Avtosfera76.ru

Авто Сфера №76
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем гибрид двигатель отличается от гибрида

Гибридный автомобиль

Гибридным автомобилем называется транспортное средство, приводимое в движение с помощью гибридной силовой установки. Отличительной особенностью гибридной силовой установки является использование двух и более источников энергии и соответствующим им двигателей, преобразующих энергию в механическую работу. В некоторых источниках информации используется термин «гибридный двигатель», который с технической точки зрения неверен.

Несмотря на многообразие источников энергии (тепловая энергия бензина или дизельного топлива, электроэнергия, энергия сжатого воздуха, энергия сжатого сжиженного газа, солнечная энергия, энергия ветра и др.) в промышленном масштабе на гибридных автомобилях используется комбинация двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя.

Главное преимущество гибридного автомобиля заключается в существенном сокращении расхода топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу, которое достигается:

  • согласованной работе ДВС и электродвигателя;
  • применением аккумуляторов большой емкости;
  • использованием энергии торможения, т.н. рекуперативное торможение, преобразующее кинетическую энергию движения в электроэнергию.

Вместе с тем, в гибридных автомобилях используется множество других инновационных разработок, позволяющих экономить топливо и беречь атмосферу, в том числе: система изменения фаз газораспределения; система стоп-старт; система рециркуляции отработавших газов; система подогрева охлаждающей жидкости отработавшими газами; улучшенная аэродинамика; электропривод вспомогательных устройств (водяного насоса, климатической установки, усилителя руля и др.); шины с пониженным сопротивлением качению.

Необходимо отметить, что больший эффект от гибридных автомобилей наблюдается при движении в городском цикле, который характеризуется частыми остановками, работой в режиме холостого хода. При движении с постоянной высокой скоростью (загородный цикл) гибриды не так эффективны.

В зависимости от характера взаимодействия двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя различают следующие схемы гибридных силовых установок: последовательная, параллельная, последовательно-параллельная.

Последовательная схема гибридного автомобиля

При последовательной схеме автомобиль приводится в движение от электродвигателя. Двигатель внутреннего сгорания соединен только с генератором, который в свою очередь питает электродвигатель и заряжает аккумуляторную батарею.

В гибридном автомобиле с последовательной схемой силовой установки, как правило, предусматривается возможность подключения к электрической сети по окончании поездки. Такие автомобили носят название Plug-in Hybrid (дословно — подключаемый гибрид). Реализация данной функции предполагает использование аккумуляторов увеличенной емкости (литий-ионные аккумуляторы), приводит к сокращению использования ДВС и соответственно снижению вредных выбросов.

Представителями Plug-in Hybrid являются автомобили Chevrolet Volt, Opel Ampera. Их еще называют электромобилями с увеличенным радиусом действия (Extended Range Electric Vehicle, EREV). Эти автомобили имеют возможность движения до 60 км на энергии аккумуляторов и до 500 км на энергии генератора, приводимого в действие ДВС.

Параллельная схема гибридного автомобиля

В параллельной схеме электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания устанавливаются таким образом, что могут работать как самостоятельно, так и совместно. Это достигается путем соединения ДВС, электродвигателя и коробки передач с помощью автоматически управляемых муфт.

Гибридные автомобили, использующие параллельную схему, носят название Mild Hybrid (дословно — умеренный или мягкий гибрид). В них используется электродвигатель малой мощности (порядка 20 кВт), который обеспечивает, как правило, дополнительную мощность при ускорении автомобиля. В большинстве конструкций электродвигатель, расположенный между ДВС и коробкой передач, выполняет также функцию стартера и генератора.

Известными гибридными автомобилями с параллельной схемой являются Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid, Hyundai Elantra Hybrid. Пионером в данной области является Honda и ее система Integrated Motor Assist, IMA (дословно – интегрированный помощник двигателя).

При работе системы IMA можно выделить следующие характерные режимы:

  1. Работа от электродвигателя.
  2. Совместная работа ДВС и электродвигателя.
  3. Работа от ДВС с одновременной зарядкой аккумулятора от электродвигателя в режиме генератора.
  4. Зарядка аккумуляторной батареи в режиме рекуперативного торможения.

Последовательно-параллельная схема гибридного автомобиля

При последовательно-параллельной схеме двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель соединены через планетарный редуктор. При этом мощность каждого из двигателей может передаваться на ведущие колеса одновременно в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. В отличие от параллельной схемы в последовательно-параллельную схему добавлен генератор, обеспечивающий энергией работу электродвигателя.

Гибридные автомобили, использующие последовательно-параллельную схему, носят название Full Hybrid(дословно — полный гибрид). Известными полными гибридами являются автомобили Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid. В этом сегменте рынка гибридных автомобилей господствует компания Toyota и ее система Hybrid Synergy Drive, HSD.

Силовая установка системы HSD представляет собой двигатель внутреннего сгорания (соединенный с водило планетарного редуктора), электродвигатель (соединенный с коронной шестерней планетарного редуктора), генератор (соединенный с солнечной шестерней планетарного редуктора).

Двигатель внутреннего сгорания работает по циклу Аткинсона, при котором реализуются посредственные мощностные показатели на низких оборотах, соответственно достигается большая топливная экономичность и меньшие вредные выбросы.

В работе системы Hybrid Synergy Drive выделяются следующие режимы:

  1. Режим электромобиля, при котором ДВС выключен, а аккумуляторная батарея питает электродвигатель.
  2. Режим движения с постоянной (крейсерской) скоростью, при котором мощность от ДВС распределяется между ведущими колесами и генератором. Генератор в свою очередь питает электродвигатель, мощность которого суммируется с мощностью ДВС. При необходимости производится зарядка аккумуляторной батареи.
  3. Форсированный режим, при котором к ДВС присоединяется электродвигатель, питающийся от аккумуляторной батареи, обеспечивая импульс мощности.
  4. Экономичный режим, при котором аккумуляторная батарея питает генератор. Генератор преобразует электрическую энергию в механическую, замедляя вращение ДВС. При этом крутящий момент двигателя не уменьшается, а достигается топливная экономичность.
  5. Режим торможения, при котором электродвигатель работает как генератор, а электроэнергия используется для вращения солнечной шестерни в противоположную сторону, замедляя скорость движения автомобиля.
  6. Режим зарядки аккумулятора, осуществляющийся с помощью ДВС и генератора.

Классификация и устройство гибридов

Сразу стоит отметить, что сегодняшние plug-in гибриды существенно отличаются от первых гибридных моделей, в которых электропривод больше выступал в качестве дополнительной опции. Современный гибридный автомобиль имеет достаточно емкую батарею, а ДВС в нем больше используется в ситуациях, когда своевременно не получилось зарядить батарею.

Итак, электромобили можно классифицировать следующим образом.

  1. HEV (Hybrids Electric Vehicle) – это как раз те самые первые гибриды. Аккумулятор в них заряжается от энергии ДВС, потому запас хода совсем небольшой. Фактически машина имеет два двигателя – основной (ДВС) и второстепенный (электрический). Основная нагрузка здесь по-прежнему ложится на ДВС, но из-за возможности использования электродвигателя расход топлива в таких машинах меньше. В свое время это был настоящий прорыв на пути к созданию электромобиля. Но огромным минусом таких моделей является сложная и дорогая в обслуживании система.
  2. PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) – так называемые плагин-гибриды или подзаряжаемые гибриды. Они также оснащены ДВС и электромотором, как и HEV. Главное отличие от обычного гибрида – возможность заряжать аккумулятор от обычной бытовой розетки. Кроме того, немного увеличился запас хода. За счет более мощной батареи PHEV-автомобиль может проехать на электричестве от 30 до 80 км. Такой автомобиль идеально подходит для крупных городов, где большой поток машин обеспечивают невысокую скорость передвижения и регулярное стояние в пробках.
  3. REEV (Range-Extended Electric Vehicle) – это также машина с двумя двигателями. Но у этого электрокара главным является электромотор. Тогда как ДВС отведена второстепенная роль – подключаться в случаях, когда заряд батареи близок к нулю. Но подключение ДВС осуществляется только для того, чтобы вырабатывать энергию для электромотора. Таким образом, отправляясь в дальнюю поездку, можно не переживать о необходимости заряда батареи – это сделает ДВС. А уж обычных заправок можно найти в большом количестве. Минусом такой конструкции, как и в предыдущих случаях, является достаточно высокая стоимость обслуживания, поскольку требуется уход как за ДВС, так и за электромотором.
  4. BEV (Battery Electric Vehicle) – тот самый экологически чистый транспорт, электромобиль, единственной движущей силой которого является электроэнергия. Никакого ДВС, никакой замены масла, свечей, вредных выбросов выхлопных газов в атмосферу и прочих обязательных атрибутов, которые имеет бензиновый или дизельный двигатель. Однако есть здесь и отрицательные моменты. В первую очередь – хоть и приличный, но ограниченный запас хода на одной зарядке. Большинство бюджетных моделей могут «пробежать» без подзарядки около 130 км. Второй момент – достаточно ограниченный выбор моделей. Хотя в настоящее время оба этих недостатка активно устраняются – емкость и мощность батарей, модельный ряд электрокаров постоянно увеличивается.
  5. FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) – новое слово в сфере развития экологически чистого транспорта. Отличие моделей FCEV от обычного электродвигателя заключается в источнике энергии. Для обычного электрокара источником энергии выступает батарея, тогда как для FCEV – топливный элемент. Таковым выступает сжатый водород, который закачивается в специальные баллоны. Соответственно, такой автомобиль необходимо «заправлять» не электричеством, а водородом. И на данный момент это является серьезной проблемой, поскольку соответствующая инфраструктура пока только начала развиваться.

Последовательно…

В различных схемах гибридного привода электродвигатели и ДВС используются по-разному. Так называемый последовательный гибрид (HEV) представляет собой электромобиль, в котором ДВС не имеет механической связи с колесами. В этом случае ДВС приводит в действие генератор, который вырабатывает электроэнергию, направляемую к электромотору, а ее избыток используется для зарядки аккумулятора. При разгоне, когда электроэнергии от генератора не хватает, на помощь приходит АКБ. По этому принципу реализована гибридная система таких автомобилей, как Chevrolet Volt, Opel Ampera, Fisker Carma и др. Недостаток последовательной схемы — необходимость использования дополнительного генератора. Зато в качестве ДВС можно использовать компактный и экономичный мотор небольшого рабочего объема, так как он работает на постоянных оборотах и в оптимальном режиме.

Читать еще:  Что называется крутящим моментом двигателя

Эффективные и динамичные: Audi Q5, Audi A6, Audi A7 и Audi A8 с гибридным приводом plug-in

• новая концепция управления: Audi A8, Audi A7 Sportback, Audi A6 и Audi Q5 с гибридным приводом plug-in, мощным электродвигателем и аккумуляторной батареей высокой емкости;
• запас хода на электрической тяге превышает 40 км (в цикле WLTP);
• управление зарядом автомобиля с приложения myAudi.

Управление автомобилем в полностью электрическом режиме — это не только отсутствие вредных выбросов, но и высокоэффективное динамичное вождение. Audi продолжает реализацию стратегии электрификации и предлагает гибридный привод plug-in для нескольких своих моделей. На Женевском автосалоне Audi представит гибридные версии моделей Audi A8, Audi A7 Sportback, Audi A6 и Audi Q5, которые способны преодолевать более 40 км на электротяге (в цикле WLTP). Марка предлагает широкий выбор модификаций и двигателей различной мощности — клиенты могут сделать выбор в пользу повышенного комфорта или же отдать предпочтение более динамичным версиям. Старт приема заказов на автомобили с гибридным приводом plug-in начнется в 2019 году.

Широкий выбор моделей: стратегия Audi в области гибридных автомобилей

Сила двух двигателей: концепция системы привода

Автомобили с гибридным приводом plug-in (PHEV) невероятно универсальны. Так, например, в городе можно передвигаться исключительно в электрическом режиме без выбросов вредных веществ в атмосферу, а в длительные путешествия можно отправляться без опасений за запас хода. Исключительно на электротяге каждый из автомобилей может преодолеть более 40 км (в цикле WLTP). Концепция гибридного привода разработана таким образом, чтобы клиенты могли проезжать в полностью электрическом режиме примерно треть ежедневно преодолеваемых расстояний.

Новые гибридные версии моделей Audi оснащаются турбированными бензиновыми двигателями с системой непосредственного впрыска топлива и интегрированным в коробку передач электромотором. Запас энергии расположенной под полом багажного отделения литийионной аккумуляторной батареи питает электромотор, который «помогает» двигателю внутреннего сгорания во время ускорений. Как результат — отличная динамика на старте и последующее ускорение.

Система привода работает по алгоритму, схожему с концепцией полностью электрического Audi e-tron: она разработана для обеспечения экономичности и максимально эффективного процесса рекуперации. При торможении новые Audi с гибридным приводом способны рекуперировать до 80 кВт энергии. Незначительные замедления, которые характерны для движения в городских условиях, обеспечиваются электромотором. При торможениях средней интенсивности (свыше 0,4 g) в действие вступает гидравлическая тормозная система.

Литийионная аккумуляторная батарея Audi A6, Audi A7 и Audi A8 состоит из 104 ячеек, объединенных в восемь модулей. Емкость составляет 14,1 кВт·ч, а напряжение — 385 В. Аккумуляторная батарея Audi Q5 состоит из призматических ячеек, которая обладает такой же емкостью. На всех моделях контур охлаждения аккумуляторной батареи интегрирован в низкотемпературную систему охлаждения, обслуживающую электромотор и электронное оборудование. Постоянный ток высоковольтной аккумуляторной батареи преобразуется в трехфазный для питания электродвигателя. При работе системы рекуперации преобразование выполняется в обратном направлении. Для эффективной работы системы климат-контроля в стандартное оснащение гибридных автомобилей включен тепловой насос, который способен генерировать до 3 кВт тепловой энергии из 1 кВт электрической энергии и отработанного тепла.

Экономичный двигатель внутреннего сгорания, производительный электромотор и литийионная аккумуляторная батарея высокой емкости

Audi A8L 60 TFSI e quattro с гибридным приводом plug-in оснащается двигателем внутреннего сгорания 3.0 TFSI и постоянно активным синхронным электромотором, которые развивают мощность 449 л. с. и 700 Нм крутящего момента, обеспечивая впечатляющую динамику. Электродвигатель и сцепление интегрированы в восьмиступенчатую коробку передач tiptronic, которая передает крутящий момент системе постоянного полного привода quattro.

Аналогичная компоновка использована для гибридных Audi A7 и Audi A6. Они получили аккумуляторную батарею такой же емкости, как у Audi A8. Обе модели предлагаются в двух версиях с двигателями различной мощности: 50 TFSI e (229 л.с., 450 Нм крутящего момента) и 55 TFSI e (367 л.с., 500 Нм крутящего момента). Гибридный Audi Q5 оснащается силовой установкой той же конструкции, что и гибридные Audi A6 и Audi A7, и двигателями 50 TFSI e и 55 TFSI e.

Новая концепция управления: максимальный уровень комфорта и внушительный запас хода на электротяге

Алгоритм управления системой гибридного привода обеспечивает максимальную экономичность и высокий уровень комфорта. Система управления автоматически подбирает оптимальный режим работы. По умолчанию гибридный автомобиль трогается с места в полностью электрическом режиме. Двигатель внутреннего сгорания подключается в зависимости от условий движения.

Для гибридных автомобилей предусмотрено три режима работы двигателя: полностью электрический EV, автоматический Auto и режим накопления электроэнергии Hold. В первом режиме приоритет отдается электрическому приводу, второй режим рассчитан на автоматический выбор варианта привода, а для третьего режима характерна экономия электроэнергии для последующего ее использования.

Увеличение запаса хода и обеспечение максимального комфорта водителя и пассажиров достигается во многом благодаря системе эффективности движения. При выборе алгоритма работы системы привода учитывается маршрут движения. Прогнозирующий алгоритм управления оценивает навигационные данные при активном движении по маршруту и анализирует информацию ассистента эффективности движения и различных датчиков автомобиля. Затем выполняется предварительное планирование всего маршрута и точное планирование на ближайшие километры, выявляются участки, на которых водителю рекомендуется убрать ногу с педали акселератора. Рекомендация выдается в виде визуального сигнала через дисплей или тактильного сигнала через педаль акселератора. Одновременно активируется предупредительная система рекуперации.

Более того, с помощью уже знакомых переключателей системы Audi drive select водитель может выбирать между режимами движения comfort, efficiency, auto и dynamic, которые представляют собой различные сочетания настроек системы привода, подвески и рулевого управления. В зависимости от выбранного режима изменяется момент, при котором два двигателя работают параллельно или электромотор «помогает» двигателю внутреннего сгорания, повышая тем самым производительность. В режиме dynamic электромотор более активно поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания для обеспечения более динамичной и точной управляемости.

Максимальную экономичность обеспечивает активная педаль акселератора, отличающаяся переменным усилием нажатия для движения на электротяге и предоставляющая тактильную обратную связь. Когда выбран режим автоматического переключения передач D, а в системе Audi drive select задан режим движения auto или efficiency (на скоростях до 160 км/ч), и водитель убирает ногу с педали акселератора, автомобиль переходит в режим движения накатом: двигатель внутреннего сгорания и электромотор разъединены и отключены. Если же для автоматической коробки передач выбран режим S и одновременно активирован режим движения dynamic, при замедлении электродвигатель продолжает работать в режиме рекуперации, то есть помогает преобразовывать кинетическую энергию в электрическую.

Вся необходима информация, такая как мощность и запас хода, выводится на виртуальную приборную панель Audi virtual cockpit, предлагаемую в качестве опции, и дисплей системы MMI.

Универсальность в широком смысле: линии исполнения

Удобная зарядка с помощью сервиса e-tron Charging

Компактная система зарядки входит в базовую комплектацию новых моделей Audi с гибридным приводом plug-in. В комплект входят кабели для зарядки от бытовой и промышленной электросетей и панель управления. Опционально Audi предлагает настенный держатель и кабель типа 3 для подключения к модулям общественных станций подзарядки. Полная зарядка аккумуляторной батареи от установки мощностью 7,2 кВт занимает 2 часа.

В путешествиях на дальние расстояния зарядить новые автомобили с гибридным приводом plug-in можно с помощью сервиса Audi e-tron Charging, который обеспечивает доступ к большому количеству общественных зарядных станций в 16 странах Европы. В настоящее время ведется работа по расширению сети и открытию станций в других странах. Воспользоваться услугами станций зарядки различных операторов можно при наличии единой карты. Для ее получения необходимо зарегистрироваться на портале myAudi и заключить договор на предоставление услуг платной зарядки. В конце каждого месяца выставляется счет, а оплата производится указанным в договоре способом.

Удобное управление зарядкой через приложение myAudi

Приложение myAudi — еще один практичный инструмент взаимодействия с автомобилем, который позволяет использовать возможности Audi connect с помощью смартфона. Приложение дает клиенту возможность дистанционно отследить уровень заряда аккумуляторной батареи, запустить процесс зарядки, установить таймер зарядки и просмотреть статистические данные по расходам денежных средств и электроэнергии на зарядку.

Еще одной интересной функцией myAudi является возможность предварительной настройки работы и дистанционного включения системы климат-контроля. Это обеспечивается благодаря тому, что компрессор системы кондиционирования и дополнительный обогреватель работают от высоковольтной сети. Клиент может дистанционно задать температуру нагрева или охлаждения салона в тот период, когда автомобиль находится на парковке или выполняется зарядка аккумуляторной батареи.

Читать еще:  Что такое двигатель бензин компрессор

В зависимости от комплектации автомобиля дистанционно можно задать настройки подогрева рулевого колеса, сидений, зеркал, ветрового и заднего стекол, а также управлять функцией вентиляции сидений. Кроме того, предусмотрена возможность мгновенного включения системы климат-контроля при отпирании дверей автомобиля ключом.

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)

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.

Параллельный гибрид

В большинстве современных гибридов используется более универсальная параллельная схема. В ней и двигатель внутреннего сгорания, и электромотор(ы) связаны с колёсами, работая как по отдельности, так и совместно (параллельно).

Первые параллельные гибриды были довольно примитивными. В 1999 году, в ответ на тойотовский Prius (о нём — ниже) Honda внедрила гибридную систему Integrated Motor Assist (IMA) в модели Insight, затем — в Civic, Accord, Fit/Jazz, CR-Z и других. Электромотор в ней был электрическим помощником, а не полноценной силовой установкой: ездить на чистой электротяге такие гибриды не могли, как и заряжать батарею от двигателя во время движения. Электрические киловатты просто добавлялись к бензиновым лошадиным силам, позволяя меньше крутить двигатель и немного экономить топливо. А батарея заряжалась в основном от рекуперации при торможении.

Современные параллельные гибриды ушли далеко вперёд, а некоторые даже научились «перевоплощаться» прямо на ходу. Та же Honda активно внедряет в новые модели силовую установку i-MMD (Intelligent Multi-Mode Drive), которая в городском режиме работает по последовательной гибридной схеме. На небольших скоростях бензиновый двигатель отключен от ведущих колёс, и автомобиль движется только за счёт электромотора. С ростом скорости машина вновь превращается в параллельный гибрид, подключая двигатель внутреннего сгорания автоматическим сцеплением. Такая система уже используется на новых поколениях Odyssey, Accord и CR-V для некоторых рынков. По похожему пути пошли и в Mitsubishi со своим гибридным кроссовером Outlander PHEV.

Последовательно-параллельный гибрид (Toyota HSD)

Формально Toyota Prius можно отнести к гибридам параллельного типа. Но при его разработке инженеры «Тойоты» действовали столь новаторски и внедрили такое количество смелых решений, что получившийся результат пришлось выделить в отдельный тип. «Приус» называют последовательно-параллельным гибридом или гибридом смешанного (комбинированного) типа.

В большинстве параллельных гибридов есть привычная коробка передач (чаще всего — бесступенчатый вариатор), а электромотор является промежуточным звеном между КПП и двигателем внутреннего сгорания, своего рода надстройкой. У «Тойоты» же бензиновый двигатель, электромотор и ведущие колёса связаны между собой планетарным механизмом, без коробки передач и сцепления. Это делает всю силовую установку единым целым, позволяя управляющей электронике распределять мощность между узлами в любых соотношениях. Эффективность такой системы очень высока.

Свою конструкцию в Toyota назвали Hybrid Synergy Drive (HSD) — гибридным синергетическим приводом. Во всех современных гибридах Toyota и Lexus используется именно она, также по лицензии HSD ставили на несколько моделей Nissan и Ford. Toyota планирует постепенно перевести на синергетический привод всю линейку автомобилей. Для некоторых моделей на внутреннем JDM-рынке альтернативы HSD уже нет: например, Toyota Camry в Японии последние несколько лет предлагается только с гибридной силовой установкой.

Подзаряжаемый Plug-in гибрид (PHV/PHEV)

Даже самый современный гибрид проигрывает в экономичности полностью электрической машине, ведь та не расходует бензин вовсе. Да, какое-то время гибрид может ехать только на электротяге, но в таком режиме батарея быстро сядет, а для зарядки придётся задействовать ДВС и тратить топливо. Но почему не восполнять запасы энергии от внешней электросети, как делают электрические машины? В этом и состоит идея подзаряжаемого гибрида PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) — гибридного автомобиля с возможностью подключения к внешней зарядке.

Как и традиционный гибрид, PHEV может заряжать тяговую батарею прямо на ходу: от работы двигателя внутреннего сгорания и с помощью рекуперации — преобразования энергии торможения. Но приехав домой или на работу, плагин-гибрид (Plug-in Hybrid) можно поставить на зарядку от стационарной электросети, как любой электрокар, и затем ехать уже с полной батареей. Это намного выгоднее, чем самозаряд во время движения.

В сравнении с полностью электрической машиной у PHEV-гибрида также есть ощутимые плюсы:

  • Большой запас хода. Даже топовые электрокары пока не проезжают более 500 км на одном заряде батареи, а бюджетным городским электромобилям и скромные 200 км даются с трудом, особенно зимой. Подзаряжаемый гибрид же на полном баке топлива проедет более 800 км.
  • Независимость от внешних источников электричества — то, чего так не хватает электромобилям. Если не зарядить электрокар вовремя, он просто выключится. А PHEV имеет под капотом классический ДВС, и зарядка от внешней сети для него — приятная опция, а не необходимость. Пока в баке есть топливо, он будет ехать, причём весьма экономично. Этот фактор критически важен в поездках между городами: обычных бензиновых АЗС на дорогах в разы больше, чем электрических зарядных станций.

Подключаемые гибриды — главный автомобильный тренд последних лет. На рынке их уже немало, причём подзаряжаемым может быть гибрид любой конструкции: и последовательный, и параллельный, и гибрид смешанного типа — тяговая батарея ведь есть у всех. Примеры: Toyota Prius PHV и Prius Prime, Mitsubishi Outlander PHEV, Ford Fusion Energi, Hyundai Ioniq, Chevrolet Volt, Volvo V60, Audi e-tron, Chrysler Pacifica, Range Rover PHEV и другие. Даже китайские автопроизводители уже делают свои версии Plug-in-гибридов. Дело не только в экономии топлива и экологичности: производителям машин важно быть в авангарде современных технологий.

В будущем PHEV-гибриды, как и электрокары, избавятся от зарядных проводов. Уже сейчас есть мелкосерийные автомобили, способные заряжать батарею силовой установки на специальных индукционных парковочных местах, по аналогии с беспроводной зарядкой смартфонов. Вот только инфраструктура городов пока не поспевает за прогрессом транспорта.

Умеренный «мягкий» гибрид (Mild Hybrid)

Наверняка вы встречали автомобили в комплектации Mild Hybrid — в народе их нарекли мягким гибридом, хотя правильнее назвать такую силовую установку «умеренным гибридом». Что же такое Mild Hybrid, и насколько он «мягок»?

Mild Hybrid — это «зародыш» гибрида: стандартный автомобиль, озеленённый энергосберегающими технологиями. За красивым гибридным термином скрывается знакомая многим система «Старт-стоп», глушащая двигатель во время остановок, но чуть более продвинутая. ДВС Mild-гибрида снабжен специальным мотор-генератором; во время движения он работает как стандартный генератор, вырабатывая ток. Когда машина останавливается и система Start-Stop глушит двигатель, мотор-генератор вступает в дело, обеспечивая работу всех систем автомобиля: электрики, отопителя, кондиционера… Водитель даже не замечает, что двигатель заглушен. При нажатии на газ двигатель моментально заводится непосредственно от мотор-генератора и автомобиль трогается.

Реализации «мягкого» гибрида у каждого производителя своя. Иногда мотор-генератор может вырабатывать энергию при торможении, запасая её в отдельной батарее. 48-вольтовый мотор-генератор Audi MHEV даже умеет помогать двигателю на разгоне. Но о полноценной гибридной силовой установке с возможностью ехать на электротяге речь не идёт. Mild-гибрид — это просто помощник для ДВС, а не отдельный тяговый электромотор.

Читать еще:  A4988 драйвер шагового двигателя схема

Особенности эксплуатации гибрида

Чем отличается гибрид от обычного автомобиля в повседневной эксплуатации? Ведь далеко не все водители — ярые энтузиасты новых технологий; многим просто нужно надёжное и хорошо работающее решение без лишних сложностей. И гибрид вполне подходит под это описание.

Сильная сторона гибрида — отсутствие каких-то специальных требований и процедур, как у электромобилей или машин с газобаллонным оборудованием. Работой гибридной системы полностью заведует умная электроника без вмешательства водителя. Периодическое обслуживание и замена расходников не требует специального «гибридного» автосервиса: с типовыми работами справится любая квалифицированная СТО. А некоторые особенности зимней эксплуатации гибридов не идут ни в какое сравнение с зимними проблемами электромобилей, запас хода которых на морозе падает почти вдвое.

ДВС большинства гибридов работают по экономичному циклу Аткинсона, который позволяет выровнять нагрузку на силовую установку, убрав опасные пики. В двигателях обычных машин он не используется из-за падения мощности, но у гибридов это падение компенсирует электромотор. В итоге получается оптимальный баланс качеств: мощности, экономичности, надёжности и низкой токсичности выхлопа.

Помимо прямой экономии топлива, гибрид снижает траты на некоторые запчасти. Например, тормозные колодки почти не изнашиваются из-за рекуперативного торможения. У большинства гибридов отсутствуют привычные стартер и генератор — в этом гибридная силовая установка даже проще классической. А в тойотовских гибридах нет даже коробки передач — её роль выполняет «планетарка».

Минусов и гибридов ровно два: высокая цена и постепенный износ тяговой высоковольтной батареи (ВВБ). Причём эти минусы исключают друг друга: у нового (и дорогого) гибрида нет проблем с батареей, ну а машину с изношенной ВВБ можно купить с хорошей скидкой на её замену.

Технологии идут вперёд невероятно быстро. Ещё недавно гибридные автомобили казались чем-то инопланетным, а сегодня на фоне полностью электрических машин они выглядят даже слегка устаревшими. Но отсутствие развитой инфраструктуры для зарядки электрокаров и их малый запас хода ещё долго будут аргументами в пользу гибридов.

Что такое гибридный автомобиль?

В отличие от обычных транспортных средств, в гибридном автомобиле используются два различных источника движения: электрический двигатель и двигатель внутреннего сгорания. Хотя специфика будет варьироваться в зависимости от типа, двигатель чаще всего будет использоваться для зарядки аккумулятора автомобиля, который питает электродвигатель. Другим источником заряда бортовой батареи является рекуперативное торможение, или кинетическая энергия, улавливаемая из импульса транспортного средства при замедлении и/или торможении, а затем преобразуемая в электрическую энергию.

Гибридный электромобиль (HEV) может двигаться непосредственно от ДВС, от электродвигателя, либо от их комбинации. Здесь двигатель, как правило, является основным источником движения, с помощью электродвигателя и батареи осуществляется вождение только на более низких скоростях и/или на несколько миль за раз. В некоторых гибридах двигатель внутреннего сгорания используется только для подзарядки аккумулятора, в то время как в других он приводит автомобиль в движение напрямую, используя дополнительную батарею только для реализации режима полного привода.

Различные гибридные системы можно разделить на три основных типа:

1. Последовательный гибрид

Последовательный гибрид — это полный гибрид, в котором электрический двигатель используется для движения автомобиля на всех режимах, в то время как ДВС (двигатель внутреннего сгорания) используется только для подзарядки бортовой батареи. Если автомобиль едет на большее расстояния, 50 миль (почти 80 км) или более, он переключается на двигатель внутреннего сгорания, чтобы обеспечить движение.

2. Параллельный гибрид

Параллельный гибрид — это полный гибрид, в котором автомобиль могут приводить в движение как двигатель внутреннего сгорания, так и электромотор, соединённый с механической коробкой передач. Мощность распределяется между ДВС и электромотором для работы в оптимальных рабочих диапазонах каждого из них, что делает этот гибрид более экономичным при движении на большие расстояния.

3. Мягкий гибрид

В мягком гибриде используются небольшая батарея и мотор-генератор, чтобы помочь силовому агрегату обеспечить дополнительную мощность для двигателя, когда это необходимо. Для экономии топлива при остановке или замедлении выключается ДВС. Это самая экономичная из гибридных систем.

Будь то полный гибрид или мягкий гибрид, автомобили с двумя источниками энергии потребляют меньше топлива и выделяют меньше вредных выбросов, чем их бензиновые или дизельные аналоги, что делает их привлекательным вариантом для небольших пробегов или городских условий движения, а также для тех, кто стремится сэкономить топливо.

Что такое подключаемый гибридный автомобиль?

Транспортное средство с гибридной силовой установкой (PHEV) , также известный как заряжаемый гибридный автомобиль (plug-in hybrid electric vehicle) или сокращённо PHEV, находится между гибридом и полностью электрическим автомобилем. Как следует из названия, это гибридный автомобиль, который также может быть «подключён» и заряжен от электрической сети, как и электромобиль, а также на ходу. Основным отличием от других гибридов является аккумуляторная батарея большей ёмкости, которая позволяет обеспечить более длительное движение только на электротяге (в настоящее время в среднем от 20 до 40 миль (от 32 км до 64 км)). Как только его диапазон электропривода исчерпан, автомобиль работает как обычный гибрид. PHEVs дают владельцам преимущества полностью электрического вождения для более коротких поездок и полного гибридного варианта вождения для более длинных расстояний. При правильной эксплуатации это помогает обеспечить экономию топлива и снизить уровень выбросов выхлопных газов.

Что такое электромобиль?

В аккумуляторном электромобиле (BEV) используется электрический двигатель с батарейным питанием для движения автомобиля в 100% случаев. Хотя он использует рекуперативное торможение, в отличие от гибридных автомобилей, нет двигателя внутреннего сгорания, который можно было бы включить, если батарея разряжена. Это означает, что вы можете зарядить или «заправить» свой автомобиль дома или на зарядной станции, подключившись к источнику электрической энергии. Без топлива на борту электромобили не выделяют выхлопных газов и более экономичны в эксплуатации.

Вместе с тем зарядка батарей электромобилей BEV занимает гораздо больше времени, чем заправка топливного бака – несколько часов вместо нескольких минут. Их дальность хода также значительно меньше, чем у обычного гибрида, и он составляет в среднем 100 миль (160 км) между зарядами. Однако улучшения как в технологии аккумуляторных батарей, так и в инфраструктуре электросетей с быстрой зарядкой приведет к тому, что это станет менее серьёзной проблемой в будущем.

Таким образом, будь то гибрид, заряжаемый гибрид или полностью электрический автомобиль, принцип один и тот же:

Электромобили полностью или частично переложат работу обычного двигателя внутреннего сгорания на двигатель с батарейным приводом.

Чтобы узнать больше о сложном программном обеспечении и системах внутри силовой установки, посетите нашу страницу продуктовой категории «Силовая электроника».

Увеличенный запас хода. Больше мощности. Сниженный расход топлива.

Максимальная гибкость благодаря электрическому приводу и двигателю внутреннего сгорания.

Сила моделей EQ Power заключается в их универсальности. Они сочетают в себе практически бесшумное движение на электроприводе без выбросов загрязняющих веществ в городе с вариативностью и независимостью двигателя внутреннего сгорания в дальних поездках.

Локально безэмиссионное движение.

Подключаемые гибриды являются важной вехой на пути к вождению без вредных выбросов. Mercedes-Benz последовательно модернизирует свои модели EQ Power, постоянно увеличивая их запас хода на электротяге, чтобы создать привлекательные предпосылки для вождения без локальных выбросов в повседневных поездках во всех сегментах автомобилей.

Интеллектуальная стратегия управления режимом работы привода с рекуперацией.

Интеллектуальная стратегия управления режимом работы привода в зависимости от маршрута предусматривает режим движения на электроприводе для преодоления подходящих участков маршрута. Она учитывает, среди прочего, навигационные данные, топографию, ограничения скорости и условия движения по всему маршруту. Вспомогательная система ECO помогает водителю экономить энергию.

Снижение расхода энергии благодаря целевой зарядке.

Запас хода на электротяге позволяет новым моделям подключаемых гибридных автомобилей Mercedes-Benz ездить в городе преимущественно в электрическом режиме и, таким образом, снижать показатели расхода топлива. Чем чаще вы заряжаете автомобиль и сознательно используете интеллигентную стратегию управления режимом работы привода с рекуперацией, тем выше Ваша доля электрического вождения и ниже расход топлива.

Дизельный подключаемый гибрид.

Новейшая дизельная технология сочетается с гибридным приводом последнего поколения. Способность к передвижению без выбросов загрязняющих веществ при локальных поездках становится эмоциональным событием, сопровождаемым повышенной эффективностью использования, удивительно высоким комфортом движения, а также впечатляющим запасом хода дизельного двигателя. А благодаря встроенному зарядному устройству мощность зарядки удваивается.

GLE 350 de 4MATIC: расход топлива расчетный 1,3-1,1 л/100 км, выброс CO2 расчетный 34-29 г/км, расход электроэнергии расчетный 28,7 – 25,4 кВт·ч/100 км

Указанные данные получены на базе предписанных методик измерений. Речь идет о „NEFZ, значения CO2“ в соответствии с Ст. 2 П. 1 Регламента (ЕС) 2017/1153. Значения расхода топлива рассчитаны на основе данных значений. Расход электроэнергии рассчитан на базе Директивы 692/2008/ ЕЭК.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector