Гибридный автомобиль, достоинства и принцип работы

Гибридный автомобиль

Гибридный автомобиль – в чем особенности и почему он становится все популярнее. Постараемся открыть суть и принцип действия гибридной системы в автомобиле. В статье найдете описание, фотографии и видео с ответами на все вопросы о гибридных силовых установках в автомобиле.

Прошло более 20 лет с тех пор, как сначала Toyota Prius, а затем Honda Insight представила современные гибридно-электрические автомобили.

История гибридного автомобиля

На Парижской выставке 1900 года дебютирует электромобиль Lohner-Porsche. Несмотря на то, что изначально он был чисто электромобилем, Фердинанд Порше быстро встроил в него двигатель внутреннего сгорания для подзарядки аккумуляторов, превратив его в первый в мире гибридный электромобиль.

Эти причудливые машины на годы опередили свое время, и хотя популярность электрифицированных автомобилей за прошедшие два десятилетия то росла, то падала, гибриды никогда не пользовались таким большим спросом, как сегодня.

Гибридный автомобиль что в названии

Термин «гибрид» «HYBRID» применяется к любому транспортному средству, имеющему более одной формы силовой установки. В небольшом количестве европейских автомобилей это означало наличие дизельного двигателя в паре с электродвигателем. Большинство гибридов могут ездить только на бензиновом двигателе, только на электродвигателе или на их комбинации.

Основные достоинства гибридных автомобилей

Экология

Первые гибридные автомобили были объявлены экологическими машинами спасающими планету. Они завоевали поддержку среди экологически сознательных покупателей и любителей технологий. Даже сегодня экономия топлива и выбросов остается преимуществом номер один от вождения гибрида.

В гибридах излишняя энергия накапливается во встроенном аккумуляторе и повторно используется электродвигателем для питания автомобиля. Это означает, что ДВС можно использовать на пониженной мощности, работать на наиболее эффективной скорости или вообще отключить. Сжигается меньше топлива и меньше газов выбрасывается в выхлопную трубу.

Экономия топлива

Экономия топлива у гибридов наибольшая при движении по городу с остановками и стартом. Тогда рекуперативное торможение используется неоднократно для подзарядки аккумулятора, а использование двигателя сводится к минимуму. 

На крейсерских скоростях гибридный автомобиль обычно работает почти исключительно на бензиновом двигателе. Поэтому расход топлива намного ближе к расходу топлива у автомобиля с традиционным двигателем.

Выигрыш в крутящем моменте

В последнее время автопроизводители начали рекламировать преимущества гибридной трансмиссии. (Трансмиссия — это комбинация систем, которые приводят автомобиль в движение и передают эту мощность колесам). Электродвигатели мгновенно создают максимальный крутящий момент.

Гибриды могут обеспечивать высокий крутящий момент на низких скоростях для улучшения ускорения, движения по бездорожью и буксировки.

В отличие от двигателя внутреннего сгорания, максимальный крутящий момент обычно достигается при более высоких оборотах двигателя. Это означает, что гибридные силовые агрегаты могут обеспечивать большой крутящий момент на низких скоростях. Что отлично подходит для ускорения, движения по бездорожью и буксировки.

Плавность хода и бесшумность

Как и чисто электрические транспортные средства (EV), гибриды могут выиграть от более плавного и тихого вождения, чем машины с ДВС. От высокооборотного двигателя меньше шума и вибрации, а некоторые гибриды используют электродвигатель для сглаживания переключения передач. Особенно на низких скоростях автомобиль работает практически бесшумно, пока выключен бензиновый двигатель.

Компоненты гибридного автомобиля: двигатель, электродвигатель, трансмиссия.

Существуют разные конфигурации гибридных силовых агрегатов, но все гибриды содержат вариации одного и того же базового набора компонентов. Прежде всего, это знакомый бензиновый двигатель, размер которого часто уменьшен по сравнению с негибридными моделями. Это позволяет экономить больше топлива, поскольку электродвигатель способен компенсировать потерянную мощность.

В гибридных автомобилях используются разные типы трансмиссий. Это планетарные вариаторы, и обычные автоматы с гидротрансформатором, механической коробки передач с двойным сцеплением. Автомобили также содержат один или несколько электродвигателей, которые могут быть расположены внутри трансмиссии или в отдельном модуле.

Разместив дополнительный электродвигатель на задней оси в гибридной установке, как в Toyota RAV4 Hybrid, можно добиться полного привода (AWD). Это убирает необходимость механической передачи привода двигателя с переда автомобиля на заднюю ось. Если проще, то экономим на отсутствии карданного вала. Что даёт экономию топлива и освобождение места внутри салона.

Один или несколько двигателей также могут работать как генератор. При торможении он преобразует энергию, обычно теряемую фрикционными тормозами, в виде тепла, в электрическую энергию для подзарядки высоковольтной батареи. Это известно, как «рекуперативное торможение». Обычные фрикционные тормоза – обычно диски и колодки – дополняют рекуперативное торможение во время резких остановок.

Гибридный автомобиль: аккумулятор и электроника

Высоковольтная аккумуляторная батарея также заряжается за счет энергии двигателя. В разных гибридных автомобилях используются аккумуляторы разной емкости и химического состава в зависимости от требуемой мощности и доступного места для упаковки. Более емкие, но и более дорогие литий-ионные аккумуляторы, используемые в электромобилях, таких как Tesla. Реже встречаются в гибридных автомобилях, особенно в тех, которые производятся Toyota, которая по-прежнему отдает предпочтение более старой, но хорошо зарекомендовавшей себя никель-металлогидридной (NiMH) химии.

Другие компоненты системы включают инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный, например, для питания электродвигателя. Также имеется преобразователь-трансформатор, который преобразует постоянный ток между высоким напряжением, используемым для приводного двигателя, в 12 В для низковольтной электрической системы. 

Гибридные автомобили имеют эту систему, включая традиционную батарею на 12 В. Что необходимо для питания таких электропотребителей, как фары и информационно-развлекательная система. Наконец, имеются электронные блоки управления, обеспечивающие работу сложной гибридной системы в целом.

Ниже рассмотрим традиционный гибридный автомобиль с ДВС и электродвигателем/генератором:

Типы гибридных силовых агрегатов

Используя этот набор компонентов, различные гибридные автомобили используют различные технические решения. Они по-разному конфигурируют элементы и варьируют количество и расположение электродвигателей.

Существуют даже технические различия в продукции отдельных автопроизводителей. Недавно новые гибридные архитектуры от Ford и Toyota, специально разработанные для использования в более крупных заднеприводных или полноприводных автомобилях, таких как Explorer или Tundrа. Они поступили в производство наряду с существующими технологиями для небольших автомобилей и кроссоверов.

Гибридные автомобили органично сочетают в себе ДВС и электрическую тягу, обеспечивая питание автомобиля различными способами. Переключение между различными режимами движения обычно происходит без участия водителя. Хотя некоторые гибридные автомобили также имеют блокировку «EV», которая выключает двигатель и приводит автомобиль в движение только на электричестве. При условии, что электрический режим может соответствовать условиям вождения и наличию в аккумуляторе достаточного заряда.

Подключаемые (подзаряжаемые) и мягкие гибриды

В отличие от обычных или «самозаряжающихся» гибридов (это одно и то же), гибридные электромобили (PHEV) или (PLUG-IN) можно заряжать, подключив к электрической розетке. И также с помощью рекуперативного торможения и бензинового двигателя. PLUG-IN становятся все более популярными в качестве промежуточного варианта для электромобилей. Такие примеры, как Chrysler Pacifica Hybrid, Mitsubishi Outlander PHEV, оснащены аккумуляторными блоками большего размера, чем обычные гибриды, и имеют больший запас хода только на электричестве — обычно около 50 км. 

Подключаемые гибриды являются хорошим решением для людей, которые хотят ездить на работу или ездить на короткие расстояния по городу на электроэнергии. И которым также нужна гибкость бензинового двигателя для длительных поездок вдали от инфраструктуры подзарядки электромобилей.

На другом конце шкалы находятся мягкие гибриды, такие как китайский внедорожник TANK-500, который не может ездить исключительно на электроэнергии. Но при этом расходует меньше бензина, чем на обычной трансмиссии. В мягких гибридах генератор заменяется мотор-генератором и добавляется небольшой аккумуляторный блок, часто работающий от электрической системы с напряжением 48 В. 

Мотор-генератор улавливает энергию при торможении для подзарядки аккумуляторной батареи. Затем её можно использовать для быстрого перезапуска двигателя в ситуациях остановки-запуска, плавного переключения передач, поддержания заряда обычной 12-вольтовой батареи. Или добавления крутящего момента на низких оборотах на старте или при нагрузке.

AWD и 4WD Вы точно уверены, что знаете различия

Будущее гибридов

Не каждый автопроизводитель внедрил гибридную технологию. Хорошей новостью является то, что другие автопроизводители удваивают свои усилия в области гибридных технологий. У Hyundai-Kia в продаже есть несколько новых моделей. Mitsubishi обновила свой бестселлер Outlander PHEV, а Ford гибридизировал свой новый компактный пикап Maverick. Еще есть Toyota, которая производит самые продаваемые гибриды типа PRIUS и CH-R. 

Нельзя не сказать про прорыв китайских производителей. Товарищи из поднебесной давно скупили технологии и мировые бренды такие как VOLVO и другие. И вместе с приглашенными ведущими инженерами из Европы выходят на вершины рынка гибридов.

Гибриды предлагают отличный способ сократить расходы на топливо и выбросы вредных газов. Ожидаем, что экономичные гибридные автомобили, внедорожники и пикапы в ближайшие годы будут стоять рядом с появляющимися чисто электрическими транспортными средствами на автомобильном рынке.

Гибридный автомобиль – ВИДЕО обзор.

Видео обзор ответит на вопросы: Принцип действия гибридной системы; Какой расход топлива; Особенности эксплуатации; Ресурс тяговой батареи; Обслуживание и надежность; Достоинства и недостатки; Будущее гибридных систем.

• Tank 700 новейший гибридный внедорожник
• Стоит ли удалять катализатор
• Установка ГБО 4 поколения
• Аккумуляторная батарея, любим и лелеем
• Развал схождение после замены амортизаторов делать или нет?
• Как расшифровать VIN код автомобиля
• Terranica Expedition революционный вездеход на гибридной схеме