Avtosfera76.ru

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

Гибридный двигатель на какие машины есть

Название «Гибридный автомобиль с подзарядкой от электросети» часто сокращают до «Гибрида» или, чтобы отличать его от «Мягкого гибрида», до «PHEV».

МОЩНОСТЬ

Объединяя в себе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, PHEV берет лучшее от обоих для наибольшей эффективности и производительности.

СОВЕРШЕНСТВО

В режиме электромобиля (EV) PHEV движется практически бесшумно, а переключение между бензиновым и электрическим двигателями происходит незаметно для обеспечения оптимальной плавности хода.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Когда его использовать? Все зависит от вас. Вы можете выбрать режим по умолчанию, в котором активны оба двигателя — бензиновый и электрический, или задействовать режим электромобиля (EV), где работает только электродвигатель.

БЕЗУПРЕЧНОСТЬ

Что касается возможностей и производительности — PHEV не допускает компромиссов. Он легко справится с такими важными в условиях бездорожья задачами, как преодоление бродов и глубоких сугробов 1 .

Гибридный грузовой автомобиль

Цель выполнения работы

Разработка концепции полноприводного грузового автомобиля типа 6х6 с комбинированной энергоустановкой, обеспечивающей наименьший выброс вредных веществ и минимальный удельный расход топлива.

Задачи проекта

  • разработка и описание структур и архитектуры, в которых отражены все основные компоненты систем автомобиля и установлены взаимосвязи между ними;
  • разработка и описание алгоритмов для обеспечения движения полноприводного грузового автомобиля типа 6х6 с комбинированной энергоустановкой;
  • обзор и условия выполнения функций гибридного грузового автомобиля;
  • описание команд, передаваемых между блоками управления;
  • разработка карт распределения требуемой мощности в режиме «КЭУ» между ДВС и электромашинами;
  • создание математической модели гибридного грузового автомобиля с целью изучения различных характеристик.

Разработаны структура, отражающая все основные компоненты и взаимосвязь между ними, и архитектура, демонстрирующая все основные функции, используемые в различных блоках.

На рисунке ниже представлена структурная схема. В структурной схеме присутствует семь блоков управления. Все блоки обмениваются между собой данными по CAN-шине. Каждый блок управления имеет двустороннюю управляющую связь, таким образом, воздействуя на компонент и получая данные о текущем его состоянии. Также блоки управления получают дополнительную информацию со стороны различных датчиков.

Разработаны основные алгоритмы, обеспечивающие аспекты движения АТС. На рисунке ниже показана блок-схема основного алгоритма движения автомобиля. В алгоритме рассмотрены основные аспекты движения, начиная от включения питания автомобиля с последующей диагностикой, до выбора режима движения в зависимости от начальных условий и дорожной обстановки в целом.

Также были разработаны и рассчитаны алгоритмы блоков, входящих в основной алгоритм движения, обеспечивающих безопасность, экологичность и экономию топлива.

Составлены и проанализированы все функции гибридного грузового автомобиля типа 6х6 АТС, обеспечивающие функциональные возможности автомобиля: режимы работы АТС с КЭУ, требуемые характеристики управления элементами силового привода, климатические режимы, автоматические режимы, безопасность и другие. Дано описание назначений функций и условие их выполнения.

Для качественной работы блоков управления в составе автомобиля, необходимо чтобы они взаимодействовали друг с другом. Взаимодействие блоков осуществляется с помощью CAN-шины. При реализации данной задачи были исследованы все команды блоков управления с уточнением требуемого времени выполнения команды и требуемой точности выполнения команды.

Разработаны карты распределения мощностей между ДВС и электромашинами. По картам в зависимости от степени нажатия педали газа и заряда аккумуляторных батарей определяется требуемая мощность, которую необходимо взять с ДВС (рисунок а) и электромашин (рисунок б). Впоследствии взятые с карты значения корректируются с учетом температуры компонентов и количества топлива в баке с помощью соответствующих коэффициентов.

Рис. а) Карта, по которой определяется снимаемая с ДВС мощность

Рис. б) Карта, по которой определяется снимаемая со всех электромашин мощность

Карты удовлетворяют следующим условиям:

  • обеспечивают работу двигателя внутреннего сгорания с минимальным или близким к нему удельным расходом топлива в как можно большем числе точек;
  • обеспечивают большую интенсивность использования электромашины в тяговом режиме при высоком уровне заряда батареи и меньшую (вплоть до перехода в генераторный режим) при низком во избежание разряда батареи или полного заряда;
  • обеспечивают соответствие мощности, получаемой от КЭУ на выходе, той мощности, которую требует водитель (то есть сумма мощностей с ДВС и электромашины равна требуемой мощности на колесе);
  • имеют зону нулевой мощности, снимаемой с ДВС, при высоком уровне заряда батареи и малом значении требуемой мощности, что соответствует переходу в режим электромобиля (движение только на электротяге).

Разработана общая математическая модель гибридного автомобиля, позволяющая воспроизводить его движение в разных условиях по различным ездовым циклам.

Читать еще:  Что такое коэффициент приспособляемости двигателя

Математическая модель включает в себя блок управления гибридным автомобилем HybridCarECU, который отвечает за распределение потоков мощности в КЭУ с учетом пожеланий водителя, степень заряда аккумуляторных батарей и количества топлива, температуры различных компонентов, работу тормозной системы и системы охлаждения, а также включение коробки передач.

Кроме блока управления смоделированы различные компоненты автомобиля: ДВС (Engine)электромашины (GearboxED, FrontRightED, FrontLeftED), сцепление (Clutch), коробка передач (Gearbox), аккумуляторная батарея (Battery), инвертор (Inverter), топливный бак (FuelTank) и кузов автомобиля с колесами и тормозной системой (Cardynamics). Система Driver имитирует воздействие водителя автомобиля на органы управления.

Минусы использования «гибрида»

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

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

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

Принцип работы бензиново-электрических гибридных автомобилей

Опубликовано в Электроавтомобили Просмотров: 25230

Как работает гибридный автомобиль? Какие процессы происходят под его капотом во время движения? В этой статье мы поможем вам понять принцип работы гибридной силовой установки.

Любое транспортное средство, использующее в своей работе два или более источника энергии, является гибридом. Огромная часть выпускаемых в наше время автомобилей являются бензиново-электрическими гибридами, силовая установка которых сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор.

Бензиново-электрические гибридные автомобили — это своеобразный симбиоз автомобилей с бензиновыми двигателями и электромобилей. Различие, как известно, между бензиновыми и электрическими автомобилями заключается в источнике и механизме их питания. В бензиновом автомобиле топливо поступает к двигателю с топливного бака, в электромобиле же электрический мотор обеспечивают электроэнергией аккумуляторные батареи. Можно сказать, что гибридный автомобиль является своеобразным компромиссным вариантом между этими двумя автомобильными механизмами.

Для того, чтобы автомобиль был комфортным для пользователя в процессе эксплуатации, он должен отвечать определенным требованиям. Необходимо чтобы автомобиль был в состоянии:

— обеспечивать большой пробег до момента дозаправки/подзарядки;

— заправлялся быстро и легко.

Бензиновые автомобили отвечают вышеизложенным требованиям, но являются источником значительного загрязнения окружающей среды. Электрические же автомобили в процессе своей работы практически не образуют загрязняющих веществ, однако их пробег на одном заряде аккумуляторных батарей, как правило, не превышает 80-160 км. Главным недостатком электрических автомобилей является довольно продолжительный процесс их подзарядки.

Бензиново-электрические гибридные автомобили сочетают в себе преимущества как электрических, так и бензиновых машин, позволяя объединить в одной системе бензиновое топливо и электроэнергию. Совместное использование двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя позволяет значительно повысить топливную эффективность силовой установки транспортного средства, обеспечить быстрое достижение необходимого показателя скорости движения путем практически моментальной подачи энергии, снизить объемы образуемых вредных выхлопов, а также увеличить пробег автомобиля благодаря эффективному функционированию системы рекуперативного торможения, позволяющей преобразовывать кинетическую энергию движения в электроэнергию. К тому же, применение гибридной силовой установки в автомобиле создает возможность уменьшения его суммарного вес по сравнению с бензиновым аналогом.

Широкое использование гибридные автомобилей на дорогах способствует значительному снижению выбросок оксида азота в атмосферу (на 50%), а также сажи и углекислого газа.

Термин «гибридный автомобиль», чаще всего применяется к средствам передвижения, сочетающим в своей конструкции двигатель внутреннего сгорании и один или несколько электродвигателей. Однако, не исключена возможность использования в гибридных автомобилях и иных источников питания, помимо бензина и электроэнергии. В последнее время ряды гибридных автомобилей начали пополняться гибридными моделями, механизм работы которых предполагает сочетание ДВС и двигателя, работающего на сжатом воздухе, или же электромотора и двигателя, использующего в своей работе энергию солнца, ветра, биологического топлива.

Гибридные автомобили делятся на два вида: умеренные и полные. Движение умеренных гибридов обеспечивается преимущественно работой двигателя внутреннего сгорания, а электромотор при этом используется только в качестве дополнительного тягового механизма (яркий пример — Honda Insight). Полным же гибридам свойственна возможность перемещения исключительно только на одной электротяге, независимо от ДВС.

Читать еще:  Хендай двигатель замена грм своими руками

Наиболее популярными в мире гибридные автомобили — Toyota Prius, Shevrolet Volt, Honda Insight. В модели Toyota Prius реализован следующий механизм: движения автомобиля на низкой скорости (до 40 км/ч) происходит благодаря работе электродвигателя, питаемого литий-ионной аккумуляторной батареей, но при большем разгоне активизируется двигатель внутреннего сгорания, который обеспечивает тягу на высокой скорости. При этом электроника регулирует работу моторов и генератора.

Противоположный механизм работы реализован в гибриде Shevrolet Volt. Передвижение этого автомобиля происходит благодаря электродвигателю, функции же ДВС сводятся только к подзарядке его аккумуляторных батарей.

Для гибридных автомобилей свойствен механизм рекуперации энергии при торможении – электрический двигатель переходит в режим генератора, преобразующего кинетическую энергию в электрическую, которая способствует восполнению заряда аккумуляторных батареи.

Схемы подключения двигателей гибридного автомобиля:

— Последовательная схема – маломощный ДВС соединен только с генератором электроэнергии, а электрический двигатель — с колесами. ДВС приводит в движение небольшой генератор электрического тока, вырабатываемая электроэнергия от которого поступает к аккумуляторным батареям, обеспечивающим питание электрического мотора. При такой схеме подключения, ДВС никогда непосредственно не приводит транспортное средство в движение, и главным силовым механизмом является электромотор. Конструкция подобных гибридных автомобилей предполагает использование аккумуляторов увеличенной емкости. Данная схема подключения двигателей была использована в первых гибридных автомобилях, сконструированных Фердинандом Порше. На сегодняшний день представителями Plug-in Hybrid являются модели Chevrolet Volt, Opel Ampera.

— Параллельная схема – ДВС, электрический двигатель и коробка передач соединяются с помощью автоматических муфт. Данная схема свойственна практически для всех умеренных гибридов и для ряда полных (например, Audi Duo). Для гибридный автомобилей с параллельной схемой характерна возможность как одновременного, так и раздельного использования возможностей ДВС и электродвигателя для движения колес. Электрический мотор способствует быстрому разгону транспортного средства, а также обеспечивает выполнение функции рекуперативного торможения. Гибриды с параллельной схемой — Hyundai Elantra Hybrid, Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid.

— Последовательно-параллельная схема (смешанная) – планетарный редуктор обеспечивает связь ДВС, электрогенератора и электрического двигателя. Яркими примером гибридных автомобилей с последовательно-параллельной схемой (Full Hybrid ) является Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Lexus RX 450h.

Последовательная схема подключения двигателей гибридного автомобиля

Параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля (слева)

Последовательно-параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля (справа)

Гибридную силовую установку автомобиля могут образовывать следующие компоненты:

Двигатель внутреннего сгорания. В гибридных автомобилях также, как и в традиционных – бензиновых, используется ДВС, однако он значительно меньше и более усовершенствован в направлении сокращения уровня вредных выбросов в атмосферу и увеличения работоспособности.

Топливный бак. Топливный бак в гибридах является устройством хранения бензинового топлива для работы ДВС.

Электрический двигатель. Современные автомобилестроительные технологии позволяют использовать электродвигатель как в качестве силового двигателя, так и генератора энергии при торможении, тоесть электромотор способен ускорять автомобиль, питаясь от аккумуляторных батарей, или же может работать в генеративном режиме при спусках автомобиля по склону и торможении, обеспечивая восполнение энергии батарей.

Генератор. По механизму своей работы генератор схож с силовым электродвигателем, однако в ряде гибридном автомобиле он используется только для производства электрической энергии.

Аккумуляторные батареи – устройства хранения энергии для работы электродвигателя гибридного автомобиля. В то время, когда для бензинового двигателя свойственно только черпание бензина из топливного бака, электрический двигатель гибридного автомобиля может как использовать энергию батарей, так и восполнять её посредством механизма рекуперативного торможения.

В гибридных автомобилях, как правило, применяются более компактные и легкие аккумуляторные батареи, нежели в электромобилях.

Коробка переключения передач выполняет в гибридном автомобиле ту же функцию, что и бензиновом, с тем только различием, что контролирует работу как ДВС, так и электрического двигателей.

Для контроля потока энергии между генератором, батареей и электромотором используется блок управления энергией и полупроводниковое устройство переключения.

Ряд приемов позволяет увеличить эффективность использования бензинового топлива и энергии аккумуляторных батарей в гибридном автомобиле. Итак, в гибридном автомобиле с этой целью:

— Восполняется энергия, запасаемая в батареях, благодаря функции рекуперативного торможения электродвигателя.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя причины неисправности

— Приостанавливается работа ДВС. Гибридному автомобилю не нужно все время полагаться на бензиновый двигатель, поскольку в нем, как правило, есть полноценный тяговой электромотор.

— Используется развитая аэродинамика с целью уменьшения лобового сопротивления.

— Применяются легкие материалы. Снижение общего веса автомобиля является простым способом увеличения его пробега. Более легкий автомобиль потребляет значительно меньше энергии при ускорении и подъемах вверх по холмам. Композитные материалы, такие как углеродное волокно или же легкие металлы (алюминий, магний) могут использоваться для снижения веса общей конструкции гибридного транспорта.

— Используются специальные шины с пониженным сопротивлением качению.

Существует несколько эффективных методов обеспечения максимального пробега гибридного автомобиля:

— Поездки на небольших скоростях – аэродинамическое сопротивление резко возрастает при увеличении скорости.

— Поддержание стабильной скорости – при изменении скорости автомобиля, значительная часть энергии тратится впустую; поддержание скорости позволяет более эффективно использовать топливо.

— Предотвращение резких остановок – если транспортное средство будет останавливаться более длительный промежуток времени, электродвигатель сможет сгенерировать больше энергии.

Принцип работы

Само слово гибрид означает скрещивание. В нашем случае две различные технологии и два источники энергии совмещены для выполнения одной задачи — движения вперёд. Работа гибридного двигателя заключается в том, что двигатель внутреннего сгорания вращает генератор и обеспечивает энергией электродвигатель, который, в свою очередь, вращает трансмиссию, чем помогает своему «партнёру» работать в оптимальном режиме, создавая добавочное усилие. В результате исключаются резкие колебания и нагрузки, а производительность значительно увеличивается.

Существует несколько вариантов:

Параллельный. Бензиновый двигатель работает от топливного бака, а электродвигатель от аккумуляторов. В результате оба двигателя производят вращение трансмиссии, которая, в свою очередь, приводит в движение колёса.

Микрогибридный. Этот принцип разработан компанией «Тойота». «Гибрид» двигается на малых скоростях и стартует исключительно благодаря электродвигателю. При переходе на повышенную скорость подключается ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Но при этом во время подъёмов, езды на сложных участках дороги (песок, грязь), увеличения других нагрузок электрический двигатель дополнительно подпитывается от аккумулятора для параллельной работы и увеличения тяги. Всё это контролируется электроникой и не требует вмешательства водителя.

Среднегибридный. Такое авто с гибридным двигателем имеет свои особенности — на электродвигателе езда невозможна. Но при этом электротяга значительно увеличивает эффективность работы теплового двигателя благодаря выработке напряжения несколько выше, чем могут дать аккумуляторы, что, в свою очередь, повышает мощность основного двигателя.

Полногибридный. В этом варианте на первое место выходит электричество. Движение идёт только за его счёт. Зарядка высоковольтной батареи идёт благодаря рекуперации. Существующее раздельное сцепление между двумя видами двигателя обеспечивает разъединение этих систем. В результате ДВC подключается только в случае необходимости.

Раздельный. Имеет двигатель-генератор и бензиновый. Через планетарную передачу крутящий момент передаётся на коробку передач. Часть мощности используется непосредственно для движения машины, другая аккумулируется в высоковольтной батарее в виде чистой электрической энергии.

Последовательный. Работа гибридного двигателя заключается в том, что бензиновый приводит в действие генератор, который заряжает аккумуляторы, а они, в свою очередь, дают энергию электродвигателю, вращающему трансмиссию и, как результат, колёса.

Устройство гибридных двигателей

Что такое гибридные автомобили, какие у них преимущества и недостатки?

Гибридный автомобиль использует 2 мотора:

  • ДВС – двигатель внутреннего сгорания.
  • Электрический аккумулятор.

За счет этого снижается расход топлива.

Электрический двигатель работает на низких скоростях. Подзаряжается при движении от ДВС путем кинетической энергии.

Преимущество — низкий расход топлива.

Недостаток – аккумулятор может прийти в негодность и потребуется его замена, но это не частая проблема.

Современные решения для гибридных транспортных средств

Решения для гибридных автомобилей позволяют разрабатывать эффективные, долговечные и экономичные силовые агрегаты. Knauf Automotive специализируется на разработке передовых компонентов из вспененного материала, которые в паре с аккумуляторной системой снижают выбросы вредных веществ за счет снижения веса автомобиля и способствуют поглощению и уменьшению ударных нагрузок. Кроме того, их использование обеспечивает адекватное разделение аккумуляторных модулей друг от друга, обеспечивая тепловой баланс во всей системе. Комплекс изоляции автомобильных батарей и решения по амортизации ударов изготавливаются из материалов, пригодных для вторичной переработки, что способствует экологически чистому производству и увеличению срока службы батарей, а также повышению их эксплуатационных характеристик.

Являются ли электромобили будущим моторизации?

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector