Преимущества и недостатки гибридных автомобилей

Давайте попробуем разобраться, каким образом при повышении мощности машина может расходовать бензин на уровне малолитражки. Устройство гибридного автомобиля Тойота Приус состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания (ДВС);
• электромотора;
• планетарного редуктора (делителя мощности);
• генератора;
• инвертора;
• аккумуляторной батареи.

ДВС и электромотор могут работать одновременно, поочередно и дополнять друг друга при необходимости. В гибридном устройстве, крутящий силовой момент на колеса может передаваться от электромотора и ДВС напрямую в различных пропорциях.

Это осуществляется с помощью планетарного редуктора (делителя мощности), который состоит из набора шестерней. Четыре из них присоединены к бензиновому двигателю, а наружная — к электромотору. Еще один сателлит присоединен к генератору, который при необходимости посылает энергию на электромотор или заряжает батарею.

Одним из главных достоинств Приуса можно считать то, что в отличие от электромобилей, для зарядки гибридного автомобиля не требуется подключение к сети питания. Процессор, управляющий всеми действиями машины, подзаряжает при необходимости аккумулятор от ДВС.

Плюсы и минусы гибридного автомобиля

Сначала стоит обратить внимание на сильные стороны электропривода как такового:

• очень высокий КПД, доходящий до 90%;
• мгновенно запускается и останавливается;
• не требует переключения передач;
• одинаково работает в обоих направлениях;
• очень динамичен — быстро разгоняет авто;
• полное отсутствие шума и грязного выхлопа.

Конечно, в гибридных машинах эти достоинства раскрываются не полностью. Автомобили с последовательной схемой, где электромотор только запускает и поддерживает ДВС, почти полностью лишены всех этих плюсов. Такие «гибриды» могут похвастать лишь быстрым и лёгким запуском, небольшой экономией топлива и чуть улучшенной динамикой. Зато и специфических минусов нет — это, фактически, усовершенствованный вариант традиционного авто.

Статья в тему: Самостоятельная замена помпы автомобиля Opel Astra

Намного экономичнее и динамичнее вариант, где ДВС только питает батарею электродвигателя. Для этого не нужна большая мощность, так что можно обойтись двумя или тремя цилиндрами очень небольшого объёма. Такая последовательная схема отлично раскрывает потенциал электропривода. Есть и минусы — такие машины не бесшумны и всё-таки загрязняют природу отработанными газами, хоть и в небольшой степени.

Параллельные и последовательно-параллельные типы «гибридов» очень разнообразно сочетают плюсы и минусы ДВС и электромоторов, в зависимости от конкретных моделей машин и используемых технологий. Например, некоторые автопроизводители делают упор на использование машины в городских условиях. Здесь преимущества езды на электроприводе очевидны:

• нулевой расход бензина или дизельного топлива;
• полное отсутствие загрязняющих выбросов;
• двигатель не порождает шумы и вибрации;
• не нужно часто переключать режимы КПП;
• машина может очень быстро разогнаться.

Недостатки гибридных автомобилей почти идентичны таковым у традиционных машин и электромобилей, только выражены не так отчётливо. Прежде всего, это сложность и дороговизна «гибридов», причём они дороги не только в покупке, но и в обслуживании. Электробатареи очень чувствительны к ударам и высоким температурам, что может привести к взрыву и сильному пожару. Бесшумность хода на электротяге опасна для пешеходов, они просто не слышат приближающийся автомобиль.

До сих пор не решены трудности использования электродвигателей в холодном климате с морозными зимами и в условиях бездорожья. Здесь главные плюсы гибридных машин — высокая экономичность и экологичность — чаще всего полностью сходят на нет. Впрочем, даже в холодные зимы «гибриды» вполне неплохо чувствуют себя в городских условиях, которые можно назвать естественной средой их обитания.

Принцип работы гибридного автомобиля

Основная задача инженеров Toyota состояла в том, чтобы создать экономичную машину, которая на трассе не уступала бы мощным «железным коням», но при этом имела бы небольшой расход двигателя. Для этого было использовано сочетание ДВС и электромотора. Чтобы достичь максимальной эффективности, в Тойоте Приус оба источника мощности могут работать отдельно, вместе и параллельно.

Итак, принцип работы гибридного Тойота Приус. Запуск двигателя и разгон автомобиля производится с помощью тягового электромотора. Он вращает внешний сателлит планетарного редуктора и передавая, таким образом, крутящий момент на колеса. Но на аккумуляторе далеко не уедешь. Поэтому, как только автомобиль набрал скорость, в дело включается ДВС.

Совместное использование электромотора и ДВС позволяют добиться максимального КПД (коэффициента полезного действия) всей системы, поскольку. При нажатии на тормоз двигатель внутреннего сгорания отключается и происходит так называемое рекуперативное торможение (вся энергия от сопротивления преобразуется в электрическую), при котором электродвигатель, работая в режиме генератора, заряжает аккумуляторную батарею.

Если автомобилю снова требуется повышенная мощность, например для обгона, вновь включается электромотор, энергии которого вполне хватает для резкого набора скорости. Схемы работы гибридных автомобилей были рассчитаны для увеличения экономичности авто и снижения выброса углекислого газа в атмосферу. При повышении расхода топлива (при нажатии на педаль газа), управляющий компьютер посылает сигнал на делитель мощности и включает электрический источник, что позволяет ДВС работать в режиме без нагрузок.

Toyota обладают уникальной надежностью и гибкостью, поскольку управление движением производится большей частью по проводам, минуя использование сложных узлов и агрегатов. Кстати, в гибриде Тойота Приус генератор выполняет роль стартера, и помогает «раскрутить» ДВС до необходимых 1000 оборотов.

Режим работы двигателя

• Старт. Перемещение при помощи только электрической тяги.
• Движение с постоянной скоростью. В этом случае производится передача крутящего момента на генератор и колеса.
• Генератор, при необходимости, подзаряжает аккумулятор и передает энергию на электромотор. При этом происходит суммирование крутящих моментов обоих тяговых установок.
• Форсированный режим. Электромотор, получая дополнительное питание от генератора, усиливает мощность бензинового двигателя.
• Торможение. Гибрид тормозит большей частью при помощи электродвигателя. Однако при сильном нажатии на педаль, задействуются гидравлические узлы, и торможение происходит обычным способом.

Достоинства автомобилей с гибридной установкой

Экономная эксплуатация

Экономная эксплуатация — главное преимущество гибридов. Чтобы достичь её, необходимо было искать баланс, то есть уравновесить все технические показатели машины, но при этом сохранить все полезные параметры обычного автомобиля: его мощность, скорость, способность к быстрому разгону, и множество других, весьма важных характеристик, заложенных в современных автомобилях. Мало того, способность накапливать энергию, в том числе и не терять понапрасну кинетическую энергию движения во время торможения, а заряжать аккумуляторные батареи, помимо основных явных преимуществ, привнесло автолюбителям некоторые побочные «мелкие радости», например, меньший износ тормозных колодок.

Как была достигнута экономия: — Снижением объема и мощности двигателя; — Работа двигателя в оптимальном и равномерном режиме, в гораздо меньшей зависимости от условий езды; — Полная остановка работы двигателя, когда это необходимо; — Возможность движения только на электродвигателях; — Рекуперативное торможение с зарядкой аккумулятора.

Вся эта система до такой степени сложна, что стала возможна в полной мере только в современных условиях, с применением достаточно непростых алгоритмов работы бортового компьютера. Даже правильное и эффективное (с точки зрения безопасности) торможение управляется бортовым компьютером.

Экологическая чистота

Снижение расхода углеродного топлива, немедленно сказалось на экологической чистоте. Полная остановка работы двигателей в местах скопления автомобилей на дорогах городов, и прежде всего в пробках, имеет самую первостепенную роль. Применение же аккумуляторных батарей, гораздо меньшей емкости, чем в электромобилях, снизила проблему утилизации использованных аккумуляторов. Развитие гибридной технологии в общественном транспорте, и для грузовых автомобилей, ещё больше улучшит экологическую обстановку городов.

Хорошие ходовые характеристики

Теперь нет необходимости устанавливать двигатель из расчёта пиковых нагрузок эксплуатации. В момент, когда необходимо резкое усиление тяговой нагрузки, в работу включаются одновременно как электро-, так и обычный двигатель (а в некоторых моделях и дополнительный электродвигатель). Это позволяет сэкономить на установке менее мощного двигателя внутреннего сгорания, работающего основное время в наиболее благоприятном для себя режиме. Такое равномерное перераспределение и накопление мощности, с последующим быстрым использованием, позволяет использовать гибридные установки в автомобилях спортивного класса и внедорожниках. Несмотря на то, что электродвигатели обладают достаточно сильным крутящим моментом в пересчёте на массу и габариты двигателя, по сравнению с другими двигателями, разработчики всё же в ряде моделей устанавливают не слишком мощные электродвигатели, уменьшая их габариты. При этом, в целях суммирования мощностей, применяются комбинированные схемы передачи крутящего момента, с прямой передачей механического крутящего момента, непосредственно от двигателя. Такая схема называется «гибридно-совместный привод».

Увеличение дальности пробега

Время — это самый ценный ресурс для человека. Исключение половины заездов на заправочные станции, и даже большего количества таких заездов, при езде по городу, высвобождает у автовладельца некоторое количество времени для других больших и важных дел.

Сохранение и повторное использование энергии

Устранён главный недостаток двигателя на углеродном топливе — невозможность возврата энергии обратно в углеродное топливо. Инженеры по транспорту давно пытались сохранить энергию движения при торможении, чтобы её повторно использовать. Например, применялись специальные конструкции с большим маховиком. Но только электрическую энергию удаётся сохранить с самыми минимальными потерями и максимально дёшево. В качестве накопителя применяются как аккумуляторы, так и специальные конденсаторы.

Обычная заправка топливом

У электромобилей пока есть один большой недостаток — необходимость зарядки аккумулятора. Процесс долгий, и требует некоторого специально оборудованного пункта зарядки. Таким образом он становится непригодным для длительных и дальних поездок. Но уже разработаны технологии, позволяющие заряжать литий-ионные аккумуляторы с электродами из наноматериалов до 80% ёмкости за 5-15 минут.

У гибридного автомобиля этот недостаток устранён. Заправка осуществляется по привычной схеме, обычным углеродным топливом, тогда, когда это необходимо, и дальнейшее движение можно немедленно продолжить.

В городском цикле эксплуатации гибридный автомобиль 80% времени работает в режиме электромобиля. В феврале 2006 года автолюбители из США смогли взломать электронную систему управления Toyota Prius, и научились принудительно переключать автомобиль в режим электромобиля. Французская компания PSA Peugeot Citroen к 2010 году начнет серийное производство гибридных версий Peugeot 307 и Citroen C4. В автомобилях предусмотрен режим электромобиля на скоростях менее 50 км/ч. Водитель может по желанию включать режим электромобиля.

Двигатель (ДВС)

Тип двигателя Тойота гибрид — Hybrid Synergy Drive (гибридный синергетический привод), позволяющий сочетать два источника мощности: ДВС и электромотор. Давайте выясним, какие топливные двигатели устанавливаются на Приус.

В середине 50 годов прошлого столетия инженер Ральф Миллер предложил усовершенствовать идею Джеймса Аткинсона. Суть идеи выражалась в повышении эффективности ДВС путем сокращенного хода сжатия. Именно этот принцип, который теперь часто именуют циклом Миллера/Аткинсона, используется в гибридных двигателях компании Тойота.

Итак, Тойота Приус гибрид, как работает двигатель этого автомобиля. В отличие от других моделей ДВС, процесс сжатия в цилиндре начинается не в момент начала движения поршня вверх, а несколько позже. Поэтому перед закрытием впускных клапанов часть смеси из топлива и воздуха выходит обратно во впускной коллектор, что позволяет увеличить время, в которое используется энергия давления расширяющих газов. Все это обуславливает значительное повышение КПД двигателя, увеличение экономичности агрегата, а также повышает крутящий момент.

Характеристики двигателя:

• Объем — 1794 куб см.
• Мощность (лс/Квт/об мин) — 97 / 73 / 5200.
• Крутящий момент (Нм/об мин) — 142/4000.
• Подача топлива — инжектор.
• Топливо — бензин АИ 95, АИ — 92.

Расход Тойота Приус гибрид на 100 км в городском цикле составляет 3,9 л, по трассе — 3,7 литров.

Схемы взаимодействия электромотора и ДВС

Инженеры разных компаний по-разному подходят к вопросу гибридного двигателестроения. Современные машины оснащаются гибридными двигателями, построенными по одной из трех схем взаимодействия топливной и электрической составляющей, которые будут рассмотрены ниже.

Последовательная схема

Это наиболее простой вариант. Принцип его работы заключается в следующем: крутящий момент от ДВС в данном случае передается исключительно генератору, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль при этом движется только на электротяге.

Также для зарядки аккумуляторной батареи применяется система рекуперации кинетической энергии. Своим названием данная схема обязана последовательным преобразованиям энергии: энергия сгорания топлива двигателем внутреннего сгорания превращается в механическую, затем в электрическую при помощи генератора и снова в механическую.

Плюсы такой конструкции заключаются в следующем:

• ДВС всегда работает на неизменных оборотах, с максимальным КПД;
• нет необходимости оснащать автомобиль мощным и прожорливым двигателем;
• не нужно сцепление и коробка передач;
• автомобиль способен передвигаться и с выключенным двигателем внутреннего сгорания за счет энергии, запасенной аккумуляторной батареей.

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

1. потери энергии в процессе преобразований;
2. большой размер, вес и высокая стоимость аккумуляторных батарей.

Наибольшая эффективность такой схемы достигается при движении с частыми остановками, когда активно работает KERS. Поэтому она нашла применение в городском транспорте. Также гибридные двигатели с последовательной схемой применяются в карьерных самосвалах, которым для работы важен большой крутящий момент и не требуется высокая скорость.

Параллельная схема

Принцип работы «параллельного» гибридного двигателя полностью отличается от вышеописанного. Автомобили с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, ездят с использованием и ДВС, и электромотора. Электродвигатель в таком случае должен быть обратимым, т.е. способным работать в качестве генератора. Согласованная работа обоих моторов достигается посредством компьютерного управления.

Статья в тему: Схема и назначение газораспределительного механизма автомобиля

В зависимости от режима езды блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от обоих элементов гибрида. Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается когда нужна дополнительная мощность (при трогании, ускорении), при торможении и замедлении он работает как генератор.

Плюсы подобной компоновки в том, что нет необходимости устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости, потери энергии намного меньше, чем при последовательной схеме, поскольку ДВС напрямую связан с ведущими колесами, а кроме того, сама по себе конструкция довольно проста, а значит, дешева.

Основные минусы схемы – меньшая топливная экономичность по сравнению с другими вариантами и низкая эффективность в городских условиях. Машины с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, наиболее эффективны при движении по трассе.

По данной схеме построены гибридные автомобили марки Хонда. Главный принцип руководства компании: схема гибридного двигателя должна быть как можно более простой и дешевой, а функция электромотора заключается лишь в помощи ДВС сэкономить максимально возможное количество топлива. У этой марки существует две гибридных модели – Civic (снят с производства в 2010 году) и Insight.

Электромотор автомобиля Тойота

Конструкция гибридного синергетического привода предусматривает использование тягового электродвигателя. Мощность электромотора Тойота Приус- 56 кВт, 162 Нм. Этот агрегат обеспечивает движение автомобиля со старта и до набора постоянной скорости, включается, когда машина идет на обгон и участвует в торможении. Вся система Тойоты Приус продумана до мельчайших деталей. Зарядка гибридного автомобиля осуществляется в процессе движения, от ДВС через управляющий генератор.

Аккумуляторная батарея

Гибрид оснащен двумя аккумуляторами (основным высоковольтным и вспомогательным), оба находятся в багажнике автомобиля. Основное устройство аккумуляторной батареи автомобиля изготовлено из никель-металл-гидридного сплава и имеет емкость 6,5 А/ч, напряжение 201, 6 В. Этот агрегат имеет собственную систему охлаждения. Внутри высоковольтной батареи находится контроллер, управляющий процессом зарядки каждой ячейки (блока) всего 168 ячеек.

Расход и восстановление энергии аккумулятора контролирует управляющий процессор автомобиля. Аккумуляторная батарея Тойоты Приус не требует подзарядки от электрической сети, этот процесс осуществляется во время движения и торможения (большей частью) транспортного средства. Вспомогательный аккумулятор: 12 В (35 А/ч, 45 А/ч, 51 А/ч).

Всё о гибридных автомобилях, сравнение гибридов с электрокарами

В наше время трудно кого-то удивить гибридными вариациями автомобилей. Они по расходу топлива выгоднее чем машины оснащённые ДВС и при этом дешевле электрокаров. Но в то же время, мало кто знает, как устроены гибриды и какие они вообще бывают. В этой теме я хочу прояснить ситуацию и дать вам понять, что гибридные авто это весьма интересное средство передвижения, которое кстати, нужно ещё правильно выбрать. Напоследок, сравню их с электрокарами.

• Как устроен автомобиль гибрид.
• Micro hybrids.
• Mild hybrids (MHEV).
• Full hybrids (FHEV).
• Электрополноприводные гибриды.
• Последовательные гибриды.
• Последовательно-параллельные гибриды.
• Plug-in hybrids (PHEV).
• Будущее гибридов.
• Что лучше — гибрид или электромобиль?

Как устроен автомобиль гибрид

В наши дни частенько попадаются транспортные средства, на борту которых можно увидеть надпись — «Hybrid». Что там внутри у них такого интересного? Реально, ответить на данный вопрос и легко, и сложно. В общем понимании, это транспортное средство, в состав силовой установки которого, входят электродвигатель и ДВС. Они тем или иным образом совместными усилиями вращают колёса.

В принципе, этой информации должно быть достаточно, чтобы объяснить любому несведущему человеку понятие «гибридный автомобиль». Однако если углубиться в тему, то получается не всё так просто с этими гибридами. За долгие годы разработки гибридных установок, инженеры наплодили такое количество вариантов компоновок, что выстроилась довольно стройная система их классификации. Запутаться во всём этом обилии конструкторских изысков проще простого, поэтому в представленном далее материале, я разложил всё по полочкам. Объяснил, какими вообще бывают гибридные машины и как именно эти аппараты устроены. У каждого класса имеются свои плюсы и минусы, разнятся они и по эффективности.

1. Micro hybrids

Микрогибриды являются стартовой ступенью классификации. В таких транспортных средствах электричество ещё не помогает ДВС, а правильней будет сказать, не мешает ему функционировать. Однако невзирая на скромные возможности, маркетологи присваивают подобным разработкам довольно смелые названия. К примеру, такой известный производитель как BMW, дал своей системе название EfficientDynamics — «Эффективная Динамика»!

Во главе угла у рассматриваемой силовой установки стоит «умный» генератор. Электричество для других агрегатов авто, данный девайс старается вырабатывать во время замедления хода, а вот при наборе скорости, он перестаёт работать, снимая тем самым нагрузку на двигатель. В общем, система отличается простотой и её можно внедрить на любую современную машину, ведь микроконтроллер «умного» заряда, есть возможность устанавливать непосредственно на клемму аккумуляторной батареи.

Также, к микрогибридным технологиям приписывают систему Start-Stop, в автоматическом режиме глушащую силовой агрегат когда автомобиль останавливается. Этот способ даёт возможность сокращать потребление горючего и объём выбросов вредных веществ в атмосферу.

Преимущества:

• простота;
• не высокая цена;
• не влияет на массу авто.

Недостатки:

• эффективность находится на минимальном уровне;
• система Старт-Стоп требует более сложных и дорогостоящих стартеров и аккумуляторов.

Заявленная экономия горючего: 2-5%.

Где можно встретить: Mini Cooper, BMW 1-series, Mazda6.

2. Mild hybrids (MHEV)

В «мягких» гибридах электрический мотор уже реально оказывает помощь двигателю внутреннего сгорания, положительным образом воздействуя на динамику авто. Однако передвигаться на одной лишь электрической тяге, такое транспортное средство ещё не может.

В основе Mild hybrids лежит электродвигатель двойного действия, состыкованный с бензиновым силовым агрегатом. При замедлении он осуществляет выработку электричества, а когда машина разгоняется, агрегат наоборот, расходует накопленную энергию, повышая значение крутящего момента на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания.

Обычно, данный электродвижок называют стартер-генератором, потому как девайс успешно заменяет оба агрегата. Попутно, с помощью этого устройства реализуется более продвинутая система Start-Stop, когда ДВС глушится ещё до полной остановки авто.

Существует пара вариантов компоновки стартер-генератора:

• установка вместо обычного генератора, но с более мощным приводным ремнём и двумя натяжными роликами;
• установка вместо маховика.

Стоит также отметить, что MHEV нуждается в дополнительном источнике питания небольшой ёмкости, который может накапливать электроэнергию, производимую в процессе замедления. Использовать данную энергию можно и не напрямую. К примеру, в мощных Ауди, аккумулятор на 48V отвечает за питание электрифицированного нагнетателя воздуха, повышающего отдачу дизельного мотора.

Преимущества:

• возрастает динамика;
• легко внедряется;
• относительно дешёвая система.

Недостатки:

• большая часть энергии затрачивается на вращение двигателя внутреннего сгорания, что говорит о не оптимальности конструкции.

Заявленная экономия горючего: 5-10%.

Где можно встретить: Range Rover Evoque, Audi A6, A7, A8, Ferrari LaFerrari.

3. Full hybrids (FHEV)

«Полные» гибриды являются следующей вехой в развитии гибридных машин — тут уже электродвигатель может приводить автомобиль в движение исключительно собственными силами. К классу FHEV относят транспортные средства, которые способны преодолеть хотя бы небольшое расстояние исключительно посредством электрической тяги. Но, хотя путь преодолеваемый на таком оборудовании скромен, энергозатраты инженеров при его разработке были колоссальными. Такая техника устроена гораздо сложнее, чем Mild hybrids.

Электрический двигатель в FHEV соединён с двигателем внутреннего сгорания не постоянно: между этими агрегатами конструкторы вынуждены ставить муфту либо механизм сцепления. Данные устройства дают возможность гибридному авто передвигаться с заглушенным мотором и эффективнее накапливать электроэнергию при замедлениях.

Для того чтобы машина могла ездить только на электричестве, требуется более ёмкая АКБ, да ещё и высоковольтная. Аккумулятор в свою очередь, нуждается в мощном инверторе, контроллере, преобразователе напряжения (для запитки остальной электроники), а то и в собственной системе охлаждения. Кроме того, на электропитание приходится переводить и «периферию», которая нужна автомашине во время движения: усилитель рулевого управления, тормозов, компрессор кондиционера и т. д.

По итогу, полный гибрид оказывается у производителя значительно тяжелее и дороже обычного автомобиля, который работает только на бензине или дизельном топливе. Но в то же время, экономия горючего выходит по приличней. Кроме того, по сравнению с MHEV, электродвигатель FHEV обеспечивает и более существенную прибавку к динамическим показателям авто. Но это при условии, что по ходу езды, вы будете тормозить достаточное количество раз, чтобы обеспечить зарядом не маленький накопитель электрической энергии.

Преимущества:

• выше эффективность и/или прибавка в динамических показателях.

Недостатки:

• большая масса;
• сложное устройство;
• высокая цена.

Заявленная экономия горючего: 15–25%.

Где можно встретить: Infiniti Q50 Hybrid, Porsche Cayenne S Hybrid, Range Rover Hybrid.

4. Электрополноприводные гибриды

Это вариация FHEV, в которой традиционный мотор и электродвижок отвечают каждый за свою ось. К примеру, четырёхцилиндровый дизель совместно с роботизированной КПП вращает переднюю ось, а электродвигатель со своим редуктором, приводит в движение задние колёса.

Подобная схема даёт возможность с относительно малыми потерями превратить недорогостоящую версию любого авто не просто в гибрид, а даже в полноприводный гибрид. Дорабатывать ДВС практически не понадобится, а вот преобразованием задка гибрида для размещения там аккумуляторной батареи придётся заняться в любом случае.

Преимущества:

• по конструкции такие автомобили относительно просты;
• полный привод;
• меньшая себестоимость.

Недостатки:

• ниже эффективность;
• уменьшается объём багажного отделения;
• выше масса.

Заявленная экономия горючего: до 20%.

Где можно встретить: Peugeot 3008 Hybrid4, Mazda Demio e-4WD.

5. Последовательные гибриды

Большинство гибридных авто являются параллельными — это когда электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания, могут приводить машину в движение совместными усилиями либо по одному. Однако имеют место и последовательные гибридные модификации, которые к слову, широкого распространения среди легковых машин не возымели.

В последовательных гибридах, двигатель внутреннего сгорания не соединяется с осями — он состыкован только с генератором, производящим электроэнергию. Это электричество потребляет тяговый электродвижок (или электродвижки), приводящий в движение колёса. Присутствует АКБ, накапливающая энергию во время рекуперативного торможения и повышающая отдачу силовой установки при максимальных нагрузках.

Теоретически, при такой схеме, экономия горючего может быть больше, в отличие от параллельной. Тут, во-первых, отсутствует громоздкая трансмиссия, на вращение которой затрачивается энергия, второе — ДВС функционирует на постоянных оборотах в самом выгодном режиме.

Однако на практике, последовательные конструкции оказались неудобными в эксплуатации, а причиной этому послужили особенности характера электромоторов. По ходу возрастания оборотов у них быстро снижаются тяговые характеристики и средству передвижения трудно развить высокий показатель скорости. Из-за этого, разработчики вынуждены устанавливать мощный электрический двигатель и ёмкий накопитель электроэнергии, который проще подзаряжать от розетки, а не от маленького генератора находящегося на борту гибрида.

Достоинства:

• относительно низкий показатель массы;
• простая конструкция силовой установки.

Недостатки:

• ездовые характеристики находятся на неоптимальном уровне;
• стоимость.

Где можно встретить: Fisker Karma, BMW i3 REX.

6. Последовательно-параллельные гибриды

В 90-х годах, Тойота разработала оригинальный мотор, который объединял в себе последовательную и параллельную схемы. Данный силовой агрегат лёг в основу революционного хэтчбека Toyota Prius — первого в мире серийного гибрида. Машина была оснащена бензиновым четырёхцилиндровым ДВС, двумя электродвигателями и планетарным редуктором, соединяющим их между собой.

На сегодняшний день Приус выпускается в таких версиях: обычный гибрид и подзаряжаемый гибрид.

В схеме Toyota Prius инженерам удалось совместить сразу все сценарии:

1. эффективное накопление электроэнергии при рекуперативном торможении;
2. возможность двигаться только на топливе или только на электроэнергии;
3. задействование обоих источников энергии одновременно;
4. зарядка аккумуляторной батареи от ДВС в то время, когда авто стоит.

Кроме того, средству передвижения такой конструкции, не нужна КПП: планетарный редуктор с электродвигателями выступают как бесступенчатая трансмиссия.

Сегодня мы можем наблюдать уже четвёртую генерацию гибридной силовой установки. Производитель дал ей имя Hybrid Synergy Drive и ставят это оборудование не только на Приус, но и на остальные гибриды Тойоты и Лексуса. Возможно, HSD могла бы стать ещё более распространённой, однако данная система защищена патентами Toyota.

Достоинства:

• высокая эффективность;
• простота конструкции;
• низкая масса.

Недостатки:

• управляющая электроника имеет относительно сложное устройство;
• стоимость.

Заявленная экономия горючего: до 40%.

Где можно встретить: Toyota Prius, Lexus RX 450h, BMW X6 ActiveHybrid, Mercedes ML 450 Hybrid.

7. Plug-in hybrids (PHEV)

Какие бы совершенные технологии не использовались в гибридах, всё равно, эффективность таких транспортных средств ограничивается дорожными условиями. Если движение равномерное, то электрическая начинка превращается в балласт. Почему имеет место подобное недоразумение? Да всё просто на самом деле — пополнить запасы электроэнергии гибридный автомобиль может только во время замедления. Зарядку электронакопителя от ДВС учитывать не стоит, ведь сэкономить там горючее не получится.

А что если зарядить аккумулятор заблаговременно, от внешнего источника питания, пока машина припаркована? Хороша идея? Без сомнений! Вот так и появилась высшая категория гибридных авто.

Класс PHEV наполняется всё большим количеством моделей и вполне возможно, что в скором времени, такие конструкции полностью вытеснят остальные гибриды не оснащённые разъёмами для осуществления процедуры подзарядки.

Силовые установки у машин Plug-in hybrids такие же, как и обыкновенных Full hybrids, но ёмкость аккумуляторов существенно больше. При вполне приемлемой стоимости и массе, современные батареи дают возможность преодолеть на электричестве несколько десятков километров. В принципе, такого запаса хода должно хватить, чтобы по пути на работу и обратно вообще не расходовать топливо.

Достоинства:

• такие совершенные гибриды позволят автовладельцу экономить топливо по максимуму;
• минимальное количество вредных выбросов в атмосферу.

Недостатки:

• высокая цена;
• большая масса;
• зависимость от электрозаправочной инфраструктуры.

Заявленная экономия горючего: до 70%.

Где можно встретить: Volkswagen Golf GTE, Range Rover P400e, Chevrolet Volt, Mitsubishi Outlander PHEV.

Будущее гибридов

В гонках на выносливость экономия горючего имеет не меньшее значение, чем показатель мощности. В этом плане гибридные болиды являются просто идеальным решением, но в то же время, если капризная электроника хитроумной системы начнёт давать сбои, то участник соревнований просто обречён на провал.

В 2020 году в Европе приняли закон, требующий чтобы средние выбросы CO2 у новых моделей автопроизводителя не превышали отметку 95 г/км на 1370 килограмм приведённой массы. За каждый лишний грамм с каждой проданной машины, придётся заплатить штраф.

Такие требования соответствуют комбинированному расходу бензина приблизительно в 4,1 л на сотню километров или 3,6 л дизтоплива. Войти в эти жёсткие рамки, возможно лишь дополняя транспортные средства аккумуляторами и электродвигателями. Но, даже современный Full hybrids с трудом может взлезть в упомянутые пределы. А через несколько лет требования планируют сделать ещё более жёсткими, поэтому очевидно, что скоро, гибриды будут востребованы как никогда раньше.

Что лучше — гибрид или электромобиль?

Этот вопрос напрашивался сам собой, так как гибриды являются переходным звеном от ДВС к электрокарам и стоят дороже первых, но пока что дешевле вторых. Сравнивать с чистыми электромобилями мы будем Plug-in hybrids, то есть, самую продвинутую разновидность гибридов.

Преимущества гибридов над электрокарами

✅ Доступность. В некоторых регионах РФ найти электромобиль не просто, либо его эксплуатация сопряжена с некоторыми затруднениями. К примеру, это может быть слишком холодный климат или долгие зимы.

✅ Не влияет отсутствие зарядной инфраструктуры. В принципе, для поездки на работу и обратно, вам скорее всего хватит одного заряда АКБ электрокара на несколько дней, а вот с дачей например, на которую нужно ездить каждые выходные, такой фокус уже не пройдёт. Допустим, это расстояние будет порядка 300 километров без быстрых зарядных станций — сами понимаете, для большинства электромобилей это не подъёмной ношей является. Совсем по другому обстоят дела с PHEV, на котором часть пути можно проехать на бензине, а подзарядкой заняться уже в домашних условиях.

✅ Отсутствие опыта эксплуатации электромобилей. Будем смотреть правде в глаза — на данный момент, для среднестатистического российского автолюбителя, электрокар является загадкой. С гибридом всё же проще будет!

✅ Цена. Гибриды дешевле электрокаров такого же класса.

Преимущества электромобилей над гибридами

✅ Машину оборудованную только электрической тягой нужно меньше обслуживать. Естественно, в гибридах присутствует ДВС, который всё также требуется обслуживать, как и в случае с традиционным автомобилем.

✅ Больше рекуперации. Для пользователей предпочитающих вождение с одной педалью, больше подойдёт электрокар, по той причине, что он обеспечивает сильнейшее и более экономичное рекуперативное торможение.

✅ Больше тяги. В распоряжении электрокаров, как правило, более крупные аккумуляторы, которые могут подавать на электродвигатель гораздо больший ток, да и сам силовой агрегат у них больше. Электромобиль всегда быстрее, чем аналогичный Plug-in hybrids работающий в электро-режиме.

✅ Больше внутреннего пространства. Если электрокар разрабатывался с нуля, то при схожих с гибридом внешних габаритах, он будет иметь больше свободного места в салоне, так как АКБ дислоцируется под полом, а ДВС с его дополнительным оборудованием и вовсе отсутствует.

✅ Налоговые льготы. В некоторых регионах РФ имеют место льготы на транспортный налог для электромобилей. Для гибридов же, подобная лояльность не предусмотрена.

Как видим, гибриды на данный момент очень даже выгодными и доступными транспортными средствами являются. Для любителей экологии — это отличный способ попрактиковаться перед приобретением чистого электрокара. Да, нынешние электрокары адресованные широким массам ещё далеки от совершенства, но со временем они преобразятся технически и подешевеют, поэтому PHEV с большой вероятностью утратят свою популярность в значительной степени. Plug-in hybrids на этот момент по стоимости всё также будут превосходить традиционные авто оборудованные ДВС, но, скорее всего, будут стоить дороже, чем большинство средств передвижения на чистой электрической тяге.

Источник https://avtokart.ru/dvigateli/chto-znachit-gibridnyj-avtomobil.html

Источник https://natoke.ru/articles/291-vsyo-o-gibridnyh-avtomobiljah-sravnenie-gibridov-s-elektrokarami.html

Источник

Источник