Устройство и принцип действия гибридного двигателя

Как работает гибридный двигатель?

 

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

Что означает понятие «техника гибридного привода»?

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

 

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

 

«Микрогибридный» силовой агрегат

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

«Среднегибридный» привод

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

 

«Полногибридный» силовой агрегат

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

 

Основы гибридной техники

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

Параллельный гибридный силовой агрегат

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

Раздельный гибридный привод

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

Последовательный гибридный силовой агрегат

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

 

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат

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

 

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

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

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

 

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

В этом случае он заряжает высоковольтную батарею. Таким образом в режиме принудительного холостого

хода появляется возможность «заправлять» автомобили с электрическим гибридным приводом электроэнергией.
При движении автомобиля накатом электродвигатель генератор, работающий в режиме генератора,
преобразует из энергии движения в электрическую энергию только такое количество энергии, которое
требуется для работы 12 вольтной бортовой сети.

Электродвигатель-генератор (электромашина)

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

 

Электрический ускоритель (E-boost)

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

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

Функция Старт-стоп

 

Технология гибридного привода позволяет реализовать в этой конструкции автомобиля функцию Стартстоп. В случае обычного автомобиля с системой Стартстоп, для отключения двигателя внутреннего сгорания автомобиль должен остановиться (пример: Passat BlueMotion). Однако автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться и на электрической тяге. Эта особенность позволяет системе Стартстоп отключать двигатель внутреннего сгорания на движущемся, или катящемся накатом автомобиле. Двигатель внутреннего сгорания включается в зависимости от потребности. Это может происходить в случае быстрого разгона, при движении на высокой скорости, с высокой нагрузкой, или при высокой степени разряженности высоковольтной батареи. При высокой степени разряженности высоковольтной батареи система гибридного привода может использовать двигатель внутреннего сгорания в сочетании с электродвигателем-генератором, работающим в режиме генератора, для зарядки высоковольтной батареи. В других случаях автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться на электрической тяге. Двигатель внутреннего сгорания при этом находится в режиме останова. Это действительно и в случае медленного движения транспортоного потока, остановки на светофоре, при движении в режиме принудительного холостого хода под уклон, или при движении автомобиля накатом. Когда двигатель внутреннего сгорания не работает, он не расходует топливо и не выбрасывает в атмосферу вредные вещества. Интегрированная в систему гибридного привода функция Старт-стоп повышает КПД и экологичность автомобиля. В то время, когда двигатель внутреннего сгорания находится в режиме останова, климатическая установка может продолжать работу. Компрессор климатической установки является элементом высоковольтной системы.

Аргументы в пользу гибридной техники

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

Почему применяется полный гибридный силовой агрегат (привод)?

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

Электродвигатель-генератор

 

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

Высоковольтная батарея

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

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

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

Гибридный автомобиль.История, принцип работы, лучшие авто

Автор Авто Эксперт На чтение 17 мин. Просмотров 2.3k. Опубликовано 17.11.2020

Что такое гибридные автомобили?

Гибридный автомобиль – это машина, которая использует не только обычный двигатель внутреннего сгорания, функционирующий на бензине либо дизеле, но и альтернативный источник  в виде электродвигателя.

Второй мотор начинает работать при небольших оборотах, что позволяет значительно сэкономить топливо, к примеру, при загруженном трафике на дороге. Также гибридные авто более экологически чистые, что делает их более популярными.

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.

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.

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).

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.

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»

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
• http://KrutiMotor.ru/avto-s-gibridnym-dvigatelem/

Тип двигателя гибрид что. История создания и принцип работы. Гибридный двигатель. Устройство

Всё больше, в последнее время, человек задумывается об экологии. Не исключением становится и автоиндустрия. С каждым годом повышаются экологические стандарты, а с этим модернизируются и усовершенствуются двигатели транспортных средств. Гибридный двигатель – одно из решений улучшения экологичности использования автомобиля.

Что такое гибридный двигатель

Что же такое гибридный двигатель и его устройство? Само слово «гибрид» переводится с латыни, как «помесь». По факту – это помесь классического варианта силового агрегата и электромотора. Так, привод ведущих колёс ведётся путём вращения при помощи обычного двигателя внутреннего сгорания или электромотором.

Каждый из силовых агрегатов выполняет в движение определённую функцию. Так, когда транспортное средство стоит в городских пробках, то движение осуществляется при помощи электромотора, а вот на трассе в работу вступает бензиновая силовая установка.

Плюсы «гибрида»

Пожалуй, самым большим плюсом в использовании гибридного силового агрегата является его экономичность. Как правило, такой мотор потребляет на 25-30% меньше горючего, от стандартных бензиновых двигателей.

Вторым позитивным моментом является – высокая экологическая норма. Поскольку уменьшается расход топлива, то в экосистему идёт меньше выбросов отработанных выхлопных газов.

Третьим плюсом становится то, что батареи для электромотора заряжаются от бензинового двигателя и если они сядут, то всегда можно переключиться на бензин. Сюда же можно отнести одинаковые технические характеристики. По мощностным характеристикам «гибрид» ничем не уступает обычному мотору.

Лучше всего «гибридный» двигатель чувствует себя в городском цикле использования, где есть частые остановки. В таком случае, в основном, работает сам электромотор. Во многих странах на «гибридных» автомобилях ездит городская полиция.

Минусы использования «гибрида»

Первым минусом, который стоит отметить, является дорогой ремонт гибридных моторов. Производители «гибрида» объясняют это тем, что силовой агрегат является конструктивно сложным, что в обслуживании, так и в восстановлении.

Аккумуляторные батареи гибридного движка, достаточно чувствительные к перепадам и снижению температуры, из-за чего при падении ниже -15 градусов Цельсия, они быстро разряжаются, и эксплуатация проводится в основном на бензине.

Высокая стоимость самого транспортного средства с гибридным мотором. Не каждый автолюбитель способен позволить себе машину, которая стоит 20 000 $. Несмотря на это, ряд стран ввели льготные налоги на растаможивание, регистрацию и использование гибридных движков, чтобы стимулировать покупателей к покупке данных автомобилей. На территории стран СНГ это пока не сделалось.

Современные показатели

Toyota лидирует по количеству гибридов и активно выпускает эти автомобили с 1997 года, причём в модификациях как обычных автомобилей серии Prius, кроссоверов серии Lexus RX400h, так и автомобилей люкс-класса — Lexus LS 600h.

По итогам 2006 года во всём мире было продано более полумиллиона только модели Prius. Технологию гибридного привода Toyota HSD лицензировали Ford(Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid).

Массовое производство гибридных автомобилей сдерживается дефицитом никель-металлогидридных аккумуляторов.

В 2006 году в Японии было продано 90410 гибридных автомобилей, что на 47,6 % больше, чем в 2005 году.

В 2007 году продажи гибридных автомобилей в США выросли на 38 % в сравнении с 2006 годом. Гибридные автомобили в США занимают 2,15 % рынка новых легковых автомобилей. Всего за 2007 год в США было продано около 350000 гибридных автомобилей (без учёта продаж корпорации GM).

Всего с 1999 года до конца 2007 года в США было продано 1 002 000 гибридных автомобилей.

Вывод

Как показывает современная тенденция, всё больше автомобилистов начинает предпочитать гибридные силовые агрегаты. Они более экономичные, бесшумные и экологичные. Недостатком использования является дорогой ремонт, и чувствительность батарей к перепаду температуры.

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

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

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

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

Гибридные автомобили – что это такое?

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

Видео — как устроен гибридный автомобиль:

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

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

Преимущества машин с гибридным двигателем

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

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

Видео — как можно улучшить гибридный автомобиль:

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

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

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

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

Почему мы коснулись этого вопроса на нашем портале? И почему мы хотим просветить Вас в вопросах работы гибридных двигателей? Всё предельно просто и понятно. Дело в том, что многие сферы нашей жизнедеятельности буквально пронизаны взаимодействием всевозможных технологий, которые в своём симбиозе порождают гораздо более эффективные методы, гаджеты и механизмы. И конечно же не посмели отставить в сторону и двигатели для наших четырёхколёсных любимцев. И вот именно о таких агрегатах, их положительных и отрицательных сторонах, о том как они работают мы и поговорим в данной теме. А пока совершим небольшой экскурс в историю. Поехали!

Немного истории

Автомобили с гибридными «сердцами» – изобретение далеко не новое, как может показаться на первый взгляд. Первооткрывателем и воплотителем идеи гибридного двигателя стал иезуитский священнослужитель по имени Фердинанд Вербист. В 1665 году он начал работать над планами создания простых четырёхколёсных повозок, работающих на паровой и конной тяге. Но а первые серийные модели с гибридными двигателями увидели свет уже на рубеже 19-го и 20-го веков. На протяжении десяти лет, начиная с 1887 года французская Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпустила серию и автомобилей с гибридными моторами. А в 1900 году компания General Electric создала гибридное авто с четырёхцилиндровым бензиновым двигателем. Компания Walker Vehicle Company of Chicago до 1940 года выпускала гибридные грузовые автомобили.

Конечно, на то время производство подобных автомобилей ограничивалось небольшими партиями и созданием разного рода прототипов. Однако в наше время острая нехватка нефтяных ресурсов и постоянно прогрессирующий экономический кризис побудили автомобильных конструкторов и разработчиков вернуться к истокам и возобновить выпуск автомобилей с гибридными двигателями.

Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях

Ну а теперь самое время разобраться с тем, что за агрегат гибридный двигатель и почему так рьяно стали производит автомобили с такими сердцами? Гибридный двигатель представляет собой систему двух связанных между собой двигателей: бензинового и электрического. Два двигателя могут работать как в связке, так и по отдельности, всё зависит от того, какой режим работы использован в данный момент. Процессом перераспределения «полномочий» управляет мощный компьютер, который в тот или иной момент решает какой из двигателей должен сейчас работать. Для передвижения в загородном режиме всю работу берёт на себя топливный двигатель, ибо аккумулятора на трассе хватает ненадолго. Для передвижения по городу включается электродвигатель.

Если же автомобиль подвергается большим нагрузкам или ему приходится часто и довольно интенсивно разгоняться, то оба двигателя работают уже вместе. Интересен тот факт, что пока автомобиль движется на топливном моторе, электрический в это время заряжается. Автомобиль с гибридным двигателем выбрасывает в атмосферу на 90% меньше веществ, чем привычные нам топливные моторы , и это несмотря на то, что в его состав входит и бензиновый агрегат тоже. Так же потребление бензина в городе можно свести к нулю, что, конечно же, не сказать о загородных поездках.

Давайте рассмотрим как автомобиль с гибридным двигателем трогается с места. В самом начале движения и на малых скоростях работают лишь аккумулятор и электрический двигатель. Энергия, что запасена в батарее питает энергетический центр, который далее распределяет её по электромоторам, которые уже и стартуют автомобиль с места бесшумно и очень плавно. После того, как набрана максимальная для электродвигателя скорость, подключается и бензиновый агрегат. Крутящий момент на ведущие колёса уже поступает от двух двигателей в одночасье. В процессе такой работы двигатель внутреннего сгорания отдаёт часть выработанной энергии на генератор, который далее и питает электродвигатели, разгружая АКБ, излишки же энергии передаются на аккумулятор, восполняя его, утраченный на начало движения, запас.

Если автомобиль движется в нормальном режиме, то автоматом используется ведущим лишь передний привод, в остальных же случаях распределение крутящего момента подаётся уже на две оси. В режиме ускорения крутящий момент на колёса поступает в основном от двигателя внутреннего сгорания, а если необходимо нарастить динамику, то в ход идут уже и электромоторы, дополняющие ДВС. Но вот более интересным моментом всё же является торможение. Электронный «мозг» автомобиля держит под контролем включение и выключение Когда стоит подключить гидравлику, а когда и рекуперативное торможение, но предпочтение всё же отдаётся второму. То есть, когда водитель гибридного автомобиля нажимает на педаль тормоза, электродвигатели переходят генераторный рабочий режим, создавая тем самым тормозной момент на колёсах, при котором также вырабатывается электроэнергия, которая и подпитывает аккумулятор через распределительный энергоцентр. В этом то и утаилась вся суть «изюминки» гибридного двигателя.

В привычной же нам классике энергия, выделяемая при торможении расходуется в пустую, просто теряясь в пространстве как тепло от тормозных дисков и других деталей. Использование тормозной энергии очень эффективно в условиях города, когда частое торможение на светофорах – обычное дело. Система VDIM, которая является управляющей автомобильной динамикой, управляет работой всех автомобильных систем активной безопасности, объединяя их в единый «организм».

Пожалуй, первым удачным экземпляром, оснащённым гибридным двигателем, выпущенным в массы стал известный уже ныне «Prius» от компании Toyota. Этот чудо автомобиль расходует всего чуть более трёх литров бензина на каждые сто километров в городском режиме. Также японская компания пошла далее, выпустив свой люксовый гибридный кроссовер Lexus RX400h. Но и стоимость данного авто в среднем в пределах 70 000 у.е. Заметим, что первое поколение Toyota Prius уступало автомобилям того же класса с двигателями внутреннего сгорания по скоростным и мощностным характеристикам, в отличие от Lexus RX400h, который изначально составлял хорошую конкуренцию в своём классе.

После Toyota лидирующие мировые автомобильные концерны тоже не оставили без внимания использование гибридных двигателей, так как в этом было увидено решение глобальной проблемы загрязнения природной среды и топливной экономии. И так последовало объявление о создании гибридной грузовой и транспортной техники от компании Volvo Group. По их расчётам выпуск данной продукции со временем сократит потребление топлива на целых 35%.

Но при всём величайшем желании и расчётах автомобильных концернов, автомобили с гибридными двигателями пока что не раскупают по всему миру как горячие пирожки. Популярность гибридных автомобилей набирает обороты лишь в Канаде и Штатах. Спрос на гибриды среди американского населения вырос из-за резкого подорожания топлива, которое нещадно палили раньше. Ведь американский автопром всегда славился своими «мускул-карами» с невероятно мощными моторами и огромным потреблением горючей жидкости. Европейские автолюбители к автомобилям с гибридными двигателями отнеслись в целом нейтрально. Там заправляет достаточно экологичный и более экономичный, заслуживший доверие ветеран, — дизель.

Большая часть автомобилей Европы заправляются дизелем, что нельзя сказать о США. Более того автомобили с дизельными двигателями гораздо дешевле гибридных, к тому же проще и надёжнее в своей конструкции. Ведь всем известен такой постулат: «чем сложнее сконструирована система, тем менее её надёжность». Именно этот фактор и определяет количество гибридных автомобилей на территории нашей страны. Официально такие автомобили к нам не поставляют, а проблема СТО просто неминуема в случае поломки. Профильных СТО по ремонту гибридных двигателей попросту нет в нашей стране. А самостоятельно такой аппарат, думаем, вряд ли кто-то возьмётся чинить.

Устройство гибридного двигателя – описание схемы

Итак, мы с Вами вкратце рассмотрели, что такое гибридный двигатель и почему его применение не настолько распространено в мире, как того бы хотелось. Теперь хотелось бы «копнуть» поглубже и рассмотреть схему его строения. А ведь их существует три. Предлагаем начать с простейшей схемы, которая вызывает у нас наименьший интерес – это последовательный гибридный двигатель.

Последовательная схема гибридного двигателя

В данной схеме запуск автомобиля происходит от электрического мотора. Двигатель внутреннего сгорания находится в связке с генератором, питающим батарею аккумулятора. Гибридные автомобили с последовательной схемой силового агрегата (Plug-inHybrid), зачастую, выпускаются с возможностью подключения к электрической сети по окончанию поездки. Наличие данной функции подразумевает использование аккумуляторных батарей с большой энергоёмкостью, что существенно сокращает затраты топлива на использование двигателя внутреннего сгорания, что в свою очередь сокращает количество вредных выбросов в атмосферу. К таким автомобилям можно отнести Chevrolet Volt и Opel Ampera. Их так же называют электромобили с широким радиусом действия. Эти автомобили могут ехать лишь питаясь от аккумуляторной батареи со скоростью 60 км/ч и используя энергию генератора, приводящего в действие бензиновый двигатель целых 500 километров.

Параллельная схема гибридного автомобиля

При данной схеме параллельно подключенные двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель устанавливаются таким образом, что могут работать как отдельно друг от друга, так и вместе. Такой эффект достигается благодаря конструкции агрегата, в которой бензиновый двигатель, электромотор и трансмиссия соединены автоматически управляемыми муфтами. Автомобиль с такой схемой гибридного двигателя использует электромотор небольшой мощности, примерно в 20 кВт. Его основной задачей является добавление мощности ДВС во время ускорения автомобиля.

В большей части подобных конструкций электромотор устанавливается между двигателем внутреннего сгорания и Он так же выполняет функции генератора и стартера. Известнейшими представителями среди автомобилей с последовательной схемой гибридного двигателя являются BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Данная схема появилась благодаря проявлению инициативы компании Honda с её системой Integrated Motor Assist — IMA. Работу данной системы можно подразделить на несколько характерных режимов:

— работа от электродвигателя;

Совместная работа электромотора и ДВС;

Работа от ДВС с параллельной зарядкой аккумуляторной батареи при помощи электромотора, который выполняет функцию генератора;

Подпитка аккумулятора в период рекуперативного торможения.

Последовательно-параллельная схема гибрида

В данной схеме электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания связываются при помощи планетарного редуктора. Это позволяет одновременно передавать мощность от каждого из моторов на ведущие колёса в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. Последовательно-параллельная схема отличается от предыдущей тем, что на первой установлен генератор, который создаёт энергию для работы электромотора.

Известными представителями автомобилей с такой схемой гибридного двигателя являются Toyota Prius, Ford Escape Hybrid , Lexus RX 450h. В данном сегменте «гибридного» рынка лидирует компания Toyota со своей системой Hybrid Synergy Drive — HSD. Силовой агрегат системы Hybrid Synergy Drive представлен следующим образом:

— ДВС связывается с планетарным редуктором;

Электродвигатель, который присоединён к коронной шестерне планетарного редуктора;

Солнечная шестерня планетарного редуктора соединенная с генератором.

Двигатель внутреннего сгорания работает в цикле Аткинсона, а значит на низких оборотах он вырабатывает малую мощь, результатом чего является лучшая топливная экономичность и меньшее количество выхлопных газов.

Авто с гибридным двигателем – плюсы и минусы

Положительные стороны гибридных двигателей

1. Самым важным плюсом автомобилей с гибридными двигателями является их экономичность. Топливный расход у таких автомобилей на 25% меньше чем у классических машин с двигателем внутреннего сгорания. А в условиях нашей ситуации с постоянно повышающимися цена на бензин это очень важный фактор.

2. Следующий не менее важный пункт Следующий по важности пункт среди положительных сторон гибридных двигателей – это экологичность. Гибридные автомобили наносят гораздо меньше урона нашей экологии чем классические. Это достигается благодаря более рациональному топливному расходу. А при полной остановке автомобиля, ДВС прекращает работать, передавая бразды правления электрическому мотору. Следовательно во время остановок гибридного автомобиля атмосфера не загрязняется выбросами СО2.

3. Батареи гибридных двигателей подзаряжаются от бензинового двигателя, чего нельзя сказать об электромобилях, что делает запас хода топливного двигателя гораздо большим. И ещё он может дольше обходиться без дозаправки.

4. Современные гибридные автомобили ничуть не уступают аналогичному классу традиционных по всем основным характеристикам. Так что развеем этот миф, которому многие, скорее всего верят.

5. В городских условиях с частыми остановками гибридные автомобили работают как электромобили.

6. Стоя на месте автомобиль с гибридным двигателем полностью бесшумен, так как он работает только на электродвигателе.

7. Заправка гибрида осуществляется бензином и таким же образом, как и традиционного автомобиля.

Минусы гибридных автомобилей

В мире нет ничего идеального, а значит и гибридные двигатели тоже имеют свои минусы.

1. И основным минусом является дорогой ремонт. Так как конструкция таких двигателей очень сложна, то и найти специалиста, который займётся устранением проблем, очень сложно. Этим и объясняется большая стоимость обслуживания гибридов.

2. Аккумуляторы, установленные на гибриды подвержены саморазрядке. Также они не переносят резких перепадов температур. А срок службы их сильно ограничен. Но до сих пор пока не выяснили то, какое влияние на окружающую среду оказывают аккумуляторы из-за чего утилизировать их является проблемной задачей.

Очевидно, конечно, что гибридные двигатели имеют больше плюсов чем минусов, но в нашей стране они не прижились пока что. Первая причина для этого – цена. Стоимость в Украине популярной Toyota Prius составляет от 850 000 гривен. А ведь он не только самый-самый в своей популярности, но и самый дешёвый. Также в России планировалось наладить выпуск гибрида под названием «Ё-мобиль», но проект был свёрнут. На сегодня самым мощным автомобилем с гибридным двигателем является BMW ActiveHybrid X6.

Борьба за экологию в наше время идёт полным ходом и очень рьяно, в связи с чем автолюбителей стимулируют к приобретению автомобилей с гибридными двигателями. Так в Америке владельцам таких автомобилей предоставляются определённые льготы и бесплатные места на парковках. В нашей стране также планируются вводиться похожие законы, в частности будут уменьшены пошлины на импорт автомобилей с гибридными двигателями. Бензиновые двигатели уже понемногу отходят на задний план, утрачивая свои позиции. И гибридные двигатели – один из основных шагов, которые предпринимаются для этого. Но пока ценовая категория этих автомобилей остаётся на том же уровне, спрос на них будет малый.

О ценах на авто с гибридными двигателями

Как и всё новое, необычное и интересное, автомобили с гибридными двигателями отличаются от своих классических собратьев большей стоимостью. Сегодня гибридные автомобили гораздо превышают в стоимости автомобили с аналогичными характеристиками, но с бензиновыми двигателями. Например, гибридная Toyota Camry превосходит по стоимости своего бензинового собрата почти на 7 000 долларов. Стоимость гибридной Honda Civic возросла на 4 000 долларов по сравнению со своей традиционной моделью. Lexus GS 450h – это прекрасный динамичный (от 0 до 100 всего за 5,9 секунд) автомобиль, который ещё и гораздо экономичнее аналогичных по мощности седанов с восьмицилиндровыми двигателями. Топливный расход этого автомобиля приблизительно 8 литров на 100 километров в смешанном цикле. Средняя розничная цена на этот автомобиль в Украине в среднем будет составлять около 80 000 долларов.

На тему внедрения гибридных автомобилей, конечно, можно рассуждать долго и занимать определённые позиции и отстаивать свои точки зрения, но ясно одно – будущее не за горами и скоро этот скачок будет совершён. Перемены в автомобилестроении грядут грандиозные! И надеемся это будет то, что нужно всем нам.

Критическая ситуация с экологией и постоянный рост цен на топливо заставляют искать производителей транспорта новые решения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) усовершенствуются, модифицируются и «смешиваются» с электродвигателями. Для чего это делается, как работает гибридный двигатель, рассмотрим в сегодняшней публикации.

Идею соединить два агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель) новой не назовешь. В 1897 году французская компания Parisienne des Voitures Electriques начала производство авто с гибридными двигателями, а немногим позднее американская General Electric выпустила первый гибрид с бензиновым четырехцилиндровым двигателем. Но тогда такое новшество оказалась экономически нецелесообразным. Топливо было дешевым, а мощность автомобиля-гибрида уступала мощности традиционных моделей. Но времена изменились. Топливо дорожает, экологическая обстановка ухудшается. Автомобили со смешанными силовыми агрегатами стали актуальными и начали набирать популярность.

Простыми словами о сложном

Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.

Для движения по городу, когда от двигателя не требуется выработки большой мощности, используется электродвигатель. Во время движения по загородным трассам компьютер отключает электродвигатель и задействует топливный агрегат.

При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают .

Экономия электроэнергии в гибридных двигателях

Известно, что на движение автомобиля затрачивается огромное количество энергии. В связи с этим возникает закономерный вопрос: как электромотор даже в условиях малых нагрузок может долго работать без дополнительного прицепа с аккумуляторами. Чтобы понять принцип работы электродвигателя автомобиля, нужно проследить весь процесс от начала движения до остановки.

Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор. Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно.

При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора. При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС. Тормозной механизм автомобиля с гибридным двигателем устроен таким образом, что образовавшаяся во время торможения энергия, преобразовывается в электрическую и тоже идет на питание электромотора. Такое торможение получило название «рекуперативное».

Рассмотренный выше алгоритм работы описывает общую картину работы гибридного силового агрегата автомобиля. На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный.

Последовательная схема гибрида

Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора. Генератор, получая энергию от ДВС, преобразует ее в электрическую и запитывает электромотор, который приводит автомобиль в движение.

Такая схема, как правило, применяется в маломощных автомобилях (малолитражках). Но используемый аккумулятор имеет большую емкость, с возможностью зарядки от обычной электросети. Большая емкость АКБ позволяет минимизировать использование ДВС, то есть автомобиль может двигаться на электродвигателе, который питается только от аккумулятора. Chevrolet Volt – это одна из моделей автомобилей, в которой использована последовательная схема гибрида.

Параллельная схема гибридного автомобиля

Принцип работы параллельной схемы заключается в том, что ДВС и электромотор установлены таким образом, что появляется возможность их использовать как вместе, так и по отдельности. Но все же основная функция электромотора в такой схеме – это создание дополнительной мощности ДВС при ускорении. Кроме того электродвигатель выполняет функции стартера и генератора. Аккумуляторы при такой схеме не требуют дополнительной подзарядки, им хватает энергии, вырабатываемой при движении.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – модели с параллельной схемой гибридного двигателя.

Последовательно – параллельная схема гибрида

В этой схеме ДВС и электромотор связывает между собой планетарный редуктор, при помощи которого мощность от обоих двигателей передается на ведущие колеса.

Смешанная схема отличается от параллельной наличием генератора, создающего энергию для электродвигателя.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – это представители полного гибрида.

Положительные стороны гибридных двигателей

1. Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
2. Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
3. Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
4. В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
5. Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
6. Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
7. В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
8. Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.

Недостатки гибридов

1. Высокая стоимость автомобиля.
2. Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
3. Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.

Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.

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

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

Гибридные автомобили и их устройство

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

Конструкции автомобилей с гибридным двигателем

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

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

Последовательная схема подключения узлов

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

Параллельная схема подключения узлов

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

Последовательно-параллельная схема подключения узлов

Как работает гибридный двигатель?

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

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

Устройство гибридного автомобиля

Гибридный авто состоит из следующих основных узлов:

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

Устройство гибридного авто на примере Toyota Prius

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

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

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

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

Но существуют и некоторые недостатки, связанные с гибридными машинами:

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

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

Как работает гибридный автомобиль? Что это такое — машина гибрид, какие плюсы и минусы, принцип работы авто гибрида

Авто гибрид ‒ это транспортное средство, которое приводится в движение одновременно двигателем внутреннего сгорание и электромотором. В последние годы с появлением тренда на более экологический транспорт автомобиль с гибридным двигателем стал все более популярным. Многие мировые производители выпускают свои гибриды, которые пользуются переменным успехом.

Однако гибрид автомобили ‒ это далеко не новое изобретение. Первые наработки и модели машин появились еще в XIX веке. С тех пор технологии пошли далеко вперед. Современная машина гибрид ‒ это транспорт, который ничем не уступает автомобилям на ДВС.

Что такое гибридный автомобиль

Авто с гибридным двигателем работает не от одного источника энергии. Двигатель внутреннего сгорания и электромотор дополняют особенности друг друга, что позволяет одновременно снизить нагрузку и повысить эффективность транспортного средства.

Несмотря на то, что тренд на экологичность транспорта только возрастает вместе с количеством автомобилей исключительно на электротяге, hybrid машина остается популярным вариантом для тех, кто заботиться о природе и ценит свой комфорт.

Автомобили с гибридным двигателем состоят из таких основных элементов конструкции:

• двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

• топливного бака;

• электродвигателя;

• генератора;

• аккумулятора;

• силового контроллера;

• инвертора;

• трансмиссии;

• зарядного устройства.

Следует понимать, что автомобиль гибрид ‒ это универсальный вариант транспорта. Он отлично подойдет тем людям, которые желают воспользоваться новыми наработками автомобилестроения, однако в их регионе еще недостаточно зарядных станций для электрокаров.

Конструктивные особенности гибридного автомобиля

Прежде чем узнать, как работают гибридные автомобили, следует разобраться с конструктивными особенностями данного транспорта, чтобы лучше понимать его принцип работы.

Машины с гибридным двигателем отличаются такими особенностями:

• ДВС устанавливается меньшего веса и мощности в гибридное авто, это позволяет снизить нагрузку и вредные выбросы, а также значительно уменьшить расход топлива.

• Электромотор может размещаться внутри силовой установки или отдельно. Установленный электрический двигатель в гибридные автомобили, принцип работы которого может отличаться, дополнительно вырабатывает энергию для аккумуляторной батареи. Это также уменьшает расход заряда.

• Трансмиссия ‒ эта часть конструкции гибрида практически ничем не отличается от обычного у транспорта на ДВС. Используются как механические, так и автоматические коробки передач. Дополнительно можно выделить гибридные коробки передач, которые напрямую соединяются с электродвигателем.

• Топливный бак размещается в задней части автомобиля. Необходим для корректной работы ДВС.

• Аккумулятор выполняет для электромотора ту же роль, что и топливный бак для двигателя внутреннего сгорания, то есть служит источником энергии. В гибридах используются два вида аккумулятора: высоковольтный ‒ для питания электромотора, обычный ‒ для питания бортовой сети (электроники) машины.

• Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный для корректной работы электромотора.

• Генератор авто гибрид, принцип работы которого идентичен с электродвигателем, вырабатывает электроэнергию в процессе движения, а не использует ее.

Как видите, гибридные автомобили ‒ это транспорт, который отличается усложненной конструкцией и принципом работы.

Принцип работы гибридного автомобиля

Если вас интересует принцип работы гибридных автомобилей, то обобщенно процесс можно разделить на 4 этапа:

• Начало движения. На небольшой скорости в гибриде используется исключительно электромотор. Поэтому сперва АКБ направляет заряд на блок электропитания и дальше на электромоторы.

• Движение. В процессе работы включается ДВС. Моторы равномерно распределяют энергию, которая необходима для движения транспорта. Если энергия остается, ее забирает генератор и возвращает в аккумуляторную батарею.

• Разгон. На данном этапе в основном работает двигатель внутреннего сгорания. Электромотор просто поддерживает динамику работы системы. Генератор все также распределяет излишки энергии на блок управления электричеством.

• При торможении ДВС работает в штатном режиме. А вот электромотор возвращает энергию в БУЭ, который передает ее назад в аккумулятор.

Авто гибрид (что это подробнее вы можете узнать дальше) отличается достаточно сложным принципом работы, который зависит от разновидности силового агрегата.

Автомобиль гибрид ‒ принцип работы в зависимости от вида силовой установки

Как уже было указано ранее, гибридные авто ‒ это транспорт, который передвигается за счет гибридной установки – комбинации электромотора и двигателя внутреннего сгорания. Чтобы лучше узнать, что такое гибрид авто, нужно ознакомиться с устройством гибридного силового агрегата. Они бывают 3 основных видов:

• микрогибридный силовой агрегат;

• среднегибридный силовой агрегат;

• полногибридный силовой агрегат.

В первом варианте электрический привод используется лишь в процессе старта и торможения движения. Конструкция предусматривает наличие аккумулятора на 12 вольт, поэтому движение автомобиля исключительно за счет электромотора невозможно. В процессе движения остатки кинетической энергии преобразуются в электрическую через принцип рекуперации.

Среднегибридный силовой агрегат используется не только при старте и торможении, но и во время тяги. В конструкции уже предусмотрена высоковольтная батарея, однако самостоятельное движение за счет электромотора все еще невозможно.

Как работает гибридный авто на полногибридном силовом агрегате? В последнем варианте конструкция автомобиля предусматривает наличие мощного электромотора, который способен обеспечивать движение автомобиля без помощи ДВС (например, когда в баке закончилось топливо). Однако большую часть работы гибрид выполняет по принципу среднегибридного силового агрегата.

Вот вы и узнали, что такое машина гибрид ‒ автомобиль, который сумел объединить в себе две совершенно разные технологии.

Гибридные автомобили: плюсы и минусы

Стоит ли покупать гибридный автомобиль ‒ этот вопрос мучает многих автолюбителей, находящихся в поиске нового транспорта. Преимущества и недостатки такого авто помогут четко обозначить, что значит машина гибрид и как она используется современными водителями.

К основным достоинствам гибридного автомобиля относится:

• Экономичный расход топлива. На 25% меньше нежели у моделей машин, которые работают только на ДВС.

• Экологичность. Уменьшение количества бензина, которое необходимо для движения автомобиля, также снижает объем выхлопных газов, попадающих в атмосферу планеты.

• Бесшумность. Уменьшенная мощность работы ДВС обеспечивает более низкий шум при движении автомобиля.

• Увеличение дальности пробега на одном заряде. Полногибридный силовой агрегат способен продолжить работу даже в случае, когда топливо в баке закончилось.

• Накопление энергии. Использование принципа рекуперации при торможении уменьшает расход электроэнергии и увеличивает дальность работы автомобиля.

Если вы хотите на 100% узнать, что такое автомобиль гибрид, ознакомьтесь также и с его недостатками:

• Стоимость. В среднем гибридные модели на 50% дороже обычных.

• Ремонтопригодность. Осуществлять ремонт гибридной установки сложнее, поэтому стоимость ремонта будет дороже.

• Аккумуляторы. Литий-ионные аккумуляторы со временем теряют максимальный объем заряда.

• Тихая работа. По статистике гибриды на 20% чаще попадают в аварии с участием пешеходов, которые не могут их услышать. Покупайте модели со специальным звуковым сигналом, чтобы избежать этого.

Что такое автомобиль гибрид? Это уверенность в том, что вы сможете продолжить путь даже после того, как закончилось топливо. Гибрид ‒ это авто с уникальным объединением разных технологий, которые делают движение транспорта более эффективным и экономичным.

Гибридный двигатель — что это и как работает

На сегодняшний день большое количество агрегатов инженеры получают путем скрещения двух и более механизмов, как это, отчасти, реализовано в атмосферных моторах. Все дело в том, что такое слияние позволяет добиться более эффективной работы многих устройств. Сегодня мы поговорим о том, что такое гибридный двигатель, его устройстве, принципе работы и характеристиках.

Принцип работы гибридного мотора

Для начала постараемся рассказать, что представляет собой такой двигатель. Прежде всего, это смесь электрического мотора с бензиновым или дизельным. Такой автомобиль может применять разные тяговые агрегаты для улучшения экономичности и повышения эффективности мотора. Пока что, такой двигатель еще не достиг своей финальной точки развития, но, тем не менее, уже порадовал большое количество автовладельцев.

Данный мотор может работать как совместно с электрическим приводом, так и отдельно от него. В процессе работы в дело вступает специальный компьютер, который позволяет правильно распределить нагрузку и вывести наиболее экономичный режим работы. Например, для движения по трассе двигатель будет потреблять такое топливо, как бензин, а в городской среде, где нет поездок на дальние расстояния, в дело вступит электропривод. Кроме того, такие двигатели могут прекрасно дополнять друг друга в различных условиях. При передвижении на бензиновой составляющей, в дело вступает специальный генератор, который подзаряжает аккумуляторную батарею и позволяет вам двигаться в дальнейшем на электрическом моторе. Это даст вам возможность сэкономить средства на электроэнергию, необходимую для электродвигателя.

При разгоне автомобиля, водитель требует от мотора максимальной отдачи, поэтому компьютер, считывая показания педали газа, подключает в дело сразу два силовых агрегата. В этом случае, гибридный двигатель работает наиболее эффективно.

Устройство гибридного ДВС

Поняв, из чего состоит гибридный двигатель, самое время разобраться в его принципе действия. Для начала, нужно научиться различать системы работы такого мотора, потому что всего существует три вида гибридных двигателей. В первую очередь, мы рассмотрим простейшую систему, которая применяется уже давно и становится на второй план – это последовательная.

Впервые, она была использована на тепловозах, которым требовалась мощная тяга для перемещения больших грузов на некоторое расстояние. Данная система представляет собой самый обычный двигатель внутреннего сгорания, который не принимает никакого участия во вращении колес транспорта.

Такой двигатель посредством общего вала или через редуктор раскручивает мощный генератор. Электрическая машина вырабатывает необходимую электроэнергию и приводит в движение сам электрический двигатель, который вращает колеса транспорта. В целом, это остается тот же мотор, с таким управлением положения дроссельной заслонкой, однако у данной системы есть один недостаток. Дело в том, что для более экономичной работы, мотор должен быть малолитражным, а аккумулятору необходима большая емкость для последующего запуска такого двигателя. В результате, данная система и осталась в реализации на железнодорожном транспорте – медленных, тяжелых и неповоротливых машин. Одним из представителем данной системы среди автомобилей можно назвать Chevrolet Volt со всеми вытекающими недостатками, которые в современном мире решаются применением специальных турбированных двигателей.

Вторая схема работы представлена смешанной системой. В этом случае бензиновый или дизельный мотор находятся на одном уровне с электрическим двигателем и одинаково приводят колеса в движение. Главной особенностью такого агрегата является то, что у трансмиссии такого двигателя отсутствуют ступени, что делает его не привычным, но довольно современным. Основной недостаток такого мотора – это высокая цена, а главным производителем автомобилей с таким двигателем является Lexus.

Последний вид двигателя – этот тот, о котором изначально шла речь. Представляет собой параллельную систему, когда электродвигатель помогает ДВС создать необходимую мощность для разгона автомобиля. Для такого мотора не выпускают больших и емких батарей, а потому на них применяются мощные генераторы, которые позволяют снабдить энергией электромотор в любое время в процессе движения автомобиля.

В чем преимущества и недостатки гибридных авто?

Как и у любой системы, тут тоже есть свои плюсы и минусы. Без этого, пока что не обходится ни один механизм в мире. Но есть и приятные новости – положительных сторон у такого двигателя намного больше, чем отрицательных, поэтому здесь в данных технологиях есть куда стремиться.

Начнем с плохого: большинство выпускаемых гибридных двигателей оснащаются только бензиновым мотором, хотя многим автопроизводителям и потребителям давно уже известно о том, что дизельный мотор более экономичнее и мощнее, чем его «собрат». На самом деле, понять это не сложно. Дело в том, что большинство выпускаемых двигателей с гибридной компоновкой является американским изобретением, где дизельное топливо освоено не в полной мере. Вторым недостатком такого мотора можно считать его высокую стоимость из-за высокой технологической сложности производства.

Последний минус связан со сложностью обслуживания такого мотора, а точнее его электрической части – батареи. Так как она имеет небольшую емкость, то склонна очень быстро терять свой заряд. Кроме того, она довольно плохо переносит большие перепады температур и в конце срока службы совершенно не подлежит утилизации.

Теперь поговорим о плюсах данного двигателя. Пожалуй, самый главный из них – это высокая экономичность агрегата. Она объясняется применением сразу двух мощных силовых агрегатов, где питание одного осуществляется от другого. Заправлять такой автомобиль нужно исключительно топливом, а работать будет он на двух видах энергии одновременно. Другой приятной стороной является оптимальность работы такого мотора. Как бы водитель не пытался его «угробить», сделать это не выйдет, так как компьютер этого не позволяет и создает только нормированные параметры, необходимые для работы электрического привода.

Ну и последнее – благодаря правильной конструкции трансмиссии и малой скорости электромотора, такой двигатель излучает самый минимальный уровень шума, что делает поездку на большие расстояния более комфортной.

Вот и все, что необходимо знать о гибридных двигателях. 

Гибридные автомобили. Принцип работы

ГИБРИДНЫЕ АВТО HEV

Популярные марки гибридных автомобилей

Традиционные гибридные автомобили часто ставят в один ряд с плагин-гибридами, однако, в отличие от последних, они не могут заряжаться от сети. Аккумуляторы обычных гибридов могут заряжаться только энергией, производимой ДВС, а точнее – рекуперативной энергией, образующейся в процессе торможения или избыточной работы двигателя. Гибриды способны проехать только на электротяге до 1,5 км на небольших скоростях и при небольшой снаряженной массе. Поэтому их нельзя назвать электромобилями в полном смысле слова, скорее, они – “электрифицированные” (electrified) автомобили.

Принцип работы гибридных автомобилей

Гибрид работает за счет рабочего союза двух моторов — бензинового и электрического. Оба двигателя работают синхронно с одной существенной разницей — основная работа по созданию вращательного момента приходится на топливный мотор, а электрический двигатель работает в качестве вспомогательного элемента. ДВС также отвечает за выработку энергии для питания аккумуляторов.

Автомобили с гибридной установкой могут передвигаться на чистом электричестве на небольшие расстояния, однако отлично экономят горючее и увеличивают запас хода на одной заправке. Гибридизация автомобильного парка распространяется на большинство социальных секторов. Например, полиция в Украине ездит на гибридных Mitsubishi Outlander или Toyota Prius.

Купить Chevrolet Volt в наличии в Украине

https://carusell.mobi/products/category/avto-v-nalichii

Купить Chevrolet Volt в США на аукционе Копарт

 https://www.copart.com/ru/search/chevrolet/?displayStr=Chevrolet&from=%2FvehicleFinder

Преимущества использования гибридных автомобилей

• Экономная эксплуатация. Одно из главных достоинств машин подобной модификации. Для ее достижения необходимо сбалансировать все технические параметры, но одновременно сохранить полезные показатели стандартного авто: мощность, способность к разгону, скорость. Возможность накапливать кинетическую энергию во время тормоза помогает снизить износ тормозных колодок.

• Экологическая чистота. Снижение затрат топлива позитивно повлияло на окружающую среду. Скопление машин на дорогах мегаполисов — обычное явление, а полная остановка двигателей в таком месте играет первостепенную роль. Проблему утилизации использованных аккумуляторов решили применением батарей меньшей емкости. Развитие гибридных механизмов для общественного транспорта и грузовых автомобилей еще сильнее улучшит экологию окружающей среды в городской местности.

• Увеличение запас хода. Самый ценный ресурс — время. Если снизить заезды на заправки вполовину, то у владельца гибридной машины освободится достаточно времени для эффективного выполнения более важных дел.

• Повторное применение энергии. В моторе на углеродном горючем убрали основной изъян — невозможность вернуть энергию обратно в топливо. Инженеры уже давно пытались разработать технологию, которая поможет сохранить энергию при движении для ее повторного использования. Однако пока только электрическую энергию удается сохранить дешево и с минимальными потерями. Для накопления используется батарея и специальные конденсаторы.

Основным преимуществом гибридов перед обычными автомобилями является меньший расход топлива. Например, гибрид Toyota Prius расходует в смешанном цикле всего 4,7 л бензина на 100 км пути. Однако, в сравнении со всеми вышеперечисленными видами электрических автомобилей, гибриды более затратны в обслуживании. 

Сегодняшние гибриды – это не только компактные седаны и хэтчбеки, но и внедорожники. Почти все автопроизводители имеют в своей модельной линейке хотя бы один гибрид.

 

Главный игрок на рынке гибридных автомобилей – это компания Toyota. За все время японский производитель реализовал более 5 миллионов гибридов. Собственно, Toyota и произвела первый в мире гибрид – Prius. Среди других гибридных среднеразмерных седанов можно назвать Ford Fusion (продающийся на рынке США), Honda Accord, Hyundai Sonata, Kia Optima и Toyota Camry.

Также, Toyota давно предлагает гибридный вариант среднеразмерного кроссовера Highlander, а в этом году к нему присоединится и гибридная версия популярного компактного кроссовера RAV4. В целом, число гибридных моделей Toyota, предлагающихся сегодня на мировом рынке, составляет более 20. 
Премиальный “тойотовский” суббренд Lexus тоже уже давно предлагает гибридную версию кроссовера RX.

 

Недостатки владения гибридными авто

• Сложность производства. Изготовление гибридных машин сложнее и дороже традиционных моделей с ДВС. Аккумуляторы регулярно разряжаются. Американцы пытаются решить проблему высокой стоимости льготами. Мало производителей занимаются разработкой собственных гибридов. Сегодня самой удачной серийной гибридной версией считается Toyota Hybrid Synergy Drive.

• Высокая цена некоторых экземпляров. Этот тезис является результатом того, что гибридные автомобили сложнее производить и тяжелее создать комплектующие. Естественно, некоторые модели стоят намного дороже, чем аналоги с ДВС.
• Утилизация батарей. Автомобили с гибридным механизмом меньше, чем электрокары, но все же подвержены проблеме переработки аккумуляторов. Исследовательские центры еще мало изучают влияние выбрасываемых батарей на окружающую среду, но оно вполне может быть опасным.

В Украине нашли применение отработанным аккумуляторным батареям с гибридных авто. Они могут использоваться в качестве стационарных накопителей электроэнергии. 
Собранные вместе, снабжённые инвертором и сетевым фильтром 5-10 аккумуляторов от гибрида могут обеспечить несколько коттеджей или небольшой магазин (офис, промышленный объект) резервным питанием во время аварийных отключений на несколько часов. А 33 батареи для гибрида способны послужить буферным накопителем электричества для 50 домов и смогут питать их без поддержки сети 4-6 часов.
Такая система может заряжаться во время спада потребления энергии и выдавать мощность во время пика. Также аккумуляторные батареи с гибридных авто устраняют неравномерности в выработке энергии на ветровых и солнечных электростанциях.

Каждый владелец гибридной машины на личном опыте может узнать о недостатках и преимуществах подобного транспорта. Пока главным минусом является массивный и дорогой аккумулятор, который занимает много места в автомобиле. Гибридный транспорт станет популярнее, когда производители начнут ставить в машины надежные и небольшие батареи.

Взрывная смесь

Современная автопромышленность обзавелась еще одним перспективным направлением развития — гибридизация. Сотни производителей наперегонки изготавливают машины со смешанной силовой установкой. В таких автомобилях достаточно и плюсов, и минусов. Но давайте подробнее разберемся, с чего же все началось.

История гибридных автомобилей

Первый гибридный тандем ДВС с электромотором появился в 1905 году благодаря инженеру из Бельгии Генри Пайперу. Еще один талантливый изобретатель того времени — немец Фердинанд Порше. Его гибридное детище получило название Lohner Electric Chaise. Когда американский предприниматель Генри Форд добавил в производство конвейерную ленту, отрасль гибридных автомобилей начала увядать. Бензиновые машины начали собирать быстро, а стоили они дешево. Выгода и продавцу и покупателю.

Легендарное возвращение случилось в 1970-е годы, когда повысились требования к экологическим характеристикам машин. Тогда и вспомнила автоиндустрия о наработках 60-летней давности от Порше, Пайпера и других талантливых изобретателей. Компании одна за другой начали выпускать гибридные автомобили. Первыми прощупали почву немцы — Volkswagen, позже Audi. В 1990-е годы трудолюбивые японцы из Toyota пополнили ряды производителей экологичного транспорта — в 1997 году вышло первое поколение Toyota Prius.

Конкуренты долго не воспринимали всерьез старания японской компании. Электрическая начинка была слишком дорогой, такое производство почти не приносило дохода. Однако Toyota со временем научилась делать доступные батареи с повышенной емкостью, наращивала изготовление и снижала себестоимость. Не прошло и пару лет, как труды принесли результат. Японцы ушли далеко вперед в разработках гибридных агрегатов. Тут и спохватились другие производители. Пора что-то изготавливать, чтобы не попасть в аутсайдеры. 

Каковы будущие перспективы HEV?

По сравнению со стандартными автомобилями, гибриды намного эффективнее экономят топливо и более экологичные. Современные модели с гибридными установками для езды на малой скорости используют исключительно электродвигатель, соответственно полностью отсутствует количество вредных выбросов в атмосферу. В нашей стране гибридизация проходит медленно из-за нескольких причин:

• недостаточно информации о преимуществах гибридных автомобилей;
• большинство известных моделей — дорогостоящие люксовые модели.

Однако развитие и увеличение спроса на гибридный транспорт присутствует. Доля экологичного транспорта постепенно растет, как на внутренних рынках, так и на международной арене.

Купить гибридный автомобиль  из США Вы можете у компании CARuSELL Motors из наличия в Украине, или машин, которые в пути или под заказ из США, а также обратившись  по телефону 050 277 65 07
Гибриды — отличный способ сэкономить на топливе и уменьшить загрязнение окружающей среды.

Рекомендуем рассмотреть вариант покупки

АВТО ИЗ США

ВАМ ТАКЖЕ МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНО:

Гибридный автомобиль Chevrolet Volt →

Chevrolet Volt 2018 характеристики, обзор и фото →

Chevrolet Volt 2012 — Chevrolet Volt 2016, характеристики →

Chevrolet Volt обзор авто из Америки →

Шевроле Вольт плагин-гибрид из США →

Chevrolet Volt — электромобиль с увеличенным запасом хода →

Растаможка электромобилей 2019 →

Электромобили — главные преимущества покупки →

Купить бу Авто в Украине, советы при покупке  →

Часто задаваемые вопросы при покупке авто из США →

Покупка авто в США на аукционе. Как правильно купить бу авто  →

Срок доставки авто из Америки →

 

CARuSELL Motors                   

+38 050 277 65 07                 

                                                 

Устройство и преимущества гибридных автомобилей

Сегодня автомобиль перестает быть предметом роскоши. Практически в каждой семье есть транспортное средство, а иногда и не одно. Основная масса машин на наших дорогах — это автомобили с двигателем внутреннего сгорания, работающие на бензине, но всё чаще можно встретить авто с электрическими двигателями. К сожалению, оба эти варианта совершенно не безупречны. Производители «автопрома» учли претензии к обоим видам двигателей и разработали гибридные автомобили, которые стали выпускаться серийно с 1997 года.

В чем особенность гибридных автомобилей.

Автомобили с ДВС и электромобили

Прежде чем приступить к анализу гибридных двигателей, давайте сравним двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели. Обыкновенное авто на одной заправке может проехать четыреста–пятьсот километров. Заправка не вызовет никаких проблем – заправочных станций сегодня много и сам процесс заливки топлива потребует всего несколько минут. Мощность таких двигателей достаточно высокая, что очень нравится многим автолюбителям. Но здесь есть несколько довольно больших минусов – это стоимость бензина и загрязнение окружающей среды. К сожалению, на стоимость бензина владельцы данных транспортных средств и автопроизводители повлиять не в силах, и год от года она только растёт. А вот второй недостаток сегодня выходит на первое место. Многие страны вводят административное регулирование выхлопных газов, да и многие автомобилисты сами не хотят наносить окружающей среде чрезмерный ущерб.

Электромобили по многим параметрам превосходят авто с ДВС. Это полное отсутствие выхлопов, да и «заправка» будет обходиться гораздо дешевле. Но и недостатков здесь тоже достаточно. В первую очередь большинство автомобилистов не хотят переходить на электромобили потому, что они гораздо менее мощные и не могут развивать желаемую скорость. Этот факт в городских условиях не играет особой роли, но вот при передвижении по трассам за городом недостаток часто ощутим. Ещё одной немаловажной проблемой может стать тот факт, что в нашей стране практически отсутствует инфраструктура, направленная на обслуживание таких машин – нет ни мест подзарядки аккумуляторов, ни хороших автосервисов. Такие автомобили на одной зарядке могут пройти до 160 км., но вот сама подзарядка аккумулятора потребует не менее двух часов, что не всегда удобно.

Гибридные автомобили

Учтя все имеющиеся недостатки двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей, автопроизводители сконструировали и поставили на поток производство «гибридных» авто. Они сумели объединить экологичность и экономность электрического двигателя, и мощность обычного. Такое объединение позволило значительно понизить расходы на эксплуатацию. Всё это было достигнуто за счёт того, что «гибрид» получил 2 источника питания и 2 силовых агрегата. Практически все гибридные авто устроены следующим образом:

• Двигатель внутреннего сгорания. Он имеет несколько уменьшенные по сравнению с обычным авто габариты. Это позволяет понизить массу машины и повысить мощность.
• Топливный бак. Он предназначен для обеспечения топливом ДВС.
• Электродвигатель. Он спроектирован для совместной работы с ДВС. Этот тип мотора производит подзарядку аккумулятора и может быть отдельно стоящим или встроенным.
• Аккумулятор. Он полностью обеспечивает энергией электродвигатель и подает питание в бортовую систему.
• Коробка передач. Её функции остаются прежними, но в зависимости от типа «гибрида» могут несколько отличаться.
• Инвертер. Он позволяет преобразовывать ток из постоянного в переменный, и обратно. Кроме того происходит распределение поступающей энергии и управление электродвигателем.
• Генератор. Он предназначен для выработки энергии по принципу работы электродвигателя.

Типы гибридных силовых агрегатов

Устройство гибридного автомобиля будет в обязательном порядке включать в себя ДВС и электродвигатель – генератор. В результате этого электродвигатель будет включать в себя функции тягового электродвигателя, генератора энергии и стартера ДВС. На сегодняшний день существуют 3 типа гибридного силового агрегата:

1. Микрогибридный СА. Этот тип привода предназначен только для выполнения функции старт – стоп, которая осуществляется только с использованием электродвигателя. ДВС подключается уже после. Оставшаяся энергия подвергается процессу рекуперации, преобразуется и отправляется назад на 12-вольтный аккумулятор. Эта энергия может использоваться автомобилем самостоятельно во время трудностей на дороге – спуск, подъем, грязь и т. д. Эта система оптимально подходит для передвижения по городским пробкам.
2. Среднегибридный СА. На электродвигателе и в этом варианте ездить нельзя, но мощность вырабатываемой энергии довольно большая и сохраняется в высоковольтном аккумуляторе. Это позволяет при необходимости значительно повысить мощность на основном двигателе.
3. Полногибридный СА. В этом случае мы имеем возможность передвижения с применением обоих типов двигателя, которые оптимально скоординированы между собой. На электродвигателе автомобиль может проходить довольно большие расстояния. Эту возможность дает довольно мощный аккумулятор. Процесс подзарядки тоже осуществляется по схеме рекуперации. Обычный двигатель подключается только в случае необходимости.

Принцип взаимодействия двигателей

Автопроизводители используют несколько разные схемы, по которым взаимодействуют двигатели:

• Последовательная. Это самый простой принцип работы гибридного двигателя машины. От ДВС работает только генератор, который отправляет вырабатываемую энергию на зарядку аккумулятора и питает электродвигатель. В таких моделях именно от электродвигателя получается вращение ведущих колес. В результате этого полностью отпадает потребность в сцеплении и коробке передач. Аккумулятор так же получает подзарядку от процесса торможения. К сожалению, при преобразовании энергии происходит её частичная потеря. Двигатель внутреннего сгорания в этом случае используется максимально малой мощности с возможностью работы с максимальным КПД. Данная схема дает возможность полного отключения ДВС. Электродвигатель и батареи в этом случае применяются, наоборот, более мощные. Такие модели автомобилей предпочтительно использовать в городских условиях и в некоторой спец. технике.
• Параллельная. Эта схема подразумевает параллельное использование обоих видов двигателей. Ведущую роль в таких моделях играет обычный двигатель, а электрический просто оказывает ему необходимую помощь. Энергия в таких случаях теряется гораздо меньше. Так как производитель может использовать батареи более низкой мощности, то и стоимость таких «гибридов» гораздо ниже. Использование такой схемы не смогло обеспечить значительных улучшений и по количеству вредных выбросов, и по ряду технических показателей. Такие авто наиболее актуально использовать на трассах, но в городе они малоэффективны.
• Последовательно- параллельная. Данную схему разработала японская «Тойота». Из самого названия становится понятно, что в таких моделях объединены оба предыдущих типа. Эта модель позволяет производить старт или движение на очень маленькой скорости при помощи электродвигателя, а ДВС осуществляет поддержку генератора. Этот вариант гибрида позволяет довольно существенно экономить топливо и сохранить максимально высокие технические показатели. Здесь требуется дополнительный генератор, АКБ высокой емкости и очень сложная электроника. Особенно высокую оценку этому варианту дадут любители природы за экологичность. К явным минусам данных автомобилей относится только высокая стоимость.

Основные преимущества

Несмотря на довольно высокую стоимость автомобилей с гибридными двигателями, всё больше людей склоняются к их покупке. Как основные полюсы они отмечают:

• Охрана окружающей среды. Снижение количества выхлопных газов позволяет сделать воздух в городе и на всей планете несколько чище, а это уже польза для всех.
• Автомобиль не требует внешней электрической зарядки, что немаловажно. Расход топлива тоже значительно снижается и владелец авто получает довольно большую экономию денег.
• Все модели такого типа имеют хорошие технические характеристики, часто превосходящие характеристики обычных автомобилей.

Минусы гибридных автомобилей

Наряду с перечисленными плюсами «гибриды» имеют и ряд негативных сторон, к которым можно отнести:

• Очень высокая стоимость самого автомобиля.
• Высокая сложность в конструкции влечет за собой высокую стоимость обслуживания.
• Недостаточно развитая система автосервисов. Сложность гибридной конструкции требует хороших знаний и высококлассных специалистов в автомастерских, что не всегда возможно, особенно в удаленных населённых пунктах.
• При выходе из строя батарей хозяину авто придётся довольно долго искать место доступной утилизации.

Что нам предлагает рейтинг

Исходя из вышеописанных характеристик, «гибридные» модели имеют очень неплохие перспективы на автомобильном рынке. Уже сегодня автосалоны предлагают более полутора десятков различных автомобилей с гибридным двигателем. Практически все ведущие автопроизводители имеют в своих линейках «гибридные» машины. Цена на такие авто довольно высокая, но это во многом обосновано. В 2018 году на рынке отмечается большое разнообразие «гибридов». Они стали еще более экономичными и могут удовлетворить автомобилистов с совершенно разными потребностями. Топ лучших гибридных автомобилей, пожалуй, может возглавить внедорожник – Lexus RX 450h.

Самым экономичным «гибридом» по расходу топлива считается Hyundai Ioniq Hybrid, основой которого является новая платформа. Те, кто предпочитает «хетчбеки», могут обратить своё внимание на Chevrolet Volt Hybrid. Toyota предлагает очень качественный седан Toyota Camry Hybrid. Рейтинг гибридных автомобилей — универсалов по праву возглавляет Volvo V60 Plug-in Hybrid. Учитывая высокую стартовую стоимость всех гибридных автомобилей, самым недорогим вариантом является легендарная Toyota Prius.

гибридных автомобилей | Университет Теннесси в Чаттануге

Энергопотребление транспортных средств — обычное транспортное средство, городской цикл
Энергопотребление транспортных средств — гибридное транспортное средство, городской цикл
Гибрид серии
Параллельный гибрид
Двухрежимный гибрид 9000 Поддержание и зарядка Несохраняемые гибриды
Зачем устанавливать двигатель внутреннего сгорания в электромобиль?
А как насчет выбросов?
Топливные элементы
Маховики

В настоящее время существует множество различных конструкций гибридно-электрических систем, в которых используются либо экологически чистые дизельные двигатели, либо двигатели, работающие на альтернативных видах топлива, газовые турбины или топливные элементы в сочетании с батареями.На стадии разработки находятся даже некоторые новые технологические концепции, в которых вместо батареи используются устройства хранения, такие как маховики и сверхконденсаторы. Использование двух разных источников энергии определяет гибрид.

Существует множество конфигураций и вариантов конструкции HEV, которые можно сгруппировать в три категории: последовательные (HEV с расширением диапазона), параллельные (HEV с усилителем) и двухрежимные HEV.

Конечная цель гибридного электромобиля — обеспечить эквивалентную мощность, запас хода, стоимость и безопасность обычного транспортного средства при одновременном снижении затрат на топливо и вредных выбросов.В настоящее время HEV может работать почти в два раза эффективнее, чем традиционные автомобили внутреннего сгорания.

Обычные двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию жидкого топлива в энергию вала. Вся энергия процесса сгорания сосредоточена вокруг коленчатого вала, за исключением потери в виде тепла. Типичное транспортное средство с ДВС использует только приблизительно 16% энергии жидкого топлива для движения транспортного средства. Тепло, выделяемое в процессе сгорания, расходует большую часть энергии, в то время как потери на трение сотен движущихся частей двигателя, трансмиссии и механического соединения с ведущими колесами потребляют остальное.С другой стороны, HEV разработаны с учетом энергоэффективности.

Основным источником энергии, используемым в наиболее распространенных сегодня HEV, являются батареи. Батарея не содержит движущихся частей. Единственная потеря энергии — это очень небольшое количество тепла в течение цикла разряда. Как упоминалось ранее, гибридные электромобили используют два разных источника энергии. Аккумуляторы обычно являются основным источником энергии для транспортного средства, а вспомогательный двигатель, работающий на бензине, дизельном топливе или альтернативных видах топлива, таких как метанол, этанол или сжатый природный газ, обеспечивает вспомогательную энергию.В некоторых случаях верно обратное, когда батареи обеспечивают вспомогательное питание во время высокого потребления энергии. На приведенных ниже диаграммах (любезно предоставленных программой DOE — HEV) сравнивается потребление энергии обычным автомобилем и гибридным электромобилем.

Наверх

Обратите внимание на отсутствие потерь на холостом ходу и значительное снижение потерь в двигателе в гибридном автомобиле, показанном ниже.

Наверх

Как показано на диаграмме ниже, гибридный электромобиль проедет вдвое больше обычного транспортного средства при том же количестве энергии.Двигатель внутреннего сгорания неэффективен не только из-за количества потерь энергии, возникающих при передаче энергии из жидкого состояния в трансмиссию, но он также становится более неэффективным, когда транспортное средство не движется, но двигатель все еще потребляет энергию. .

Источник / приемник энергии	Гибридный электромобиль	Двигатель внутреннего сгорания
Топливо	100	100
Потери при передаче	-6	-6
Потери на холостом ходу	0	-11
Вспомогательные нагрузки	–2	–2
Потери в двигателе	-30	-65
Рекуперативное торможение	+4	0
Общая оставшаяся энергия	66	16

Гибридное электрическое транспортное средство способно использовать энергию, вырабатываемую его вспомогательным двигателем, даже когда транспортное средство не движется, путем сохранения энергии, производимой во время холостого хода, в аккумуляторной батарее.Кроме того, HEV восстанавливают 10% или более энергии, потребляемой при движении транспортного средства во время замедления, путем изменения направления тока, протекающего от приводных двигателей, на обратное. Двигатели становятся генераторами, а энергия возвращается в батарею посредством процесса, известного как рекуперативное торможение. Это также помогает продлить срок службы тормозной системы.

Наверх

Гибрид серии

В последовательном гибриде к колесам подключен только электродвигатель.В «классической» серии HEV электрический генератор вместе с двигателем подает электроэнергию для батареи, которая, в свою очередь, питает электродвигатель. Обычно двигатель / генераторная установка поддерживает заряд аккумулятора на 60-80%. Когда аккумулятор достигает нижнего предела, двигатель запускается. Точно так же, когда аккумулятор достигает верхнего предела, двигатель выключится. Однако в некоторых сериях HEV электроэнергия на двигатель может поступать как от батарей, так и от двигателя / генераторной установки. Поскольку к колесам подключены только электродвигатели, двигатель может работать с оптимальной производительностью, что значительно снижает выбросы.

Вся мощность привода передается электрически Могут потребоваться аккумуляторы большего размера Требуется бортовая зарядка Требуется внешняя зарядка Оптимизация за счет отделения частоты вращения двигателя от скорости автомобиля Двигатель никогда не работает на холостом ходу, что снижает общие выбросы Может не потребоваться трансмиссия Требуется сверхмощный двигатель

S E R I E S

Наверх

Параллельно-гибридный

Параллельные гибриды имеют механические соединения с колесами как от электродвигателя (-ов), так и от двигателя, что позволяет транспортному средству ускоряться быстрее, чем серийные HEV.Этим транспортным средствам не нужен специальный генератор, и они подключены к электросети для подзарядки аккумуляторов (хотя электродвигатель можно использовать в качестве генератора для подзарядки аккумуляторов через муфту). В параллельном HEV электродвигатель помогает двигателю во время запуска и разгона.

Электродвигатель и двигатель, соединенные напрямую с колесами Может работать с меньшими батареями Требуется внешняя зарядка Ускоряется за счет двух источников питания Двигатель на холостом ходу Упаковка компонентов менее гибкая Может не потребоваться трансмиссия Требуется средняя нагрузка двигатель

P A R A L L E L

Примером параллельного гибридного транспортного средства является автобус HIMR (HINO Motors) в Японии.

Наверх

Двухрежимный гибридный

Двухрежимные гибриды — это в основном параллельные гибриды с отдельным генератором, который также позволяет заряжать батареи. В нормальных условиях движения двигатель приводит в движение и колеса, и генератор, который, в свою очередь, подает питание на электродвигатель и аккумуляторы. Во время разгона на полностью открытой дроссельной заслонке или при большой нагрузке двигатель получает повышенную мощность от аккумулятора.

Двигатель может питать аккумуляторные батареи, а также ведущие колеса Требуются аккумуляторы среднего и большого размера Требуется зарядка на борту и за его пределами Ускоряется за счет двух источников питания Двигатель на холостом ходу Упаковка компонентов менее гибкая Коробка передач может не потребоваться Требуется тяжелая -двигатель рабочий

D U A L — M O D E

Пожалуй, самым успешным двухрежимным гибридом является Toyota Prius.В Prius, когда автомобиль начинает движение, двигатель выключается, и только электродвигатель приводит в движение колеса, получая энергию от аккумуляторов.

Наверх

Плата за поддержание и плата за несохраняемые гибриды

Кроме того, гибриды могут быть определены как «поддерживающие заряд» или «не поддерживающие заряд». В системе HEV с «поддержанием заряда» гибридный источник энергии способен обеспечивать достаточную энергию, независимо от запоминающего устройства (обычно аккумулятора), для приведения в движение транспортного средства, как это было обычным транспортным средством.Пока у гибрида есть топливо для двигателя, автомобиль будет работать.

Гибридный источник энергии в HEV «без подзарядки» может обеспечивать только энергию подзарядки и не может обеспечивать энергию, необходимую для приведения в движение транспортного средства самостоятельно. Если HEV требует мгновенного 120 кВт для ускорения, а гибридный источник энергии способен выдавать только 60 кВт, HEV считается системой «без поддержания заряда», потому что двигатель / генератор не может производить необходимую энергию, необходимую для ускорения транспортное средство.Эта система должна получать дополнительную энергию от накопительного устройства (аккумулятора) для удовлетворения энергетических потребностей транспортного средства. Систему «без поддержания заряда» часто называют «расширителем диапазона», поскольку она предназначена для увеличения дальности действия транспортного средства.

Наверх

Зачем устанавливать двигатель внутреннего сгорания в электромобиль?

Вы можете спросить себя, зачем кому-то понадобилось создавать электромобиль, а затем развернуться и установить в него двигатель внутреннего сгорания.Есть много причин, по которым это делается, одни по собственному выбору, а другие по необходимости. Современная технология аккумуляторов не обеспечивает электромобилей диапазона, приемлемого для потребителей. Средняя продолжительность пути до работы составляет около 40 миль. В настоящее время прогнозируется, что электромобили будут иметь дальность действия 80–100 миль с использованием передовых аккумуляторных технологий, таких как NiMH. Опросы показывают, что этот диапазон граничит с желаниями пассажиров.

Транспортные потребности выходят за рамки обычного семейного автомобиля. Существуют грузовики, автобусы и другие коммерческие автомобили, которые также могут извлечь выгоду из технологии электромобилей, но размер этих типов транспортных средств еще больше сокращает диапазон, который может обеспечить современная аккумуляторная технология.Именно здесь гибридная концепция становится очень ценной. Поскольку в HEV есть два источника энергии, вспомогательный источник энергии, которым обычно является двигатель внутреннего сгорания, может быть значительно уменьшен в размерах. Хорошим примером этого является гибридный электрический HMMWV, автомобиль военного назначения, разработанный и построенный PEI Electronics в рамках гранта DARPA. Первоначальный двигатель в автомобиле был объемом около 9 литров и был заменен свинцово-кислотной батареей на 288 вольт и вспомогательным двигателем объемом 2 литра.

Гибридные электрические вспомогательные источники энергии имеют ряд преимуществ перед традиционными двигателями внутреннего сгорания. Начнем с того, что альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, сжиженный природный газ и сжатый природный газ) не вызывают коррозии и не токсичны, они обладают высокой температурой воспламенения, легче воздуха и имеют узкий диапазон воспламеняемости, что позволяет создавать альтернативные виды топлива. по сути безопасные виды топлива по сравнению с другими источниками топлива. Альтернативные виды топлива не загрязняют почву или воду.Альтернативные виды топлива всегда будут подниматься в атмосферу на открытом воздухе, в отличие от других видов топлива, которые тяжелее воздуха и могут скапливаться на земле в виде жидкости или пара. Альтернативные виды топлива содержат характерный одорант, который позволяет обнаруживать при концентрации 0,5% в воздухе, значительно ниже уровней, которые могут вызвать сонливость из-за вдыхания, и значительно ниже самой слабой концентрации, которая может поддерживать горение.

Наверх

А как насчет выбросов?

Эти виды топлива дополнительно сокращают вредные выбросы.Поскольку двигатель рассчитан на некоторую среднюю нагрузку, а батарея обеспечивает энергию для пиковых нагрузок, двигатель можно настроить или управлять компьютером для работы с максимальной эффективностью. Двигателю не нужно ускоряться или замедляться при изменении нагрузки.

Природный газ — это наиболее экологически чистое альтернативное топливо. Выбросы выхлопных газов от двигателей, работающих на природном газе, намного ниже, чем от аналогичных автомобилей с бензиновым двигателем. Например, выбросы монооксида углерода в природном газе примерно на 70 процентов ниже, выбросы неметановых органических газов на 89 процентов и выбросы оксидов азота на 87 процентов ниже.В дополнение к сокращению выбросов загрязняющих веществ, природные газы также выделяют значительно меньшее количество парниковых газов и токсинов, чем автомобили с бензиновым двигателем.

При заправке и использовании природного газа выбросы в виде испарений незначительны или не выделяются вовсе. Для автомобилей с бензиновым двигателем выбросы в результате испарения и топлива составляют не менее 50 процентов от общего объема выбросов углеводородов. Использование природного газа в качестве альтернативного топлива в HEV может снизить выбросы углекислого газа в атмосферу почти на 20 процентов.

Воздействие уровней взвешенных мелких твердых частиц, обнаруженных во многих U.Было показано, что S. city увеличивает риск респираторных заболеваний. Выхлопные газы дизельных двигателей рассматриваются как опасные загрязнители воздуха. Двигатели, работающие на природном газе, производят лишь крошечные количества этого вещества.

На единицу энергии природный газ содержит меньше углерода, чем любое другое ископаемое топливо, и, таким образом, производит меньшие выбросы CO2 на одну милю пройденного транспортного средства. Хотя двигатели, работающие на природном газе, действительно выделяют метан, еще один основной парниковый газ, любое небольшое увеличение выбросов метана будет более чем компенсировано значительным сокращением выбросов CO2 по сравнению с другими видами топлива.

Использование природного газа во вспомогательном двигателе также снижает уровень выбросов окиси углерода (примерно на 70 процентов ниже, чем у сопоставимого бензинового автомобиля) и летучих органических соединений. Хотя эти два загрязнителя сами по себе не являются парниковыми газами, они играют важную роль в расщеплении метана и некоторых других парниковых газов в атмосфере
и, таким образом, увеличивают глобальную скорость разложения метана.

Хотя обычный бензин содержит больше энергии на единицу объема по сравнению с альтернативным топливом (показано в таблице ниже), разница в стоимости между бензином и альтернативным топливом компенсирует потерю энергии в расчете на милю.

Наверх

Топливо и первичный или типовой состав	Энергия, доступная для получения энергии в одном галлоне	Фактор: галлонов, необходимых для того же пробега, что и у бензина
Обычный неэтилированный бензин (C8h25-18)	114000 БТЕ	Жидкость 1,00 галлон
Природный газ (Ch5)	114000 БТЕ	1.00 галлонов жидкости
Сжиженный природный газ (СПГ) (Ch5)	76000 БТЕ	1,50 галлона жидкости
Дизель (С16х44)	128000 БТЕ	0,89 галлона жидкости
Пропан (HD5) (C3H8)	82450 БТЕ	1,38 галлона жидкости
Метанол (Ch4OH)	57000 БТЕ	2.00 галлонов жидкости
M85 (85% метанола, 15% бензина)	65 500 БТЕ	1,74 галлона жидкости

Наверх

Топливные элементы

Исследования все еще продолжаются, чтобы сделать гибридные электромобили еще более эффективными, а также более экологичными. Основное внимание здесь уделяется способам накопления энергии. Первичные устройства хранения энергии транспортного средства, такие как топливный элемент, могут повысить энергоэффективность.Топливный элемент — это электрохимическое устройство, в котором топливо реагирует с кислородом, высвобождая электроны и производя электричество. Самым большим преимуществом топливного элемента является то, что он производит нулевые выбросы.

Транспортные средства на топливных элементах являются привлекательным шагом вперед по сравнению с автомобилями с батарейным питанием. Они обладают преимуществами батарейного питания, но их можно быстро восстановить, и между дозаправками может работать больше времени. В настоящее время разрабатывается множество различных типов топливных элементов, и все еще ведется работа над модулями, которые еще не дошли до производственной линии.Наиболее распространенный тип топливного элемента известен как топливный элемент PEM. Эти топливные элементы имеют протонообменную мембрану, через которую проходят атомно меньшие протоны, а более крупные свободные электроны проходят через внешнюю цепь в виде электричества.

Справа показан топливный элемент Ballard PEM. Топливный элемент состоит из двух электродов, анода и катода, разделенных полимерным мембранным электролитом. Каждая сторона электродов покрыта с одной стороны тонким слоем платинового катализатора.Электроды, катализатор и мембрана вместе образуют узел мембранного электрода. Водородное топливо диссоциирует на свободные электроны и протоны (положительные ионы водорода) в присутствии платинового катализатора и анода. Свободные электроны проходят через внешнюю цепь в виде полезного электрического тока. Протоны мигрируют через мембранный электролит к катоду. На катоде кислород из воздуха, электроны из внешней цепи и протоны объединяются, образуя чистую воду и тепло.Отдельные топливные элементы вырабатывают около 0,6 В и объединяются в батарею топливных элементов, чтобы обеспечить необходимое количество электроэнергии.

Наверх

Внутри батареи топливных элементов (показано слева) газы (водород и воздух) подаются к электродам по обе стороны от PEM через каналы, сформированные в пластинах поля потока. Водород течет по каналам к аноду, где платиновый катализатор способствует его разделению на протоны и электроны. На противоположной стороне PEM воздух течет через каналы к катоду, где кислород в воздухе притягивает протоны водорода через PEM.Электроны улавливаются как полезное электричество через внешнюю цепь и соединяются с протонами и кислородом, образуя водяной пар на катодной стороне.

Одной из основных проблем с топливными элементами будет инфраструктура. Есть несколько заправочных станций, которые продают водород. Использование риформинга для преобразования других видов топлива в водород увеличивает стоимость топливных элементов и упаковки топливной системы. Таким образом, хотя разработка топливных элементов для автомобилей может быть близка, нормальное использование может занять много лет.

Наверх

Маховики

Еще одно многообещающее устройство, которое может накапливать энергию, — это маховик. Маховики механически накапливают энергию. Для поглощения энергии маховик преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию с помощью встроенного двигателя, заставляя ротор маховика вращаться быстрее. Для передачи энергии кинетическая энергия, накопленная в роторе, преобразуется в электрическую с помощью того же двигателя с обратной полярностью катушек возбуждения, что заставляет энергию течь в батарею.

Маховик работает по тому же принципу, что и функция рекуперативного торможения, но для выработки энергии использует скорость ротора, а не импульс транспортного средства.

Подключаемых гибридных автомобилей для устойчивого будущего

Идея гибридного транспортного средства, которое продвигается с использованием как обычного двигателя, так и электродвигателя, не нова. Действительно, некоторые гибридные автомобили были произведены более века назад, когда двигатель внутреннего сгорания был еще в зачаточном состоянии.

Эти автомобили были разработаны с учетом ограниченного диапазона существующих электромобилей и сложности запуска первых двигателей, которые приходилось проворачивать вручную (процедура, в результате которой было сломано немало рук). Первые гибридные автомобили и чисто электрические автомобили, которые доминировали в молодой автомобильной промышленности в начале 20-го века, в конечном итоге уступили место распространению автомобилей на основе теперь повсеместного двигателя внутреннего сгорания, что стало возможным благодаря относительно низкой стоимости и повсеместная доступность бензина.

В результате гибридная концепция бездействовала до 1970-х годов, десятилетия, в течение которого цена галлона бензина выросла в три раза. Более высокая стоимость выявила неотъемлемую проблему использования двигателей внутреннего сгорания в автомобилях: неэффективность. Например, до недавнего времени было повсеместной практикой постоянно держать двигатель работающим, даже когда автомобиль останавливается, потому что необходимость перезапуска двигателя считалась проблематичной. Таким образом, двигатели в наших автомобилях просто работают на холостом ходу, а топливо расходуется практически ни на что.Даже когда автомобиль движется, много энергии тратится впустую, потому что двигатель обычно дросселируется — количество воздуха, которое он может впитать, ограничено, что снижает мощность до необходимого уровня, но также снижает эффективность. Более того, топливо расходуется даже на , замедляя автомобиль, потому что обычно это происходит за счет дросселирования двигателя после работы на высокой скорости.

Такая неэффективность не так страшна для самолетов или кораблей, которые редко простаивают и нечасто работают с какой-либо другой скоростью, кроме оптимальной.Но автомобили обычно работают на очень низком уровне мощности. В городе средняя скорость автомобиля составляет всего 19 миль в час, что требует около 9 киловатт (эквивалент 12 лошадиных сил). Тем не менее, водители требуют от своих автомобилей быстрого ускорения, для чего требуется около 150 киловатт или 200 лошадиных сил. Таким образом, наши автомобили обычно работают с задросселированными двигателями, чтобы использовать лишь небольшую часть доступной мощности. При движении по шоссе, которое потребляет 12 киловатт или около 16 лошадиных сил (для седана среднего размера, курсирующего со скоростью 65 миль в час), можно добиться несколько большей экономии топлива.Но даже на скоростях по шоссе эффективность далека от того, что можно было бы достичь, если бы автомобильные двигатели не были так сильно заглушены.

Неэффективность двигателей легковых и грузовых автомобилей признана давно. Поэтому, когда три десятилетия назад вопрос о цене и доступности бензина стал предметом беспокойства, автомобильные инженеры начали искать лучшие альтернативы, и концепция гибридного автомобиля выглядела довольно интересно.

В 1970-х годах я был новым профессором Университета Висконсина, имея более чем десятилетний опыт работы в промышленности, где я работал над вертолетами, ракетами и космическими кораблями, отправляемыми на Луну.Таким образом, я был вооружен знаниями о новейших аэрокосмических технологиях, поэтому для меня было естественным желание заняться проблемой значительного повышения топливной экономичности автомобиля. Я поставил себе личную цель разработать автомобиль, который мог бы проехать 100 миль на галлон, обеспечивая при этом производительность, равную или лучше, чем у обычного автомобиля, до 65 миль в час (несколько быстрее, чем национальное ограничение скорости 55 миль в час, установленное в 1974). Но в то время я не объявлял о своих целях финансирующим меня агентствам, опасаясь, что надо мной будут смеяться.

Я изучал возможность достижения своих целей с помощью гибрида, который использовал современные технологии. Но я быстро обнаружил, что доступные тогда типы батарей (свинцово-кислотные, никель-кадмиевые или железоникелевые элементы Эдисона) были слишком тяжелыми и не могли производить необходимую мощность или сохранять энергию, необходимую для обеспечения желаемого эффекта выравнивания мощности. Кроме того, хотя концепция автомобиля с двумя источниками энергии на борту оставалась концептуально обоснованной, было трудно представить себе среднестатистическую американскую бабушку, управляющую автомобилем с большим количеством элементов управления, чем рулевое колесо, акселератор и педаль тормоза.Как же тогда водитель мог управлять двумя отдельными источниками питания? Другой сложной проблемой была потребность в мощности, достаточной для выполнения любого маневра, желаемого водителем — будь то обгон грузовика на уклоне или стремительное разгон автомобиля до скорости шоссе на подъеме на рампе.

Один из способов удовлетворить это требование — сохранить двигатель примерно того же размера, что и в обычном автомобиле. Тогда гибридное транспортное средство всегда может вернуться к своему двигателю, чтобы обеспечить необходимую мощность. Другой способ — иметь большой аккумулятор с достаточным количеством энергии для самого долгого ожидаемого маневра — подход, который позволяет конструктору уменьшить размер двигателя и, таким образом, снизить вес.Начиная с 1972 года, мы с моими студентами начали изучать эти стратегии, проектируя и конструируя различные прототипы автомобилей для соревнований, проводимых Министерством транспорта США, а затем Министерством энергетики (DOE). С нашей ранней работой проблемы создания гибридных автомобилей стали совершенно очевидными.

В то время одной из недостающих частей было эффективное и легкое устройство хранения энергии, которое могло мгновенно производить большие уровни мощности. Еще одним пробелом в технологии был компьютер, который мог эффективно и автоматически управлять несколькими источниками энергии.Он должен был бы передавать большую мощность на колеса, когда это необходимо, а также, когда автомобиль нужно было замедлить, преобразовывать кинетическую энергию движения в электричество для зарядки аккумулятора, чтобы эту энергию впоследствии можно было повторно использовать. Еще одним элементом, которого не хватало, была система передачи, которая могла бы эффективно управлять более чем одной электростанцией.

Мои исследования и исследования многих моих современников в автомобильной инженерии сразу же перешли к поиску технических решений этих проблем.Наши первые усилия были направлены на разработку способа хранения энергии, отличного от электрохимической батареи. Примерно в это же время Министерство энергетики узнало об исследованиях маховиков для накопления энергии и запустило программу по разработке мобильных маховиков, способных накапливать достаточно энергии, чтобы проехать 100 и более миль. Грубые расчеты, опубликованные в статье Scientific American , показали, что для этого можно сконструировать маховик. Однако было несколько технических проблем, не упомянутых в статье.В частности, в нем не учитывалась сложность создания устройства для использования в транспортных средствах, которое могло бы безопасно переносить огромное количество кинетической энергии во вращающейся массе.

Идея, которая понравилась всем сторонникам этого подхода, заключалась в том, что маховик, сделанный из композитного материала, был бы изначально безопасным, потому что в случае отказа он внезапно превратился бы в группу случайно расположенных волокон, и вся энергия рассеивалась бы в виде тепла. Проблема в том, что закон сохранения количества движения делает более вероятными другие, более опасные виды отказов, и для защиты от них необходимы меры безопасности.Лучшие исследователи в промышленных и государственных лабораториях упустили этот простой факт. После нескольких катастрофических происшествий и больших затрат программа Министерства энергетики была отменена в конце 70-х годов. Тем временем я сконструировал два автомобиля с приводом от маховика и продемонстрировал, что такой автомобиль может обеспечить на 50 процентов большую экономию топлива, чем обычно. Гибрид с маховиком может проехать около 35 миль на галлон, но это будет пределом — далеко от моей первоначальной цели в 100 миль на галлон.

Одна из причин, по которой эти маховики не работали лучше, заключалась в том, что они сохраняли очень мало энергии для своего веса и размера. Чтобы дать современный взгляд на проблему, системы маховиков, которые мы с коллегами встроили в эти гибридные автомобили, весили около 500 фунтов, но такая же масса современных электрохимических аккумуляторов может удерживать в 20-30 раз больше энергии. Поскольку маховики не могли накапливать достаточно энергии для длительных маневров, двигатели в этих гибридных автомобилях нельзя было сделать меньше обычных.Таким образом, значительный дополнительный вес маховика нельзя было сбалансировать за счет более легкого двигателя.

В 1990-е годы Калифорнийский совет по воздушным ресурсам, орган, отвечающий за очистку туманного неба в штате, осознал, что можно будет создавать автомобили с нулевым уровнем выбросов, работающие только на электричестве из электросети. Использование таких транспортных средств сместит выбросы из выхлопных труб на центральные электростанции, где загрязняющие вещества можно будет легче контролировать. Ключом была хорошая электрохимическая батарея.Исследования, проведенные Ovonic Battery Company и консорциумом других производителей аккумуляторов, показали, что металлогидридная батарея может хранить достаточно энергии, чтобы сделать электромобиль практичным, и многие компании по всему миру начали исследования в этой области.

Дальнейший толчок пришел к инициативе правительства и промышленности (возглавляемой Альбертом Гором, в то время вице-президентом) под названием «Партнерство для нового поколения транспортных средств». Руководители этой программы решили, что инициативы Калифорнии в отношении электромобилей слишком амбициозны, поэтому они поставили цель построить автомобиль, работающий на бензине, который мог бы в три раза экономить топливо по сравнению с обычным автомобилем.Единственный способ добиться такого пробега — использовать гибрид, для которого потребуются электрохимические элементы того или иного типа. Перспектива того, что автопроизводители могут производить такие автомобили в большем количестве, еще больше подтолкнула к исследованиям электрохимических ячеек.

Примерно к 1995 году технология аккумуляторов достигла такой степени, что их было достаточно для гибридных автомобилей. Следующей задачей, стоящей перед дизайнерами, было снижение общей стоимости до конкурентоспособного уровня. В конце 1990-х годов Toyota и Honda представили на рынке гибридные автомобили, продемонстрировав, что значительно улучшенная экономия топлива может быть достигнута по разумной цене.Сегодня любая другая автомобильная компания внезапно осознает, что многие люди готовы платить больше за меньший расход бензина, что должно создать достаточный объем продаж, чтобы снизить расходы еще больше. Таким образом, гибридная силовая передача становится современным автомобильным стандартом.

Гибридные автомобили, которые продаются сегодня, демонстрируют улучшение экономии топлива на 20–30 процентов, но они все еще далеко отстают от целей, которые я поставил перед собой в 1970 году: 100 миль на галлон вместе с лучшими характеристиками.Я и многие другие убеждены, что решение состоит в том, чтобы спроектировать гибридные автомобили так, как сопротивляются многие автопроизводители, — чтобы их можно было заряжать, подключив их к обычной электрической розетке, и чтобы они могли путешествовать на значительные расстояния только на электроэнергии. В настоящее время на рынке представлены только два подключаемых гибрида, и оба продаются только в Европе: версия автофургона Mercedes Sprinter и вариант Renault Kangoo, который на самом деле представляет собой электромобиль с двигателем. вариант с бензиновым «удлинителем».General Motors совсем недавно объявила о планах предложить подключаемый гибрид в Соединенных Штатах, версию своего внедорожника Saturn Vue, который, как ожидается, сможет проехать около 10 миль только от батареи. А в январе GM представила концептуальный автомобиль Volt, подключаемый гибрид с 40-мильным запасом хода на полностью электрической тяге. Однако остается неясным, когда эти новые автомобили GM могут поступить в производство.

Более типичные гибриды, которые сегодня можно встретить на дорогах Америки, например, те, которые продаются Toyota, Honda и Ford, следуют философии дизайна, которая перекладывает большую часть нагрузки на двигатель.Если бы эти автомобили предлагали полностью электрический режим (а у них нет), батареи могли бы удерживать достаточно энергии, чтобы проехать очень короткое расстояние.

Мне и моим коллегам нравится характеризовать гибриды в соответствии с отношением электрической мощности к общей мощности, числом, которое мы называем степенью гибридизации. Эта статистика будет равна 0 для обычного автомобиля и 1 для чисто электрического транспортного средства (хотя, конечно, нельзя рассчитывать степень гибридизации в любом из этих двух крайних случаев).Еще один полезный способ измерить степень гибридизации — просто отметить полностью электрический диапазон. Гибридный электромобиль, который может проехать, скажем, 60 миль на одной только батарее, будет называться HEV 60.

Гибридные автомобили, продаваемые сегодня в Соединенных Штатах, имеют степень гибридизации, близкую к 0,1. И все они работают так, чтобы не допустить значительного разряда батарей, что делает их по сути класса HEV 0. Что необходимо, так это гибридные автомобили, построенные с более крупными электродвигателями, двигателями меньшего размера, большим объемом аккумуляторов и схемами управления энергией, которые позволяют батареям разряжаться до небольшой части их емкости.Такие автомобили могли проехать несколько десятков миль вообще без бензина.

Преимущество этого подхода становится очевидным, если учесть, как большинство легковых и грузовых автомобилей используется частными лицами. Типичный водитель проезжает менее 40 миль в день. Таким образом, наличие автомобиля с запасом хода не менее 40 миль на одном питании от аккумулятора позволило бы большинству людей вообще не использовать бензин на ежедневной основе, если бы они могли заряжать аккумуляторы своего автомобиля ночью, подключив их к электрической розетке.Такая практика не только сэкономит деньги потребителей на насосе, но и в то же время снизит выбросы из выхлопной трубы до нуля. Тем, кто проезжает более 40 миль в день, конечно, придется использовать бензин в своих машинах, но гораздо меньше, чем сейчас.

Что препятствует созданию таких гибридных автомобилей с подзарядкой от сети? Первое — это стоимость. Силовая установка с разделением мощности, которую Toyota в настоящее время использует для своего чрезвычайно популярного Prius (подход, который также выбрали General Motors, DaimlerChrysler и BMW), содержит два электродвигателя-генератора и сложное расположение шестерен в трансмиссии.Проблема в том, что эти силовые агрегаты должны конкурировать с обычными двигателями и трансмиссиями, которые стоят сравнительно мало, а это означает, что такие гибридные автомобили были бы дорогими, даже если бы они вообще не требовали аккумуляторов.

Чтобы конкурировать с обычными автомобилями, необходима более простая силовая установка. Одна из возможных стратегий заключается в использовании так называемой последовательной конфигурации, при которой двигатель используется только для выработки электроэнергии, которая затем используется для зарядки аккумулятора и для питания одного или нескольких электродвигателей, соединенных с колесами.Эта конструкция имеет то преимущество, что она проста с механической точки зрения и, возможно, вообще не требует передачи. Это также позволяет двигателю всегда работать с максимальной эффективностью. Но у серийного гибрида есть и важные недостатки. Во-первых, он должен включать в себя отдельный электрический генератор, отличный от двигателя (или двигателей), приводящего в движение колеса. Что еще более важно, он страдает от присущей ему неэффективности необходимости преобразовывать механическую мощность, производимую двигателем, в электрическую, а затем обратно в механическую.

На мой взгляд, лучшая стратегия — использовать один электродвигатель в сочетании с простой трансмиссией, которая связывает его и двигатель внутреннего сгорания автомобиля непосредственно с колесами, что называется параллельной гибридной конфигурацией. В частности, я считаю, что ключевым моментом является использование бесступенчатой ​​трансмиссии, которая избавляется от обычных фиксированных передач и вместо этого позволяет соотношению между вращением двигателя и вращением колес принимать любое значение, обеспечивающее наиболее эффективную работу.

Хотя инженеры проводят исследования бесступенчатых трансмиссий с момента появления автомобиля, первая по-настоящему практичная и простая конструкция появилась только в 1980-х годах благодаря работе, проделанной в Нидерландах компанией Van Doorne’s Transmissie (которая сейчас принадлежит Bosch). Альтернативный дизайн, созданный в результате работы, проделанной другой голландской фирмой Gear Chain Industries в сотрудничестве с двумя другими компаниями, DAF и Volvo, вскоре показал улучшения по сравнению с блоком Bosch. С тех пор в результате дальнейших усилий были созданы бесступенчатые трансмиссии, которые теперь могут похвастаться общим КПД выше 95 процентов и которые столь же долговечны, как и шестерни, но при этом производят гораздо меньше шума.Более того, поскольку для этих трансмиссий требуется всего около 25 деталей (а не от нескольких сотен до более чем 1000 деталей, как в обычных трансмиссиях), их стоимость должна быть значительно ниже, как только производители начнут производить их в больших количествах. (Я должен отметить, что трансмиссия Prius также является бесступенчатой, но средства, используемые для достижения этой функции, требуют наличия двух двигателей-генераторов, что делает систему более дорогой, чем она должна быть.)

В дополнение к соответствующим коробкам передач, подключаемый модуль гибридам также нужны мощные электродвигатели и контроллеры.Достижения в производстве постоянных магнитов, используемых в двигателях, позволили им значительно уменьшиться за последние три десятилетия. Эти двигатели могут использоваться с современными контроллерами микрокомпьютеров и со специальными полупроводниковыми переключателями, которые способны выдерживать много ампер тока при высоких уровнях напряжения, как для передачи мощности на колеса, так и для возврата ее при замедлении автомобиля. Полная комплектация, включая уменьшенный по размеру двигатель внутреннего сгорания, бесступенчатую трансмиссию, современные батареи, электродвигатель и управляющую электронику, должна весить не больше, чем обычный двигатель, а трансмиссия может обеспечить запас хода до 60 миль на полностью электрической основе. при движении со скоростью до 60 миль в час с использованием одного электродвигателя (и намного быстрее в гибридном режиме с работающим двигателем).

Технология сменных гибридов сейчас достаточно развита, чтобы позволить производить автомобили всех классов, от самых маленьких до самых больших. Стремясь продемонстрировать этот факт, мы с моими студентами за последние 15 лет собрали девять подключаемых гибридов, от двухместных спортивных автомобилей до полноразмерных внедорожников — все они имеют пробег в 60 миль. полностью электрический диапазон с использованием обычных металлогидридных аккумуляторов.

Изготовленные нами гибриды весят примерно так же, как и стандартные автомобили, потому что используемые двигатели внутреннего сгорания меньше, чем в одной трети двигателей обычных автомобилей, и потому, что их бесступенчатые трансмиссии намного легче и проще, чем обычные многоскоростные зубчатые трансмиссии. .Фунты, которые мы смогли сэкономить таким образом, затем можно было вложить в большие электродвигатели и батареи.

Например, построенный нами в 1997 году гибридный автомобиль Coulomb (переделанный седан Mercury Sable) имеет двигатель объемом всего 660 кубических сантиметров, что чаще встречается у мотоциклов скромных размеров. Тем не менее, этот крошечный двигатель может производить 36 киловатт, что более чем достаточно для продолжительного подъема на холм. Кулон также содержит электродвигатель, способный выдавать пиковую мощность 75 киловатт, что позволяет автомобилю разгоняться с места до 60 миль в час всего за 9 секунд при использовании вместе с его бензиновым двигателем.С комплектом металлогидридных аккумуляторов мощностью 18 киловатт-часов двигатель может нести автомобиль на 60 миль в полностью электрическом режиме.

Усовершенствованные литий-ионные батареи, которые теперь становятся доступными для использования в автомобилях, меньше и легче, чем металлогидридные элементы, которые мы использовали до сих пор, что позволит использовать более легкие автомобили с таким же электрическим диапазоном или те, которые могут проехать еще дальше, прежде чем они начнутся. использовать бензин. На данный момент основными препятствиями на пути к литий-ионным элементам являются более высокая стоимость, меньшая долговечность и опасения по поводу безопасности, но некоторые производители аккумуляторов заявляют, что решили эти проблемы с помощью своих новейших разработок.Я с нетерпением жду возможности протестировать некоторые из последних литий-ионных батарей в одном из подключаемых гибридов, которые я сейчас создаю вместе со своими учениками. Я полностью ожидаю, что литий-ионные элементы той или иной разновидности в конечном итоге заменят металлогидридные батареи в гибридных автомобилях, предлагая двух-трехкратное увеличение запаса энергии для упаковки данного веса, а также большую способность поглощать энергию. быстро при рекуперативном торможении и, возможно, с достаточной прочностью, чтобы прослужить 15 лет и 150 000 миль.

Время зарядки аккумуляторов в подключаемом гибриде не является такой большой проблемой, как для чисто электрического автомобиля, потому что двигатель всегда может обеспечить движение. Таким образом, аккумуляторы можно заряжать относительно медленно, а это можно сделать достаточно эффективно, не используя ничего более сложного, чем обычная бытовая розетка. Более того, поскольку требования к мощности для медленной зарядки довольно скромны, электричество не обязательно должно поступать из электрической сети — его также можно получать от фотоэлектрических панелей на крыше или от небольшой ветряной турбины.

Хотя подключаемый гибрид изначально будет иметь более высокую цену, чем у обычного автомобиля, дифференциал со временем обязательно уменьшится. В любом случае стоимость автомобиля — это только часть уравнения. Даже если подключаемые гибриды стоят несколько дороже, они все равно могут принести большую пользу покупателю.

Например, подключаемые гибриды можно заряжать от сети поздно ночью, что во многих местах является более низким ночным тарифом, что делает стоимость транспортной энергии лишь малой частью той, что платят сейчас за бензин или дизельное топливо.Электроэнергетические компании обязательно увеличат доступность льготных тарифов в ночное время в будущем, чтобы снизить нагрузку на свои системы в часы пик. Сейчас потребность в электроэнергии днем ​​превышает потребность в ночной почти на 50 процентов. Следовательно, около трети электростанций должны быть отключены или остановлены в ночное время, что приводит к снижению генерирующей мощности (мало чем отличается от того, что происходит с двигателем обычного автомобиля). Но даже когда они ничего не делают, эти генерирующие станции дороги в обслуживании — и эти затраты в конечном итоге должны быть переложены на потребителей.Наличие значительного числа людей, заряжающих свои подключаемые гибриды в ночное время, будет иметь тенденцию выравнивать спрос, помогая производителям снизить плату, которую они взимают со всех за электричество.

Может ли широкое распространение плагинов перегрузить энергосистему? Возможно нет. Если бы эти автомобили заряжались только ночью, электрическая сеть в ее нынешнем виде могла бы поддерживать более половины подключенного транспортного парка без необходимости строительства каких-либо новых электростанций или иного воздействия на использование электроэнергии.А поскольку для того, чтобы подключаемые гибриды стали настолько распространенными, потребуется как минимум пара десятилетий, у страны будет достаточно времени для строительства новых электростанций, работающих на ископаемом топливе, ядерных реакторах или из возобновляемых источников. , например, энергия ветра или солнца.

Действительно, одно из больших преимуществ плагинов (и чисто электрических автомобилей) заключается в том, что они могут напрямую использовать солнечную и ветровую электроэнергию для транспорта, что в три-четыре раза эффективнее, чем преобразование такой возобновляемой энергии. в водород для автомобильного использования.Кроме того, с солнечными батареями или небольшой ветряной турбиной, генерирующей скромные 1-2 киловатт, и с соответствующей электроникой управления мощностью, владелец подключаемого гибрида может иметь надежный источник аварийного питания для своего дома, даже когда не светит солнце и не дует ветер. Таким образом, человек может достичь значительной степени энергетической независимости.

Эти особенности повышают ценность владения подключаемым к электросети автомобилем, делая продукт привлекательным. Солнечные панели, используемые для отказа от покупки бензина, можно оплатить деньгами, сэкономленными примерно за пять-шесть лет, в то время как сами панели должны прослужить 30 лет.Таким образом, эта комбинация обеспечивает около 25 лет практически бесплатной энергии для транспортировки. Покупка подключаемого гибрида и возобновляемого источника электроэнергии для его зарядки, таким образом, защищает потребителей от неустойчивых цен на энергию. Кроме того, эти автомобили можно легко заставить сжигать биотопливо (например, этанол), когда им нужно запустить свои двигатели. Широкое распространение таких транспортных средств сократит чистое количество углерода, выбрасываемого в воздух, и обеспечит значительную энергетическую независимость для страны в целом.

Тем не менее, производители автомобилей по понятным причинам не решаются делать ставки на подключаемые гибриды — или на какую-либо стратегию энергосбережения в этом отношении — потому что падение цен на топливо приведет к снижению спроса на энергосберегающие автомобили. Национальная энергетическая политика, обеспечивающая стабильный и предсказуемый рост цен на топливо, позволила бы производителям автомобилей с большей уверенностью оценивать рынок. Но кажется маловероятным, что Соединенные Штаты когда-либо пойдут таким курсом. Политически вероятная альтернатива состоит в том, чтобы позволить цене на энергию резко колебаться, и позволить автомобильной промышленности делать самые лучшие предположения о том, что люди захотят покупать.Хотя такая энергетическая политика (или, скорее, неполитика) может привести к неправильным бизнес-решениям, она должна сделать подключаемые гибриды привлекательными для некоторых дальновидных потребителей, которые будут стремиться к энергетической независимости, где бы они ни находили ее.

Гибридные автомобили с подзарядкой от сети — это больше, чем просто приспособления для передвижения. Я рассматриваю их как реалистичные средства, с помощью которых общество может значительно уменьшить свою зависимость от ископаемого топлива. Когда эти автомобили появятся в большом количестве, и я искренне надеюсь, что это произойдет не раньше, чем через год или два, некоторая часть энергии, используемой для их подзарядки, будет поступать из возобновляемых источников, питающих сеть.А некоторые покупатели будут устанавливать солнечные панели или ветряные турбины специально для подзарядки своих плагинов. По мере того, как это делают все больше и больше людей, общество будет постепенно становиться все менее и менее зависимым от энергии ископаемого топлива.

Подключаемые гибриды могут, таким образом, уменьшить количество используемой нефти, не требуя каких-либо новых систем доставки энергии. То есть плагины не сталкиваются с ловушкой-22 многих других схем, таких как заправка автомобилей водородом, которая требует создания сети специализированных заправочных станций, прежде чем можно будет ожидать, что люди будут покупать автомобили, которые работают на водороде. это часто разрекламированное топливо — развитие, которое вряд ли возможно без достаточного количества автомобилей, работающих на водороде, чтобы оправдать появление такой инфраструктуры.

При наличии соответствующих финансовых стимулов подключаемые гибриды могут однажды служить для подачи энергии обратно в сеть, тем самым помогая производителям электроэнергии удовлетворить пики спроса, которые обычно происходят ближе к вечеру. Если, скажем, киловатт мощности передавался от данного автомобиля в течение часа или двух, его аккумуляторная батарея, которая могла бы удерживать 15 киловатт-часов энергии, не разряжалась бы значительно. Уменьшение запаса хода полностью на электричестве составит менее 10 миль — действительно, эффект можно было бы минимизировать или полностью обратить вспять, если бы после того, как пик спроса прошел, такое же количество энергии было бы затем возвращено из сети обратно в автомобиль до это было пригнано.

Поскольку подключаемые гибриды производятся во все большем количестве, они прокладывают путь к обществу, которое основывает свои потребности в энергии на возобновляемых источниках. Различные препятствия на пути создания таких автомобилей преодолевались одно за другим за последние три десятилетия. Единственный элемент, явно нуждающийся в дальнейшем развитии, — это накопление энергии в электрохимических батареях, и есть достаточно свидетельств того, что эти устройства вскоре могут быть изготовлены таким образом, чтобы удовлетворить потребности автомобильного рынка. Так что я уверен, что подключаемые гибриды позволят всем нам сохранить и улучшить наш комфортный образ жизни с меньшими затратами и менее разрушительным образом, чем любая транспортная альтернатива, представленная сегодня.

• Франк, А. А., Б. Джонстон, Т. Макголдрик, Д. Фунстон, Х. Кван, М. Х. Александер, Ф. Алиото, Н. Куло, О. Ланг и А. Ф. Берк. 1998. Продолжение проектирования и развития Калифорнийского университета в Дэвисе Futurecar. Технический документ SAE 980487. Нью-Йорк: Общество автомобильных инженеров.
• Мейр, Н. 2003. Дизайн и разработка 2002 UC Davis Futuretruck. Технический документ SAE 2003-01-1263. Нью-Йорк: Общество автомобильных инженеров.
• Пост, Р. Ф. и С. Ф. Пост. 1973. Маховики. Scientific American 229 (6): 17-23.
• • Romm, J. J. and A. Frank. 2006. Гибридные автомобили набирают обороты. Scientific American 294 (4): 72-79.
  • Санна, Л. 2005. Решение — подключаемый гибридный автомобиль. EPRI Journal (осень): 8-17.
  • Солик, Э.А., А.А. Франк и П.А. Эриксон. 2005. Усовершенствования конструкции вариатора с клиновидным ремнем и применение новой концепции рядного вариатора.Технический документ SAE 2005-01-3459. Нью-Йорк: Общество автомобильных инженеров.

Best Hybrid / EV Buying Guide — Consumer Reports

Если вы думаете, покупать ли новый или подержанный гибридный или электрический автомобиль, необходимо учитывать несколько факторов. Самым главным может быть моральный износ. Электрифицированные силовые агрегаты развиваются почти со скоростью персональной электроники. Новые гибриды имеют более совершенный химический состав аккумуляторных батарей и программное обеспечение и обеспечивают большую экономию топлива, чем более старые модели.Аналогичным образом, с каждым поколением линейка электромобилей значительно расширяется. Новые электрифицированные автомобили обычно имеют новейшие передовые системы активной безопасности и информационно-развлекательные системы, потому что покупатели гибридных и электромобилей, как правило, первыми принимают их, и им нужны новейшие, самые передовые технологии. Это может затруднить продажу старых гибридов, особенно при низких ценах на газ. Конечно, это зависит от спроса и предложения и зависит от цен на топливо, региональных предпочтений и стимулов.

С новым автомобилем вы знаете, что получаете, и он имеет полную заводскую гарантию.Вам не нужно беспокоиться о возможных проблемах с обслуживанием или о скрытых повреждениях в результате столкновения. Вы также можете выбрать цвет, линию отделки и уровень опций, а ставки финансирования обычно ниже, чем для подержанного автомобиля.

Ключевым недостатком покупки любого нового транспортного средства является быстрая амортизация. Даже когда у гибридов средний коэффициент износа ниже, чем у большинства обычных автомобилей (как это было исторически, когда цены на бензин были высокими), амортизация может составлять почти половину стоимости автомобиля за пять лет.В случае подключаемых гибридов и электромобилей амортизация фактически начинается с цены после стимулирования. Если вы внесли лишь небольшой первоначальный взнос, вы легко можете оказаться в перевернутом виде по кредиту, когда вы должны больше, чем стоит машина.

Как правило, подключаемые к электросети гибриды и электромобили имеют гораздо больше смысла сдавать в аренду как новый автомобиль, тем самым защищая потребителя от износа и устаревания. Точно так же, если такой зеленый автомобиль станет вторым или даже третьим автомобилем в вашем доме, есть отличные предложения по моделям вне аренды.

Ключ к выбору хорошего подержанного электрифицированного автомобиля — сосредоточиться на надежности, даже если на автомобиль по-прежнему распространяется заводская гарантия. Просто найдите автомобиль, который хорошо показал себя в наших рейтингах надежности.

Многие потребители, выбирающие подержанный гибрид или электромобиль, могут быть обеспокоены долговечностью дорогостоящей аккумуляторной батареи автомобиля. Однако наши ежегодные автомобильные опросы обычно показывают, что аккумуляторы имеют очень хорошую надежность, поэтому эти опасения не должны удерживать вас от покупки бывшего в употреблении гибрида или электромобиля.Тем не менее, некоторые модели, такие как Toyota Prius, были более надежными, чем другие.

Автопроизводители обязаны давать гарантию на аккумуляторы в качестве элемента контроля выбросов в большинстве штатов в течение восьми лет или 80 000 миль. В 15 штатах они обязаны давать на них гарантию на 10 лет или 150 000 миль. Вне гарантийного срока замена новых аккумуляторов для гибридов может стоить около 3000 долларов, хотя использованные аккумуляторы легко доступны за несколько сотен долларов.

Когда дело доходит до чисто электрических автомобилей, преимущества покупки новых аналогичны преимуществам гибридов, особенно в том, что касается приобретения новейших технологий аккумуляторов и зарядных устройств.Покупка нового электромобиля дает вам право на значительные налоговые льготы, включая федеральный налоговый кредит в размере до 7500 долларов США, которые недоступны покупателям подержанных электромобилей. И в отличие от гибридов, электромобили относительно просты с механической точки зрения. Конечно, как и в случае с любым другим автомобилем, шины, дворники и тормоза необходимо заменять по мере износа. Как и в случае с гибридными аккумуляторами, аккумуляторы электромобилей со временем теряют зарядную емкость. Углубленное исследование электромобилей (PDF) CR предполагает, что батареи электромобилей потеряют 10 процентов своей емкости в течение первых пяти лет и 20 процентов в течение первых 10 лет.Поскольку аккумулятор является единственным источником мощности двигателя, это более серьезная проблема для электромобилей, чем для гибридов. Однако если это происходит, обычно на это уходит много лет. По данным RepairPal, средняя стоимость замены аккумуляторной батареи электромобиля составляет 5500 долларов, хотя сбои случаются редко.

Независимо от того, покупаете ли вы новую или бывшую в употреблении, важно провести исследование, чтобы выбрать хорошую модель, и затем провести эффективные переговоры.

2022 Тойота Приус Прайм | Изучите возможности

Цены и цвета могут отличаться в зависимости от модели.

{«год»: «2022», «серия»: «priusprime», «colorCode»: «791», «grade»: «le», «trim»: «1235», «imageIndex»: «2», » imageBackground «:» белый «,» imagePath «:» https://www.toyota.com/imgix/content/dam/toyota/jellies/max «,» тип «:» серия «,» цвета «: [{» color «:» 791 «,» colorName «:» «,» colorTrim «:» 1235 «,» toolTipLabel «:» СИНИЙ МАГНЕТИЗМ «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «,» defaultGrade «:» le «}, {» color «:» 1G3 «,» colorName «:» «,» colorTrim «:» 1235 «,» toolTipLabel «:» МАГНИТНО-СЕРЫЙ МЕТАЛЛИК «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «,» defaultGrade «:» le «}, {» color «:» 4X1 «,» colorName «:» «,» colorTrim «:» 1235 «,» toolTipLabel «:» TITANIUM GLOW «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «,» defaultGrade «:» le «}, {» color «:» 1F7 «,» colorName » : «», «colorTrim»: «1235», «toolTipLabel»: «CLASSIC SILVER METALLIC», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «», «defaultGrade»: «le» } , {«color»: «089», «colorName»: «», «colorTrim»: «1235», «toolTipLabel»: «WIND CHILL PEARL ^{«, «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «», «defaultGrade»: «le»}, {«color»: «3U5», «colorName»: «», «colorTrim»: «1235», «toolTipLabel»: «SUPERSONIC RED «, «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «», «defaultGrade»: «le»}, {«color»: «218», «colorName»: «», «colorTrim»: «1235», «toolTipLabel»: «MIDNIGHT BLACK METALLIC», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «», «defaultGrade»: «le»}], «grades»: { «le»: {«обрезки»: [«1235»], «colors»: [{«color»: «791», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «1G3», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color» : «4X1», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «1F7», «toolTipLa bel «:» «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «}, {» color «:» 089 «,» toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription «:» » , «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «3U5», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «218», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}]}, «xle»: {» обрезки «: [» 1237 «],» цветов «: [{» цвет «:» 791 «,» toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» » }, {«color»: «1G3», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «4X1″, » toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «}, {» color «:» 1F7 «,» toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription «:» » , «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «089», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTi pCTALink «:» «}, {» color «:» 3U5 «,» toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «}, {» color «: «218», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}]}, «limited»: {«обрезки»: [«1239»], «colors»: [{«color»: «791», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «1G3 «,» toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «}, {» color «:» 4X1 «,» toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription » : «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «1F7», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», » toolTipCTALink «:» «}, {» color «:» 089 «,» toolTipLabel «:» «,» toolTipDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «}, {» color «: «3U5», «toolTipLabel»: «», «toolTipDescription»: «», «toolTipCTALabel»: «», «toolTipCTALink»: «»}, {«color»: «218», «toolTipLabel»: «», » toolTi pDescription «:» «,» toolTipCTALabel «:» «,» toolTipCTALink «:» «}]}}}}

Специальные сборы за подключаемые к электросети гибридные автомобили и электромобили

Государственное действие

В 28 штатах действуют законы, требующие особого регистрационного сбора для подключаемых к электросети электромобилей.Из них 14 штатов также взимают плату за подключаемые к сети гибридные автомобили. Эти сборы обычно дополняют традиционные сборы за регистрацию автотранспортных средств.

Десять штатов — Алабама, Арканзас, Гавайи, Иллинойс, Айова, Канзас, Северная Дакота, Огайо, Вашингтон и Вайоминг — приняли в 2019 году законы, изменяющие или добавляющие новые сборы за подключаемые к электросети электрические и некоторые подключаемые к электросети гибридные автомобили, больше, чем когда-либо предыдущий год. По состоянию на ноябрь 2020 года в 28 штатах действуют законы, требующие особого регистрационного сбора для подключаемых к электросети электромобилей.Из них 14 штатов также взимают отдельную, немного меньшую плату за подключаемые к сети гибридные автомобили.

Сборы варьируются от 50 долларов в год в Колорадо и на Гавайях до 225 долларов за подключаемый к электросети электромобиль в Вашингтоне. В 2019 году в Алабаме, Арканзасе, Огайо и Вайоминге были приняты законопроекты, устанавливающие или повышающие плату за электромобили до 200 долларов в год.

Поступления от этих дополнительных сборов чаще всего направляются в государственный транспортный фонд. Однако некоторые штаты также выделяют часть доходов от сборов на поддержку электромобилей.HB 2 штата Алабама (вступивший в силу в 2019 году) требует 50 долларов из 200 долларов за подключаемые электромобили, которые будут использоваться для оплаты новой инфраструктуры электромобилей.

Четырнадцать штатов также взимают плату за подключаемые к электросети гибридные автомобили, работающие на сочетании электричества и бензина. Плата за подключаемые к сети гибридные автомобили составляет 32 доллара в Айове, но вырастет до 48,75 доллара в 2021 году и 100 долларов в Алабаме, Арканзасе, Огайо и Западной Вирджинии. Южная Каролина — единственный штат без ежегодной платы, и вместо этого каждые два года требуется оплата в размере 120 долларов за полностью электрические автомобили и 60 долларов за гибридные автомобили.

По крайней мере, пять штатов — Калифорния, Индиана, Мичиган, Миссисипи и Юта — структурируют дополнительные регистрационные сборы, которые будут расти с течением времени, путем привязки сборов к индексу потребительских цен или другому показателю, связанному с инфляцией. Эти государства стремятся избежать снижения покупательной способности налогов на газ из-за многолетних структур фиксированных ставок.

Сборы с участников дорожного движения (RUC)

Специальные регистрационные сборы — не единственный механизм, который государства рассматривают для решения проблемы снижения налоговых поступлений на газ и обеспечения равноправия водителей.В 2019 и 2020 годах как минимум 19 штатов рассмотрели 34 законодательных акта, касающихся сборов с пользователей дорог (RUC). Из них по крайней мере семь штатов — Мэн, Невада, Нью-Мексико, Орегон, Юта, Вирджиния и Вашингтон — приняли восемь новых законов. Этот механизм финансирования перевозки, также известный как сборы за пройденные мили транспортного средства (VMT) или сборы с пользователей за пробег (MBUF), направлен на более тесную увязку транспортных налогов с фактическим использованием проезжей части водителем по сравнению с традиционными налогами на топливо.

С 2013 года по крайней мере в 10 штатах были проведены исследования или пилотные программы, изучающие осуществимость RUC.Эти усилия также были поддержаны федеральным правительством в рамках программы грантов «Альтернативы финансирования наземных транспортных систем» (STSFA). На сегодняшний день гранты STSFA получили одиннадцать штатов. Модель финансирования RUC требует, чтобы водители платили на основе пройденных миль, а не израсходованных галлонов топлива. Орегон и Юта разрешают водителям участвовать в программе RUC вместо уплаты специальных регистрационных сборов на подключаемые гибридные автомобили и электромобили.

OreGo была запущена в качестве пилотной программы в 2015 году, расширена до HB 2017 (2017) и снова модифицирована HB 2881 (2019).Ключевые положения нового закона сняли ограничение на количество транспортных средств, которые могут участвовать, увеличили минимальный рейтинг миль на галлон (миль на галлон) на три до 20 миль на галлон, заменили плату за милю на формулу, равную 5% от государственной налог на лицензию на бензин за галлон и завершенные возмещения участникам, уплачивающим налоги на топливо, превышающие сумму, причитающуюся в счет оплаты за милю. Согласно данным Министерства транспорта штата Орегон, соответствующие транспортные средства оплачивают базовый регистрационный сбор в размере 43 долларов в год плюс RUC в размере 1,8 цента за милю.

Программа

, штат Юта, утвержденная SB 136 (2018) и SB 72 (2019), устанавливает ставку за милю в размере 1,5 цента за милю до тех пор, пока общая сумма не будет соответствовать годовой фиксированной ставке. В 2020 году фиксированная плата за электромобили в штате Юта составит 90 долларов, а в 2021 году она возрастет до 120 долларов. С участников RUC никогда не может взиматься плата, превышающая эту сумму, и они получают ежемесячные счета на основе пройденных миль. По данным Министерства транспорта штата Юта, для электромобилей 120 долларов равны 8000 миль пробега.

Чтобы узнать больше о сборах с пользователей дорог и о том, что делают штаты, посетите веб-страницу NCSL RUC.NCSL также отслеживает законодательство штата, относящееся к RUC, в своей базе данных законодательства о финансировании транспорта и финансировании.

Категории гибридных и электромобилей

Гибридные и электромобили обычно делятся на следующие категории:

• Plug-in электромобили (PEV). Это общий термин для любого автомобиля, который хотя бы частично работает от аккумулятора и заряжается от электричества.
• Аккумуляторные электромобили (BEV). BEV, такие как Nissan Leaf, полностью работают от электродвигателя и аккумуляторной батареи.Его также называют полностью электрическим транспортным средством.
• Подключаемые гибридные электромобили (PHEV). PHEV, такие как Chevrolet Volt, сочетают в себе два режима движения в одном автомобиле. У них есть электродвигатель и аккумулятор, но они могут переключиться на бензин, когда заряд аккумулятора истощится.
• Гибридные электромобили (HEV). HEV, такие как Toyota Prius, используют бензиновый двигатель с электродвигателем. Хотя в этих автомобилях есть электродвигатель и аккумулятор, они не подключаются к сети для подзарядки.

Дополнительные ресурсы

Измерение высокого напряжения на гибридных автомобилях

Технология гибридных автомобилей может только зарождаться, но эта область быстро растет. Каждый крупный производитель автомобилей и грузовиков разрабатывает гибриды, и гибридная технология — это ступенька к передовым компонентам электропривода, которые будут использоваться как в транспортных средствах на водородных топливных элементах, так и в чисто электрических транспортных средствах. Сложность и сложность современных гибридов намного выше, чем у обычных автомобилей или грузовиков.

Это особенно очевидно при сравнении гибридных и негибридных электрических цепей. В то время как электрическая система обычного транспортного средства почти полностью приводится в действие напряжением от двенадцати до четырнадцати вольт, современные гибридные транспортные средства могут производить пять или более различных напряжений цепи в диапазоне от 12 до 650 вольт. Используются как переменный, так и постоянный ток, часто встречаются переменные напряжения.

Гибриды спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму необходимость в непосредственном измерении высоковольтных цепей под напряжением.Однако будут моменты, когда опытному специалисту по гибридным автомобилям потребуется именно это. Хотя такие статьи, как эта, могут только дополнять информацию об услугах OEM, существуют некоторые общие меры предосторожности, которые профессиональный техник должен предпринять при приближении к высоковольтной цепи.

В данной статье под высоким напряжением понимается напряжение в цепи более 50 вольт. Хотя высоковольтные системы большинства гибридов обычно не требуют отключения при выполнении планового технического обслуживания, высоковольтные системы должны быть отключены перед отсоединением или снятием высоковольтных кабелей или компонентов.Например, отключение компонентов высокого напряжения может быть полезно при диагностике замыкания на землю гибридного автомобиля. Такая работа требует использования миллиомметра или измерителя сопротивления изоляции, о которых мы поговорим в одной из следующих статей.

Потенциально опасные электрические токи могут генерироваться или передаваться любым из четырех различных типов гибридных компонентов: (1) высоковольтный аккумуляторный блок , (2) конденсаторы внутри блока инвертор-выпрямитель автомобиля, (3 ) электродвигатель или двигатели, также известные как мотор-генераторы , и (4) высоковольтные кабели , обычно оранжевого цвета, которые соединяют эти основные компоненты вместе.

Одним из наиболее распространенных измерений высоковольтной системы гибридного транспортного средства является показание напряжения, которое снимается после отключения системы, чтобы убедиться, что она была отключена должным образом. Давайте рассмотрим общие шаги, которые обычно требуются для того, чтобы установить, что система высокого напряжения гибрида была безопасно отключена.

Подготовка к работе

Прямые измерения потенциально действующих высоковольтных и сильноточных цепей требуют планирования и сосредоточения. Хотя ожидается, что во время следующей процедуры будет обнаружено небольшое напряжение или полное его отсутствие, если система была должным образом отключена и не имеет неисправностей, всегда предполагайте, что цепь находится под напряжением.Сообщите другим, что вы будете работать над высоковольтной схемой. Снимите все украшения, а также любые металлические предметы, которые могут выпасть из любого кармана.

Поверните ключ зажигания автомобиля в положение OFF и выньте ключ. Если автомобиль оборудован функцией запуска без ключа, отключите ее и убедитесь, что брелок находится вне зоны досягаемости автомобиля. Отключите обычную свинцово-кислотную аккумуляторную батарею на 12 В от автомобиля. Прежде чем продолжить, подождите установленное время — которое может составлять до десяти минут, в зависимости от требований производителя оборудования — чтобы дать высоковольтным конденсаторам системы разрядиться.

Чтобы безопасно отключить или изолировать высоковольтные цепи гибрида, вам необходимо иметь:

1. понимание утвержденных производителем процедур отключения высоковольтной системы для конкретного транспортного средства, которое обслуживается
2. пара резиновых или синтетических резиновых изолирующих перчаток, рассчитанных на напряжение не менее 1000 вольт переменного тока (класс 0), без дефектов;
3. цифровой мультиметр, рассчитанный как минимум на 1000 вольт, CAT III или CAT IV, и
4. электрических проводов, которые рассчитаны как минимум на 1000 вольт, CAT III или CAT IV, и которые оснащены по крайней мере одним изолированным крокодилом клип.

Автомобильные счетчики и провода Fluke 88 и 1587 рассчитаны на напряжение 1000 вольт, CAT III и CAT IV. Перчатки, измеритель и провода должны иметь номинальное напряжение, превышающее максимальное напряжение, которое вы планируете измерять. Резиновые изоляционные перчатки необходимо проверять перед каждым использованием в соответствии со спецификациями производителя перчаток и периодически проверять. Большинство производителей перчаток также рекомендуют или требуют надевать кожаные защитные средства поверх изолирующих перчаток, чтобы защитить их.

Поскольку все механизмы отключения гибридного автомобиля напрямую подключены к высоковольтным кабелям, необходимо надевать изолирующие перчатки при отключении сервисного штекера гибридного автомобиля (Ford, Toyota, Lexus) или выключении его аварийного выключателя высокого напряжения (Honda).

Убедившись, что ключ зажигания автомобиля вынут, функция запуска без ключа (если имеется) отключена и аккумулятор 12 В отключен, вы обычно надеваете пару резиновых изолирующих перчаток, а затем отсоединяете систему высокого напряжения автомобиля, сняв выключите сервисный штекер или установите предохранительный выключатель в положение ВЫКЛ. в соответствии с рекомендациями производителя. Отсоединяя аккумуляторную батарею 12 В автомобиля, вы гарантируете, что правильно работающая система механически изолирует аккумуляторную батарею гибридного автомобиля до тех пор, пока аккумулятор на 12 В не будет повторно подключен.

Если транспортное средство было выключено правильно, и если в его электрической системе нет неисправностей:

• мотор-генераторы не будут производить ток, так как они не будут вращаться механически и не будут иметь доступа к внешние источники тока;
• на его конденсаторах не будет тока, которые будут разряжены в течение заданного интервала времени;
• в высоковольтных кабелях транспортного средства не будет тока, НО:
• высоковольтная аккумуляторная батарея транспортного средства БУДЕТ оставаться заряженной и, таким образом, является потенциальным источником тока, хотя она будет изолирована от остальной системы

Один раз все необходимые меры безопасности были выполнены, сервисная информация производителя может потребовать от вас снять показания напряжения с помощью соответствующего измерителя, чтобы убедиться, что все источники высокого напряжения изолированы или разряжены.

Снятие показаний

Предполагая, что высоковольтная система автомобиля была должным образом отключена и вы надели изоляционные перчатки, показания напряжения можно снимать. Прежде чем сделать это, включите измеритель, выберите «Вольт постоянного тока» и убедитесь, что измеритель работает, измерив известный источник тока низкого напряжения, такой как 12-вольтовая аккумуляторная батарея автомобиля. Неисправные счетчики или провода могут давать ложные показания «нулевого напряжения»!

Поскольку высоковольтные цепи гибридного автомобиля изолированы от заземления шасси, показания снимаются непосредственно на высоковольтных соединениях.Информация об услугах OEM предоставит инструкции о том, что и где измерять. Это показание обычно снимается на «нормально выключенных» реле безопасности высокого напряжения, которые связывают аккумуляторную батарею гибридного автомобиля с остальной системой. Однако, если сервисные работы требуют обнажения или отключения высоковольтных кабелей, вам необходимо убедиться в отсутствии напряжения, сняв показания между концами высоковольтного кабеля, а также между каждым концом высоковольтного кабеля и землей автомобиля.

Ветераны высоковольтных работ традиционно пользуются «правилом одной руки» при работе в высоковольтной цепи.Это означает, что для работы с высоковольтной цепью одновременно можно использовать только одну руку. Цель этого правила — снизить риск поражения электрическим током, который может вызвать остановку сердца, от тока, проходящего через техника. Такая дисциплина добавляет уровень безопасности к защите, уже обеспечиваемой резиновыми изоляционными перчатками.

Чтобы придерживаться «правила одной руки» при прямом считывании показаний высоковольтной цепи, важно, чтобы у вас был хотя бы один электрический провод, снабженный изолированным зажимом типа «крокодил».Одной рукой подключите провод с зажимом типа «крокодил» к одному из выводов схемы, а затем поместите другой вывод в контакт с другим выводом, чтобы сделать показания. Не более одной руки должны держать поводок или касаться земли транспортного средства в любое время.

Не допускайте обратного зондирования высоковольтных разъемов, так как это может привести к их повреждению. Не используйте какие-либо спреи, в том числе чистящие спреи, вокруг высоковольтных цепей, так как это может вызвать возбуждение воздуха, окружающего цепь, и сделать его проводящим. Помните, что цепь на 600 вольт имеет гораздо большую способность производить электрическую дугу, чем цепь на 12 вольт.Используйте изоленту, чтобы немедленно изолировать все открытые высоковольтные клеммы, которые были отсоединены.

Собираем обратно

Любое высоковольтное соединение, закрепленное болтом или гайкой с резьбой, необходимо затягивать в соответствии со спецификациями производителя. Качество электрического соединения, а также его устойчивость к коррозии зависят от правильного момента затяжки.

Убедитесь, что вы не оставили деталь или инструмент в области, над которой работаете. Если в системе HV автомобиля есть съемная сервисная заглушка, убедитесь, что она плотно и правильно вставлена, когда вы переустанавливаете ее.Не подключайте аккумулятор 12 В повторно до тех пор, пока сервисный штекер или выключатель HV транспортного средства не будет возвращен в исходное положение, а все снятые крышки доступа не будут повторно установлены.

После сборки автомобиля и подключения к нему аккумулятора 12 В запустите его и проверьте коды и / или состояние ГОТОВ. Некоторые гибридные системы будут устанавливать коды всякий раз, когда система была нарушена или отключена, поэтому коды, возможно, придется очистить, а затем проверить, возвращаются ли они. При необходимости инициализируйте электрические системы, такие как электрические стеклоподъемники.Выполните пробную поездку на автомобиле, чтобы убедиться в его нормальной работе. Наконец, проверьте изоляционные перчатки на предмет дефектов, прежде чем убирать их.

Что следует помнить

Безопасное измерение высоковольтных и сильноточных цепей требует дисциплины и осознанности. Коротких путей нет: необходимы надлежащие процедуры и оборудование. Помните, что после выключения автомобиля отсоединение аккумулятора 12 В — это первый шаг в процедуре измерения высокого напряжения, а повторное подключение — последний шаг перед повторным включением автомобиля.

Найдите время, чтобы разработать безопасные методы измерения высокого напряжения, прежде чем гибридные технологии станут обычным явлением, и вы заложите основу для конкурентоспособного и прибыльного набора навыков, который будет хорошо служить вам в будущем.

Autonomie — гибридные электромобили

Конфигурация с разделением мощности Гибриды Power split объединяют в себе лучшие аспекты как последовательных, так и параллельных гибридов для создания чрезвычайно эффективной системы.Эта система распределяет мощность двигателя по двум направлениям: один идет к генератору для производства электроэнергии, а другой проходит через систему механической передачи для привода колес. . Последовательный путь обычно избегают, потому что он менее эффективен. Основная дополнительная особенность заключается в том, что частота вращения двигателя, генератора и двигателя не связана, что дает дополнительную свободу в управлении. Наиболее распространенная конфигурация, называемая разделением входов, состоит из устройства разделения мощности (трансмиссии), двух электрических машин и двигателя. Было реализовано несколько вариантов разделения мощности, каждый из которых дает разные преимущества: В одномодовом гибриде с разделением мощности первая электрическая машина используется для управления частотой вращения двигателя, а вторая обеспечивает оставшуюся мощность, необходимую для отслеживания движения транспортного средства. Двухрежимная система питания состоит из комбинированного режима в дополнение к входному режиму. В этом случае размер электрической машины может быть минимизирован, поскольку каждый двигатель используется для управления частотой вращения двигателя в различных условиях.Помимо минимизации требований к мощности электрической машины, эффективность системы может быть дополнительно повышена за счет уменьшения рециркуляции энергии за счет использования фиксированных шестерен. Множество дополнительных вариантов были запатентованы и в настоящее время исследуются. Основные многомодовые эффекты разделения мощности: Меньшие пиковая мощность и размеры электрических машин, особенно для больших транспортных средств Добавление сцепления в трансмиссию увеличивает потери при вращении и насосе ДВС может быть не в оптимальной точке в режиме фиксированной передачи Повышенное тяговое усилие на фиксированной передаче л

.