный» силовой агрегат

Мощный электродвигательгенератор комбинируется с двигателем внутреннего сгорания. Возможно движение только на электрической тяге. Электродвигательгенератор, если только позволяют условия, поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение с малой скоростью осуществляется только на электрической тяге. Реализована функция Стартстоп для двигателя внутреннего сгорания. Рекуперация используется для зарядки высоковольтной батареи. Благодаря разделительному сцеплению между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателемгенератором можно обеспечить разъединение обеих систем. Двигатель внутреннего сгорания подключается в работу только при необходимости.

Основы гибридной техники

Системы полного гибридных силовых агрегатов делятся на три подгруппы: параллельный гибридный силовой агрегат, раздельный силовой агрегат (с разделёнными потоками мощности), последовательный гибридный силовой агрегат.

Параллельный гибридный силовой агрегат

Параллельное исполнение гибридного силового агрегата отличается простотой. Он используется в случае, когда необходимо «гибридизировать» существующий автомобиль. Двигатель внутреннего сгорания, электромоторгенератор и коробка передач располагаются на одной оси. Обычно в системе параллельного гибридного силового агрегата используется один электродвигатель генератор. Сумма единичной мощности двигателя внутреннего сгорания и мощности электродвигателягенератора соответствует полной мощности. Эта концепция обеспечивает высокую степень заимствования узлов и деталей прежнего автомобиля. У полноприводных автомобилей со схемой параллельного гибридного силового агрегата привод всех четырех колёс реализован с помощью дифференциала Torsen и раздаточной коробки.

Раздельный гибридный привод

В системе раздельного гибридного привода помимо двигателя внутреннего сгорания имеется электродвигательгенератор. Оба двигателя располагаются под капотом. Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, также как и от электродвигателягенератора, через планетарную передачу подаётся на коробку передач автомобиля. В противоположность параллельному гибридному приводу, снять таким образом сумму отдельных мощностей для привода колёс невозможно. Вырабатываемая мощность частично тратится на приведение автомобиля в движение, частично, в виде электрической энергии, накапливается в высоковольтной батарее.

Последовательный гибридный силовой агрегат

Автомобиль оборудован двигателем внутреннего сгорания, генератором и электродвигателем генератором. Однако в отличие от обеих описанных ранее концепций, двигатель внутреннего сгорания не имеет возможности самостоятельно приводить автомобиль в движение валом, или через коробку передач. Мощность от двигателя внутреннего сгорания на колеса не передаётся. Основной привод автомобиля осуществляет электродвигатель генератор. Если ёмкость высоковольтной батареи слишком низкая, запускается двигатель внутреннего сгорания. Через генератор двигатель внутреннего сгорания заряжает высоковольтную батарею. Электродвигательгенератор снова может получать энергию от высоковольтной батареи.

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат представляет собой смешанную форму двух описанных выше гибридных приводов. Автомобиль оборудован одним двигателем внутреннего сгорания и двумя электродвигателями генераторами. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор размещены под капотом. Второй электродвигательгенератор расположен на задней оси. Эта концепция используется для полноприводных автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор через планетарную передачу могут приводить коробку передач автомобиля. И в этом случае действует правило, согласно которому одиночные мощности привода не могут отбираться для привода колёс в виде суммарной мощности. Второй электродвигатель генератор на задней оси активируется при необходимости. В связи с таким конструктивным исполнением привода высоковольтная батарея располагается между обеими осями автомобиля.

Другие термины и определения Здесь будут кратко разъяснены другие термины и определения, часто используемые в связи с технологией гибридного привода.

Рекуперация. В общем случае этот термин в технике означает способ возврата энергии. При рекуперации имеющаяся энергия одного вида преобразуется в другой, используемый в последующем вид энергии. Потенциальная химическая энергия топлива преобразуется в трансмиссии в кинетическую энергию. Если автомобиль затормаживается обычным тормозом, то избыточная кинетическая энергия посредством трения тормозов превращается в тепловую энергию. Возникающее тепло рассеивается в окружающем пространстве, и поэтому использовать его в дальнейшем невозможно.

Если же напротив, как при использовании технологии гибридного привода, дополнительно к классическим тормозам генератор используется в качестве моторного тормоза, то часть кинетической энергии преобразуется в электрическую энергию, и таким образом становится доступной для последующего использования. Энергетический баланс автомобиля улучшается. Этот вид регенеративного торможения называют рекуперативным тормозом.

Как только в режиме принудительного холостого хода скорость автомобиля снижается путем торможения нажатием педали тормоза или автомобиль движется накатом или автомобиль движется под уклон cистема гибридного привода включает электродвигатель — генератор, и использует его в режиме генератора.

В этом случае он заряжает высоковольтную батарею. Таким образом в режиме принудительного холостого
хода появляется возможность «заправлять» автомобили с электрическим гибридным приводом электроэнергией.
При движении автомобиля накатом электродвигатель генератор, работающий в режиме генератора,
преобразует из энергии движения в электрическую энергию только такое количество энергии, которое
требуется для работы 12 вольтной бортовой сети.

Электродвигатель-генератор (электромашина)

Термин электродвигатель-генератор, или электромашина, используется вместо терминов генератор, электродвигатель и стартер. В принципе, любой электродвигатель можно применять и в качестве генератора. Если вал электродвигателя приводится от внешнего привода, то электродвигатель, подобно генератору, вырабатывает электрическую энергию. Если к электромашине подводится электрическая энергия, то она работает как электродвигатель. Таким образом, электродвигательгенератор автомобилей с электрическим гибридным приводом заменяет обычный стартер двигателя внутреннего сгорания, а также обычный генератор (осветительный генератор).

Электрический ускоритель (E-boost)

По аналогии с функцией Kickdown двигателей внутреннего сгорания, которая делает доступной максимальную мощность двигателя, гибридный привод располагает функцией электрического ускорителя E-Boost. При использовании функции электродвигатель-генератор и двигатель внутреннего сгорания выдают свои максимальные индивидуальные мощности, которые складываются в более высокое значение суммарной мощности. Сумма индивидуальных мощностей обоих видов двигателей соответствует суммарной мощности трансмиссии.

Вследствие потерь мощности в электродвигателе-генераторе, его мощность в режиме генератора ниже, чем в режиме тягового электродвигателя. Мощность электродвигателя-генератора в режиме двигателя составляет 34 кВт. Мощность электродвигателя-генератора в режиме генератора равна 31 кВт. У Touareg с гибридным приводом двигатель внутреннего сгорания имеет мощность 245 кВт, а электродвигатель-генератор мощность 31 кВт. В режиме тягового электродвигателя электродвигатель-генератор выдаёт мощность 34 кВт. Вместе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор в режиме тягового электродвигателя развивают суммарную мощность 279 кВт.

Функция Старт-стоп

Технология гибридного привода позволяет реализовать в этой конструкции автомобиля функцию Стартстоп. В случае обычного автомобиля с системой Стартстоп, для отключения двигателя внутреннего сгорания автомобиль должен остановиться (пример: Passat BlueMotion).

Однако автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться и на электрической тяге. Эта особенность позволяет системе Стартстоп отключать двигатель внутреннего сгорания на движущемся, или катящемся накатом автомобиле. Двигатель внутреннего сгорания включается в зависимости от потребности. Это может происходить в случае быстрого разгона, при движении на высокой скорости, с высокой нагрузкой, или при высокой степени разряженности высоковольтной батареи. При высокой степени разряженности высоковольтной батареи система гибридного привода может использовать двигатель внутреннего сгорания в сочетании с электродвигателем-генератором, работающим в режиме генератора, для зарядки высоковольтной батареи.

В других случаях автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться на электрической тяге. Двигатель внутреннего сгорания при этом находится в режиме останова. Это действительно и в случае медленного движения транспортоного потока, остановки на светофоре, при движении в режиме принудительного холостого хода под уклон, или при движении автомобиля накатом.

Когда двигатель внутреннего сгорания не работает, он не расходует топливо и не выбрасывает в атмосферу вредные вещества.

Интегрированная в систему гибридного привода функция Старт-стоп повышает КПД и экологичность автомобиля.

В то время, когда двигатель внутреннего сгорания находится в режиме останова, климатическая установка может продолжать работу. Компрессор климатической установки является элементом высоковольтной системы.

Аргументы в пользу гибридной техники

Почему мы комбинируем электродвигатель-генератор с двигателем внутреннего сгорания? Для отбора крутящего момента частота вращения двигателя внутреннего сгорания должна быть не ниже частоты вращения холостого хода. При остановке двигатель не может отдавать крутящий момент. При увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания его крутящий момент увеличивается. Электромоторгенератор с первыми оборотами выдает максимальный крутящий момент. Для него не существует частоты вращения холостого хода. При увеличении частоты вращения его крутящий моментуменьшается. Благодаря работе электродвигателя-генератора у двигателя внутреннего сгорания исключен наиболее сложный режим работы: в диапазоне ниже оборотов холостого хода. Благодаря поддержке электродвигателягенератора двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться в более эффективных режимах. Это смещение точки нагрузки повышает КПД силового агрегата.

Почему применяется полный гибридный силовой агрегат (привод)?

Полный гибридный агрегат, в отличие от остальных вариантов гибридного привода, объединяет функцию встроенной системы Стартстоп, систему E-Boost, функцию рекуперации и возможность движения только на электродвигателе (режим электрической тяги).

Электродвигатель-генератор

Электродвигатель-генератор размещён между двигателем внутреннего сгорания и АКП. Он представляет собой синхронный двигатель трехфазного тока. С помощью силового электронного модуля постоянное напряжение 288 В преобразуется в трёхфазное переменное напряжение. Три фазы напряжение создают в электродвигателегенераторе трёхфазное электромагнитное поле.

Высоковольтная батарея

Доступ к высоковольтной батарее обеспечивается через напольное покрытие багажного отсека. Она выполнена в виде модуля и включает различные компоненты высоковольтной системы Touareg. Модуль высоковольтной батареи имеет массу 85 кг и может заменятьсятолько в сборе.

Высоковольтную батарею нельзя сравнивать с обычной аккумуляторной батареей с напряжением 12 В. В нормальном режиме эксплуатации высоковольтная батарея задействуется в свободном диапазоне уровня зарядки от 20% до 85%. Переносить такие нагрузки в течение длительного времени обычная 12 вольтная АКБ неспособна. Поэтому высоковольтную батарею следует рассматривать как оперативное устройство накопления энергии для электрического привода. Подобно конденсатору она может накапливать и снова отдавать электрическую энергию. В принципе, рекуперацию, регенерацию энергии, можно рассматривать как возможность заправки автомобиля энергией во время движения. Применение высоковольтной батареи в автомобиле с гибридным приводом отличается чередование циклов зарядки (рекуперация) и разрядки (движение на электрическом приводе) высоковольтной батареи.

Пример: Если сравнить энергию высоковольтной батареи с энергией, образующейся при сжигании топлива, то количество энергии, которую может выработать батарея, будет соответствовать примерно 200 мл топлива. Этот пример демонстрирует, что на пути к созданию электромобилей, аккумуляторные батареи, с точки зрения способности накапливать энергию, должны быть существенно модернизированы.

Гибридные автомобили, преимущества и принцип работы

С каждым годом в городах увеличивается количество автомобилей с электрическим двигателем. Доказано, что 60% загрязнение воздуха приходится на выбросы транспортных средств, особенно их доля достигает пикового значения во время движения на низких передачах в пробках и заторах. Защита окружающей среды является важным вопросом, который помогают решить электрокары. По данным статистики по продаже электромобилей в Украине, наблюдается рост популярности автомобилей с комбинированным двигателем — гибридных авто.
Гибридные автомобили — это переходной этап между бензиновым транспортом и электромобилем, но который в большей степени направлен на защиту экологии. Впервые в массовое производство отправился гибрид Toyota Prius. Модель принято считать флагманом среди машин с гибридным типом двигателя. Рост численности подобных машин напрямую влияет на снижение уровня загрязнения воздуха. В отдельных штатах США увеличение количества гибридных машин позволило снизить выбросы выхлопных газов в атмосферу на 30-40%.
В статье вы узнаете, какие машины называются гибридами, в чём их преимущества и принцип работы.

Какие машины называют гибридными?

Гибридные автомобили — машины, которые приводятся в движение несколькими типами двигателей одновременно. Мы с вами рассмотрим разновидность авто, которые сочетают электрический двигатель и ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Это является принципиальным отличием от 100% электромобиля.
Источником питания для электродвигателя служит батарея, а для двигателя ДВС — топливный бак. Крутящий момент осуществляется одновременно и топливным, и электрическим двигателями. В процессе работы двигатель внутреннего сгорания служит источником питания АКБ. Батарея — заряжает электродвигатель, который помогает ДВС начать движение автомобиля.
Экономичность использования гибридных машин измеряют запасом хода. Расход топлива не показатель, так как манера езды у каждого водителя индивидуальна. Экспериментально доказано, что автомобиль с гибридным типом двигателя может преодолеть расстояние на 100 до 150 км больше без дозаправки, чем такой же автомобиль только с ДВС, если они будут ехать с одинаковой скоростью.

Преимущества гибридных авто

    1. Экономия на покупке топлива.
    2. Гибридные авто нового поколения при движении на небольших скоростях используют электрический двигатель (без включения ДВС), что снижает к нулю количество выбросов вредных веществ. Это важно для больших городов, где заторы на дорогах происходят ежедневно в часы пик.
    3. Возможность одновременной работы ДВС и электрического двигателя.
    4. Нет привязанности к сети зарядных станций для электрокаров. Можете свободно передвигаться в любой местности, где есть топливные АЗС.
    5. Соединение мощности двух типов двигателя.
    6. Зарядка АКБ во время движения автомобиля.
    7. Постоянная подзарядка электродвигателя от батареи.

Гибридные автомобили в Украине

Гибридные авто пока не часто можно увидеть на дорогах Украины. Это связано с отсутствием массовой информации о преимуществах гибридов, чтобы о них узнало население. Второй фактор — это относительно высокая цена на гибриды. Автопарк машин с комбинированным типом двигателя составляют новые модели, а значит ценовой сегмент таких «экомобилей» выше среднего. Учитывая финансовую ситуацию в стране, новенькие гибриды не по карману водителям со средним достатком. В 2018 году наблюдается рост импорта в Украину гибридных авто различных моделей. Самые популярные: Chevrolet Volt , Mitsubishi Outlander PHEV, Toyota Prius Prime.

Гибридный автомобиль: как это работает

Основные компоненты классического гибрида

В классических гибридах четыре компонента работают вместе, объединяя механику и вычисления с большим эффектом:

  • Двигатель внутреннего сгорания
  • Электродвигатель
  • Аккумуляторная система
  • Блок управления

Двигатель внутреннего сгорания, который связан со всеми ведущими колесами, обеспечивает большую часть мощности В физике мощность — это количество энергии, вырабатываемой системой в единицу времени.Проще говоря, мощность можно рассматривать как выходную энергию… на крейсерской скорости. Это также помогает перезарядить батареи.

Электродвигатель , также связанный с колесами, помогает приводить автомобиль в движение на низких скоростях. Во время фаз замедления и торможения он восстанавливает кинетическую энергиюЭнергия объекта из-за его движения. , превращает его в электричествоФорма энергии, возникающая в результате движения заряженных частиц (электронов) через проводник… и использует его для зарядки аккумулятора.

Аккумуляторная система хранит всю произведенную электроэнергию и перераспределяет ее на электродвигатель и другое оборудование автомобиля, включая фары, окна и приборную панель. Он рассчитан на весь срок службы автомобиля и никогда не подключается к электросети (за исключением описанного ниже подключаемого гибрида).

Блок управления принимает решения. Он знает, откуда берется тепловая и электрическая энергия, ее соответствующее количество и где она должна быть распределена в любое время.Несколько тысяч раз в секунду он анализирует команды водителя в зависимости от доступной энергии, чтобы оптимизировать использование двигателя внутреннего сгорания и тем самым сократить расход топлива. Топливо — это любое твердое, жидкое или газообразное вещество или материал, который можно сочетать с окислителем… потребление.

Как машина реагирует на ваши команды

  • Вы заводите машину, а затем едете со скоростью менее 40 километров в час, например, в городе. Если аккумуляторная батарея достаточно заряжена для питания транспортного средства от электродвигателя, блок управления выключает двигатель внутреннего сгорания, который неэффективен на малых скоростях или при ускорении и, следовательно, потребляет много топлива.Если батарея разряжается при зарядке, двигатель внутреннего сгорания снова запускается, приводит автомобиль в действие и одновременно заряжает аккумулятор.
  • Если вам нужно быстро разогнаться или подъехать по крутому склону, блок управления дает команду двигателю и мотору работать вместе.
  • Если вы едете с крейсерской скоростью (то есть быстро), двигатель внутреннего сгорания выполняет большую часть работы.
  • Если вы замедляетесь и тормозите, двигатель внутреннего сгорания отключается, а кинетическая энергия, вырабатываемая вращением колеса, восстанавливается электродвигателем, который, действуя как генератор энергии, заряжает аккумулятор для последующего использования.
  • Если вы останавливаетесь, двигатель и двигатель отключаются для экономии топлива, а электрические системы автомобиля питаются от аккумулятора. Если вы снова заведете машину, электродвигатель бесшумно снова активируется.

Несколько вещей, о которых следует помнить: 

  • В гибридных автомобилях нового поколения используются не только силовые агрегаты. Они также имеют улучшенную аэродинамику, меньший вес и двигатель внутреннего сгорания меньшего размера.
  • Гибридный автомобиль сочетает в себе мощность и запас хода двигателя внутреннего сгорания с тишиной и чистотой электродвигателя.
  • Гибридная технология
  • повышает производительность ДВС за счет меньшего расхода топлива и снижает выбросы CO . Уровень экономии топлива трудно оценить, так как он зависит от того, управляет ли пользователь транспортным средством в оптимальных условиях, известных как эко-вождение. Кроме того, автопроизводители иногда переоценивают экономию.

Гибридный автомобиль сочетает в себе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель.

Подключаемые гибриды

Как следует из названия, подключаемые гибридные автомобили можно подключать и заряжать от сети, что невозможно для классических гибридов.

Аккумуляторы больше, тяжелее и могут хранить больше энергии, гарантируя «полностью электрическое» вождение на протяжении не менее 30 или 40 километров. В классических гибридах полностью электрическое вождение без использования двигателя внутреннего сгорания возможно только на 3 или 4 километра, поскольку электродвигатель предназначен только для «разгрузки» двигателя внутреннего сгорания. Подключаемый гибрид представляет собой переход к полностью электрическим транспортным средствам.

Существуют различные другие типы гибридных транспортных средств, такие как концепция «расширителя запаса хода», когда небольшой двигатель внутреннего сгорания увеличивает запас хода полностью электрического транспортного средства за счет регулярной подзарядки аккумулятора.

ГЭМ Типы

Видео показывает, как работают гибридные автомобили с участием Hyundai Sonata Hybrid 2015 года.

Видео объясняет разницу между серийным гибридом (расширенный диапазон) и подключаемым гибридом (PHEV)

топ


Серия

(расширенный диапазон) Гибрид

Серийный гибрид похож по конструкции на аккумуляторный электромобиль (BEV).Здесь двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электрический генератор, а не непосредственно колеса. Генератор одновременно заряжает аккумулятор и приводит в действие электродвигатель, который приводит в движение автомобиль. Когда требуется большое количество энергии, двигатель потребляет электричество как от аккумулятора, так и от генератора. Серийные гибриды также могут обозначаться как электромобилей с увеличенным запасом хода (EREV ), или электромобилей с увеличенным запасом хода (REEV) , поскольку газовый двигатель вырабатывает электроэнергию только для использования электродвигателем и никогда не приводит в движение двигатель напрямую. колеса.Современные примеры включают Cadillac ELR, Chevrolet Volt и Fisker Karma.

Параллельный гибрид

Параллельный гибрид приводится в движение как двигателем внутреннего сгорания (ДВС), так и электродвигателем, соединенным с механической коробкой передач. Распределение мощности между двигателем и мотором варьируется, поэтому оба двигателя работают в максимально возможной оптимальной рабочей области. В параллельном гибриде нет отдельного генератора.Всякий раз, когда требуется работа генератора, двигатель работает как генератор. В параллельном мягком гибриде автомобиль никогда не сможет двигаться в чисто электрическом режиме. Электродвигатель включается только тогда, когда требуется наддув.

Серийно-параллельный

Транспортное средство может приводиться в движение одним бензиновым двигателем, одним электродвигателем или обоими преобразователями энергии, работающими вместе.Распределение мощности между двигателем и двигателем разработано таким образом, чтобы двигатель мог работать в оптимальном рабочем диапазоне как можно дольше.

Примечание. Во всех приведенных выше конфигурациях для привода автомобиля может использоваться более одного двигателя.

верхняя

Все о трансмиссиях | Союз обеспокоенных ученых

Что такое трансмиссия?

Трансмиссия — это совокупность компонентов, которые передают мощность от двигателя или мотора транспортного средства к колесам транспортного средства.В гибридно-электрических автомобилях конструкция трансмиссии определяет, как электродвигатель работает в сочетании с обычным двигателем. Трансмиссия влияет на механический КПД автомобиля, расход топлива и стоимость покупки.

Гибриды, использующие трансмиссию серии , получают механическую энергию только от электродвигателя, который работает либо от батареи, либо от бензинового генератора. В гибридах с параллельными трансмиссиями электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания могут одновременно обеспечивать механическую мощность. Последовательные/параллельные трансмиссии позволяют двигателю и электродвигателю обеспечивать мощность независимо или в сочетании друг с другом.

Как обычные гибриды, так и подключаемые гибриды имеют модели с последовательной, параллельной и последовательно-параллельной трансмиссией. Поскольку автомобили с электрическими батареями и водородными топливными элементами не имеют двигателей внутреннего сгорания, они используют разные узлы трансмиссии (хотя некоторые компоненты являются общими).

Трансмиссии серии

Трансмиссии серии

представляют собой простейшую гибридную конфигурацию.В серийном гибриде электродвигатель является единственным средством подачи мощности на колеса. Электродвигатель получает электроэнергию либо от аккумуляторной батареи, либо от генератора, работающего от бензинового двигателя. Компьютер определяет, какая часть энергии поступает от аккумулятора или двигателя/генератора. И двигатель/генератор, и использование рекуперативного торможения перезаряжают аккумулятор.

Гибриды серии

лучше всего проявляют себя во время движения с частыми остановками, когда бензиновые и дизельные двигатели неэффективны.Компьютер автомобиля может выбрать питание двигателя только от аккумуляторной батареи, сохраняя двигатель для ситуаций, когда он более эффективен.

В серийной трансмиссии двигатель обычно меньше, потому что он должен соответствовать только определенным требованиям по мощности; аккумуляторная батарея, как правило, более мощная, чем у параллельных гибридов, чтобы обеспечить оставшуюся потребность в энергии. Эта более крупная батарея и двигатель вместе с генератором увеличивают стоимость автомобиля, делая последовательные гибриды более дорогими, чем параллельные гибриды.

Параллельные приводы

В автомобилях с параллельной гибридной трансмиссией двигатель и электродвигатель работают в тандеме для выработки мощности, которая приводит в движение колеса. Параллельные гибриды, как правило, используют аккумулятор меньшего размера, чем серийные трансмиссии, полагаясь на рекуперативное торможение, чтобы поддерживать его подзарядку. Когда потребность в мощности невелика, параллельные гибриды также используют двигатель в качестве генератора для дополнительной подзарядки, подобно генератору переменного тока в обычных автомобилях.

Поскольку двигатель соединен напрямую с колесами в параллельных трансмиссиях, устраняется неэффективность преобразования механической энергии в электрическую и обратно, что повышает эффективность этих гибридов на шоссе.Это снижает, но не устраняет преимущества эффективности использования электродвигателя и аккумулятора в условиях движения с частыми остановками.

Серийные/параллельные приводы

Серийно-параллельные трансмиссии

сочетают в себе преимущества и сложности параллельных и последовательных трансмиссий. Комбинируя две конструкции, двигатель может как напрямую приводить в движение колеса (как в параллельной трансмиссии), так и эффективно отключаться, при этом мощность обеспечивает только электродвигатель (как в последовательной трансмиссии).Toyota Prius помогла сделать последовательно-параллельные трансмиссии популярными.

При использовании только бензинового и электрического двигателей двигатель чаще работает с эффективностью, близкой к оптимальной. На более низких скоростях он работает как серийный автомобиль, а на высоких скоростях, когда серийная трансмиссия менее эффективна, двигатель берет на себя управление, и потери энергии сводятся к минимуму.

Эта система требует более высоких затрат, чем чистый параллельный гибрид, поскольку для управления двойной системой требуется генератор, аккумуляторная батарея большего размера и большая вычислительная мощность.Тем не менее, его эффективность означает, что последовательно-параллельная трансмиссия может работать лучше и потреблять меньше топлива, чем отдельные последовательные или параллельные системы.

Узнайте больше о технологии электромобилей здесь, в том числе о ее потенциале в качестве общенационального решения по экономии масла.

Мощность гибрида F1: как это работает?

► Объяснение гибридных двигателей Формулы-1
► Как из двигателя 1.6 выжимается столько мощности
► И как электроэнергия приходит на помощь

F1, говорят, это вершина автоспорта, использующая самые передовые и дорогие средства для создания гоночной машины.На протяжении всей своей истории Формула-1 использовала технологии для увеличения мощности относительно небольших двигателей. В 2014 году FIA представила новый вид силового агрегата в Формуле-1, чрезвычайно сложный и, как известно, трудный в освоении. Нынешний двигатель внутреннего сгорания и гибридные системы имеют мощность 1000 л.с., но остаются непопулярными в некоторых кругах из-за отсутствия шума выхлопа и стоимости. Возможно, эти единицы неправильно поняты, поскольку они действительно представляют собой невероятные инженерные решения.

К концу 2013 года автомобили F1 оснащались двигателем 2.Двигатель 4л V8 с простой гибридной системой. Пиковая мощность около 850 л.с. была типичной, хотя двигатели были ограничены в своих технологиях, оборотах и ​​сроке службы. В рамках перезагрузки технологии F1 они были заменены совершенно новой породой двигателей.

Гибридные автомобили: дальнейшее чтение

Текущая формула двигателя будет использоваться как минимум до 2022 года. Таким образом, есть небольшой двигатель внутреннего сгорания — V6 объемом 1600 куб. см с турбонаддувом и непосредственным впрыском топлива.Хотя это может быть рецептом возврата к двигателям с высоким наддувом 1500 л. максимальный предел оборотов всего 15000 об/мин.

С двигателем внутреннего сгорания связаны две гибридные системы: одна рекуперирует кинетическую энергию автомобиля при торможении (ERS-K), а другая рекуперирует кинетическую энергию турбонагнетателя, хотя на типичном сбивающем с толку языке F1 это рекуперация тепла и применяется прозвище H для еды, поэтому это называется ERS-H.

В совокупности эти технологии позволяют гонщику Формулы-1 выжимать около 1000 л. Несмотря на такую ​​огромную мощность, гоночный автомобиль сжигает всего 110 кг топлива в гонке (менее 135 литров), что на треть меньше, чем у последнего из двигателей V8.

Что касается мощности, система ERS ограничена мощностью 161 л.с. (120 кВт), поэтому двигатель V6 выдает почти 850 л.с., несмотря на подачу обедненного топлива.

Технология сжигания топлива Формулы 1

Очевидный способ получить мощность на гоночном двигателе — это набрать как можно больше оборотов, а если нет, то использовать много наддува.Однако правила PU 2014 года были написаны для предотвращения именно таких методов путем применения регулирования расхода топлива. У двигателя просто нет топлива, чтобы разогнаться до 12 500 об/мин или обеспечить огромный наддув.

В 2014 году производители должны были придумать, как заставить двигатель вырабатывать мощность при малом количестве топлива. Более того, химический состав топлива также был ограничен, поэтому простое производство ракетного топлива, как это было с турбонаддувом начала восьмидесятых, также было невозможно.Бедная смесь означает, что двигатель находится на грани детонации, слишком бедная смесь в конечном итоге сломает двигатель. Большинство производителей играли с легальными добавками, чтобы уменьшить этот эффект, одним из которых был ферроцен, соединение на основе железа, которое буквально делало внутреннюю часть выхлопной трубы ржаво-красной.

Тем временем Мерседес

нашел маленькую серебряную пулю: форкамерное зажигание. В обычной камере сгорания свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, и образующееся пламя распространяется наружу к краю камеры, сжигая при этом всю топливно-воздушную смесь.Это нормально, когда топлива достаточно для смешивания в правильном соотношении по всей камере сгорания. Когда нет, трудно получить полное сгорание.

трюк Mercedes разделяет топливно-воздушную смесь на два места; основная камера сгорания имеет слабую топливно-воздушную смесь, но более богатая смесь содержится в небольшой камере вокруг свечи зажигания. С такой настройкой предкамеры свеча воспламеняет богатую смесь. Когда он расширяется, он направляется через небольшие отверстия между форкамерой и в камеру сгорания внизу, эти струи пламени полностью воспламеняют даже слабую смесь для полного сгорания.

Благодаря этой предкамерной технологии Mercedes опередил соперников в 2014 году, их соперникам потребовалось время, чтобы догнать их, и они удерживали преимущество до 2019 года.

Что касается компоновки двигателя внутреннего сгорания, турбонаддува и гибридной системы, существует две основные компоновки. Правила уже определяют положение болтов крепления двигателя, угол V, максимальный размер поршня и расстояние между ними. Ограниченная базовой архитектурой двигателя, была доступна только свобода размещения одного турбонаддува над двигателем и вдоль его центральной линии.Было логично разместить турбокомпрессор в задней части двигателя, чтобы тепло турбины не попадало на впускной коллектор и область топливного бака в передней части двигателя. Хотя это доставило некоторые проблемы с прокладкой охлаждающих трубок от компрессора к промежуточному охладителю в боковой части.

Нетрадиционный подход был мантрой Mercedes, поэтому они разработали уникальную настройку. Желая установить компактный промежуточный охладитель переднего турбонагнетателя и уменьшить тепловое воздействие заднего турбонагнетателя, они использовали оба варианта.Обычный турбокомпрессор разделен: турбина с горячим выхлопом находится в задней части двигателя, а более холодный компрессор — в передней части рядом с боковыми понтонами. Две части соединены длинным валом, проходящим через букву «V» двигателя. Этот вал был бы ключевой причиной отказа от этого подхода, поскольку разница в скорости движения двух отдельных узлов создает огромные скручивающие нагрузки на соединительный вал. Это означало, что либо вал был очень жестким и тяжелым для передачи нагрузок. Маршрут, который выбрал Мерседес, заключался в том, чтобы запустить гибкий вал, поворот вдоль его оси компенсировал разницу в инерции двух крыльчаток.Renault и Ferrari начали и сохранили обычные задние турбины, в то время как Honda присоединилась к решению, более похожему на Mercedes, которое позже превратилось в нечто, намного более близкое к первоначальной конструкции Mercedes с разделенным турбонаддувом.

Наряду с размещением турбонаддува охлаждение наддувочного воздуха разделено между командами. Когда турбокомпрессор сжимает воздух, воздух нагревается. Команды захотят, чтобы более холодный и плотный воздух поступал в камеру сгорания, поэтому воздух должен проходить через теплообменник для его охлаждения.Для этого используется интеркулер, в F1 используются два типа. Большинство людей узнают промежуточный охладитель воздух-воздух, работающий точно так же, как радиатор: горячий сжатый воздух внутри ядра охлаждается более холодным окружающим воздухом, проходящим снаружи. Они простые и легкие, но занимают много места внутри боковых понтонов, что плохо сказывается на всей важной аэродинамике автомобиля. Несколько команд использовали промежуточный охладитель другого типа, типа вода-воздух. Теперь сжатый воздух внутри активной зоны охлаждается водой снаружи.Это дает немного меньшее охлаждение, но более стабильное, так как на него меньше влияет скорость автомобиля (поскольку через боковую часть проходит меньше воздуха), особенно в критические моменты перед стартом гонки. Однако вода в рубашке вокруг промежуточного охладителя нуждается в охлаждении в отдельном водяном радиаторе. Это утяжеляет и усложняет установку, но водяной радиатор занимает меньше места в боковой части, так что это аэродинамический выигрыш по сравнению с настройкой воздух-воздух.

Только «Феррари» и «Мерседес» постоянно использовали систему «вода-воздух», хотя в 2014 году «Лотус» использовал ее в течение одного года.Их главный конкурент, Red Bull, может поддерживать крошечные боковые понтоны, несмотря на большой промежуточный охладитель типа «воздух-воздух» в каждом боковом понтоне.

При соблюдении всех условий: топливная смесь, технология сгорания, комплектация и охлаждение двигатель выдает около 530 л.с. на литр. Даже при меньшем расходе топлива и меньшем рабочем объеме текущий двигатель внутреннего сгорания создает больше лошадиных сил, чем старые двигатели V8, которые он заменил.

Гибридная технология F1

Наличие на автомобиле двух гибридных систем делает нынешнюю силовую установку большей частью сложной.Несмотря на то, что он разбит на части, его проще понять, поскольку он основан на той же технологии, что и гибридные / электрические дорожные автомобили, и даже похож на игрушечные автомобили с дистанционным управлением. Есть батарея (ES-Energy Store), двигатель-генератор (MGU) и управляющая электроника (CE), чтобы связать их.

MGU представляет собой бесщеточный электродвигатель переменного тока с постоянными магнитами. Он либо будет питать автомобиль, используя накопленную энергию, либо может работать как генератор, возвращая энергию обратно в аккумулятор. Аккумулятор представляет собой набор литий-ионных элементов, способных быстро передавать или накапливать большое количество энергии в MGU.Между ними находится электронный блок управления, который преобразует переменный ток MGU в постоянный ток батареи.

Циклическое прохождение электричества через каждое из этих устройств создает тепло, поэтому каждый элемент требует жидкостного охлаждения — диэлектрической жидкости, рекомендованной FIA для батареи, — чтобы предотвратить риск поражения электрическим током в случае ее повреждения, в то время как для охлаждения обычно используется более эффективная вода/гликоль. МГУ и СЕ. Таким образом, обе системы охлаждения нуждаются в насосах и радиаторах, которые должны быть размещены в моторном отсеке.

При одинаковой базовой архитектуре две гибридные системы работают совершенно по-разному. Сначала взял более простой ERS-K. МГУ сцеплен с передней частью коленчатого вала двигателя, в этом положении агрегат может как приводиться в движение, так и приводиться от двигателя. При развертывании энергии электричество от аккумуляторной батареи проходит через ВЭ и в МГУ. Это применяет 161 л.с. через трансмиссию, чтобы помочь разогнать автомобиль.

Уроки этого более мощного приложения извлекаются с 2014 года.На ранних испытаниях в первый год эксплуатации силового агрегата были обнаружены проблемы с поломкой валов и шестерен при резком сбросе крутящего момента от МГУ. С тех пор производители нашли более мягкие способы приложения крутящего момента и создали вращающийся вал между MGU и двигателем, чтобы поглощать скачки подачи мощности.

При обратном применении ERS-K восстанавливает энергию при торможении. Когда водитель тормозит, программное обеспечение ECU переключает MGU в режим генератора, который видит, как MGU вращается трансмиссией, и при этом создает и посылает электричество на аккумулятор.Сопротивление, которое это создает, создает «тормоза» трансмиссии до такой степени, что задние тормоза практически не используются на более низких скоростях.

Правила

ограничивают возможности ЭРС-К. В моторном режиме он может выдать только 161 л.с., в то время как в режиме генератора можно сохранить только 2 мДж энергии для аккумулятора. Это означает, что у двигателя есть энергия только для 33-секундного разгона вокруг круга. Несмотря на то, что вы можете хранить до 4 мДж энергии в аккумуляторе, можно сэкономить время восстановления и использовать его в качестве двойного ускорения на одном круге.

Если ERS-K можно понять из-за его более простых режимов двигателя и генератора, то ERS-H намного сложнее. Это еще одна установка MGU и CE, но она подключается как к батарее, так и к MGU-K напрямую. Тем не менее, двигатель подключен непосредственно к турбонаддуву, поэтому агрегат вращается со скоростью до 125 000 об/мин (максимальная скорость вращения для турбонаддува), что само по себе является огромной инженерной задачей.

В качестве двигателя MGU может помочь раскрутить турбо, но не создавать наддув при нажатии на газ, как если бы это был электрический нагнетатель.Вместо этого двигатель может поддерживать высокие обороты турбонаддува при выключении дроссельной заслонки, чтобы действовать как система защиты от задержек (ALS). Это отнимает энергию у батареи, отнимая ее от других потенциальных применений, но, учитывая нехватку доступного топлива, это все еще привлекательно, поскольку обычные стратегии ALS, потребляющие топливо, сжигают топливо в выхлопе, чтобы поддерживать вращение турбо.

В режиме генератора ERS-H можно использовать несколькими способами; некоторые простые, другие более сложные, а некоторые, вероятно, все еще секретные.

На обычном турбокомпрессоре существует проблема, связанная с тем, что турбонаддув создает слишком большой наддув, поскольку давление выхлопных газов слишком быстро раскручивает турбонаддув при полном открытии дроссельной заслонки.Это контролируется выпускным клапаном, называемым вестгейтом, который сбрасывает давление выхлопных газов, снижает скорость турбонаддува и сбрасывает лишние выхлопные газы в отдельную выхлопную трубу. Эта система работает хорошо, но энергия выхлопных газов тратится впустую, поэтому F1 позволяет MGU работать в режиме генератора, замедляя турбо, вырабатывая при этом электричество.

В отличие от ЭРС-К нет предела количества энергии, которое можно извлечь из МГУ. Аккумулятор будет иметь емкость 2 мДж как для ERS-K, так и для ERS-H.Таким образом, чем больше они могут ее использовать, тем больше они могут выполнять другие «двигательные» задачи с восстановленной энергией. Очевидным применением этого является удержание турбонаддува в выключенном состоянии с помощью турбодвигателя MGU-H. Но правила разрешают питать ERS-K за счет энергии, полученной от Turbo. Таким образом, чем больше команды могут регенерировать турбоэнергию, тем больше они могут перенаправить ее на ERS-K и увеличить мощность до 161 л.с.

Недостаточно просто рекуперировать энергию турбокомпрессора всякий раз, когда потребуется эффект перепускной заслонки.Большинство команд начали 2014 год (и дебют Honda в 2015 году) с турбонаддувом, размер которого соответствует обычному режиму работы двигателя. Опять же, именно Mercedes понял, что здесь можно получить выигрыш. Еще в 2014 году Mercedes использовал турбокомпрессор размером с обеденную тарелку в передней части двигателя. Большой турбонаддув может быть полезен, даже если он не нужен для создаваемого им дополнительного «ускорения», но более крупному турбонагнетателю потребуется больше времени открытия «перепускного клапана», чтобы предотвратить чрезмерное наддув двигателя. Таким образом, MGU можно было вращать в течение более длительных периодов времени и эффективно собирать больше энергии; даже если эффект противодавления турбонаддува может снизить пиковую мощность, полученную многоразовую энергию можно использовать в другом месте трассы для более быстрого прохождения круга.Одна из используемых стратегий заключается в том, что на полной мощности на прямых участках энергия, извлеченная из турбонаддува, направляется непосредственно на MGU-K для дополнительных 161 л.с.

В 2014 году Ferrari упустила этот трюк. У него даже был вестгейт, спроектированный с большей пропускной способностью, чтобы уменьшить противодавление, поскольку считалось, что мощность сгорания в лошадиных силах важнее, чем рекуперация энергии. Вскоре эта стратегия была пересмотрена, и в 2015 году стратегия вестгейта и ERS-H была гораздо больше похожа на Mercedes. Хонда также упустила стратегию Мерседес и снова вошла в Формулу-1 в 2015 году с двигателем, спроектированным так, чтобы быть очень компактным.Турбина была меньшего размера, чтобы поместиться внутри «V» двигателя, что мешало стратегии ERS-H. Honda, как и большинству производителей, потребовалось время, чтобы доработать конструкцию MGU-H, высокие обороты и тепловые нагрузки, которым он подвергается, сделали его одним из самых сложных аспектов ERS для освоения.

Это достигло точки, когда на большинстве трасс команды имеют достаточно энергии, чтобы использовать наддув в 161 л.с. почти на всем круге, где его можно использовать, намного больше, чем развертывание 33-х ERS-K.

Это развертывание энергии больше не является простой кнопкой на рулевом колесе, которая использовалась со старой настройкой KERS (2009-2013), вместо этого программное обеспечение ECU команды решает, когда применять усиление ERS.Водитель может переключаться между различными картами, которые обеспечивают мощность ERS, нажатием педали газа.

Имея обычную мощность более 1000 л.с., скудный запас топлива и всего три силовых агрегата, которых хватает на полный сезон из более чем 20 гонок, они действительно являются вершиной технологий. Глядя в будущее, F1 приняла стратегическое решение о разделении мощности сгорания на электроэнергию. Хотя маловероятно, что в обозримом будущем они станут полностью электрическими, конец пути для двигателей внутреннего сгорания может быть не за горами.F1, как и всегда, должна отражать меняющийся мир, в котором она живет. Эти нынешние силовые агрегаты являются шагом на пути к будущему.

Гибридные автомобили: дальнейшее чтение

Мягкий гибрид, полный гибрид и подключаемый гибрид (в чем разница?)

(обновлено 22 апреля 2020 г.)

Все модели гибридных автомобилей оснащены двигателем внутреннего сгорания. Разница между этими моделями автомобилей заключается в том, как используется мощность бензинового двигателя. Есть определенные гибриды, которые полагаются на свой бензиновый двигатель намного больше, чем другие.Не путайте гибриды с электромобилями, в которых вообще не используется бензиновый двигатель. Истинное определение гибридного транспортного средства — это то, в котором используется как электродвигатель, так и двигатель внутреннего сгорания. Неважно, сколько или как мало каждый из них используется для получения энергии.

Существует три основных типа гибридных двигателей. Существуют мягкие гибридные двигатели, полные гибридные двигатели и подключаемые гибридные двигатели. Теперь мы рассмотрим различия между каждым типом двигателя.

Мягкий гибрид

Мягкий гибрид имеет двигатель внутреннего сгорания и малогабаритный электродвигатель.Когда вы нажимаете на педаль газа автомобиля, чтобы ускориться, двигатель внутреннего сгорания обеспечивает большую часть мощности. Электродвигатель добавит часть этой мощности в ситуациях, когда вам не нужно ехать очень быстро. Основная функция электродвигателя в этом типе гибрида — подавать питание на аккумулятор каждый раз, когда вы нажимаете на тормоз. Вот так аккумулятор можно подзарядить. Вы не можете подключить эту батарею к розетке для подзарядки. Он перезаряжается только за счет рекуперативного торможения.

Полный гибрид

Полный гибрид имеет гораздо больший и более мощный электродвигатель, чем мягкий гибрид. Работа транспортного средства обеспечивается электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания или обоими одновременно. Точный источник питания, который используется в конкретной ситуации вождения, определяется передовой компьютерной системой автомобиля. Программное обеспечение этой системы может определять скорость и условия вашего вождения. Исходя из этого, он будет использовать либо один, либо оба этих источника питания.Кроме того, полный гибрид имеет более мощную батарею, которую можно заряжать либо с помощью рекуперативного торможения, либо с помощью двигателя внутреннего сгорания. Помните, что двигатель — это то, что снабжает двигатель энергией, которая, в свою очередь, делает его похожим на генератор. Еще раз, аккумулятор этого автомобиля не подключается к розетке.

Plug-In Hybrid

Plug-in Hybrid имеет один из самых больших аккумуляторов, поскольку он использует больше электроэнергии для движения. Он имеет только электрическую опцию, которая позволяет вам проехать 10 миль без использования бензина.Если вы ездите на короткие расстояния по городу, то вы можете обойтись минимальным расходом бензина или вообще не использовать его в каждой поездке. Когда вы вернетесь домой, вы можете подключить аккумулятор к розетке и зарядить его оттуда. Конечно, когда вы отправляетесь в более длительные поездки, вы все равно можете использовать всю мощность бензинового двигателя, чтобы совершить их. Подключаемый гибрид в основном похож на полный гибрид, но с возможностью перезарядки аккумулятора, подключив его к розетке, и возможностью проехать 10 миль только на электричестве.

Читайте также: Принцип работы трансмиссии гибридного автомобиля: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный

Заключение

Все эти типы автомобилей с гибридным двигателем можно приобрести по цене от 22 000 долларов США и выше. Вы можете ожидать минимум от 40 до 50 миль на галлон для их эффективности использования топлива. Очевидно, что вы будете потреблять меньше топлива, если будете использовать больше электроэнергии во время поездок. Людям, которые регулярно совершают короткие поездки по городу, следует использовать подключаемый гибрид. В качестве альтернативы, мягкий гибрид подойдет и для этого, если вы не хотите каждую ночь подключать аккумулятор для подзарядки.Самый мощный гибрид – это полный гибрид. Несмотря на то, что у него меньший двигатель, он по-прежнему может дать вам преимущества при вождении как на быстрых, так и на медленных дорогах.

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте , март 2022 г. Идет публикация…

Просмотр статей


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала»: 7.529 » за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получен сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. апрель 2022 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том 9, выпуск 3, март 2022 г. Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получен сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. апрель 2022 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том 9, выпуск 3, март 2022 г. Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получен сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. апрель 2022 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том 9, выпуск 3, март 2022 г. Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получен сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. апрель 2022 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том 9, выпуск 3, март 2022 г. Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получен сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. апрель 2022 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том 9, выпуск 3, март 2022 г. Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получен сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. апрель 2022 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том 9, выпуск 3, март 2022 г. Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получен сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством. апрель 2022 г.)

Отправить сейчас


IRJET Том 9, выпуск 3, март 2022 г. Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получено «Научный журнал Импакт-фактор: 7.529 » на 2020 год.

Проверьте здесь


IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


Как работают гибридные автомобили? Внутренняя структура и основной принцип

Последнее обновление 09 февраля 2021 г.

0 комментарии

Как работают гибридные автомобили Гибридные автомобили дают автопроизводителям путь к экономии топлива и требованиям к выбросам углерода.Это относительно новая концепция, и большинство водителей до сих пор не знакомы с гибридным автомобилем. Таким образом, вполне законно любопытно узнать, как он работает и что у него под капотом.

Как работают гибридные автомобили? – Основной принцип

Есть ли что-то общее у Toyota Prius с Cadillac ELR? Или вы могли бы включить BMW i3 и Honda CR-Z в одну группу? Это кажется нелогичным на первый взгляд. Модели BMW и Cadillac — суперроскошные автомобили, а модели Toyota и Honda — бюджетные версии.Но, каждый из них доступен с гибридной силовой установкой!

Гибридный автомобиль имеет двигатель внутреннего сгорания и топливный бак традиционных транспортных средств, а также аккумуляторную батарею и электродвигатели электромобилей. Обычно он работает путем сбора и повторного использования энергии двигателя, работающего на бензине, которая в противном случае была бы потрачена впустую в стандартных автомобилях.

Гибридная модель представляет собой нечто среднее между бензиновыми и электрическими автомобилями. (источник фото: Toyota)

Как работают гибридные автомобили? – Внутренняя структура

Очень важно знать об их внутренней структуре, чтобы понять, как они работают.Ознакомьтесь с основными особенностями их строения:

Бензиновый двигатель

Все гибридные модели оснащены этим традиционным двигателем. По сути, это их основной источник энергии, так как они могут вспомнить и повторно использовать полтонны энергии батареи из потребления одного галлона топлива.

Электродвигатель

Помимо традиционного двигателя, в гибридных автомобилях также используется электрическая версия. Это компонент, который делает их такими особенными. Для ускорения автомобиля требуется энергия от аккумулятора.Он также возвращает питание аккумулятору в случае замедления автомобиля.

     СМ. БОЛЬШЕ:

Батарейки

Они считаются двигателем электродвигателя. Они подают мощность на двигатель, а также могут забирать ее обратно, когда это необходимо.

Топливный бак

Гибридному автомобилю по-прежнему нужен топливный бак, потому что он использует бензиновый двигатель. Двигатель сжигает топливо и передает энергию аккумуляторной батарее.Однако преимущество в том, что автомобилю требуется столько же бензина, сколько требуется для работы традиционного автомобиля аналогичной мощности. Передовая технология гибридных автомобилей способствует меньшему расходу топлива и меньшему количеству выбросов углекислого газа.

Трансмиссия

Большинство гибридных моделей по-прежнему используют коробку передач, которую вы видите в стандартных бензиновых автомобилях. Однако автопроизводители пытались разработать что-то новое для этих гибридных версий. Некоторые гибридные автомобили, такие как Toyota Prius, используют новые трансмиссии, в отличие от тех, которые используются в обычных автомобилях.

Переключение передач в Toyota Prius 2011 года. (источник фото: Toyota)

Генератор

Генератор берет энергию от бензинового двигателя и подает ее на аккумулятор и электродвигатель. Если быть точным, это устройство, которое преобразует топливо в электрическую энергию для аккумулятора и двигателя.

Генератор часто используется в автомобилях с серийной трансмиссией. Такая трансмиссия работает за счет механической энергии, которую бензиновый генератор или аккумулятор подает через электродвигатель.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.