13Мар

Принцип действия гибридного автомобиля: Как устроены гибридные автомобили, их виды и достоинства

Содержание

Как устроены гибридные автомобили, их виды и достоинства

Гибридные автомобили – всего 20-30 лет назад массовое появление на дорогах подобных авто казалось утверждением из области фантастики. Но теперь она претворяется в реальность, так как процент тех, кто отдал предпочтение подобному виду транспорта, растет. А учитывая, что их стоимость постепенно падает, рост популярности будет продолжаться.

Схема гибридного автомобиля

Терминология и режимы работы гибридных авто

Гибридные автомобили – тип транспортных средств, которые приводятся в движение посредством силового комплекса гибридного типа. Это значит, что данная установка использует 2 или больше источников энергии. Соответственно, необходимо аналогичное число моторов, способных трансформировать энергию в механическую, а применяемое обозначение «гибридный двигатель» терминологически неверно, так как не отражает сути.

Доказано, что автомобиль можно оснастить двигателями, ориентированными на разные типы энергии. Тем не менее, серийный выпуск гибридных авто ориентируется на комплектование моделей комбинацией из стандартного ДВС и мотора, работающего на электротяге. Обязательным условием автомобиля данного типа является высочайшее качество исполнения элементов.

Видео: Гибридные автомобили

Кроме того, выпуск гибридных машин подразумевает также внедрение в его конструкцию новейших разработок, нацеленных на снижение расхода и уменьшение объемов выбросов. Обычно такие инновации представлены системой Start-Stop, изменяемыми фазами газораспределения, подогревом тосола за счет отработавших газов, рекуперативным комплексом, покрышками, характеризующимися сниженным сопротивлением качению, электрическим приводом для опций (усилителя рулевого управления, помпы, кондиционера и т. д.). Кроме того, у гибридов оптимизированы показатели аэродинамического сопротивления.

Режимы работы зависят от параметров движения машины.

Старт и малая скорость

В этих условиях функционирует исключительно электромотор – энергия из батареи идет на блок питания, который и перенаправляет ее на электромоторы, а они приводят в движение колеса.

Передвижение

Во время спокойной езды энергия поступает от бензинового мотора и электрического двигателя. Она делится непосредственно между приводами и генератором, активирующим электромоторы. Если имеется избыток энергии, он уходит на зарядку батареи. При этом разгон осуществляется, главным образом, за счет ДВС, а энергия от электромоторов только оптимизирует процесс.

Во время торможения вырабатывается энергия кинетического типа, которая автоматически трансформируется в электричество, а затем, минуя БУЭ, направляется в аккумуляторы.

Типы гибридных автомобилей

Он напрямую зависит от компоновки в подключении силового агрегата:

Типы гибридных автомобилей

  1. параллельное подключение;
  2. последовательное;
  3. параллельно-последовательный вариант.

Параллельное подключение подразумевает применение в конструкции машины муфт автоматического типа, посредством которых электромотор, ДВС и трансмиссия объединены в единый комплекс, а впервые подобную компоновку применили инженеры компании Honda, разработав систему IMA. При этом электрический и бензиновый двигатели расположены так, что в состоянии функционировать независимо друг от друга, а сам электромотор находится между трансмиссией и непосредственно ДВС. Подобные автомобили обладают электромотором незначительной мощности, отдача которого обычно варьируется в пределах 20 кВт, но его достаточно, дабы гарантировать динамичное ускорение. Кроме того, он выступает еще и в роли генератора, а также стартера.

Чаще всего подобная компоновка встречается на моделях Volkswagen Touareg Hybrid, BMW Active Hybrid 7 и других. При этом они характеризуются несколькими возможными режимами функционирования: это может быть работа бензинового и электрического моторов в паре, а также вариант с ездой исключительно на электротяге. Кроме того, водитель может активировать режим, в котором аккумуляторная батарея электромотора будет подзаряжаться в процессе работы ДВС (режим генератора). А еще подзарядка может происходить за счет активации системы торможения (рекуперативного).

Один из представителей гибридных авто — Volkswagen Touareg Hybrid

При условии подключения моторов в последовательной компоновке, бензиновый двигатель постоянно подключен к генератору. Через него происходит зарядка батареи, так как он питает электромотор. Сама же машина движется за счет функционирования электрического двигателя. В данном случае модели комплектуются аккумуляторами литий-ионного типа, которые можно подзаряжать от обыкновенной сети по завершении езды. Именно этот тип ориентирован на максимальную экологическую чистоту, ведь бензиновый мотор работает лишь при необходимости.

Подобная компоновка характерна для моделей Ampera от Opel, Volt от Chevrolet и других. Конечно, запас хода на электрической тяге у них крайне мал – всего порядка 60 км, да и то при условии отключения всех лишних потребителей энергии. Зато езда с подзарядкой генератора от ДВС гораздо длительнее – около 500 км.

Есть и гибриды с примененной на них последовательно-параллельной конструкцией, которая подразумевает взаимодействие электромотора и бензинового двигателя посредством монтажа редуктора (планетарного). Кроме того, имеется генератор для подзарядки батарей. Примечательно, что использование данной схемы дает возможность направлять до 100% мощи на ведущие колеса от каждого из силовых агрегатов.

Подобная технология характерна для моделей Toyota Prius, Ford Escape Hybrid и некоторых других, но стоит признать, что законодателем мод в этом направлении является именно Toyota с ее технологией типа HSD, на которую ориентируются прочие производители.

Гибридный авто последовательного типа

Так, подобная компоновка включает установленный бензиновый движок и электрический мотор, объединенные посредством разных механизмов с планетарным редуктором, а еще генератор, также работающий в связке с редуктором.

В данном случае можно говорить о нескольких режимах функционирования системы. К примеру, при необходимости резкого наращивания отдачи, активируется форсированный режим, когда и электромотор, и бензиновый агрегат работают на максимум, причем энергия на электродвигатель идет из батареи. Можно передвигаться полностью на электротяге, что подойдет любителям подобной езды, а также настроенным на сохранение природы. В этом случае ДВС полностью деактивирован.

Езда по трассе в одном темпе (крейсерский вариант) подразумевает совместную работу обеих агрегатов, но не вся энергия от ДВС идет на колеса – часть ее перераспределяется на генератор и дальше идет на электромотор. Возможна и подзарядка аккумуляторов, если имеется необходимость. Это снижает объем выбросов.

Во время торможения активируется режим рекуперации, причем сам электромотор выступает в роли своеобразного генератора, а шестерня (солнечного типа) начинает обратное вращение, что замедляет машину. Имеется возможность передвижения в экономичном режиме, когда поток энергии на генератор идет именно от аккумуляторной батареи. За счет этого происходит замедление работы бензинового двигателя. А главное – прежним остается крутящий момент, тогда как аппетит мотора падает. При полностью же разряженной батарее, можно активировать режим ее подзарядки посредством функционирования генератора и ДВС.

Достоинства гибридных авто

Они заключаются в том, что применение гибридных схем позволяет существенно повысить экономичность и экологическую чистоту, но без серьезных жертв со стороны тяги, скорости, запаса хода и тому подобных аспектов.

Видео: Как устроен гибридный автомобиль.

Это было решено за счет следующих шагов:

  • функционирование силового агрегата в оптимальных условиях – за эталон обычно берется цикл Миллера;
  • оснащение машины менее мощным ДВС, что автоматически ведет к уменьшению его объема и расхода;
  • внедрение системы торможения рекуперативного типа – это позволят предохранить тормозные колодки от преждевременного износа;
  • во время остановки силовой агрегат глохнет, а не работает на холостом ходу.

Кроме того, на подобных машинах, в сравнении с чистыми электрокарами, используются батареи уменьшенной емкости, а это делает процесс их утилизации заметно проще и дешевле.

Тем не менее, несмотря на некоторый рост популярности подобных авто, не стоит считать, что близится время, когда гибридные машины заменят таковые, работающие на традиционном топливе. Согласно статистике, за минувшие 15 лет гибриды смогли завоевать лишь около 3% автомобильного рынка. Следовательно, начала массового спроса на подобные машины ждать не стоит, хотя бы в ближайшие 15-20 лет.

Представители класса гибридных автомобилей

В России сейчас продается порядка 15 моделей гибридных автомобилей. Примечательно, что это исключительно японские и немецкие модели. Так, от Audi представлен Q5 2.0 TFSI Hybrid. От Lexus сразу несколько моделей – CT 200h, ES 300h, IS 300h, NX 300h, RX 450h и GS 450h. Toyota продает модель Prius, от Nissan выступает Pathfinder 2.5 CVT Hybrid, Mitsubishi реализует в России Outlander 2. 0 PHEV, Infiniti остановилась на Q50 3.5 Hybrid и QX60 2.5 Hybrid, а Mercedes-Benz презентовал седан С-класса C 350 е и Е-класса E 300 CDI AT Hybrid.

Итог

Как видно, популярность гибридных авто растет. Многие еще не верят в их надежность, однако время доказывает обратное. Кроме того, стоимость моделей с такими силовыми агрегатами заметно выше, нежели традиционных.

Принцип работы гибридного двигателя

На чтение 3 мин. Просмотров 45 Опубликовано Обновлено

Первые автомобили появились в начале прошлого столетия и давно перестали быть роскошью для большинства людей. Тем не менее, любая машина требует постоянных денежных вложений, а каждый автовладелец пытается сократить свои растраты. Одной из статей постойных расходов на автомобиль является приобретение топлива. Сегодня наиболее популярными вариантами автомобильных моторов являются дизельный и бензиновый двигатель.

Большинству людей известно, что количество запасов нефти на нашей планете стремительно уменьшается. Даже значительное понижение стоимости этого энергоносителя, которое произошло в последние несколько лет, не ввело в заблуждение специалистов – они прекрасно понимают, что запасы истощаются, а значит, очень скоро цены на основные виды топлива для автомобиля снова будут расти вверх. Естественно, что многие компании уже сегодня ищут альтернативу бензиновому двигателю, которым, судя по тенденции, станет электродвигатель.

Преимущества электроэнергии перед бензином

Согласно описанной выше причине, бензин будет постоянно расти в своей цене. Конечно, если количество автомобилей, работающих на этом виде топлива, не уменьшится, а запасы продолжат истощаться.

С установкой на транспортное средство электродвигателя этой проблемы можно избежать. Все дело в том, что существует достаточно вариантов получения этого типа энергии. Многие из которых – являются неиссякаемыми источниками. Например, электродвигатель можно подзаряжать от ветряных или солнечных станций, которые могут проработать очень длительное время.

Главные проблемы с альтернативными силовыми агрегатами

Существует несколько проблем, которые, до недавнего времени, препятствовали популяризации электродвигателей для легковых и грузовых автомобилей:

  • Высокая стоимость.
  • Низкая мощность.
  • Маленький уровень заряда.
  • Отсутствие необходимой инфраструктуры.

Первый недостаток решили полностью. К примеру, китайские производители уже презентовали автомобили, работающие за счет электродвигателя, стоимость которых составляет порядка 5 тысяч американских долларов.

Последняя проблема сегодня активно решается, прежде всего, в развитых странах мирах, хотя и других регионах постепенно появляются специальные станции для зарядки электродвигателя. Все дело в том, что такой тип мотора очень сложно подзарядить с помощью обычной домашней розетки – для этого потребуется слишком много времени. Естественно, что потребителя такой вариант не устраивает. На заправку бензином уходит пара минут, и они хотят обладать такой же возможностью при использовании электродвигателей. Повсеместная установка специальных заправок позволит раз и навсегда разрешить возникшую ситуацию.

Вторая проблема также не является сегодня особо актуальной, так как уже существуют модели автомобилей, мощность электродвигателей которых позволяет развивать скорость до двух сотен километров в час. Для разрешения оставшегося недостатка были придуманы гибридные двигатели.

Особенности гибридных двигателей

Работа гибридного двигателя автомобиля заключается в эксплуатации сразу двух силовых агрегатов на одной машине. То есть, основным вариантом в гибридном двигателе считается электрический мотор, дополнительным – бензиновый.

Сам принцип работы гибридного двигателя такой:

  • Транспортное средство перемещается за счет мощности основного электрического силового агрегата.
  • Когда мощности начинает не хватать, гибридный двигатель переключается на альтернативный вариант.

Работа гибридного двигателя может быть автоматической или выполняться в ручном режиме. Мощности и запаса горючего бензинового мотора вполне хватает, чтобы с помощью гибридного двигателя добраться до ближайшей заряжающей станции.

Для удобства автовладельцев разработана не только система зарядки, но и возможность быстрой замены аккумулятора. Человек просто приезжает в нужную точку, где сотрудники сервиса за несколько минут меняют отработанный элемент на новый.

Гибридный привод автомобиля - вопросы по гибридам

Преимущества гибрида - меньшее потребление топлива и снижении вредных выбросов. Поговорим про гибридные автомобили и рассмотрим основные приводы.

Разновидности гибридных машин

Умеренные гибридные

Могут тронуться с места, только с помощью двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Используют электродвигатель, когда требуется дополнительная мощность. Полные и умеренные гибриды используют ДВС при достижении более высоких скоростей (приблизительно 30 - 40 км/ч). Умеренные гибридные системы делят на подкатегории:
  • Гибридная система остановки/старта двигателя. Отключает двигатель, когда его мощность не требуется для всей гибридной установки и немедленно повторно запускает при первой необходимости.
  • Интегрированная помощь двигателю - система имеет больший электрический двигатель. Значит больше электричества может использоваться, чтобы помочь приводить в движение автомобиль.

Параллельные и последовательные гибриды

В параллельном гибриде, топливный бак снабжает ДВС бензином, тогда как ряд батарей поставляет энергию электрическому двигателю. Электрический двигатель и ДВС могут обеспечить мощность необходимую для движения.

В последовательном гибриде, ДВС поворачивает генератор, а генератор может зарядить батареи или привести электрический двигатель в действие, который передаст крутящий момент в трансмиссию. Таким образом, ДВС никогда не приводит машину в движение.

Большинство гибридов - параллельные. Хотя некоторые могут утверждать, что Toyota Prius имеет особенности параллельного и последовательного гибрида.


Гибрид с подзарядкой

Его надо включать в розетку для подзарядки. Здесь все преимущества электрического автомобиля, без главного недостатка: ограниченного пробега на одном заряде. Когда электрический заряд заканчивается, подключается маломощный ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид.

Вопросы по гибридным машинам

Когда гибридный автомобиль наиболее эффективен
  • Гибридная система значительно повышает эффективность расхода топлива и снижает уровень токсичности выхлопных газов, особенно при езде в городе. В этих случаях система регенеративного торможения помогает сохранить энергию.

Можно ли утилизировать батареи
  • Да, существуют средства утилизации компонентов батареи гибридных машин.

Надежен ли гибридный автомобиль
  • Гибридная силовая установка соответствует современным стандартам качества и надежности. Проводятся испытания в экстремальных условиях. Кроме того, в гибридных авто намного меньше составных частей, чем в обычных машинах.

Ведет ли себя гибридный авто по-другому при езде
  • Нет. Управление гибридом очень напоминает управление машиной с обычной автоматической трансмиссией. За исключением того, что гибрид обладает большей мощностью, лучшей управляемостью и более плавным разгоном, производя намного меньше шума.

Какой срок службы
  • Гибридный привод рассчитан на такой же срок службы, как любой другой автомобиль - это достаточно долгое время.

Требует ли батарея подзарядки
  • Никогда. Гибридный привод производит автоматическую подзарядку батареи, используя регенеративное торможение или при помощи электрогенератора. Водителю никогда не стоит беспокоиться о подзарядке батареи.

Требуется ли специальное топливо
  • Нет. Гибридный автомобиль заправляется обычным бензином.

Насколько безопасен
  • Гибридные автомобили оснащаются теми же системами безопасности, что обычные машины. Кроме того, батарея имеет герметичный корпус, а высоковольтная система проводки защищена от поражения электротоком или случайного прикосновения.

Какой срок службы батареи
  • Высоковольтную батарею, используемую на автомобилях с гибридной силовой установкой, нельзя сравнивать с аккумуляторами обычных автомобилей. В ней применяются самые передовые технологии. Она рассчитана на весь срок службы автомобиля.

Как работают гибридные автомобили | HowStuffWorks

Устройство деления мощности - сердце Toyota Prius. Это умная коробка передач, которая объединяет бензиновый двигатель, генератор и электродвигатель. Он позволяет автомобилю работать как параллельный гибрид - электродвигатель может приводить в действие автомобиль сам по себе, газовый двигатель может приводить в действие автомобиль самостоятельно или они могут приводить в действие автомобиль вместе. Устройство разделения мощности также позволяет автомобилю работать как гибрид серии - бензиновый двигатель может работать независимо от скорости автомобиля, заряжая батареи или обеспечивая питание колес по мере необходимости. Он также действует как бесступенчатая трансмиссия (CVT), устраняя необходимость в механической или автоматической коробке передач. Наконец, поскольку устройство разделения мощности позволяет генератору запускать двигатель, автомобилю не нужен стартер.

Устройство деления мощности представляет собой планетарный ряд (внизу). Электродвигатель соединен с зубчатым венцом зубчатой ​​передачи. Он также напрямую связан с дифференциалом, приводящим в движение колеса. Таким образом, независимо от скорости вращения электродвигателя и зубчатого венца зависит скорость автомобиля.


Планетарный редуктор Prius

Генератор соединен с солнечной шестерней зубчатой ​​передачи, а двигатель - с водилом планетарной передачи. Скорость коронной шестерни зависит от всех трех компонентов, поэтому все они должны постоянно работать вместе, чтобы контролировать выходную скорость.

Когда вы ускоряетесь, сначала электродвигатель и батареи обеспечивают всю мощность. Зубчатый венец устройства деления мощности соединен с электродвигателем, поэтому он начинает вращаться вместе с двигателем.Водило планетарной передачи, которое соединено с двигателем, неподвижно, поскольку двигатель не работает. Поскольку зубчатый венец вращается, планеты должны вращаться, что приводит к вращению солнечной шестерни и генератора. Когда автомобиль ускоряется, генератор вращается с любой скоростью, необходимой для того, чтобы двигатель оставался выключенным. Все это вы можете увидеть ниже:


Посмотрите на устройство деления мощности Prius
, когда автомобиль разгоняется от 0 до 30 миль в час.

Когда вы разгонитесь до 40 миль в час (64 км / ч), включится бензиновый двигатель.Генератор внезапно меняет скорость, заставляя водило сателлита повернуться и запустить двигатель. Когда двигатель работает, он переходит на постоянную скорость, в то время как генератор меняет свою скорость в соответствии с выходной скоростью электродвигателя. Если вы действительно сильно ускоряетесь, мотор будет потреблять дополнительную мощность от батарей. Как только вы наберете скорость на автостраде, автомобиль будет двигаться под действием газа и электроэнергии, при этом вся электроэнергия будет поступать от генератора.

Как и Insight, Prius никогда не требует подзарядки; бортовой генератор автоматически поддерживает необходимый уровень заряда аккумуляторов.

И Honda, и Toyota имеют длительную гарантию на свои гибридные компоненты. Insight имеет восьмилетнюю / 80 000-мильную гарантию на большую часть трансмиссии, включая батареи, а Prius имеет восьмилетнюю / 100 000-мильную гарантию на аккумулятор и гибридные системы. Двигатели и аккумуляторы в этих автомобилях обычно не требуют обслуживания в течение всего срока службы транспортного средства (однако, если вам все-таки придется заменить аккумуляторы после истечения срока гарантии, это, вероятно, будет стоить вам несколько тысяч долларов). Двигатель не требует большего обслуживания, чем двигатель любого другого автомобиля, а поскольку оба гибрида имеют рекуперативное торможение, тормозные колодки могут прослужить даже немного дольше, чем у большинства автомобилей.

Достижение гибридной мощности, безусловно, более сложно, чем использование прямой бензиновой или прямой электрической мощности. В следующем разделе мы рассмотрим, почему гибридные технологии так желательны как для потребителей, так и для производителей автомобилей.

Объявление

Вот почему сегодня в США процветают гибридные автомобили.S.

Вы, наверное, заметили, что все больше и больше гибридных автомобилей появляется на дорогах в Соединенных Штатах.

Многие производители автомобилей, которые продают автомобили для водителей из США, обратили внимание на растущую популярность гибридных автомобилей и разработали модели для удовлетворения растущего спроса. Этот тип автомобилей существует уже много лет, но широко доступен в качестве разумного средства передвижения только около десяти лет. С тех пор, как Toyota выпустила Prius в 2000 году, гибридные автомобили стали популярны среди экономных пассажиров, молодых водителей, заботящихся об окружающей среде, и популярных футбольных мам.


Toyota Prius первого поколения стала первым в мире серийным бензиново-электрическим гибридным автомобилем (Toyota UK)

Несмотря на то, что гибридные автомобили сейчас довольно распространены, многие водители все еще не знают, какие технологии лежат в основе этих автомобилей и как они сравниваются с традиционными бензиновыми автомобилями.

Вот основные принципы функционирования гибридных автомобилей:

  1. 1

    Гибридные автомобили представляют собой смесь автомобилей с бензиновым двигателем, у которых есть топливный бак и двигатель внутреннего сгорания, и электромобилей, которые работают от набора аккумуляторы и электродвигатель.

  2. 2

    Гибридные автомобили сочетают в себе положительные характеристики бензиновых и электромобилей. Бензиновый компонент гибрида позволяет быстро заправлять автомобиль и преодолевать большие расстояния до того, как потребуется заправка. Электрический компонент снижает выбросы и расход топлива водителя.

  3. 3

    Существует два типа гибридных автомобилей. Параллельный гибридный автомобиль имеет две отдельные системы питания, которые могут работать вместе или независимо.В серийном гибриде для поворота генератора используется бензиновый двигатель. Генератор либо заряжает электрические батареи, либо питает электродвигатель. В обоих типах гибридных автомобилей либо бензин, либо электроэнергия вращают трансмиссию транспортного средства, что, в свою очередь, заставляет транспортное средство двигаться.

  4. 4

    Многие гибридные автомобили имеют меньшие бензиновые двигатели, чем сопоставимые полностью бензиновые автомобили. Поскольку электродвигатель может создавать дополнительную мощность при ускорении или движении по склону, гибридные транспортные средства могут обеспечивать такой же тип управляемости, как более мощный автомобиль с двигателем с меньшим количеством цилиндров и меньшей массой.

  5. 5

    Многие гибридные автомобили используют так называемую рекуперативную энергию для зарядки аккумулятора при замедлении транспортного средства. Когда водитель применяет тормоза, включается электрический генератор и начинает заряжать батареи, одновременно работая над замедлением автомобиля.

  6. 6

    Поскольку владельцы гибридных автомобилей обычно озабочены топливной экономичностью и сокращением выбросов углекислого газа, внешний вид многих гибридных автомобилей спроектирован таким образом, чтобы оптимизировать расход топлива.Аэродинамический дизайн кузова, специальные шины и сверхлегкие материалы - все это способствует эффективности концепции гибридного автомобиля.

Подробнее о гибридах, которые сегодня чрезвычайно популярны. Проверьте, чем они отличаются от обычных гибридов и почему они экономичнее.

Если вы ищете свой первый автомобиль или замену и беспокоитесь о топливной эффективности и окружающей среде, почему бы не подумать о гибриде? Владельцы гибридных автомобилей имеют собственное сообщество и обычно очень любят свои уникальные автомобили. Если вы решили, что гибридный автомобиль лучше всего соответствует вашим потребностям вождения, вот список некоторых из самых популярных и доступных гибридных моделей на рынке США:

Самые доступные гибридные автомобили в США

  1. 1

    Как упоминалось ранее, Toyota Prius широко считается оригинальным гибридом для массового рынка. Необычный стиль кузова этого автомобиля почти не изменился за последнее десятилетие, и его легко узнать на дороге. Prius - это первое, что приходит на ум, когда речь заходит о гибридных автомобилях.Prius доступен только в гибридной форме.


    Toyota Prius C получает высшие баллы за безопасность, но не ожидает быстрого разгона (автомобильные ритмы)

  2. 2

    Hyundai Ioniq - еще один гибрид, который очень трудно превзойти. Он предлагает лучшую экономию топлива в своем классе, а цена выглядит чрезвычайно привлекательной. Его 1,6-литровый четырехцилиндровый двигатель и электродвигатель вместе составляют 139 лошадиных сил. В отличие от Prius, Ioniq также доступен в полностью электрической версии.Единственный потенциальный недостаток - довольно низкий прогнозируемый рейтинг надежности.


    Hyundai планирует удвоить количество своих экологически чистых предложений к 2020 году и очень серьезно относится к этому (автомобильные ритмы)

  3. 3

    Хотя Ford и Chevrolet присоединились к гибридной победе позже, чем другие производители автомобилей, теперь они предлагают несколько отличных гибридных быстро набирающие популярность модели. Самые доступные гибриды Ford включают Fusion и C-MAX. Chevrolet предлагает гибрид Malibu и Volt, оба очень успешные.Chevy Malibu предлагает не только большой пробег, но и длинный список технических преимуществ, таких как 4G LTE WiFi.


    Ford C-MAX может похвастаться просторным и изысканным салоном и доступной ценой, но он немного более «голоден», чем другие гибриды

  4. 4

    Два самых популярных автомобиля среднего размера в Америке - Honda Accord и Toyota Camry были доступны в гибридной форме уже несколько лет. Это надежные и традиционные экономичные модели, оснащенные гибридной технологией, обеспечивающей водителям дополнительную эффективность и наилучшую управляемость.


    Гибрид Тойота Камри имеет приличный пробег и довольно мощный для своего класса

  5. 5

    Гибридные автомобили выпускают многие производители автомобилей класса люкс. Примеры самых популярных роскошных гибридов - это Mercedes-Benz S-Class, гибрид Lexus GS и BMW 7 серии.


    Lexus GS 450h - ваш выбор, если вы рассматриваете роскошный экономичный круизер с бескомпромиссной мощностью двигателя.

Вождение гибридного автомобиля - воплощение путешествия двадцать первого века.

Теперь, когда вы понимаете, как работают гибриды, и познакомились с несколькими популярными моделями, вы готовы протестировать свой первый гибридный автомобиль и точно понять, о чем идет речь.

Гибридные автомобили: как они работают и сколько на самом деле стоят

При ценах на газ около 3 долларов за галлон или выше, многие потребители ищут способы снизить свои затраты на заправку за счет альтернатив традиционным газовым автомобилям. Но варианты просто головокружительны, и многие люди по-прежнему очень экологичны, когда дело доходит до различных технологий альтернативного топлива.

Гибридная технология - одна из наиболее широко доступных и популярных альтернатив бензиновым автомобилям. Автомобили, которые работают от двух или более источников энергии, считаются гибридными.

По данным Бюро транспорта, на дорогах находится почти 200 миллионов транспортных средств, из которых 133 миллиона - легковые. Из них около 300 000 - гибриды.

Honda и Toyota лидировали на рынке гибридных автомобилей в течение последних нескольких лет, но к гибридной гонке присоединились и другие автопроизводители.

В настоящее время существует шесть жизнеспособных вариантов модели и всего 10 на выбор, сказал Брэдли Берман, редактор HybridCars.com.

Варианты выбора

Как правило, гибридные автомобили работают на аккумуляторных батареях и бензине.

Тип гибрида зависит от того, как подключаются два источника питания, когда каждый из них работает и как долго, и, наконец, какая часть мощности выдается каким гибридным компонентом.

Существует четыре типа гибридных систем:

  • Стоп-старт: выключает двигатель, когда автомобиль полностью останавливается и в противном случае работал бы на холостом ходу.
  • Встроенный стартер-генератор переменного тока с демпфированием (ISAD): имеет функцию останова-старта и электродвигатель.
  • Встроенная система помощи двигателю: функции идентичны ISAD, но для большей производительности он оснащен более мощным электродвигателем.
  • Полностью гибридная система: автомобили обычно работают на электроэнергии на низких скоростях, а газовый двигатель - на более высоких.

Стимулы

Стимулы к покупке гибридного автомобиля могут быть философскими, финансовыми или экологическими.Берман признает, что не все готовы сразу перейти на полную экологию.

Прочие соображения
Топливо, закупочная цена и налоговые льготы - не единственные факторы, которые следует учитывать. Но другие виды экономии и расходы сложно оценить. Затраты на страхование гибридов обычно ниже. Расходы на замену батареи и потребление электроэнергии могут склонить чашу весов в другую сторону. Однако, по данным hybridcars.com, гибридные аккумуляторные батареи обычно служат от 150 000 до 200 000 миль.

«Каждый должен делать маленькие шаги», - сказал Берман LiveScience . «Купите самый экономичный автомобиль на топливе. Он не обязательно должен быть гибридным. Если вам не нужен внедорожник, не покупайте внедорожник».

Некоторые покупатели автомобилей могут захотеть взглянуть на это решение с чисто финансовой точки зрения. Вот пример того, как может сработать один выбор:

Средний американец проезжает 15 000 миль в год, из которых 45 процентов - по шоссе. Традиционная Honda Civic стоит около 17 110 долларов, и она проезжает около 30 миль на галлон в городе и 40 шоссе.При цене 2,92 доллара за галлон этот малолитражный автомобиль стоит 1296 долларов бензина в год.

При цене 22 900 долларов США Honda Civic Hybrid первоначально будет стоить немного дороже, но при среднем расходе 50 миль на галлон бензина в год будет стоить 878 долларов.

За 10 лет с учетом инфляции на уровне 3 процентов, но без учета возможных изменений цен на газ , экономия газа на гибриде достигает почти 5000 долларов.

Наконец, новая федеральная программа стимулирования позволяет вам получить единовременную налоговую льготу в размере 2100 долларов за покупку гибрида.

Подсчитайте все дополнительные расходы и учтите экономию - не считая дополнительных стимулов, предлагаемых некоторыми штатами - через 10 лет этот гибрид в конечном итоге сэкономит вам около 1229 долларов.

Гибрид Toyota: как это работает?

С 1997 года водители наслаждаются большей экономией топлива, более низкими эксплуатационными расходами и непревзойденным уровнем комфорта и изысканности благодаря гибридной технологии Toyota. Сегодня ассортимент Toyota из гибридных автомобилей включает в себя небольшие гибриды, такие как Toyota Yaris Hybrid , автомобили семейного размера, такие как Toyota Prius , Corolla и C-HR, даже такие поместья, как Corolla Hybrid Touring Sports . .Но задумывались ли вы, как работают гибридные автомобили?

Читайте дальше, чтобы узнать, что такое гибридная приводная система Toyota, как она работает и как она приносит пользу окружающей среде и вашему кошельку.

Что такое гибрид?

Проще говоря, «гибрид» - это транспортное средство с двумя или более источниками энергии. В большинстве гибридных дорожных автомобилей используется обычный двигатель внутреннего сгорания в паре с электродвигателем, но то, как они работают вместе, означает, что существует несколько различных типов гибридных установок.

Начиная с оригинального Prius, Toyota впервые представила полную гибридную систему , в которой используются две отдельные силовые установки - электродвигатель с батарейным питанием и бензиновый двигатель внутреннего сгорания, которые могут работать вместе для управления автомобилем или использоваться отдельно. Это самая популярная гибридная система в мире, и с момента запуска Prius в Японии в августе 1997 года было продано более 15 миллионов единиц .

Второй вид гибридов известен как параллельный .В качестве основного источника энергии он использует обычный двигатель внутреннего сгорания, а между двигателем и коробкой передач установлен электродвигатель. Эта компоновка имеет тенденцию быть более ограниченной по своим функциям, чем полный гибрид, и установка электродвигателя в очень маленькое пространство также ограничивает его мощность и диапазон электромобиля.

Наконец, третий гибридный вариант - это тип серии . В этом типе транспортного средства электродвигатель обеспечивает весь привод. Обычный двигатель внутреннего сгорания не связан с трансмиссией, а вместо этого работает как генератор для питания электродвигателя.Основным препятствием для серийного гибрида является сохранение его эффективности после разрядки аккумулятора. По этой причине серийные гибриды встречаются редко.

Toyota hybrid - как работает система?

Система гибридного привода

Toyota состоит из шести основных компонентов: бензинового двигателя, электродвигателя, электрогенератора, блока управления мощностью и устройства разделения мощности, в котором используется специальный тип коробки передач для плавного распределения мощности от двигателя, двигателя и генератора.

Это продуманная технология экономии топлива, которая позволяет плавно и автоматически переключаться с электрической мощности на обычную мощность двигателя.Наша гибридная система, способная адаптироваться к различным условиям движения, интеллектуально контролирует мощность, поступающую от обоих источников, и сообщает автомобилю, как их объединить для достижения максимальной эффективности и производительности.

Система обеспечивает истинную синергию между двумя источниками питания. Когда двигатель работает, он заряжает аккумулятор через генератор; если условия движения позволяют это, например, в медленно движущемся транспортном потоке, генератор может отключить бензиновый двигатель и позволить электромотору перейти на режим движения с нулевым уровнем выбросов.Сложная система управления двигателем может определить, когда автомобиль остановлен, и выключить двигатель, чтобы сберечь мощность и сократить выбросы, автоматически запустившись снова при необходимости.

Аккумулятор хорошо заряжается системой, поэтому Toyota с гибридным приводом не требует подключения к электросети для подзарядки.

Тем не менее, Toyota производит подключаемые гибридные электромобили для людей, которые могут использовать ее больший запас хода более 30 миль в режиме электромобиля, а также автомобили, которые преобразуют водород в электричество.Чтобы узнать больше о различных типах гибридных и электрифицированных автомобилей по , нажмите здесь .

Как заряжаются батареи?

Гибридная система Toyota заряжает аккумулятор двумя способами. Во-первых, как уже упоминалось, бензиновый двигатель приводит в действие генератор для зарядки аккумулятора. Второй метод заключается в рекуперативном торможении, системе, которая эффективно использует энергию торможения.

Каждый раз, когда вы нажимаете ногу на тормоз или отпускаете педаль акселератора, система направляет энергию обратно в аккумулятор, где она, по сути, перерабатывается.Вместо того чтобы терять энергию в виде тепла или шума от тормозов, она улавливается, а затем используется для питания электродвигателя. Это особенно эффективно при остановке и запуске движения, когда система восстанавливает и накапливает большое количество энергии, делая автомобиль в целом более эффективным.


Для PHEV, такого как Prius Plug-in , бортовую батарею также можно заряжать дома от сети или в специальных точках зарядки во время поездки, что позволяет увеличить запас хода электромобиля до 30 миль.

На сколько хватает заряда гибридных батарей?

Аккумуляторы в гибридных автомобилях Toyota - это эффективные, устойчивые к коррозии блоки, рассчитанные на длительный срок службы, поэтому стандартная гарантия на аккумуляторы Toyota составляет пять лет или 100000 миль и может быть продлена до 15 лет без ограничения общего пробега - Подробнее это здесь .

Батареи представляют собой существенные блоки, которые должны сохранять достаточное напряжение для питания автомобиля без помощи бензинового двигателя. Это правда, что их производство оказывает небольшое дополнительное воздействие на окружающую среду, но это более чем компенсируется экологическими преимуществами вождения гибридного автомобиля.Фактически, мы развеяли этот гибридный миф вместе с другими в , этом посте .

Toyota также стремится утилизировать аккумуляторы своих гибридных автомобилей, которые могут быть переработаны для изготовления новых аккумуляторов или перепрофилированы в другие формы стационарного накопителя энергии - это можно организовать через вашего дилера Toyota. Мы уже восстанавливаем более 90% гибридных аккумуляторов из наших автомобилей и нацелены на 100% восстановление.

Отличается ли двигатель от двигателя обычного автомобиля?

Короче да.Двигатель внутреннего сгорания, используемый в гибриде Toyota, использует несколько иной цикл двигателя, чем традиционный четырехтактный цикл типа Отто. Этот модифицированный четырехтактный цикл, получивший название цикла Аткинсона, производит меньше тепла и, следовательно, более эффективен.

Охлаждение камеры внутреннего сгорания с использованием рециркулирующих выхлопных газов позволяет избежать проблемы, с которой сталкиваются двигатели с традиционными циклами: впрыск большего количества топлива, чем необходимо для снижения температуры сгорания и предотвращения перегрева каталитических нейтрализаторов.Традиционное средство работает, но при этом расходуется больше топлива. Однако решение Toyota более экономично и очень надежно .

Более подробный анализ использования Toyota цикла Аткинсона можно прочитать здесь .

Нужно ли мне водить иначе, чтобы максимально использовать гибридные технологии?

Вовсе нет. Поскольку Toyota сделала гибридную систему полностью автоматической, она оптимизирует ее работу и минимизирует расход топлива для каждого водителя.Вы можете расслабиться и наслаждаться поездкой!

Вы можете узнать больше об опыте вождения гибрида Toyota в , прочитав статью , в которой автомобильный журналист Тим ​​Диксон тестирует Corolla Hybrid.

Есть также несколько общих советов, многие из которых относятся к максимальной экономии топлива как гибридных, так и негибридных автомобилей, по ссылке по этой ссылке .

Чтобы узнать больше о нашем полном ассортименте гибридных автомобилей, щелкните здесь .

2.972 Как работают гибридные электромобили


ОСНОВНОЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ: Преобразуйте накопленную химическую энергию в механическую, чтобы управлять транспортным средством, полезным и экологически безопасным способом.

ПАРАМЕТР ДИЗАЙНА: Гибридный электромобиль.
Система, включающая батареи, электродвигатели, генератор и второй источник крутящий момент с источником топлива.Вторым источником крутящего момента часто является внутреннее сгорание. двигатель, работающий на бензине. В других случаях это может быть I.C.E. работающий на водороде, дизельный двигатель, небольшая газовая турбина / генератор или двигатель Стирлинга (последние два H.E.V. все еще в значительной степени теоретические).


ПОЧЕМУ ГИБРИДНЫЙ АВТОМОБИЛЬ?

Все любят машины, они удобны, быстро доставят из машины место в другое. Все ненавидят загрязнение, оно делает растения и животных счастливыми. окружающая среда недовольна.H.E.V. это компромисс. Чистые электромобили, а выбросы "бесплатно", не может преодолевать расстояния или обеспечивать питание (для любой увеличенной длины время) автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания загрязняют окружающую среду. H.E.V. сочетают в себе и то, и другое, поэтому автомобиль может ехать так далеко и столько, сколько захочет большинство людей. и выделяют лишь часть вредных газов, выделяемых автомобилями с двигателем внутреннего сгорания. H.E.V. делает это путем балансировки того, когда и как используется каждый двигатель. На шоссе, когда внутренний двигатели внутреннего сгорания наиболее эффективны, и там, где батарея будет разряжена очень быстро в электромобиле I.C.E. Для более коротких поездок по городу электродвигатель используется либо исключительно, либо таким образом, что I.C.E. также работает, при максимальной эффективности.


ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Источники крутящего момента: Двигатель внутреннего сгорания, относительно малой мощности, около 20 л.с. Один, а точнее несколько электродвигателей

Накопитель энергии: Аккумулятор (для электродвигателя) - обычно обычный автомобильный аккумулятор, но различается от машины к машине.Другие накопители энергии, такие как маховики и «ультраконденсаторы» не исследованы так полно, как батареи, но могут быть видел в будущем.

Топливный элемент - бензин или дизельное топливо для среднего коммерческий автомобиль, проводятся другие исследования водорода и других потенциальных источников топлива.

Преобразователь энергии / «Коллектор»: Генератор - Генератор преобразует электрическую энергию от батареи в механическое вращательное и преобразует вращение обратно в энергию для зарядки аккумулятора.Источник крутящего момента может быть либо I.C.E. или вал колеса в режиме рекуперативного торможения (см. ниже).

Управление: трансмиссия, различные компьютеризированные и механические системы управления. Системы управления сильно различаются от автомобиля к автомобилю. Как и описанный ниже, они все могут переключать свой режим привода с электрического на I.C.E., в режим, в котором двое работают сразу.

На шоссе, когда двигатели внутреннего сгорания наиболее загружены эффективный, и если в электромобиле батарея разряжается очень быстро, Я.C.E. Для более коротких поездок по городу используется электродвигатель. исключительно или таким образом, чтобы I.C.E. также работает с максимальной эффективностью.


КАК ВСЕ ПОДХОДИТ ВМЕСТЕ:

Есть две основные геометрии H.E.V. системы: параллельные и последовательные.

Параллельный

Схема Параллельная система

Серия

Схема Система серии

СИСТЕМА ПРИВОДА И ВСЕ ЕЕ ПОДГОТОВКА ВМЕСТИМОСТЬ В ВАШЕМ АВТОМОБИЛЕ: ЧАС.Е.В. системы привода очень сложны и различаются значительно от автомобиля к автомобилю. Батареи в целом сбалансированные - они либо расположены по центру или распределены между передней и задней частью автомобиля, потому что они тяжелые и занимают большой объем. Все остальные компоненты расположены для максимальной эффективности и удобство (во множестве различных конфигураций). Количество электродвигателей варьируется, так как делает неэлектрический источник крутящего момента. Наличие двух источников питания делает переключение механизм необходим.Большинство H.E.V. системы также позволяют использовать I.C.E. (или другие неэлектрические двигатель) и электродвигатели должны работать одновременно.
Way Cool Прозрачный Вид возможного H.E.V. Система в автомобиле

На этом рисунке показана только одна возможная система привода - например, при выборе тип батареи, неэлектрический источник крутящего момента и почти все остальное, что связано с высоковольтным оборудованием, варианты бесконечны.


ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Поток мощности через гибридную систему, а также эффективность и механика компонентов и соединений в нем составляет самую важную физику в H.E.V. Что касается используемых компонентов, объект H.E.V. дизайнер должен подключить и контролируйте каждую часть, чтобы достичь максимальной эффективности.
Двигатель внутреннего сгорания наиболее эффективно работает на скоростях шоссе, поэтому его используют в одиночку на шоссе.Однако это очень неэффективно при остановке и движении. An электродвигатель скоро разрядит свою батарею в долгой поездке по шоссе, но может управлять автомобиль эффективно проходит через городское движение без выбросов в город Атмосфера. Конечно, есть промежуточные режимы движения, когда оба I.C.E. и электродвигатели работают в тандеме, как при ускорении автомобиля.
Поток мощности через приводной механизм зависит от устройства системы и несколько муфт, которые входят в зацепление и отсоединяют компоненты от узла.В следующих схемы (переходите по ссылкам):

соленоид муфты # 1 контролирует соединение между I.C.E. и генератор.
соленоид муфты # 2 контролирует соединение между I.C.E. и трансмиссия.
муфта свободного хода # 3 контролирует соединение между I.C.E. и система.
обгонные муфты № 4 и 5 контролирует соединения между электродвигателями и системой.

Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через вторичный карданный вал к трансмиссии. Затем он течет от трансмиссии к первичному приводу. вал, а затем к колесам. Обгонные муфты 3 и 5 включены, все остальные включены. отключен.


Мощность поступает от обоих электродвигателей через трансмиссию и к приводной вал и шины.Обгонные муфты 4 и 5 включены, все остальные включены. отключен.


Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через вторичный ведущий вал через трансмиссию, затем к первичному ведущему валу, а затем к шины. Мощность также поступает от обоих электродвигателей к трансмиссии, а затем к первичный приводной вал и шины. Обгонные муфты 3, 4 и 5 включены и электромагнитная муфта 2 включена.Все остальные отключены.


Мощность передается от колес к первичному ведущему валу, а затем через трансмиссия через вторичный приводной вал и к генератору, и, наконец, к батареи. Это происходит во время рекуперативного торможения. Электромагнитные муфты 1 и 2 включены, все остальные сцепления выключены.


Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через приводной вал 2, к трансмиссии, а затем к ведущему валу 1 и шинам.Энергия также течет из I.C.E. через приводной вал 2 и к генератору. Обгонная муфта 3 и соленоид сцепление 1 включено, все остальные выключены.


Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через вторичный ведущий вал к трансмиссии, затем через первичный приводной вал и шины. В I.C.E. также подает питание на генератор через электромагнитную муфту 1, а затем на батареи.Кроме того, электродвигатели обеспечивают питание первичного приводного вала через передача инфекции. Все сцепления включены.


Многие тяжелые и негибридные автомобили также используют рекуперативное торможение. Эта система забирает часть энергии, обычно рассеиваемой трением. когда автомобиль тормозит и преобразует его обратно в полезную энергию.

Если: T (t) = крутящий момент

Вт (т) = частота вращения колеса (оборотов / время)

P (t) = Мощность = T * W

Вал колеса, вращающийся со скоростью = W и с крутящим моментом = T, генерирует мощность P, все функции времени.Сила от колес замедлит машину вниз, что обычно нежелательно, за исключением торможения. Когда тормоза нажаты, вал генератора соединен с валом колеса, поэтому его можно вращать силой колес. Затем генератор преобразует эту механическую / вращательную мощность в электрическую. мощность:

[ПРОВЕРИТЬ МАТЕМАТИЮ !! ИЛИ БУДУТ УДАЛЕНЫ]

Для генератора постоянного тока:

a = a (N, B, l, r) = константа (для конкретный генератор)

В (t) = напряжение

I (t) = ток = a * T, а

P (электрический) = I * V = T * W = П (механический)

, тогда: I = (W / V) * T, а

В = I / A * W

Таким образом, выходная электрическая мощность равна P = V * I = T * W, если предположить, что потери на трение незначительны.Этот электрический затем энергия используется для зарядки аккумулятора автомобиля, сохраняя его для будущего использования.

H.E.V. также заряжает аккумулятор с помощью I.C.E. через тот же процесс, когда автомобиль находится в движении. Контроллер контролирует состояние аккумулятора и скорость I.C.E. при низком заряде батареи и I.C.E. скорость высокая, подключается приводной вал двигателя к генератору, потребляющий энергию от I.C.E. заряжать батарея. Поскольку этот контроллер установлен, автомобиль не потеряет мощность при ускоряется, поднимается на холм или иным образом нуждается в полной мощности.


ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Производительность H.E.V. ограничен своей эффективностью и его способность нести собственное топливо. Емкость аккумулятора и плотность энергии топлива одинаковы. ограничения на количество мощности, которое может выдержать транспортное средство.

Три основных типа аккумуляторов - свинцово-кислотные (наиболее обычный автомобильный аккумулятор), NiCd (никель-кадмиевый) и более новый NiMH (никель-металлогидридный). Удельная энергия батареи, удельная мощность, стоимость и срок службы являются наиболее важными факторами. выбираем аккумулятор.

Удельная энергия
(Вт-ч / кг)
Удельная мощность
(Вт / кг)
Ориентировочная стоимость
($ / кВтч)
Примерный срок службы
(циклы разряда до 80%)
Свинцово-кислотный 35 200 125 450
NiCd 40 175 600 1250
NiMH 70 150 540 1500

Единицы: удельная энергия или мощность измеряется на единицу массы.Это важно, потому что любая аккумуляторная батарея обеспечит достаточно энергии при наличии достаточного количества батарей, но H.E.V. имеет только ограниченный объем и грузоподъемность, поэтому необходимо использовать батареи с высокой плотностью энергии / мощности.

Вт-ч / кг = ватт-часы / килограмм - количество часов, в течение которых стоит 1 кг батареи может обеспечить определенное количество ватт мощности.

Вт / кг = ватт / кг - количество ватт, которое может обеспечить батарея на 1 кг.

$ / кВт-ч = долларов / киловатт-час - количество денег за каждый час электроэнергии затраты, мощность измеряется тысячами ватт.

Циклы до 80% DOD (глубина разряда) - батарея циклически проходит через химическая реакция (которая зависит от ее типа) для выработки электроэнергии. Это количество циклов, которое может обеспечить каждая батарея, прежде чем она окажется в пределах 80% разряд (состояние, при котором нет падения напряжения на батарее, поэтому она может не обеспечивают питание).Указанные числа не учитывают пополнение счета.


УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

Не отправлено


ГДЕ НАЙТИ ГИБРИДНЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ:

Toyota, Ford, GM, Honda, Saturn .