Как работает мягкий гибридный автомобиль?

Как взаимодействует ДВС с электромотором

Каждая автокомпания имеет свое видение в вопросе гибридного автомобилестроения. Поэтому на данный момент существует три типа схем взаимодействия двигателя внутреннего сгорания с электромотором.

1. Последовательная схема

Представляет самый простой вариант, который основан на следующем принципе: ДВС передает крутящий момент только генератору. Последний вырабатывает электричество, а также заряжает аккумуляторы. Движение осуществляется лишь на электрической тяге. К тому же здесь действует система рекуперации кинетической энергии, что обеспечивает дополнительный заряд батареи.

Преимущества подобной схемы:

ДВС постоянно функционирует на одинаковых оборотах, обеспечивая максимальный КПД;
отсутствует необходимость оснащения машины мощным и затратным двигателем;
нет нужды в коробке передач и сцеплении;
движение машины может осуществляться и без ДВС, используется энергия, накопленная в батарее.

Недостатки:

потери энергии при преобразовании;
высокая цена, вес и большие размеры батарей.

Последовательная схема весьма эффективна в случае частых остановок, когда включается в работу KERS

Именно поэтому она используется в качестве городского транспорта, в том числе в самосвалах на карьерах, где не нужна большая скорость и имеет важность наличие высокого крутящего момента

2. Параллельная схема

В отличие от первого варианта данная схема предполагает работу и электромотора, и ДВС. Электрический двигатель здесь также выполняет функцию генератора. А совместная работа электромотора и ДВС обеспечивается с помощью компьютерного управления. Электронные мозги в зависимости от стиля езды перераспределяет крутящий момент. Главным источником тяги является ДВС, электромотор работает лишь при недостаточной мощности основного двигателя, к примеру, при ускорении или старте. Во время торможения он выполняет функцию генератора.

Преимущества подобной схемы:

нет нужды батарее большой емкости;
более низкие потери энергии;
такая конструкция стоит дешевле.

Недостатки:

большая трата топлива, если сравнивать с иными вариантами;
малая эффективность в городе.

Поэтому автомобили с такой схемой показывают эффективность только на трассе. Именно такую схему использует автомобильная марка Хонда.

3. Последовательно-параллельная схема

В указанной схеме объединены первые два варианта. Поэтому наравне с параллельной схемой в нем есть делитель мощности, а также дополнительный генератор. Это позволяет автомобилю брать старт и двигаться на маленьких скоростях непосредственно на электричестве, ДВС же заставляет работать генератор. При высокоскоростном движении крутящий момент начинает идти и от ДВС. При повышенных нагрузках, когда не хватает мощности генератора, в дело вступает аккумулятор.

Так как такая схема включает отдельный генератор, позволяющий заряжать батарею аккумулятора, то электромотор применяется лишь для движения ведущих колес, а также в период рекуперативного торможения. Посредством планетарного механизма часть крутящего момента ДВС идет на работу генератора, питающего электромотор или батарею, а также идет на колеса. Регулировку подачи мощности постоянно выполняет компьютер.

Преимущества подобной схемы:

высокая экологичность;
существенная экономия топлива.

Недостатки:

высокая стоимость;
сложность конструкции, так как дополнительно устанавливается генератор, емкая батарея, а также сложный электронный блок.

Такая схема используется на машинах Тойота и Лексус.

Это интересно: Что такое ниппель? (видео)

Почему «автомобиль будущего» – это подзаряжаемый гибрид

Есть революционеры громкие, а есть тихие: не видно, не слышно, но вдруг смотришь – а они уже изменили мир. Вспомним такие модели, как Mitsubishi Outlander PHEV, Volvo V60 Plug In Hybrid, Volkswagen Golf GTE – эти три автомобиля фактически являются воплощением тихого революционера. Революционера по имени «подзаряжаемый гибрид», который уже перевернул автомобильный мир.

Идеальный семейный автомобиль: просторный дизельный гибридный универсал Volvo V60 Plug In Hybrid с полным приводом и возможностью проехать до 30 км только на электричестве. Весь секрет его успеха – а тираж уже составляет около 5 000 экземпляров – в том, что этот автомобиль не заставляет жертвовать чем-то ради эко-темы, как это происходит в случае с электромобилями.

Подзаряжаемый гибрид – это автомобиль, который имеет двигатель внутреннего сгорания, электромотор, гибридный модуль (управление двумя моторами), аккумуляторную батарею с возможностью ее подзарядки от розетки (как в электромобиле). Его главная особенность в том, что аккумулятор здесь средних размеров: меньше, чем в электромобиле, и больше, чем у обычного гибрида. К примеру, в трех перечисленных автомобилях аккумулятор имеет емкость 9-11 кВт против 24 кВт у Nissan Leaf и 60-85 кВт у Tesla Model S. И это решает все!

Во-первых, такой аккумулятор значительно компактнее и легче, чем у привычного электромобиля. Во-вторых, он и значительно дешевле, что непосредственно сказывается на цене автомобиля. Третье – зарядить небольшой аккумулятор получается заметно быстрее: для этих трех моделей время заряда АКБ составляет 3-5 часов против 8-15 часов для электромобиля (сейчас мы говорим о зарядке от обычной сети, без использования специальных «ускоренных» зарядных станций с повышенным напряжением и/или силой тока). Конечно, и пробег на чистом электричестве будет значительно меньше – примерно 30 реальных км, и до 50 км в идеальных тестовых условиях. Однако 30-40 км – это именно то расстояние, которое многие проезжают ежедневного по дороге на работу и обратно. И даже если закончится электричество в АКБ, то не наступит «конец света»: автомобиль просто запустит ДВС и поедет дальше, что особенно актуально при длительных путешествиях на несколько сотен километров и чего сегодня боятся большинство электромобилей.

Интересно, что конструкция всех трех вышеназванных автомобилей кардинально разная. К примеру, кроссовер Mitsubishi Outlander PHEV является больше электромобилем с электромоторами на обеих осях, в то время, как бензиновый ДВС подключается только к передним колесам и через редуктор с передаточным числом 0,95 (традиционной КПП нет, фактически ДВС может работать только при «трассовых» скоростях от 70-80 км/ч и выше). Универсал Volvo оснащен привычным дизелем и «автоматом», которые приводят передние колеса, а электромотор установлен на задней оси. В зависимости от выбранного режима, «швед» может быть с передним, задним, полным приводом. Ну а компактный VW Golf GTE построен по принципу привычного гибрида: бензиновый турбо-мотор TSI, робот-автомат DSG, электромотор между ними, аккумуляторная батарея в задней части автомобиля. Привод – традиционно передний.

Toyota Corolla

Цена: от 2,48 млн. рублей
Расход топлива: 4,65 л/100 км
CO2: 76-89г/км

Как и его родственники Prius и Yaris, которые также фигурируют в этом списке, Corolla — это еще одна модель, работающая на испытанной и проверенной гибридной технологии Toyota с бензиново-электрическим приводом с самозарядкой.

Хэтч британского производства предлагается в моделях объемом 1,8 и 2,0 литра, которые автоматически переключаются между двумя источниками мощности и используют бензиновый двигатель автомобиля для зарядки аккумулятора. Бесступенчатая трансмиссия (вариатор) заменяет традиционную автоматическую коробку передач, и это помогает максимально использовать мощность трансмиссии.

В отличие от Prius, здесь нет версии с полным приводом, но это не имеет значения для тех, кто хочет максимизировать топливную экономичность. Corolla доступна в качестве хэтча, седана или спортивного турера, поэтому ассортимент отличается гибкостью, подходящей для большинства семейных покупателей, а также бизнеса.

Гибрид Corolla был разработан для борьбы на высококонкурентном рынке семейных автомобилей – он должен хорошо выглядеть и доставлять удовольствие от вождения, при этом соблюдая все требования практичности, и Toyota проделала большую работу, чтобы вместить авто в соответствующие требования. Он на много миль опережает прошлогоднюю Auris и является настоящим соперником для таких признанных фаворитов, как Volkswagen Golf и Ford Focus.

Те, кто жаждет немного больше динамики, могут выбрать лучшую гибридную модель объемом 2,0 литра. При 177 л. с. на разгон с места до 100 км/ч занимает всего 7,9 секунды. Экономия топлива немного снижается, но эта модель по-прежнему обеспечивает отличный баланс производительности и низких эксплуатационных расходов. Ожидается, что горячая королла GR также поступит в продажу в 2023 году.

3 типа гибридных агрегатов

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

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

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

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

Микрогибридный силовой агрегат

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

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

Микрогибрид от компании Mazda

Среднегибридный силовой агрегат

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

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

Полногибридный силовой агрегат

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

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

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

Список марок и моделей [ править ]

(2005–2007)
Saturn Vue Green Line ( BAS Hybrid , 2007–2009)
Saturn Aura Green Line (гибридная модель BAS 2007–2009)
Chevrolet Malibu (BAS Hybrid модель 2008–2010)
BMW ActiveHybrid 7
Peugeot 308 e-HDi (с 2011 года, именуемый производителем микрогибрид)
Buick LaCrosse с eAssist (2012–)
Buick Regal с eAssist (2012–)
LaFerrari (2013–2018 гг.)
Chevrolet Malibu с eAssist (2014–)
Chevrolet Impala (версия eAssist 2014 г .; прибывает в 4 квартал 2013 г.)
Гибриды Honda со встроенным мотором помощи
Suzuki Ciaz SHVS (2015–)
Suzuki Ertiga с ШВС (2015–)
Suzuki Baleno с ШВС (2016–)
Audi A8 (2017–),
Audi A6 (2018–)
Audi A4 (2020–)
Audi A3 (2020–)
Audi A7 (2018–)
Audi Q5 (2021–)
Audi Q7 (2020–)
Audi Q8 (2019–)
Ford Puma mHEV (2019-)
Ford Fiesta mHEV (2020-)
Ford Focus mHEV (2020-)
Kia Sportage (2018–)
Hyundai Tucson (2018–)
Hyundai i30 (2020–)
Ram 1500 (2019–)
Jeep Wrangler (2018–)
Mercedes-Benz C 200 (2018–)
Mercedes-Benz CLS 350 (2018–)
Mercedes-Benz CLS 450 (2018–)
Mercedes-AMG CLS 53 (2018–)
(2019–)
Mercedes-Benz S 450 (2018–)
Mercedes-Benz S 500 (2018–)
(2018–)
Mercedes-AMG E53 (2018–)
(2018–)
Mazda CX-5 (2019-)
Mazda 3 (2019-)
Mazda 2 (2020-)
Fiat 500 Hybrid (2020-).
Fiat Panda Hybrid (2020-).
Subaru Forester e-boxer (2019-).
Lancia Ypsilon Hybrid (2020-)
Suzuki Ignis Hybrid AllGrip (2020-).
Lamborghini Sian (2020-).
Volvo XC60 (2020-)
Volvo XC90 (2020-)
Nissan Qashqai (2021-).

Особенности гибридного двигателя

Главная особенность такого агрегата в том, что в нем сочетаются два привода:

ДВС;
электродвигатель.
Они могут работать попеременно или одновременно. Такое сочетание выгоднее варианта, когда работает лишь электрическая тяга, ведь на данный момент у электромобиля есть ряд недостатков:
отсутствие развитой сети электрических заправок;
малый заряд, который хватает на небольшой участок пути (порядка 90-150 км);
длительность зарядки батареи (минимум пара часов).

И хотя мобильность электромобиля ограничена, у него высокий КПД, большой крутящий момент и нет вредных выбросов. К тому же ему не нужна нефть.

Именно в гибриде удалось совместить достоинства двух двигателей, обеспечив экологичность, экономичность, а также хорошие динамические качества.

Автономные транспортные средства (АВ)

Самоуправляемые или автономные транспортные средствасводят к минимуму потребность в водителях и выглядят готовыми изменить повседневный транспорт.Парки беспилотников расширяют возможности доставки на «последней миле», сокращают время простоя и направлены на то, чтобы сделать общественный транспорт относительно более безопасным.Например, за счет сокращения аварий, вызванных усталостью или небрежностью водителя.Беспилотники оснащены передовыми технологиями распознавания, такими как компьютерное зрение с улучшенным искусственным интеллектом для выявления препятствий на маршруте.

Американский стартапUdelvпредоставляет автономные транспортные средства для доставки «последней мили».Он сочетает в себе передовые алгоритмы искусственного интеллекта и сверхскоростные телеоперации для управления с помощью человека в уникальных ситуациях.Фургоны стартапа имеют грузоподъемность ок.360 кг (800+ фунтов) и развивает скорость примерно до 100 км/ч (60 миль/ч).Фургоны доставляют продукты из близлежащих магазинов и отправляют push-уведомление о прибытии заказа.

Новые понятия «гибридный автомобиль» и «электромобиль»

Введены совершенно новые понятия «гибридный автомобиль» и «электромобиль», т.е. раньше данные термины в ПДД не упоминались:

Гибридный автомобиль — транспортное средство, имеющее не менее 2 различных преобразователей энергии (двигателей) и 2 различных (бортовых) систем аккумулирования энергии для целей приведения в движение транспортного средства.

Электромобиль — транспортное средство, приводимое в движение исключительно электрическим двигателем и заряжаемое с помощью внешнего источника электроэнергии.

Для этого вида транспорта вводится три новых знака: две таблички — 8.4.3.1 (вид транспорта) и 8.4.15 (кроме вида транспорта), распространяющие свое действие только на электромобили и гибридные автомобили, имеющие возможность зарядки от внешнего источника, и новый знак сервиса 7.21 «Автозаправочная станция с возможностью зарядки электромобилей».

BMW X5 45e

Цена: от 7,1 млн. рублей
Расход топлива: 0,99 л/100 км
Дальность хода: 80-86 километров

BMW X5 был близок к вершине в классе премиум-внедорожников с момента своего создания 20 лет назад, и новая гибридная версия 45e доказывает, что X5 может идти в ногу со временем.

Несмотря на то, что X5 является большим внедорожником, его батарея емкостью 24 кВт * ч обеспечивает впечатляющие 86 километров движения на одном лишь электричестве — почти половину общей дальности, которую можно ожидать от мини-электромобиля. Электродвигатель работает в паре с 3,0-литровым шестицилиндровым бензиновым двигателем мощностью 389 л. с. и крутящим моментом 600 Нм. Как и следовало ожидать от такой мощности, производительность X5 45e приличная. Разгон с места до 100 км/ч происходит за 5,6 секунды, а максимальная скорость достигает 234 км/ч.

Классификация зарядных устройств

Существует две классификации зарядных станций для электромобилей, европейская и американская. Их соотношение отображено в таблице ниже.

Американская классификация	Европейская классификация
Leve 1	Mode 1
Leve 2*	Mode 2
	Mode 3
Leve 3	Mode 4

*Американский тип Leve 2 соответствует европейским Mode 2 и Mode 3

Однако, что бы избежать путаницы, мы обобщили и сделали свою классификацию, которая отражает все виды зарядных станций для электромобилей и их особенности.

Для бытовых электросетей переменного тока (AC) 220-230 В (110-120 В в США) до 16 А (3,7 кВт).

Самый маломощный и доступный абсолютно для всех тип зарядки. Преимущественно осуществляется от бытовой «домашней» розетки с напряжением 220 В. Для совершения зарядки таким способом нужен специальный кабель, преобразующий переменный ток сети в постоянный, нужный для батареи. Он обычно прилагается к любому автомобилю. С одной стороны — стандартная вилка, а с другой — разъем, который подходит для конкретного электрокара. Для защиты от перегрева и возгорания проводов кабеля, он оборудован защитным блоком. Который, в свою очередь, отслеживает температуру проводов и напряжение. Существуют версии и без защитного блока, но их практически не используют. А в некоторых странах они вообще запрещены из-за возможности перегрева и возгорания.

Зарядка электромобиля от бытовой сети

Самым большим минусом такого способа зарядки, является низкая скорость и большие затраты по времени. В зависимости от силы тока в электросети, процесс заряда аккумулятора, например, на 60 кВт⋅ч может занять от 12 до 24 часов.

В то же время столь медленный способ является самым щадящим для батареи и повышающим срок ее службы.

Самый мощный режим, используемый на станциях с переменным током. К нему применимы разъемы Type 1 — для однофазной и Type 2 — для трехфазной сети.

При наличии 380-вольтовой сети можно значительно сократить время зарядки аккумулятора. Особенно повезло тем, у кого такая сеть есть дома. Однако стандартным кабелем, преобразующим переменный ток в постоянный, здесь уже не обойтись. Для пополнения запаса батареи от 380 В необходимо иметь стационарное зарядное устройство. Которое, подключается к электросети по одному из двух возможных вариантов — однофазной (Type 1) или трехфазной (Type 2) схеме.

Зарядное устройство по европейской классификации — Mode 3 (виды зарядных станций для электромобилей)

Трехфазный вариант является наиболее предпочтительным и быстрым. Мощность зарядки увеличивается с 7,5 кВт до 43 кВт при максимальной силе тока в 63 А. А это значит, что та же батарея на 60 кВт⋅ч зарядится примерно за два часа. Но будем реалистами. Если говорить о электросетях в России, то такой силы тока еще нужно поискать. Соответственно, время зарядки увеличится пропорционально. В любом случае 380-вольтовая сеть позволяет пополнить запасы электричества с гораздо большей скоростью.

Мощность подобных комплексов для некоторых электромобилей бывает слишком высока. У тех же, что поддерживают подобный стандарт, аккумуляторы заряжаются до 80% в течении 30 минут. Как уже говорилось чуть выше, именно зарядка постоянным током на специальных станциях является самым мощным и быстрым вариантом. Сила тока в таких установках доходит до 125 А, напряжение — до 500 В, а мощность — до 65 кВт. Однако, не стоит забывать о том, что частое использование быстрых зарядных станций сильно сокращает срок службы аккумулятора.

Отдельно стоит выделить Tesla Supercharger. Преимущество Tesla Supercharger — в мощности и, соответственно, скорости пополнения заряда аккумуляторной батареи. Максимальная мощность мировой сети Supercharger V2 —120 кВт. Это означает, что батарея Tesla Model S (90 кВт⋅ч) полностью заряжается примерно за 40 минут. Третье поколение Tesla Supercharger V3 обладает пиковой мощностью в 250 кВт.

Tesla Supercharger

Беспроводная зарядка

Беспроводные зарядки для электромобилей, как и беспроводные зарядки для смартфонов, тоже основаны на принципе магнитной индукции.

Минусы:

На данный момент такой вид зарядки не очень распространен;
Для электромобиля требуется специальное оборудование;
Не самая высокая мощность, как, например, у Tesla Supercharger.

Плюс в том, что не нужно никаких проводов и нет путаницы с разъемами.

Но самое интересное применение этой технологии — в возможности заряжать электрокары на ходу. В ряде стран, в частности в Великобритании, строят экспериментальные трассы со специальными полосами для безостановочной зарядки.

Беспроводные зарядки для электромобилей

Специальные полосы для безостановочной зарядки электромобиля

Городские мифы о гибридах

Может ударить током. До сих пор кое-кто полагает, что водителя и пассажиров гибридного авто может ударить током. Это абсолютно не так. Гибриды имеют отличную защиту, в том числе и от риска такого поражения. И если вы думаете, что аккумулятор авто также взрывается как на смартфонах — вы ошибаетесь
Плохо работают в морозы. Почему-то некоторые автомобилисты считают, что гибридные авто плохо работают зимой. Это очередной миф, от которого пора уже давно избавиться. Все дело в том, что ДВС запускается высоковольтным электромотором и тяговой батареей, которые по мощности в разы превосходят традиционные стартер и АКБ. Пока батарея не нагреется до комнатной температуры, ее отдача будет ограничена, что лишь косвенным образом повлияет на выходную мощность системы, поскольку первичным источником энергии у гибрида остается двигатель внутреннего сгорания. Поэтому морозы такому автомобилю не страшны.
Дорогие в обслуживании.Многие считают, что обслуживать гибридные автомобили дороже, чем обычных бензиновых авто. Это не так. Стоимость техобслуживания одинаковая. Иногда даже техобслуживание гибридного авто может быть дешевле, благодаря особенностям силовой установки. К тому же гибридные автомобили гораздо меньше расходуют топлива, чем машины с ДВС.

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.

Общее описание

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) едва-едва поспевает за предъявляемыми к ним требованиями. С одной стороны, потребители с мечтами об одновременно мощном и экономичном моторе, с другой — экологи, ужесточающие нормы токсичности. А в завершение — геологи, все настойчивее напоминающие об истощении запасов «черного золота». Одним из вариантов решения этой проблемы являются гибридные силовые установки, состоящие из обычного ДВС и электродвигателя. В отличие от электромобилей и автомобилей на топливных элементах, которые все еще остаются «автомобилями будущего», гибриды уже с 1997 года выпускаются серийно.

Давайте сравним автомобиль с обычным ДВС и электромобиль. Обыкновенный автомобиль способен проехать без дозаправки четыре-пять сотен километров и при этом отравить атмосферу некоторым объёмом вредных веществ. Заправочных станций предостаточно в любом регионе, и пополнить запасы топлива можно за считанные минуты. Электромобиль может проехать на одном заряде батарей порядка 80-160 км. Он экологически чист, бесшумен и практически безупречен до того момента, пока не наступает очередь подзарядки аккумуляторов. У существующих в наше время «электрических» машин этот процесс длится несколько часов.

Гибридные автомобили берут все лучшее от обоих моторов: ДВС и электрического. Достоинство первого – в удобном энергоносителе, жидком топливе, а второго – в выдающихся моментных характеристиках. В отличие от ДВС, электромотор не нужно . Он может «стоять и ждать» не потребляя энергии. Но как только дали ток, сразу получили максимальную тягу на колесах. Электродвигатель эффективнее двигателя внутреннего сгорания в режиме частых стартов и стопов (т.е., при езде в городском цикле). Двигатель внутреннего сгорания, наоборот, более эффективен на постоянных, оптимальных для данного двигателя оборотах.

В гибриде оба двигателя работают друг на друга. ДВС крутит генератор и питает энергией электромотор. Тот, в свою очередь, позволяет ДВС работать без резких разгонных нагрузок, в наиболее благоприятных режимах. Практически все современные гибриды имеют систему рекуперации или, по-русски, «возврата энергии». Суть ее в том, что при торможении или при движении машины накатом, электродвигатели начинают крутиться от колес и работать как генераторы, заряжая батарею. Отсюда – меньший износ, экологичность и экономичность (особенно в городском цикле.)

Итак, перед нами технологичный прогрессивный автомобиль, в котором нивелируются недостатки и объединяются достоинства двух моторов. Но.., рано хлопать в ладоши, и послушаем, что говорят скептики.

Гибридные автомобили сложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, не любят морозов, подвержены саморазряду, срок службы их ограничен несколькими годами. А «экономность» гибрида прямо связана с состоянием АКБ. Кроме того, существует проблема утилизации отработанных батарей. Гибриды дороже в ремонте, да и за сам ремонт возьмется далеко не каждый. Кроме того, высокую экологичность и экономичность гибридов многие тоже ставят под сомнение. Так, ряд тестов, проведенных авторитетными автомобильными изданиями, показал, что гибриды дают заметную экономию топлива только в городе, при движении же в смешанном цикле незначительно, а за городом существенно проигрывают современным дизелям. Почетное звание «Самый экологичный автомобиль года» в 2007 и 2008 годах присуждалась также автомобилям с дизельными моторами.

Рассмотрим подробнее, какими бывают и как устроены гибриды.

По степени гибридизации их делят на «умеренные»,«полные» и plug-in. «Полный» в состоянии двигаться лишь на электричестве, не потребляя топлива. «Умеренный» всегда задействует ДВС, а электромотор подключается, если требуется дополнительная мощность. Гибрид с подзарядкой (plug-in hybrid) — такой гибрид можно включать в розетку для подзарядки. В результате обладатель подобного гибрида получает все преимущества электрического автомобиля, без самого большого недостатка: ограниченного пробега на одном заряде. Когда электрический заряд заканчивается, подключается ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид.

По принципу взаимодействия электрической и топливной составляющих авто, гибридные приводы принято разделять на три вида: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный.

Описание режимов работы гибридной силовой установки

Заряжаемый Prius Prime В указанном разделе рассмотрим, как работает гибридная установка Тойота Приус в различных режимах. Среди них:

начало перемещения с запуском ДВС;

старт на электротяге и движение на высокой скорости;

запуск 2ZR-FXE на ходу;

задний ход.

Начало движения с запуском ДВС

Приус 10 Данный режим используется при недостаточном заряде АКБ для старта с места Тойота Приус. В этом случае гибрид работает следующим образом:

За счет действия мотор генератора №1 осуществляется вращение планетарного механизма, который запускает двигатель внутреннего сгорания;
Силовой агрегат внутреннего сгорания начинает разгонять мотор-генератор №1, что сопровождается переходом последнего в генераторный режим. Далее происходит выработка требуемого количества электрической энергии для заряда АКБ и обеспечения работы второго мотор генератора;
2ZR-FXEможет работать исключительно для обеспечения работы первого мотор генератора и поддержания требуемого напряжения в электрической сети Тойота Приус.

Старт на электротяге и езда на высокой скорости

Электротяга гибридной установки Toyota Prius работает при старте машины с места в следующей последовательности:

Езда начинается при заглушенном бензиновом агрегате;
Электродвигатель №2 приводит в движение колеса и электромотор №1 через шестеренчатую передачу планетарного механизма. Указанный процесс обеспечивается запасенной энергией аккумуляторной батареи. При этом происходит преобразование напряжения из постоянного в переменное.

Для обеспечения движения Приус на высокой скорости, когда достигаются допустимые обороты электродвигателя №1, используется следующий принцип:

Мотор-генератор №2 посредством шестерен переключается на вращение первого с кратностью 2.6;
Это обеспечивает уменьшение скорости вращения электромотора №1 в 2.6 раз, по отношению ко второму. Максимально допустимое число оборотов для первого электродвигателя составляет шесть тысяч, набираемых при скорости в 64 км/ч.

Запуск ДВС на ходу

Принцип работы гибрида Тойота Приус с запуском 2ZR-FXE в процессе движения выглядит следующим образом:

Бензиновый силовой агрегат включается в момент остановки мотор генератора №1, который тормозится за счет изменения направления электромагнитного потока в противоположную сторону относительно вращения ротора. При этом запуск мотра происходит благодаря снятию вращающегося момента с колес автомобиля;
После набора оборотов двигателем внутреннего сгорания, происходит совпадение направлений вращения всех агрегатов гибридной установки. При равенстве числа оборотов будет наблюдаться равномерное распределение сил на вращение колес;
При увеличении оборотов ДВС, в сравнении с электромотором №2, будет наблюдаться рост вырабатываемой электроэнергии мотор генератором №1. Она распределяется на зарядку АКБ и поддержание дальнейшего движения, за счет передачи энергии на электродвигатель №2.

Из указанного режима функционирования гибрида можно четко проследить, что мотор напрямую не соединен с колесным приводом. Он передает энергию на вращение колес только при равенстве числа оборотов колес и оси двигателя. Базовая задача бензинового агрегата — функционирования электрогенератора. Это позволяет поддерживать требуемую емкость аккумуляторной батареи.

Задний ход

Prius Prime За езду автомобиля Тойота Приус задним ходом отвечает мотор-генератор №1. В момент заглушенной установки внутреннего сгорания, первый электромотор переходит в двигательный режим. Это сопровождается противоположным вращением относительно мотор-генератора №2. При этом планетарная ось фиксируется на месте, а вращающий момент с первого электродвигателя передается ко второму, посредством шестеренчатой передачи планетарного механизма. Происходит вращение электромотора №2 в обратную сторону, что сопровождается движением автомобиля задним ходом.

При запущенном бензиновом агрегате, для передвижения задним ходом необходимо увеличить число оборотов электродвигателя №1 относительно двигателя внутреннего сгорания.

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!