Как работает гибридный двигатель: Как работает гибридный автомобиль: принцип, особенности, расход топлива — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Как работает гибридный двигатель? — AvtoTachki

Содержание

⚡ Что такое гибридный двигатель?
💡 Как заправить гибридный двигатель?
🔍 Когда электродвигатель используется чаще всего?
⚙️ Что выбрать: гибридный двигатель или электродвигатель?

Гибридный двигатель работает как с топливом, так и с электричеством. Очень популярный сегодня, он позволяет транспортному средству, в зависимости от условий, использовать одну из двух энергий для движения вперед по дороге. Однако существует несколько типов гибридизации двигателей.

⚡ Что такое гибридный двигатель?

Гибридный двигатель является частью типа двигателя, в котором используются два вида энергии: топливо изископаемое топливо иэлектроэнергия. Эти энергии помогают двигаться вашему автомобилю и поддерживать его в движении.

Таким образом, двигатель гибридного автомобиля состоит из двух трансмиссии, каждый из которых питается разной энергией. На изображении выше вы можете различить обычный тепловой двигатель и электродвигатель. Они оба работают в идеальном взаимодействии.

Электродвигатель может получать энергию от Топливная ячейка либо по батареи. В зависимости от модели несколько режимы гибридизации мотора возможны:

Мягкий гибрид (микрогибрид или легкий гибрид) : тепловой двигатель помогает запустить электродвигатель с помощью стартер-генератор который ведет себя как генератор, накапливающий энергию в батарее. Это приводит в движение автомобиль только тогда, когда он движется с небольшой скоростью. Расход топлива Mild Hybrid немного снижен.
Полный гибрид : работает как Mild Hybrid, но имеет батарею большей емкости. Исключительно электрическое вождение стало возможным, но только на очень короткие расстояния и с низкой скоростью. При этом типе гибридизации два двигателя могут работать вместе или по отдельности.
Le Plug-in Hybrid : этот двигатель устанавливается на подключаемых к электросети гибридных автомобилях и имеет аккумулятор большой емкости, который можно легко перезарядить от бытовой розетки или с помощью внешней зарядной станции, такой как 100% электромобиль. Автономия между 25 и 60 километров. Когда батарея разряжена, тепловая машина немедленно возьмет на себя работу.

Режимы Mild Hybrid и Full Hybrid относятся к категории классический гибрид в то время как Plug-in Hybrid является частью этого так называемый аккумуляторный гибрид.

💡 Как заправить гибридный двигатель?

Гибридный двигатель, в зависимости от режима гибридизации, может заряжаться четырьмя различными способами:

Тепловой двигатель : вырабатывает электричество, необходимое для питания аккумуляторной батареи электродвигателя.
По принципу кинетической энергии : для обычных гибридных автомобилей (мягкий гибрид и полный гибрид) аккумулятор заряжается с помощью стартера-генератора теплового двигателя. Действительно, энергия восстанавливается во время фаз торможения и замедления.
Через бытовую розетку : зарядка может осуществляться от розетки, расположенной в вашем гараже или в вашем доме, с помощью удлинителя.
От внешней зарядной станции : это те же терминалы, которые используются для зарядки электромобилей.

🔍 Когда электродвигатель используется чаще всего?

Электродвигатель гибридного автомобиля работает в основном в городские районы в городах. Действительно, самый мощный режим гибридизации позволяет добиться максимального 60 км на небольшой скорости.

Таким образом, гибридный автомобиль будет двигаться со своим электродвигателем в основном на короткие расстояния со скоростью, не превышающей 50 км / час. Эти условия вождения чаще всего встречаются, когда вы используете свой автомобиль в городе. Например, он не будет использовать электродвигатель, если вы едете по шоссе.

⚙️ Что выбрать: гибридный двигатель или электродвигатель?

Выбор автомобиля с гибридным двигателем или 100% электродвигателем зависит от многих факторов, которые зависят от вашего выбора потребления, частоты ваших поездок и самого вождения.

Что касается выбросов CO2, электромобиль не производит его, потому что он не потребляет топливо, в то время как гибридный автомобиль всегда его производит. Гибридный двигатель больше подходит для автомобилистов, проживающих в городе и путешествия в длительные поездки на выходные или в отпуск.

Автомобилист, живущий в городе и использующий свой автомобиль только для коротких поездок по городу, вместо этого обратится к электродвигателю. И гибридные, и электрические двигатели более экологичны, чем двигатель внутреннего сгорания, поскольку они снабжают ваш автомобиль энергией.

Гибридный двигатель и его работа больше не хранят для вас никаких секретов! Как и в случае с обычным тепловым двигателем, необходимо правильно обслуживать его и обращаться в гараж, уполномоченный работать с этим типом двигателя, если вы столкнетесь с поломкой или неисправностью во время вождения.

Главная » Без Категории » Как работает гибридный двигатель?

2022-05-26

By: Pavel seo

On: 26.05.2022

In: Без Категории

Двойная мощность — Porsche Россия

Cayenne S E-Hybrid — самый юный отпрыск в семействе инновационных гибридов, над разработкой которых усиленно работает Porsche.

Рвануть с места, стирая шины об асфальт, и с неистовым ревом мотора нестись навстречу каждому крутому повороту: он — может. Но сначала должен спокойно отвезти детей в школу. Бесшумно, на электротяге. Так начинается каждая поездка. Ведь он хорошо воспитан и не привык рубить с плеча.

Вот он, новый PorscheCayenne, динамичный, плечистый, словно скала среди бурного потока времени. В принципе, в нем все, как и прежде, но только немного лучше. И все же, это другой Cayenne, не один автомобиль, а два в одном. Гибкостью характера Cayenne S E-Hybrid обязан плагин-гибридной системе привода. У него двигатель внутреннего сгорания и электромотор с возможностью подзарядки от обычной электросети или от специальной электроколонки. При полностью заряженном аккумуляторе Cayenne S E-Hybrid только на электротяге может проехать до 36 километров, развивая максимальную скорость до 125 км/ч, что вполне достаточно для повседневных поездок. Если заряд батареи опускается ниже определенного уровня или если требуется более высокая скорость, в игру вступает ДВС.

Привод модели Cayenne S E-Hybrid

Электродвигатель и ДВС расположены в тесном соседстве: первый, мощностью 70 кВт (95 л.с.), установлен непосредственно между мотором V6 и восьмиступенчатой автоматической коробкой передач Tiptronic S. Столь близкое расположение способствует гармоничному симбиозу, электродвигатель способен в любой ситуации «подставить плечо» своему собрату. Если требуется максимальное ускорение, оба агрегата в связке дают совокупную мощность 306 кВТ (416 л.с.). При медленной езде, в частности, на высоких оборотах, ДВС работает с немного большей мощностью, чем требуется, параллельно заряжая через электродвигатель аккумуляторную батарею. При этом диапазон частоты вращения и нагрузки ДВС не превышает пределов экономичного режима. Водитель чувствует повышение мощности, не ощущая его источника. «Для нас было очень важно добиться того, чтобы водитель не замечал перехода от одного режима к другому», объясняет Йорг Кернер, руководитель разработок приводных систем Porsche. И действительно, определить, когда подключается бензиновый двигатель, можно только по тахометру.

Езда с ДВС и электродвигателем: в гибридном режиме ДВС (показан наверху оранжевым) работает с немного большей мощностью, чем требуется, параллельно заряжая аккумулятор электромотора (показан внизу синим).

Езда на электротяге: в режиме E-Power ток из аккумулятора идет в электродвигатель, который приводит в движение все четыре колеса. Запас хода составляет от 18 до 36 километров

Езда с максимальной мощностью: в режиме Sport оба привода работают с максимальной отдачей и дают суммарную мощность 306 кВт (416 л.с.)

Бензоколонку проезжаем не останавливаясь. Потребление топлива по циклу NEFZ составляет 3,4 л на 100 км, но часто — при регулярной зарядке во время повседневных поездок — и того меньше. Для небольших маршрутов электротяги вполне достаточно. Подзаряжается аккумулятор экологически чистой электроэнергией в домашнем гараже с помощью универсального зарядного устройства Porsche. Оно весьма практично в использовании, спокойно помещается в багажнике и надежно служит для подзарядок в пути.

Автомобиль с мощностью спорткара при выбросе CO2 ниже, чем у малолитражки без электропривода — эта идея пришла в голову горстке инженеров в центре разработок в Вайссахе в 2009 году. «Мы не стремились создать чистый электромобиль», рассказывает Уве Михаэль, руководитель электрических и электронных разработок, один из инициаторов проекта. «Мы хотели найти удобное и практичное решение». Разработанный ранее традиционный гибридный привод также дает ощутимую экономию топлива. Однако его эффективность ограничена, поскольку батарея заряжается только во время движения автомобиля преобразованием энергии торможения и через двигатель внутреннего сгорания (целенаправленным смещением точки нагрузки).

Чтобы ставить новые рекорды экономичности, требовался автомобиль, который на электротяге едет быстрее и дальше. Нужен аккумулятор с повышенной энергоемкостью, заряжаемый от внешнего источника, а также электромотор с большей мощностью. Решением стало повышение напряжения с 288 до 382 вольт, вместо никель-металлгидридного аккумулятора — литий-ионная батарея. Разработали и универсальное зарядное устройство для преобразования переменного тока из электросети в ток постоянный для зарядки.

В мае 2010 года эта идея была реализована: первый плагин-гибридный Porsche, переоснащенный Panamera, был заряжен на специально оборудованной в Вайссахе электроколонке. А осенью того же года было принято решение запустить этот тип провода в серию! Летом 2013 года появляется Panamera S E-Hybrid. За ним следует Cayenne S E-Hybrid, практически с такой же конструкцией трансмиссии, как и у предшественника. Чтобы компенсировать больший вес, Cayenne оснащается батареей повышенной энергоемкости. При одинаковой массе аккумулятор нового поколения способен накопить на 15 % больше энергии.

Перед выездом на автобан Cayenne переключается на гибридный режим. Батарея уже практически пуста, а хотелось бы прибыть в пункт назначения так, чтобы произвести там впечатление на партнеров по бизнесу. Выручит режим E-Charge, который позволяет заряжать батарею во время движения.

Одно нажатие кнопки — и характер автомобиля меняется. Инженеры предусмотрели четыре режима вождения. Заводится машина исключительно на электротяге в режиме E-Power. Когда батарея (почти) разряжена, машина переходит на гибридный режим, здесь ведущую роль берет на себя ДВС. При скорости ниже 154 км/ч двигатель отключается от трансмиссии, как только водитель убирает ногу с газа, и машина едет накатом, что дополнительно экономит горючее. В режиме Sport постоянно работает ДВС, а в аккумуляторе всегда поддерживается такой уровень энергии, который позволяет выполнить очередной рывок с максимальной совокупной мощностью. В режиме E-Charge батарею можно заряжать без подключения к сети, например, во время движения по автобану, чтобы в городе переключиться на электротягу.

Езда без привода: если на скорости ниже 154 км/ч водитель убирает ногу с педали газа, то двигатель отключается от трансмиссии и Cayenne едет накатом, что дополнительно экономит горючее

«Мы много дискутировали о приводной технике», рассказывает конструктор Кернер. У автомобиля могло бы быть еще больше режимов вождения. Например, как у 918 Spyder, где есть еще гоночный режим и режим пиковой мощности Hot-lap, при котором батарея короткое время работает на пределе. «Но у 918 Spyder другой характер», говорит Кернер. И сама конструкция привода у него иная. Два электромотора: один через ДВС V8 и разделительное сцепление связан с задней осью, второй (95 кВт, 129 л.с.) управляет передней осью. При максимальном крутящем моменте 1 280 Нм приводы обеих осей дают огромное преимущество в динамике.

Но у 918 Spyder и Cayenne есть кое-что общее: координацию всех компонентов привода выполняет гибридный менеджер (Hybridmanager), неотъемлемая часть управления двигателем. Этим интеллект не ограничивается: есть еще специальная система контроля и управления батареями, которая отвечает за заряд и разряд батареи, ее безопасную и максимально эффективную эксплуатацию. Это особенно важно при зарядке от высоковольтной сети, как у Cayenne S E-Hybrid. Опционально автомобиль может быть оснащен бортовым зарядным устройством мощностью 7,2 кВт, аккумулятор полностью заряжается менее чем за полтора часа.

Незадолго до финиша мультифункциональный индикатор сигнализирует: батарея полностью зарядилась. Переходим в режим E-Power. Почти бесшумно Cayenne катит в город.

Текст Йоханнес Винтерхаген

Cayenne S E-Hybrid,

Двигатель: V-образный шестицилиндровый двигатель
Рабочий объем: 2995 cм3
Мощность: 245 кВт (333 л.с.)
Maкс. крут. мом.: 440 Нм при 3000–5250 об/мин
Мощность электродвигателя: 70 кВт (95 л.с.)
Maкс. крут. мом. электродвигателя: 310 Нм <1700 об/мин
Общая мощность: 306 кВт (416 л.с.)
Maкс. крут. мом. общий: 590 Нм при 1250–4000 об/мин
с 0 до 100 км/час: 5,9 c
Maкс. скорость: 243 км/час
Выброс CO2 (смешанный цикл): 79 г/км
Расход топлива (смешанный цикл): 3,4 л/100 км
Потребление электроэнергии (смешанный цикл): 20,8 кВт-ч/100 км
Класс эффективности: A+

Гибрид: первопроходец Porsche

Основные вехи истории автомобилей с ДВС и электродвигателем

1900

Создан легендарный «Semper Vivus» (лат. «всегда живой») — первый в мире полностью работоспособный автомобиль с гибридным приводом, созданный Фердинандом Порше. Уже в то время конструктор решил скомбинировать электромотор и ДВС, чтобы решить проблему ограниченного запаса хода на электротяге. Правда, в основе конструкции лежал абсолютно иной принцип, нежели в сегодняшних гибридах: в передних колесах были установлены электромоторы, ток вырабатывался двумя одноцилиндровыми двигателями в паре с генератором, которые, однако, не служили непосредственной тяговой силой. Немного позже выходит Lohner-Porsche «Mixte», первый серийный гибридный автомобиль в мире, тоже полноприводной.

2010

Во втором поколении Cayenne компания Porsche впервые выпускает гибридную модель. В новейшей модели Cayenne S E-Hybrid электромотор расположен между ДВС и коробкой передач. Однако максимальная мощность составила всего 34 кВт, что значительно ниже, чем в новой модели. Поэтому и максимальная скорость на электротяге достигала только 60 км/ч. Кроме того, никель-металлгидридный аккумулятор имел более низкую энергоемкость. И, тем не менее, нормированный расход топлива в модели Cayenne S Hybrid составил всего 8,2 л/100 км.

2012

Примерно за год до запуска в серию гибридный спортивный прототип 918 Spyder установил рекорд круга в Нюрбургринге. Рекорд никто не смог побить, за исключением Марка Либа, который спустя год — уже на серийном 918 Spyder — на 17 секунд улучшил достижение, показав время 6:57 минут. Привод модели призван обеспечить максимальную спортивную динамику: высокопроизводительный 8-цилиндровый гоночный двигатель V8 в связке с электромотором приводит в действие заднюю ось, другой электромотор — переднюю. В результате конструктивного полноприводного решения крутящий момент достиг отметки 1 280 Нм.

2013

В модели Panamera S E-HybridPorsche впервые реализует плагин-гибридную технологию. При высочайшей спортивной динамике расход топлива в цикле NEFZ составил всего 3,1 л на 100 км — самый низкий показатель среди серийных Porsche. Автомобильная пресса уже окрестила эту модель «Эко-Panamera». Низкий уровень расхода топлива объясняется, отчасти, высоким запасом хода на электротяге — 36 км. Модель оснащена литий-ионным аккумулятором, который можно заряжать от обычной электросети. Серийно выпускаются специальные зарядные устройства для установки в гараже (Wallbox).

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/

Как работают гибридные электромобили?

Как работают гибридные электромобили? | Киа Го Электрик

Перейти к содержимому

Что такое гибридный электромобиль и как он работает?

В двух словах: что особенного в гибридном автомобиле?

Гибридный автомобиль имеет две трансмиссии, а не одну.
В то время как обычный автомобиль, работающий на газовом топливе, приводится в действие двигателем внутреннего сгорания, а электромобиль приводится в действие аккумуляторным электродвигателем, гибридный автомобиль приводится в действие комбинацией обоих.

Он использует либо двигатель внутреннего сгорания, либо работает вместе с электродвигателем, чтобы свести к минимуму расход топлива, сохранить энергию и даже рекуперировать энергию в некоторых конкретных ситуациях вождения (например, запуск, движение, торможение, остановка и т. д.).

В результате эффективность использования топлива значительно повышается. Особенно для городской езды с частыми остановками.

Как двигатель и двигатель работают вместе с трансмиссией с разделением мощности

Гибридный аккумулятор
Топливный бак
Электродвигатель
Трансмиссия с разделением мощности
Электродвигатель/генератор
Бензиновый двигатель

Подробнее: Вот как работает гибрид

Люди часто говорят о гибридных автомобилях, дающих вам «лучшее из обоих миров», и это абсолютно верно: гибридный автомобиль может переключаться между двумя силовыми агрегатами или заставлять их работать вместе, чтобы всегда предлагать решение, которое двигает автомобиль вперед с максимальной эффективностью.

Это постоянно меняется, в разные моменты процесса вождения. Давайте посмотрим поближе.

Что такое подключаемый гибридный автомобиль?

Существуют разные типы гибридных автомобилей: полный гибрид и подключаемый гибрид.

Они очень похожи друг на друга, но с одним существенным отличием: Полногибридный автомобиль не имеет разъема для подзарядки аккумулятора. Он регенерирует энергию с помощью двигателя внутреннего сгорания или с помощью интеллектуальной системы регенерации. Подключаемый гибридный автомобиль работает точно так же, как и полногибридный автомобиль, за исключением того, что он имеет большую батарею и дает вам дополнительную возможность заряжать его от электрической розетки. Это увеличивает запас хода на электротяге до 50 километров.

Кратко: некоторые преимущества вождения гибридного автомобиля

Меньше выбросов
В целом гибридные автомобили выбрасывают меньше вредных веществ, чем стандартные автомобили. Например, в пробке или на красный свет двигатель автоматически выключается и использует электродвигатель для перезапуска или перезагрузки двигателя.
Снижение затрат на топливо
Благодаря тому, что электродвигатель является дополнительным источником энергии, поддерживающим двигатель внутреннего сгорания в гибридном автомобиле, расходуется меньше бензина или дизельного топлива, что, в свою очередь, снижает эксплуатационные расходы.
Налоговые льготы
В зависимости от того, где вы живете, владение гибридом, скорее всего, будет означать, что вы можете воспользоваться государственными налоговыми льготами и субсидиями, направленными на поощрение людей покупать более экологически чистые автомобили.
Плавная и тихая езда
Все гибриды управляются так же плавно, как и обычные автомобили, и есть один большой дополнительный бонус: они очень тихие при использовании электродвигателя. А переключение между двумя силовыми агрегатами настолько плавное, что его практически не слышно.
Различные варианты на ваш вкус
Больше интересует топливная экономичность или дальность полета? В зависимости от ваших предпочтений, для вас найдется идеальный гибрид! Вы можете выбрать полный гибрид, который вам никогда не нужно подключать, или подключаемый гибрид с дополнительной возможностью зарядки аккумулятора от внешнего источника питания, что увеличивает его запас хода.

Все еще задаетесь вопросом?
Время перейти на электричество

Узнать больше

Хотите узнать больше о различных способах зарядки электромобиля?

Узнайте здесь

Ознакомьтесь с модельным рядом электрифицированных автомобилей Kia

ГИБРИД
ПЛАГИН-ГИБРИД
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
МЯГКИЙ ГИБРИД

Киа EV6 GT.
Узнать больше

Гибридные диски: вот как они работают

Мин. время чтения

Метки: Emobility

Мартин Вестерхофф изучал технологическую журналистику и с тех пор пишет о транспортных средствах и технологиях. Он питает слабость к автоспорту и гоночным автомобилям.

Одной из наиболее важных целей разработки транспортных средств на сегодняшний день является сокращение выбросов парниковых газов. В конечном счете, цель состоит в том, чтобы замедлить прогрессирующее изменение климата. Согласно резолюции стран ЕС, например, к 2030 году новые автомобили должны выбрасывать на 35 процентов меньше CO2, чем в 2020 году.

Эта цель не может быть достигнута ни за счет чисто аккумуляторных электромобилей из-за их небольшого количества, ни только за счет оптимизации текущего бензина. или дизельные двигатели. Решение состоит в том, чтобы объединить двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели для создания гибридного привода. Чем больше диапазон, который может быть охвачен чисто электрически, тем лучше для окружающей среды.

Различные гибридные концепции

Но гибридные диски не одинаковы. В зависимости от расположения и распределения задач двигателя внутреннего сгорания, электродвигателя, генератора и трансмиссии, специалисты подразделяют гибридные концепции на последовательные, параллельные и гибридные приводы с разделением мощности. В рамках этих категорий на протяжении многих лет разрабатывались различные гибридные концепции. Однако, если взглянуть на гибридные архитектуры, используемые в настоящее время в массовом производстве, можно увидеть некоторые основные тенденции развития.

Серийный гибридный привод состоит из двигателя внутреннего сгорания, соединенного с генератором. Это дополняется электродвигателем для привода колес. Единственной задачей двигателя внутреннего сгорания является приведение в действие генератора для выработки электроэнергии. Эта электроэнергия используется для привода транспортного средства либо одним электродвигателем с дифференциалом, либо двумя двигателями на ось без дифференциала.

Главное преимущество этой концепции: двигатель внутреннего сгорания может работать независимо от условий движения, а аккумулятор можно заряжать даже на стоящем автомобиле. Энергия, хранящаяся в аккумуляторе серийного гибрида, также позволяет двигаться на чистом электротяге при выключенном двигателе внутреннего сгорания. В современных электромобилях с батарейным питанием двигатель внутреннего сгорания также используется в качестве так называемого удлинителя запаса хода. Это гарантирует, что транспортное средство не остановится из-за разряженного аккумулятора.

Двигатель внутреннего сгорания и ведущие колеса не связаны механически. Двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор, генерируемая энергия которого накапливается в аккумуляторе. Эта энергия используется для электродвигателя, который приводит в движение колеса.

В отличие от серийного гибрида, параллельный гибрид имеет механическую связь между двигателем внутреннего сгорания и колесом. Передача мощности в трансмиссии, приводимая в действие двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем, соответственно, может гибко варьироваться – в этом случае транспортное средство приводится в движение либо чисто электрически, либо исключительно двигателем внутреннего сгорания, либо обоими приводами одновременно. В параллельных гибридах выходная мощность электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания суммируется, чтобы сформировать общую мощность. Помимо двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя, такие гибридные приводы также нуждаются в одной или нескольких трансмиссиях, сцеплениях или муфтах свободного хода.

В зависимости от выходной мощности и набора функций специалисты различают мягкие и полные гибриды. Мягкий гибрид является самым простым и экономичным гибридом. Он встроен в ременную передачу двигателя внутреннего сгорания в качестве стартер-генератора или напрямую соединен с коленчатым валом. При сравнительно низком напряжении системы в 48 вольт мягкий гибрид уже обеспечивает экономичную рекуперацию неиспользуемой энергии торможения. Кроме того, он включает функции автоматической остановки двигателя и движения накатом для экономии топлива, которые всегда выключают двигатель внутреннего сгорания, когда он не нужен. И последнее, но не менее важное: мягкий гибрид также поддерживает двигатель внутреннего сгорания при ускорении.

Мягкий гибрид, интегрированный в ременную передачу двигателя внутреннего сгорания в качестве стартер-генератора или напрямую соединенный с коленчатым валом. При напряжении в системе всего 48 вольт мягкий гибрид обеспечивает экономичную рекуперацию неиспользуемой энергии торможения. Также возможно: функции автоматической остановки двигателя и движения накатом для экономии топлива, которые всегда выключают двигатель внутреннего сгорания, когда он не нужен.

В значительно более мощной полной гибридной системе приводной электродвигатель встроен в трансмиссию автомобиля. Значительно более высокое системное напряжение, до 600 вольт, также обеспечивает чисто электрическое вождение тяжелых транспортных средств, таких как внедорожники, с достаточной производительностью для повседневных задач вождения, а также для поездок на большие расстояния.

Для экономии монтажного пространства электродвигатель встроен в корпус коробки передач. Эта гибридная версия позволяет транспортному средству управляться исключительно электрически или только с двигателем внутреннего сгорания. Во время наддува электродвигатель поддерживает двигатель внутреннего сгорания при ускорении. Во время торможения электродвигатель превращается в генератор, преобразующий энергию торможения в электрическую энергию, хранящуюся в аккумуляторе.

В отличие от последовательных гибридов, для параллельных полных гибридных систем требуется только один электродвигатель, который работает либо как приводной двигатель, либо как генератор, в зависимости от рабочего состояния. Выходная мощность двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя может масштабироваться независимо друг от друга, что означает, что компоненты системы могут лучше адаптироваться к стилю вождения.

Современные концепции транспортных средств, как правило, основаны на экономичных модульных концепциях. Здесь легковые автомобили используют общую платформу. Различные модули позволят реализовать различные концепции привода. Параллельная гибридная концепция предлагает здесь большую гибкость. В полном гибриде со стороны трансмиссии полный гибридный привод интегрирован в трансмиссию. Это позволяет относительно легко интегрировать новую технологию в трансмиссию заднеприводных автомобилей, поскольку требуется лишь несколько изменений.

Однако возможна и другая параллельная гибридная архитектура, а также конфигурации системы в зависимости от платформы автомобиля, доступного места для установки, стоимости и желаемого объема функций. Вместо обычного неведущего заднего моста установлен узел, состоящий из моста, входного вала, электродвигателя и управляющей электроники. В качестве дополнительной ценности эта концепция также предлагает функцию полного привода. В этом случае система контроля тяги активирует электрический задний привод в дополнение к переднему приводу, приводимому в действие двигателем внутреннего сгорания по требованию.

Вместо обычного неведущего заднего моста устанавливается узел, состоящий из моста, входного вала, электродвигателя и управляющей электроники. В качестве дополнительной ценности эта концепция также предлагает функцию полного привода.

Все описанные гибридные варианты могут быть сконфигурированы как подключаемые гибриды. Подключаемый гибрид отличается аккумулятором большей емкости. Он позволяет ездить исключительно на электричестве на большие расстояния. Особенность подключаемого гибрида: аккумулятор заряжается не только во время рекуперации, например, при торможении, но также может заряжаться при подключении автомобиля к внешней системе электропитания. Чем больше батарея, тем больше диапазон, который может быть покрыт чисто электрически. Подключаемый гибрид — это, с одной стороны, мостик к электромобилю на чистом аккумуляторе, но, с другой стороны, благодаря двигателю внутреннего сгорания он также предлагает неограниченную мобильность на дальние расстояния.

Гибрид с разделением мощности представляет собой комбинацию последовательного и параллельного гибрида. В этом типе гибрида мощность двигателя внутреннего сгорания делится на механическую и электрическую составляющие. В основе современных стандартных систем лежит планетарный редуктор — в дополнение к двигателю внутреннего сгорания и двум электродвигателям. Одна из электрических машин работает как двигатель, другая как генератор. В этой системе двигатель внутреннего сгорания передает часть своей мощности непосредственно на колеса, а генератор одновременно преобразует остальную часть в электрическую энергию. Аккумулятор накапливает эту энергию и при необходимости передает ее электродвигателю, который интегрирован в поток мощности колес. С одной стороны, это делает возможным чисто электрическое вождение, а с другой стороны, двигатель внутреннего сгорания может работать в диапазонах частоты вращения и нагрузки с оптимизированным расходом топлива, поскольку энергия, которая временно не требуется для привода, временно накапливается. Однако из-за специфических свойств планетарной передачи выходная мощность двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя должна быть точно согласована в этой гибридной конфигурации.

Электрификация трансмиссии скоро станет стандартной

Электрификация трансмиссии скоро станет стандартной использоваться в основном для более крупных транспортных средств. Подключаемый гибрид лучше всего сочетает в себе преимущества электропривода и двигателя внутреннего сгорания и предлагает своим пользователям наибольшую степень гибкости.

статьи по теме

Как работают гибридные автомобили? Правда о технологии гибридных автомобилей

Гибридный автомобиль работает за счет использования как бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС), так и электродвигателя, работающего от аккумулятора. Существуют также дизельные гибридные автомобили, но они встречаются гораздо реже — бензиновые гибриды похожи на птиц, а дизельные — на дронтов.

Если мысль «Как работает электромобиль?» Вам когда-либо приходило в голову, ответ довольно прост: это транспортные средства с перезаряжаемой аккумуляторной батареей, питающей электродвигатель, что полностью устраняет необходимость в ископаемом топливе и его вредных выбросах.

Что такое гибридный автомобиль и как работают гибридные автомобили, немного сложнее.

Подробнее о гибридных автомобилях

Гибрид и подключаемый гибрид: в чем разница?
Гибрид против электромобиля: что выбрать?
Объяснение типов электрических и гибридных транспортных средств

Технология гибридных автомобилей обычно делится на три основных типа: мягкий гибрид (также известный как гибриды с усилителем и гибридные автомобили с батарейным питанием или BAHV), гибридный электромобиль (HEV ) и подключаемый гибридный электромобиль (PHEV).

Каждый из них имеет аккумуляторные блоки разного размера, разные способы зарядки этих аккумуляторных блоков и разные способы совместной работы ДВС и электродвигателя для питания автомобиля.

BAHV

Загрузить отчет EVGuide за 2022 год

Австралийский универсальный обзор всего, что касается электромобилей.

Скачать бесплатно

Гибридные двигатели состоят из традиционного ДВС и электродвигателя, питаемого от гибридного автомобильного аккумулятора, хотя в BAHV первый является основным источником энергии, а второй обычно используется только тогда, когда автомобиль движение накатом, торможение или остановка.

В то время как у некоторых гибридов есть только электрический режим, у BAHV его нет — электродвигатель используется только для легкой помощи двигателю внутреннего сгорания автомобиля и никогда не используется в полной мере как основной источник энергии автомобиля.

BAHV также могут использовать рекуперативное торможение — процесс, при котором кинетическая энергия, создаваемая при замедлении автомобиля, может либо сохраняться в аккумуляторе для дальнейшего использования, либо использоваться для непосредственного питания электродвигателя.

Электродвигатель в BAHV обычно устанавливается между двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией вместо гидротрансформатора.

BAHV снизит расход топлива и выбросы, но не на много — вам понадобится HEV или PHEV, если вы хотите существенно повлиять на количество используемого вами бензина и выбросы, создаваемые вашим автомобилем. .

HEV

В полном гибриде немного больше внимания уделяется использованию электродвигателя с батарейным питанием, а это означает, что и он, и сама батарея будут немного больше по сравнению с тем, что вы найдете внутри BAHV. В гибридных электромобилях

используется технология рекуперативного торможения для подзарядки аккумуляторной батареи автомобиля и питания электродвигателя, что избавляет от необходимости когда-либо подключать аккумулятор для его зарядки (подробнее об этом позже).

Однако существуют разновидности гибридных электромобилей, в которых ДВС используется для вращения электрического генератора, который может заряжать аккумулятор автомобиля или напрямую питать электродвигатель.

Стремясь еще больше сократить выбросы, многие гибридные автомобили (как и многие автомобили в целом) также используют функцию «стоп-старт», при которой ДВС отключается всякий раз, когда автомобиль стоит на холостом ходу (если вы когда-либо слышали, как глохнет двигатель автомобиля и затем снова быстро перезапустите, пока вы ждете на светофоре, вот что происходит).

HEV обычно используют ДВС в качестве основного источника энергии, в то время как электродвигатель с питанием от батареи действует как своего рода «усилитель мощности», помогающий в различных условиях вождения, например, когда транспортному средству требуется быстрое ускорение.

ГЭМ становятся все более популярными благодаря их способности сокращать выбросы и экономить затраты на топливо по сравнению с традиционными автомобилями с ДВС.

PHEV

Эти типы гибридов делают именно то, что вы думаете: они подключаются к внешнему источнику электроэнергии для зарядки своих аккумуляторных батарей, а не полагаются на другие формы технологии выработки энергии, такие как рекуперация торможение.

Аккумулятор и электродвигатель, как правило, являются гораздо более важной частью PHEV, а это означает, что они больше, тяжелее и требуют больше времени для зарядки по сравнению с батареями меньшего размера, которые вы найдете в HEV или BAHV.

Преимущество, однако, заключается в том, что батарея предлагает PHEV значительный диапазон работы только на электричестве (и, следовательно, вождение автомобиля с нулевым уровнем выбросов).

Это также снижает «беспокойство по поводу запаса хода», которое испытывают водители электромобилей, опасаясь, что их батарея разрядится во время движения, поскольку бензиновый двигатель всегда находится в режиме ожидания, чтобы включиться и взять на себя управление, если батарея разрядится.

PHEV не совсем экологичны, потому что в них все еще время от времени используется ДВС, а используемая ими электроэнергия часто может быть получена с использованием вредных ископаемых видов топлива.

Возобновляемая электроэнергия с нулевым уровнем выбросов, вырабатываемая такими средствами, как энергия ветра, солнечная энергия или гидроэлектроэнергия, также может использоваться для дальнейшего снижения воздействия PHEV.