Resurs74.ru

Запчасти к спецтехнике
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гибридный автомобиль своими руками

Гибридный автомобиль своими руками

Идея о создании и серийном выпуске автомобилей с гибридной силовой установкой все-таки удалась, и несмотря на скептические отзывы, гибридные автомобили работают и экономят топливо, сохраняют окружающую среду, и зарабатывают деньги для производителей дорогих аккумуляторов. То, что гибридные двигатели пошли в крупную серию уже само по себе говорит о том, что проект не безнадежен и имеет более-менее светлое будущее. Что представляют собой гибридные автомобили, разберемся вместе.

Содержание:

Особенности конструкции

Особенности конструкции

Гибридная силовая установка действительно обладает рядом преимуществ перед традиционными автомобилями.

Главная особенность гибридного двигателя заключается в том, что благодаря ему удается избежать работы двигателя при малых нагрузках, что в сочетании с рекуперацией кинетической энергии заметно повышает эффективность расхода топлива.

Если рассмотреть такой автомобиль более детально, то удастся выделить несколько основных элементов:

  • бензиновый мотор;
  • электрогенератор;
  • гибридная трансмиссия;
  • электродвигатель задних и передних колес;
  • батарея высокой емкости;
  • блок управления силовой системой.

Подобные идеи уже появлялись раньше в том числе в СССР в 70-х годах, часть из них даже находила свое воплощение в различных видах железнодорожного транспорта, карьерной техники и прототипах городских автомобилей. В частности это касается генератора и других. Используя преимущества электромоторов и ДВС гибридный автомобиль способен показать более высокий коэффициент полезного действия, что собственно и является главной целью создания подобных машин. Данные идеи стали особенно актуальны в наше время в условиях повышения цен на топливо.

Подробнее о новинке Российского рынка — автомобиле с гибридной силовой установкой «Ё-мобиль»:

Заголовок страницы

Maxim Vladimirovich Sidorov orcid
Калужский филиал Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева
Россия

доцент кафедры «Механизация сельскохозяйственного производства», кандидат технических наук

Lin Ni Zar
Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана
Россия

Constantine Vladimirovich Chizhevsky
Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана
Россия

Maxim Andreevich Semenov
Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана
Россия

Vlfdimir Nikolaevicsh Sidorov orcid
Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана
Россия

профессор кафедры «Колесные машины и прикладная механика», доктор технических наук

Напечатать эту статью
Метаданные для индексирования
Как процитировать материал
Найти ссылки
Политика рецензирования
Отправить эту статью по почте (Требуется вход в систему)

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЕЙ С ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ

Аннотация

Работа посвящена вопросу развития и компоновке автомобилей с гибридной силовой установкой. В настоящее время наблюдается значительный рост их использования, который обосновывается высокими экономическими и экологическими показателями. Экологические показатели достигаются путем снижением выбросов отработавших газов за счет применения преобразованной и накопленной электрической энергии. Экономические показатели достигаются путем рекуперации кинетической энергии, тем самым повышая топливную эффективность. При активном развитии автомобилей с гибридной силовой установкой, в том числе на территории России, требуется создание дополнительных условий для обеспечения их технически исправного состояния.

Цель – определение рациональных схем компоновки гибридной силовой установки.

Метод или методология проведения работы: в статье использованы методы анализа литературных источников.

Результаты: выявлена перспективная компоновка гибридной силовой установки для автомобиля.

Область применения результатов: полученные результаты целесообразно применять для повышения топливная экономичности автомобилей и снижения токсичности выбросов отработавших газов.

Ключевые слова

Полный текст:

Литература

Bahmutov S.V., Karunin A.L., Krutashov A.V. et al. Konstruktivnye shemy avtomobilej s gibridnymi silovymi ustanovkami: ucheb. Posobie [Design diagrams of cars with hybrid power plants]. M.: MGTU «MAMI», 2007. 71 p.

Pachurin G.V. et al. Kuzov sovremennogo avtomobilja: materialy, proektirovanie i proizvodstvo [Modern car body: materials, design and production]. Sankt-Peterburg: Lan, 2018. 316 p. https://e.lanbook.com /book/107953/

Order of the Government of the Russian Federation of April 28, 2018 N 831-r “On approval of the Strategy for the development of the automotive industry until 2025”. 61 p.

Order of the Government of the Russian Federation of November 22, 2008 N 1734-r “On approval of the Transport Strategy of the Russian Federation forthe period until2030(as amended on June 11, 2014)”.496 p.

Savich E.L. Legkovye avtomobili [Cars]. Minsk: Novoe znanie, 2013. 758 p. https://e.lanbook.com/book/43872.

Selifonov V.V., Krutashov A.V., Baulina E.E. Priemno-raspredelitel’noe ustrojstvo preimushhestvenno dlja kombinirovannyh jenergeticheskih ustanovok transportnyh sredstv (varianty) [Receiving and distributing device mainly for combined power plants of vehicles]. Patent №55445, 2006.

Selifonov V.V., Krutashov A.V., Baulina E.E. Jelektromobil’ osobo malogo klassa gibridnoj jenergeticheskoj ustanovkoj [Electric vehicle of particularly small class hybrid power plant]. Avtotraktornoe jelektrooborudovanie. 2004. №9, рр. 20–22.

Umnjashkin V.A., Fil’kin N.M., Ivshin K.S., Skuba D.V. Avtomobili osobo malogo klassa (kvadrocikly) s gibridnoj jenergosilovoj ustanovkoj [Ars of particularly small class (quadrocooks) with hybrid power plant] / ed. V.A. Umnjashkin. Izhevsk, 2006. 137 p.

Umnjashkin V.A., Fil’kin N.M., Muzofarov R.S., Hamidullin R.P. Vybor moshhnosti tjagovogo jelektrodvigatelja, dvigatelja vnutrennego sgoranija i parametrov nakopitelej gibridnyh silovyh ustanovok avtomobilej [Selection of power of traction motor, internal combustion engine and parameters of accumulators of hybrid power plants of automobiles]. Izhevsk, 2006. 138 p.

Fedotova Ju. Gibridnye avtomobili: nastojashhee i budushhee [Hybrid Cars: Present and Future]. Ajmpress. 2005. №9 (49), рр. 23–27.

Читайте так же:
Где можно отрегулировать тнвд

Becerra G., Alvarez-Icaza L., Flores De La Mota I., Mendoza-Soto J.L. Simulation and Optimization Applied to Power Flow in Hybrid Vehicles. Applied Simulation and Optimization, Springer, 2017, Cham.

Hellgren J., Jonasson E. Maximisation of brake energy regeneration in a hybridelec- tric parallel car. Int. J. Electric and Hybrid Vehicles, Vol. 1, No. 1, 2007, рр. 95–121.

Kazuaki Shingo, Kaoru Kubo, Toshiaki Katsu, and Yuji Hata. Development of Electric Motors for the TOYOTA Hybrid Vehicle “PRIUS”. Toyota Motor Corporation.

Kim D-H, Kim J-M, Hwang S-H, and Kim H-S. Optimal brake torque distribution for a four-wheeldrive hybrid electric vehicle stability enhancement. Proc. Instn Mech Engrs, Part D: J. Automobile Engineering, 2007, 221, 1357–1366.

Masrur M.A., Garg V.K. Hybrid Electric and Hydraulic Technology Applications in Off-Road Vehicles. Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. Springer, New York, 2012.

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.

(c) 2020 Maxim Vladimirovich Sidorov, Lin Ni Zar, Constantine Vladimirovich Chizhevsky, Maxim Andreevich Semenov, Vlfdimir Nikolaevicsh Sidorov

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Принцип работы бензиново-электрических гибридных автомобилей

gibrit autoКак 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.

gibrit auto 1

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.

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.

Читайте так же:
Системы охлаждения буровых установок

— 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.

gibrit auto 4

Последовательная схема подключения двигателей гибридного автомобиля

gibrit auto 5

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.

gibrit auto 3

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.

— 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:

gibrit auto 2

— 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.

Паралельные гибриды Honda

Приверженцем такой схемы гибридов является компания Honda. Гибридная система этой компании получила название Integrated Motor Assist (интегрированный помощник двигателя). Она предусматривает прежде всего использование бензинового двигателя с увеличенным КПД. И лишь тогда, когда двигателю становится трудно, на помощь ему должен приходить электрический мотор. В этом случае система не требует сложного и дорогостоящего силового блока управления, и, следовательно, себестоимость такого автомобиля оказывается ниже, кроме того, возможно ее применение вместе с механической коробкой передач, что еще больше уменьшает стоимость.

колесо, электромобиль, электромотор, заряд, двигатель

Система IMA состоит из бензинового двигателя (который предоставляет основной ресурс мощности), электромотора, который предоставляет дополнительную мощность, и дополнительной батареи для электромотора. Когда автомобиль с обычным бензиновым двигателем замедляется, его кинетическая энергия гасится сопротивлением мотора (торможение двигателем) или рассеивается в виде тепла при нагреве тормозных дисков и барабанов.

Honda J-VX, колесо, электромобиль, электромотор, поршень, двигатель

Автомобиль с системой IMA начинает тормозить электромотором. Таким образом, электромотор работает как генератор, вырабатывая электричество. Сохраненная при торможении энергия запасается в батарее. И когда автомобиль вновь начнет ускоряться, батарея отдаст всю накопленную энергию на раскрутку электромотора, который снова перейдет на свои тяговые функции. А расход бензина уменьшится ровно настолько, сколько энергии было запасено при предыдущих торможениях, не считая потерь, конечно.

Читайте так же:
Установка системы глонасс и gps

В общем, в компании Honda считают, что гибридная система должна быть максимально простой, электрический мотор выполняет лишь одну функцию — помогает двигателю внутреннего сгорания сэкономить как можно больше горючего. Как вариант, традиционный стартер и генератор могут быть полностью заменены на электродвигатель, который используется для запуска двигателя и его поддержки. Электромотор и батареи в данном случае также не предназначены для того, чтобы самостоятельно приводить автомобиль в движение.

Honda Dualnote, электромобиль,генератор, горючее, двигатель

Именно здесь и кроется суть параллельного гибрида — крутящий момент, используемый для движения, может быть поставлен тяговым электродвигателем параллельно, одновременно с обычным бензиновым, газовым, спиртовым либо дизельным двигателем.

Момент и продолжительность активации электромотора определяются в соответствии с условиями движения. Это, вкупе с рекуперацией, позволяет улучшить динамику и несколько повысить экономичность транспортного средства. Экономия топлива у умеренных гибридов составляет 15 … 20 %.

Honda Civic Hybrid, электромобиль, движение, экономия, топливо

Integrated Motor Assist входит в состав силовой установки целого ряда автомобилей Honda: Honda J-VX, Honda Insight, Honda Dualnote, Honda Civic Hybrid, Honda Accord Hybrid, Honda CR-Z и Honda Fit/ Jazz Hybrid. Honda Insight стал первым серийным гибридным автомобилем, продаваемым в США.

Тесты показали, что, несмотря на использование упрощенной гибридной установки, новая модель Honda Insight 2008 г. расходует около 5,35 л топлива на 100 км, что не слишком уступает показателям более совершенного Toyota Prius 2009 модельного года. Обозреватели также отметили, что, несмотря на использование передовых гибридных технологий, у Insight, как и у Prius, уровень выбросов углекислого газа в атмосферу больше, чем у некоторых экономичных дизельных двигателей, и превышает 100 г/км.

Наиболее красивый параллельный гибрид — это, конечно, LaFerrari. Ferrari LaFerrari представляет собой один из самых амбициозных проектов итальянского автопроизводителя. Общая мощность силовой установки суперкара составляет 963 лошадиные силы, 800 из которых производит основной двигатель, а дополнительные 163 — электромотор.

Благодаря используемой в «Формуле-1» системе HY-KERS, которая была специально адаптирована для LaFerrari, между двумя двигателями автомобиля настроено идеальное взаимодействие. Эту систему разработали конструкторы «Формулы-1» из Gestione Sportiva: она на 40 % снижает выброс СО2 и повышает мощность V12 на 10 %. Возможность достижения высокого крутящего момента на низких оборотах электромотора позволила инженерам оптимизировать производительность ДВС.

Mazda 6, электромобиль, электромотор, динамика, старт-стоп

Очевидно, что Ferrari стремится окружить машину аурой экологичности, но в центре внимания по-прежнему остается ДВС V12. «Гибрид — лучший способ повысить динамику, уменьшив выбросы, — объясняет исполнительный директор компании Амедео Фелиза. — Мы заинтересованы в уменьшении литража (турбонаддув) и отключении цилиндров тоже. Но это лучший способ сохранить архитектуру V12, от которой Ferrari не хочет отказываться. Однако уменьшение выбросов — не главная цель гибридного Ferrari. Цель — улучшить ощущения от ходовых качеств, динамики машины. Иначе мы рискуем утратить основную черту ее натуры». Поэтому в компании Ferrari отказались от подхода McLaren, чей P1 может проехать на электротяге 16 км. «Нам не нравится концепция электромобиля, ведь одна из главных черт Ferrari — звук мотора, — твердо говорит Фелиза. — Мы видим два источника энергии, используемых одновременно».

LaFerrari, электромобиль, автопроизводитель, Италия, формула

Типы гибридных автомобилей

Первое и главное, зачем делаются такие машины, — экономия топлива и необходимость вписываться во все более жесткие экологические нормы. Помимо прочего, оценивается средний уровень вредных выбросов по всей модельной линейке каждого производителя, поэтому компании идут на некоторые ухищрения.

Новости 6 июля АвтоВАЗ рассказал, когда начнет выпускать гибриды и электрокары
Статьи 29 ноября 2013 Все 14 гибридов, которые есть у России

«Мягкие» гибриды (mild hybrid)

Самая простая и доступная технология, позволяющая не сильно перекраивать конструкцию автомобиля и при этом демонстрировать нужные показатели по выбросам. В большинстве случаев все сводится к установке мощного стартер-генератора — электромотора, который может как запасать энергию, так и расходовать ее.

Например, в пробках это позволяет расширить функционал системы старт-стоп: двигатель глушится еще до полной остановки автомобиля (в это время как раз накапливается заряд), а при трогании стартер-генератор запускает его и помогает разгоняться в первые несколько секунд. Еще не полноценная езда на электротяге, но уже небольшие ее отголоски.

Помимо некоторой экономии топлива, такая система позволяет сгладить переходные процессы — ведь традиционная схема старт-стоп зачастую работает с рывками, например, когда мотор приходится запускать через секунду после того, как он был заглушен. Кроме того, «мягкому» гибриду не требуется большая батарея, которая увеличивала бы массу и отбирала пространство у пассажиров или багажа. Наконец, большинство подобных автомобилей вместо стандартной 12-вольтовой бортовой сети использует 48-вольтовую, от которой, помимо стартер-генератора, питаются современные технические решения вроде электрических турбонагнетателей и активных стабилизаторов поперечной устойчивости — особенно любят такие решения в немецком премиуме.

<p>В пробках двигатель глушится еще до полной остановки автомобиля (в это время как раз накапливается заряд), а при трогании стартер-генератор запускает его и помогает разгоняться в первые несколько секунд.</p>

При этом традиционная 12-вольтовая сеть в «мягких» гибридах (как, впрочем, и полноценных электромобилях вплоть до Tesla) сохранена: гораздо проще питать фары, мультимедийку, дворники и прочие вспомогательные устройства от традиционного аккумулятора, чем заново изобретать все процессы.

Читайте так же:
Периодичность проверки системы автоматической установки пожаротушения

Параллельные гибриды (parallel hybrid)

Именно такие машины можно называть обычными, самыми распространенными гибридами. Емкость батарей здесь уже выше, а электромотор обычно располагается между ДВС и трансмиссией, причем элементы этой цепочки могут работать и сообща, и отдельно друг от друга.

Это позволяет автомобилю перемещаться как на чистой электротяге — когда ДВС заглушен и отсоединен от колес — так и в настоящем гибридном режиме, когда на разгон работают и топливо, и электричество. Кроме того, аккумуляторы можно заряжать на торможениях за счет рекуперации, а также от обычного двигателя, который в этом случае выполняет роль генератора.

Получается своеобразная игра: во дворах и в пробках параллельный гибрид вполне может ездить, не загрязняя атмосферу, а если вам потребуется больше динамики — на помощь придут оба типа энергии и позволят разгоняться активнее, чем на одном только ископаемом топливе. И пусть запас хода на чистой электротяге чаще всего составляет всего несколько километров, при городских режимах эксплуатации экономия топлива оказывается уже ощутимой.

Последовательные гибриды (series hybrid)

В этой схеме вообще не предусмотрена механическая связь двигателя внутреннего сгорания и колес — он только производит энергию для электромоторов. Теоретические плюсы понятны: водитель получает «электрическое» удобство управления тягой без пауз и задержек, ДВС работает в оптимальном режиме и не крутится в отсечку, а машина превращается в милое и почти экологичное привидение с моторчиком.

<p>BMW i3 отметилась опцией под названием range extender, то есть увеличитель запаса хода&nbsp;&mdash; ДВС в большинстве случаев бездействует, но готов прийти на помощь, если у вас закончилось электричество.</p>

Но в реальности этот метод приводит к двойным потерям энергии: сначала на преобразование топлива в электричество, а потом на передачу его к колесам. Поэтому в чистом виде такая схема не используется, зато отдельные модели вроде BMW i3 или Chevrolet Volt отметились опциями под названием range extender, то есть увеличитель запаса хода — ДВС в большинстве случаев бездействует, но готов прийти на помощь, если у вас закончилось электричество. Считайте, просто генератор, который всегда с собой.

Последовательно-параллельные гибриды (parallel-series-hybrid)

Особая категория, представленная, по сути, только запатентованными изобретениями компании Toyota и отдельными силовыми установками, сделанными по лицензии. Здесь ДВС и электричество работают как единое целое, постоянно и бесшовно распределяя энергию туда, где она нужна. Самое массовое применение технология нашла на Toyota Prius, где без особых изменений используется уже почти 15 лет.

Называется этот уникальный привод Hybrid Synergy Drive, а примечателен он в первую очередь тем, что лишен обычной трансмиссии — в то время как в большинстве гибридов используются вариаторы, «роботы» или классические «автоматы». Здесь же два электромотора объединены с ДВС через хитрую планетарную передачу, которая вообще стирает границу между двумя мирами для конечного пользователя. Самый яркий пример — бензиновый двигатель здесь может одновременно работать на разгон и заряжать батареи, если вы не требуете от машины максимальной динамики.

Подключаемые гибриды (plug-in hybrid, PHEV)

Главный принцип здесь один: наличие отдельного разъема для зарядки аккумуляторов. При этом сам гибрид может быть как последовательным (тот же BMW i3 или Fisker Karma), так и параллельным (Porsche Cayenne e-Hybrid или Volvo XC60 Recharge). И если с первым случаем все понятно (по сути это электромобили с бензиновыми генераторами), то параллельные подключаемые гибриды интереснее. Идея заключается в том, что емкость батарей у таких автомобилей уже действительно солидная — например, у современного «Кайена» это 18 кВтч, то есть примерно треть от того, что можно найти в среднем электромобиле. Да и электромотор вполне самостоятелен: на многих подключаемых гибридах его мощность превышает 100 лошадиных сил.

Иными словами, при определенных сценариях вы можете ездить на такой машине, как на настоящем электрокаре: запас хода составляет несколько десятков километров, разгоняться можно до сотни с лишним километров в час — но делать надо все плавно. Прикатили по пробкам в центр на работу, вечером вернулись домой, подзарядились от розетки — и никаких выбросов. При этом в вашем распоряжении остается и настоящий бензиновый двигатель — со всей своей мощностью, универсальностью и возможностью заправляться когда угодно и сколько угодно. Нажимаете акселератор посильнее, и он включается в работу.

<p>У современного &laquo;Кайена&raquo; емкость батарей&nbsp;&mdash; это 18 кВтч, то есть примерно треть от того, что можно найти в среднем электромобиле.</p>

Никто не отменял и дополнительной помощи от электромотора: в спортивном режиме бензоэлектрическая силовая установка даст динамику, на которую традиционный ДВС в одиночку будет не способен. Но надо понимать, что без питания от розетки подключаемые гибриды мало чем отличаются от обычных параллельных: да, запас электричества можно принудительно пополнять от бензинового мотора, но эффективности, экологичности и смысла в этом откровенно мало.

Экзотические разновидности

Не во всех случаях гибридная тяга применяется исключительно ради экономии топлива. Например, французы из Peugeot и Citroen при помощи электричества компенсируют отсутствие полноценных полноприводных машин: задние колеса вращаются при помощи электромотора. Для тяжелого бездорожья такая схема подходит слабо, но задачу всепогодного вождения решает довольно успешно.

А производители спорткаров уже давно используют гибридные технологии для того, чтобы их машины ехали быстрее — ведь максимум тяги электромотора доступен всегда и везде, и это здорово помогает на разгонах, когда бензиновый двигатель еще не вышел на пиковую отдачу. Среди ранних образцов подобных машин можно вспомнить Porsche 918 Spyder, а среди современных Koenigsegg Regera или Aston Martin Valkyrie— одни из самых быстрых гиперкаров планеты.

Читайте так же:
Свод правил автоматические установки пожарной сигнализации

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.

See through diagram of a van showing plug in hybrid system

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.

See through diagram of a van showing electric system

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».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector