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.
Интересно знать! Грузовики-гибриды несерийно выпускались в Чикаго до 1940-х годов.
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.
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
- 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.
При сгорании 1 л бензина и от работы аккумулятора массой 4,5 ц получается одинаковое количество энергии.
Функционирование двигателя-гибрида
Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:
- на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
- при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
- в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.
Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.
Схемы взаимодействия мотора и ДВС
Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.
Последовательная схема
Параллельная схема
Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.
Последовательно-параллельная схема
- работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
- поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
- интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.
Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.
Преимущества и недостатки гибридных авто
Транспорт с гибридной силовой установкой расходует на 30 % меньше топлива по сравнению со стандартными моделями. На этом преимущества использования гибридного автомобильного двигателя не заканчиваются:
- минимальное количество вредных выбросов за счет технологий рекуперативного торможения, наличия емкой АКБ;
- согласованность функций ДВС и электромотора;
- полезные инновации – опции стоп-старта, рециркуляции отработанных газовых смесей (подогревают тосол), изменение фазы распределения газов;
- наличие водяного насоса с электроприводом, системы климат-контроля и усиления руля, улучшенного качения покрышек;
- эффективность при работе на холостом ходу в городских условиях;
- возможность продолжительной поездки без дозарядки аккумулятора – заправляется бак;
- поддержка выбранного режима за счет компьютерного управления;
- низкий уровень шума работающего мотора.
Выбор детского автокресла. Базовые критерии
К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:
- необходимость регулярной нагрузки на АКБ;
- батарея может разряжаться до критического состояния при низкой температуре;
- проблемы с самостоятельным ремонтом машины;
- дорогая цена запчастей, которые не всегда есть в наличии в сервисных центрах.
Минусом для некоторых пользователей является высокая цена транспорта – даже недорогие японские гибридные автомобили Toyota Yaris стоят около 18 тыс. евро.
Типы гибридных агрегатов
Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:
- микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
- среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
- полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.
Микрогибридные силовые агрегаты впервые сконструировал и выпустил бренд Тойота.
Классификация по степени электрификации
В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.
Микрогибрид
У моделей есть функции рекуперации энергии во время торможения, автоматика типа стоп-старт. Микрогибриды подразделяются на три типа:
- машины с системой старт-стоп;
- транспорт со старт-стопом и рекуперативным торможением;
- модели, объединяющие две технологии, со свинцово-кислотным AGM–аккумулятором и объединенным блоком стартера/генератора.
При экономичности топлива и экологичности, электрического воздействия на привод не происходит.
Важно! Данный транспорт нельзя назвать гибридными машинами на 100 %.
Мягкий гибрид
Интересно знать! Система Kinetic Energy Recovery мягкогибридных машин также используется в Формуле-1.
Полный гибрид
Транспортное средство не заряжается от сети, а только в процессе рекуперации. При разрядке литий-ионного аккумулятора можно переключиться на ДВС.
Гибриды-плагины
Инновационные модели двигаются при задействовании усилий двух моторов, отличаются объемной мощной батарей (от 70 до 100 лошадей). Рядом с люком бензобака расположен порт для зарядки от розетки. Особенность плагинов – преодоление расстояния до 50 км только на электрической тяге.
Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом
Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:
- вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
- электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
- компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
- электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.
Полный гибридный привод – единственный вариант гибридов, объединяющий функции старт-стопа, рекуперации, режим электротяги и систему E-Boost.
Перспективы автомобилей-гибридов
Новизна технологии совмещенного мотора приводит к неполному пониманию автолюбителями, что же такое и как работает гибридный двигатель на подобном автомобиле.
С учетом 20-летних разработок бренда Тойота у гибридов есть множество перспектив развития.
Машины с облегченным кузовом, емкими и компактными аккумуляторами, простой и быстрой зарядкой, усовершенствованным режимом рекуперации в ближайшем будущем завоюют рынок.
У гибридных авто ДВС не подвергается критическим нагрузкам, а с учетом цикла Аткинсона его моторесурс выше, чем у стандартного двигателя. Для сокращения расходов на топливо машины оснащаются ГБО, совместимыми с электронными блоками управления.
При внешней схожести с бензиновой техникой автовладельцы сталкиваются со сложностью обслуживания и огромным разбегом стоимости. Даже при отсутствии поломок и значительном пробеге цена машины окупиться через 5 лет.
Но минимальные затраты на горючее стоят таких вложений.
Однако, будущее гибридного транспорта – только за моделями plug-in, которые реально экономят топливо. Плагины привлекательны бесшумным плавным электродвигателем, динамикой бензинового мотора, обеспеченной массивным электрическим бустом. Чтобы использовать машину полноценно, необходимо развитие зарядной инфраструктуры – установка специальных розеток на АЗС.
Что такое гибридный автомобиль, как он работает, преимущества и недостатки
Auto.TodayAuto.Today
Что представляют собой гибридные автоЧто такое гибридный двигательКак работают гибридные автоПреимуществаНедостаткиСтоит ли покупатьРейтинг гибридных автомобилейvar index=document.getElementsByClassName('index-post');if (index.length>0){var contents=index[0].getElementsByClassName('contents');if (contents.length>0){contents=contents[0]; if (localStorage.getItem('hide-contents') === '1'){contents.className+=' hide-text'}}}
Что представляют собой гибридные авто
Прежде чем говорить о таком чуде техники, как гибридный автомобиль, следует понимать, что означает само слово «гибрид». В переводе с греческого языка — это помесь, т. е. нечто, сочетающее в себе признаки двух или более объектов.
Если говорить о гибридных представителях автомобильного мира, здесь речь идёт о машинах, совмещающих в своей конструкции два типа силовых агрегатов, работающих совместно.
Как правило, это двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатель.
Основное достоинство гибридных автомобилей заключается в том, что они могут подпитываться как электроэнергией, так и обычным топливом. Например, для перемещения по городу, когда проезд затрудняется пробками и простоями, экономичней использовать электроэнергию. Если же машина может набрать полный ход, рациональней будет бензиновая подпитка.
Что такое гибридный двигатель
Сегодня разработаны и успешно внедрены разнообразные виды гибридных установок. Некоторые разновидности отводят электродвигателю лишь вспомогательную функцию — это так называемые облегчённые установки. В большинстве усовершенствованных гибридных автомобилей используются более мощные электродвигатели, эффективно спаренные с ДВС, которые могут самостоятельно приводить автомобиль в движение.
Важно! В гибридном автомобиле водитель не может самостоятельно переключить режим езды на топливе или электричестве — компьютер сам выбирает наиболее эффективный режим.
В том или ином случае, процессом распределения «полномочий» заведует мощный компьютер, который, в зависимости от ситуации, решает, какой движок должен работать в определённый момент, а, возможно, и оба сразу, если, например, машине приходится интенсивно и часто разгоняться.
В нескольких словах, схема запуска гибридного двигателя выглядит следующим образом: сначала работает электродвигатель и аккумуляторы, подпитывая энергетический центр, который направляет потоки энергии на мотор.
В результате процесса, автомобиль стартует с места, причём происходит это плавно и бесшумно. Когда электродвигатель достигает максимальной для себя скорости, подключается топливный агрегат.
В процессе работы ДВС вырабатывает энергию, часть которой благополучно переводится аккумулятору, заряжая тем самым его.
Знаете ли вы? Самый громкий звук исходит от гибрида в результате всплеска тосола в системе охлаждения, когда автомобиль заводят.
Как работают гибридные авто
Принцип работы того или иного гибридного автомобиля может отличаться.
Среди современных моделей различают несколько основных типов:
последовательный — система, где основное автомобильное питание исходит от электродвигателя, а ДВС служит для подзарядки его батареи и работает в минимальном режиме;мягкий — электромотор сам по себе не в состоянии заводить автомобиль, но используется для запуска основного двигателя и поддержки его работы, что даёт возможность снизить потребление топлива;параллельный — предусматривает независимую работу различных силовых агрегатов, когда электромотор и двигатель внутреннего сгорания могут по очереди или одновременно приводить ТС в движение;полный — в данном варианте основная функция отводится электродвигателю, который может заставить двигаться авто на любом этапе: при запуске, ускорении или в режиме постоянной скорости; в такого рода автомобилях используются электрокомпоненты намного габаритней и мощнее, поэтому их сложнее установить, зато система помогает значительно сэкономить на топливе и улучшить динамику ТС.
Интегрирование электромотора в ДВС даёт массу преимуществ, среди которых можно выделить следующие:
Уменьшение расхода топлива. Как правило, гибридные авто используют на 25% меньше бензина, чем обычные. Если учесть, что цены на топливо растут с каждым днём, этот пункт по праву можно назвать основным.
Значительно меньший показатель токсичности выхлопов, а при остановке авто, когда бензиновый двигатель прекращает работу, выбросов углекислого газа практически вообще не происходит.
Исследования показали, что гибридный автомобиль выбрасывает на 90% меньше вредных веществ, чем простой.Большой запас хода, обусловленный тем, что аккумуляторы подзаряжаются от ДВС — это даёт преимущество гибридам перед электрокарами.
В то же время они дольше обходятся без топлива.Улучшенная динамика при движении.Комфорт для водителя и пассажиров. В данном пункте стоит отметить отсутствие шумов в автомобиле, когда он стоит на месте.
Ознакомившись с преимуществами гибридных автомобилей, может создаться впечатление, что это идеальные транспортные средства, лишённые каких-либо недостатков.
Однако это не совсем так, и здесь не обошлось без «ложки дёгтя». Главным минусом выступает тот факт, что ремонт гибридов обходится на порядок дороже, чем традиционных авто.
Это объясняется тем, что комплектация их конструкции намного сложнее.
Знаете ли вы? Гибридные автомобили Toyota Prius собирают на территории РФ, но жителям страны дешевле ввезти авто из Японии, поскольку льготный таможенный сбор составляет приблизительно 6 тыс. евро.
Кроме этого, можно выделить и такие недостатки, как:
Нехватка хороших специалистов, которые могут гарантировать проведение качественных ремонтных работ. Как уже говорилось, устройство двигателя довольно сложное, а сами автомобили являются относительным новшеством, поэтому их обслуживание вызывает сегодня некоторые затруднения.
Необходимость замены аккумуляторов, которые служат не более 8 лет. К тому же они могут саморазряжаться и не выдерживают серьёзных температурных колебаний. Остаётся также незакрытым вопрос о том, как утилизировать аккумуляторы, и чем чревато будет их уничтожение для окружающей среды.
Безусловно, минусов у гибридов намного меньше, чем преимуществ, поэтому интерес к ним с годами возрастает. Но есть ещё один важный пункт, препятствующий массовой покупке таких авто, — их высокая цена. Сегодня один из недорогих гибридных автомобилей Toyota Prius в России стоит около 1,2 млн руб., а это означает, что не каждый может стать владельцем такого транспорта.
Рекомендуем для прочтения:
Налог на гибридные автомобили в России: величина и правила оплаты
Всё о «растаможке» гибридных автомобилей
Лучшие гибридные автомобили в России в 2019 году
Двигатели для электромобиля: как устроены и принцип их работы
Вопрос о том, стоит ли покупать гибридный автомобиль, неоднозначен. Конечно, масса его положительных характеристик свидетельствует в пользу приобретения. Здесь одним из главных факторов выступает финансовая сторона вопроса.
Если вы уверены, что достаток позволяет не только купить транспортное средство с комбинированной системой силовых агрегатов, но и обслуживать его в дальнейшем, значит сомнения можно откинуть — автомобиль действительно того стоит.
К тому же, экономия на топливе компенсирует автовладельцу часть затрат на возможный ремонт или замену батарей.
В кругах автолюбителей можно услышать мнение о том, будто бы гибриды менее надёжны, что, в свою очередь, может отпугнуть потенциального покупателя.
Этот миф напрочь опровергают рейтинги, проводимые в США и странах ЕС, согласно которым, гибридные авто занимают лидирующие позиции по показателям надёжности.
В этом «умном» транспорте системы идеально работают самостоятельно, выполняя все операции без участия водителя.
Важно! Конструкция гибрида с электродвигателем предусматривает оснащение многоуровневой системой защиты, работающей в автоматическом режиме, которая исключает риск поражения током водителя или пассажиров.
Теперь, опираясь на все «за» и «против», вам предстоит самостоятельно сделать выбор в пользу покупки гибридного автомобиля или машины со стандартной комплектацией, работающей на топливе.
Стоит отметить, что правительства многих стран всячески поощряют владельцев, приобретающих гибриды, вводя для них определённые льготы.
Например, в США введён ряд налоговых льгот, а в России уменьшена пошлина на ввоз импортных гибридных авто.
Рейтинг гибридных автомобилей
Наибольшую популярность гибридные автомобили имеют сегодня в США и Канаде. Но нужно отметить, что и довольно много западных стран устремили свой взор в сторону нового поколения машин. Связано это, прежде всего, с экологичностью и экономичностью таких транспортных средств.
Впервые гибридные автомобили были поставлены на массовое производство в Японии, когда компания Toyota выпустила сначала свой первый Prius, а затем и кроссовер Lexus RX400h.
Далее тенденцию подхватил концерн Volvo Group, начав производство гибридной грузовой и транспортной техники.
Тем, кто решился на приобретение гибридного автомобиля, стоит ознакомиться с рейтингом наиболее востребованных и практичных транспортных средств, которые к тому же имеют лучшие показатели экологической составляющей, а именно:
Toyota Prius Hybrid — «отец» современных гибридных автомобилей. Машина хоть и не может похвастаться особо привлекательным дизайном, но обладает такими достоинствами, как небольшой расход топлива (около 4 л на каждые 100 км) и надёжность.
Hyundai loniq Hybrid — корейская новинка на рынке России. Это первый гибрид концерна, основное достоинство которого заключается в высокой экологичности. Автомобиль имеет богатое техническое оснащение и оригинальный дизайн. Большим плюсом выступают скоростные качества и отличная управляемость.
Кроссовер Toyota RAV4 Hybrid — гибридная версия японского ДВС автомобиля, которая по внешним данным и общим габаритам практически идентична с ним. Достоинством и отличительной чертой авто является сниженное потребление топлива и гораздо меньший объём выброса вредных веществ в атмосферу.
Chevrolet Malibu Hybrid — комфортный американский гибрид, вместительный седан с выразительным дизайном и эффектным салоном с современной техникой. Здесь предусмотрена качественная система безопасности, включающая 10 подушек и камеру заднего вида.
Ford Fusion Hybrid — отличный среднеразмерный седан для всей семьи, который имеет вполне доступную цену, а в будущем поможет сэкономить на топливе.
История создания гибридных автомобилей берёт своё начало ещё в далёком 1839 году, когда шотландскими инженерами был разработан первый электрокар. Хотя в те времена изобретению электромотора не придали большого значения, незамеченным он тоже не остался. Сегодня гибриды благополучно укрепились на автомобильном рынке и по праву считаются транспортом будущего.
Всё о гибридах: как они устроены и какими бывают — DRIVE2
Гибридные автомобили уже перестали вызывать удивление на улицах, но их конструкция до сих пор является для многих загадкой
Ответить на вопрос об устройстве современного гибрида одновременно и просто, и сложно. В общем понимании, это автомобиль, силовая установка которого состоит из электромотора и двигателя внутреннего сгорания, которые так или иначе совместными усилиями вращают колёса.
Этого достаточно, чтобы объяснить любому непосвящённому, что значит загадочное слово Hybrid на кузове обычной с виду машины.
Но стоит копнуть глубже — и голова идёт кругом от того, какое количество технических решений и вариантов компоновок наворотили создатели современных гибридов! Запутаться в обилии терминов и инженерных решений проще простого, но в нашем материале мы разобрались, какими вообще бывают гибриды и как они все устроены. Первый критерий, по которому можно разделить все гибридные автомобили, — насколько развита их способность двигаться на электротяге.
Микрогибриды — простейшая форма гибридной жизни
Самая примитивная форма гибридизации — это продвинутая версия системы «старт-стоп». Здесь никакие электромоторы не толкают автомобиль вперёд, и гибридной такая технология является достаточно условно, поэтому сразу выделим микрогибриды в особую категорию вне всяких классификаций.
В таких автомобилях специальный мощный стартер способен не только раскручивать двигатель для запуска, но и работать как генератор при рекуперативном торможении.
Собираем «бесплатное» электричество — экономим на паразитной нагрузке ДВС (у которого нет необходимости вырабатывать бортовое электричество в дополнение к основным тяговым обязанностям), а значит и расходе топлива.
Подобранная буквально с дороги и сохранённая в усиленной батарее и/или специальном накопителе электроэнергия идёт потом на перезапуск двигателя внутреннего сгорания при работе системы «старт-стоп», питание климатической установки, электроприводов, светотехники и других бортовых устройств, а сэкономленное на этом топливо — на дополнительные километры пробега. Подобные технологии используют многие производители: это i-ELOOP от Mazda, e-HDI от Peugeot, Blue Drive от Hyundai и другие.Производители заявляют, что микрогибридная технология позволяет экономить до 10-15% топлива
Высшая степень электрификации: гибриды типа plug-in
Но настоящие, полноценные гибриды всё-таки способны на большее, как с точки зрения экономии топлива, так и в плане тяговых возможностей.
Всё потому, что их электродвигатели не только собирают электроэнергию в роли генераторов для зарядки батарей, но и вращают колёса совместно с двигателем внутреннего сгорания. Только делают это по-разному.
Самые совершенные конструкции обеспечивают возможность двигаться как с помощью совместных усилий ДВС и электромотора, так и на чистой электротяге, причём достаточно продолжительное время. Для этого их батарея имеет увеличенный объём, электромотор — высокую мощность (70-100 л.с.
и выше), а наряду с лючком бензобака в кузове имеется и порт для подключения электрического шнура для зарядки от обычной розетки. Это решение получило общераспространённое обозначение plug-in (плаг-ин) и по своей сути представляет собой промежуточное звено между традиционными автомобилями и электрическими
Всё потому, что благодаря в разы более объёмной, чем у обычных гибридов, батарее «плагины» могут преодолевать на электротяге без единой вспышки в цилиндрах ДВС до 50 километров. Это вполне приличная по городским меркам дистанция, безвредно для окружающей среды повторять которую можно снова и снова при условии регулярной «дозаправки» батарей из розетки.
Но усреднённый показатель с учётом условий движения и разницы в технических характеристиках — около 25-30 км. Что тоже, впрочем, немало.
Ведь способность полноценно передвигаться на электричестве в коротких городских поездках является серьёзным конкурентным преимуществом перед другими, более простыми гибридами, которые едва ли доедут на электротяге до следующего светофора!
Меньшая степень электрификации: полные и умеренные гибриды
Гибридные автомобили, которые не умеют заряжаться от розетки, также делятся на подвиды: это полные и так называемые умеренные (mild в англоязычных источниках).
Первые благодаря большему объёму батарей, большей мощности электромотора способны двигаться исключительно на электротяге обычно в пределах 2-4 километров, а вторые используют слабенький электромотор только в качестве помощника для ДВС и «на батарейках» (ввиду их скромного объёма и общей примитивной конструкции системы) не способны проехать и метра.
При этом умеренные гибриды запасают энергию только посредством рекуперативного торможения, а полные ещё и с помощью двигателя внутреннего сгорания, соединённого, как правило, с отдельным генератором.Типичный представитель класса умеренных гибридов — Honda Civic Hybrid, CR-Z и все остальные «Хонды», использующие фирменную технологию IMA (Integrated Motor Assist).
Умеренными гибридами также являются американцы Buick LaCrosse, Chevrolet Malibu и Impala, BMW ActiveHybrid 7. А ещё умеренным гибридом является… гиперкар Ferrari LaFerrari! Ему ни к чему чистая электрическая тяга, а вот дополнительная мощность в 163 л.с.
в дополнение к бензиновым 800 будет очень кстати!Идеологически умеренные гибриды ближе к классу микрогибридов и часто понимаются как единое целое. Хотя различие между ними всё же есть: в отличие от умеренных, микрогибриды неспособны поддержать бензиновый двигатель своей тягой.
Полные же гибриды концептуально стремятся к классу «плагинов» и кратковременно способны произвести на неподготовленного человека примерно такое же впечатление — могут ведь ехать бесшумно! Однако реальное использование чётко обозначает пропасть между потребительскими качествами первых и вторых, если, конечно, использовать преимущество зарядки от розетки гибрида типа plug-in.Все гибриды также делятся на подвиды в зависимости от того, какой двигатель непосредственно вращает колёса. Здесь мы переходим ко второму основному критерию классификации гибридных машин — компоновке.
Умеренные гибриды ещё и едут более чем умеренно, так как электродвигатели там применяются слабые (10-20 кВт), максимальный запас электроэнергии ничтожен, а масса выше, чем у не гибридных версий той же модели. Впрочем, то же самое, только в чуть меньшей степени, можно сказать и про большинство полных гибридов. Взять хотя бы наши впечатления от теста гибридного Nissan Pathfinder нового поколения
Компоновка: последовательные гибриды
В случае, когда двигатель внутреннего сгорания в принципе не вращает колёса механическим способом, гибрид представляет собой по сути электромобиль с бортовым генератором электричества, роль которого и исполняет ДВС. Такие гибриды принято именовать последовательными.
Эта схема отличается простотой, так как нет необходимости сооружать сложную трансмиссию — электромоторы вращают колёса через единственную главную передачу, которая служит для формирования нужного крутящего момента. Но класс последовательных гибридов сегодня представлен единичными моделями, так как эффективность подобного решения неоднозначна.
Ведь энергию сгорания топлива приходится преобразовывать сначала в механическую, потом механическую в электрическую, а в конце электрическую — в работу непосредственно на колёсахПоэтому функционирующий по такой схеме гибрид должен обязательно иметь хорошо развитые электрические способности.
Ярким представителем этого класса электромобилей-гибридов был более не выпускаемый седан Fisker Karma, а из современников упомянем, прежде всего, Chevrolet Volt и BMW i3.
Volt способен проезжать на электротяге 80 километров (благодаря тому, что он относится к категории подзаряжаемых гибридов plug-in), а если систему будет подпитывать генерирующий электричество 1,5-литровый ДВС, то непрерывный пробег увеличится до 676 км. Для электромобиля BMW i3 бензиновый двигатель — вообще опция, с которой чисто электрический запас хода в 160 км превращается в гибридный 300-километровый.
Компоновка: параллельные гибриды с электромотором между ДВС и трансмиссией
Но если вышеупомянутая схема по своей сути ближе к электромобилю, то такие автомобили, как Porsche Panamera S E-Hybrid и Cayenne S E-Hybrid, Volkswagen Golf GTE и Passat GTE, Mercedes-Benz S 500 e и С 350 e, BMW X5 xDrive40e и другие сочетают в себе привычные нам свойства бензиновых машин и способность проехать получасовой маршрут на электричестве.
Для того, чтобы сохранить все «бензиновые» преимущества, мощные моторы таких машин имеют жёсткую связь с колёсами. Электродвигатель не нарушает привычную компоновку этих моделей, потому как встроен в коробку передач, и при необходимости мощности ДВС и электромотора суммируются.
Эта схема называется параллельной, так как моторы обоих типов работают одновременно. В зависимости от выбранного водителем режима, бензиновый мотор может либо вращать колёса совместно с электродвигателем, либо последний будет работать в качестве генератора и запасать электричество в батарее на будущее.
Чисто электрический режим реализован посредством сцепления между трансмиссией и ДВС: если оно разомкнуто, то электромотор вращает колёса в одиночку.
Компоновка: параллельные гибриды с электромотором отдельно от ДВС и трансмиссии
Отдельно стоит достаточно обширная и одновременно разношёрстная группа гибридных автомобилей, у которых один или несколько электромоторов не сблокированы с коробкой передач и двигателем, а вынесены на периферию.
Первопроходцем в таких решениях стала компания Toyota со своей технологией HSD (Hybrid Synergy Drive), которая лежит в основе подавляющего большинства бензиново-электрических Toyota и Lexus.
Это очень сложная и достаточно эффективная конструкция: помимо батареи и обслуживающей систему электрики, она состоит из двигателя внутреннего сгорания и двух электромоторов, объединённых посредством планетарной передачи. Планетарная передача — это механическая конструкция из нескольких шестерён и осей, которая объединяет, разделяет и преобразует крутящий момент от нескольких источников.
Один из электромоторов системы служит стартером и генератором, а второй является тяговым и рекуперирующим электричество при замедлении.
Благодаря особенностям планетарного механизма, ДВС не связан напрямую с колёсами, и часть его энергии всегда отдаётся на вращение заряжающего батареи и питающего тяговый электродвигатель генератора.
Для подробного разбора устройства гибридной установки Toyota потребуется отдельный большой материал, а в рамках этого общего нужно понимать главное: традиционная трансмиссия здесь заменяется планетарной передачей и контролирующей силовые модули (ДВС и два электромотора-генератора) электроникой — в зависимости от потребностей водителя, тяговый электромотор выдаёт определённую мощность отдельно или совместно с двигателем внутреннего сгорания, а избыточная тяга последнего средствами планетарного механизма идёт на вращение второго мотора-генератора и, соответственно, зарядку основной батареи.
Однако не одна только Toyota решилась на инженерные извращения в области гибридов. Несколько более простую схему разнесённых ДВС и электромоторов используют Volvo и Peugeot для создания гибридных полноприводников.
Идея проста и одновременно красива: переднюю ось пусть приводит турбодизель (ещё одно экзотическое решение в мире питающихся обычно бензином гибридов), а заднюю — электродвигатель.
При необходимости (или по принуждению водителя) включения полного привода гибрид начинает работать как последовательно-параллельный: ДВС одновременно вращает через обычную автоматическую коробку передач переднюю ось и питает через генератор электромотор, который крутит колёса задней оси.
В чистом же электрорежиме автомобиль является заднеприводным. Volvo V60 Plug-In Hybrid ещё и оказалась самой дальнобойной в электрическом плане за всю историю наших тестов гибридов — за счёт ёмкой батареи и хорошо отлаженных алгоритмов универсал покрыл на электротяге 46 километров!
Нечто подобное, только наоборот, изобрели в BMW, когда проектировали футуристичный суперкар i8. У него бензиновая установка с автоматической коробкой передач и электромотором-генератором находится сзади, а тяговый электродвигатель — на передней оси.
Система работает таким образом, что гибридное купе может быть либо переднеприводно-электрическим, либо полноприводно-гибридным.
Переход на задний привод невозможен по той причине, что в случае опустошения батареи ДВС, по задумке инженеров, начинает работать одновременно в режиме вращения колёс задней оси и питания переднего электродвигателя через второй мотор-генератор — это всё та же последовательно-параллельная схема. Интересной особенностью BMW i8 является то, что передний электродвигатель вращает «ось» через двухступенчатую коробку передач, что позволяет достигать на одной только электрической тяге скорости 120 км/ч.
Так что же лучше?
Гибридное будущее однозначно за конструкциями типа plug-in, потому что именно они дают реальную экономию топлива. К тому же, большинство «плагинов» — это два автомобиля в одном: бесшумный и плавный электрический плюс бензиновый со взрывной динамикой, которую обеспечивает увесистый электрический «буст».
Однако для полноценного использования такого автомобиля владелец должен иметь возможность обеспечить его зарядной инфраструктурой.
В противном случае проще остановиться на обычном полном гибриде, не имеющем функционала подключения к розетке — пусть его пробег на электричестве и ничтожен в сравнении с «плагинами», но и весит вся конструкция меньше, и стоит дешевле.
Смысл в вымирающих умеренных гибридах, которые неспособны двигаться без участия ДВС, практически отсутствует — эффект от применения электротяги здесь едва ли оправдывает лишнюю массу и более высокую стоимость в сравнении с негибридными версиями.
Есть будущее и у микрогибридов: отношение затрат к достигаемому с помощью этой технологии эффекту выглядит выгодным. Что касается механической схемы, то это больше вопрос настройки: конечного пользователя не должно волновать как и с помощью чего распределяются потоки мощности и энергии в недрах автомобиля — индустрия знает примеры как отличной, так и не слишком идеальной работы любой из известных схем.
Оригинал статьи
Загрузка...
