Что такое тип двигателя гибрид

Facebook

Unsupported Browser

ЧТО ТАКОЕ ГИБРИД?
Существует множество автомобилей с различными типами гибридного привода, но все они имеют одну общую черту: сочетание работы двигателей двух типов. Принцип объединения энергии, формирующий будущее автомобильной промышленности, заключается в одновременном использовании бензинового/ дизельного двигателя и электромотора. Такие системы могут быть сгруппированы по трем категориям: микрогибридные, среднегибридные и полногибридные.

МИКРОГИБРИДЫ.
К этой группе относятся так называемые системы «Стоп-Пуск» («Stop-Start»), которые еще нельзя назвать полноценными гибридами (электроэнергия из аккумулятора не используется для приведения автомобиля в движение), однако они позволяют в определенной степени уменьшить выбросы CO² и потребление топлива. Когда автомобиль временно останавливается (например, на перекрестке), бензиновый или дизельный двигатель выключается. Только водитель нажимает на педаль газа, как он снова заводится.

Двигатель мгновенно запускается снова с помощью генератора, питающегося от аккумулятора автомобиля, который, в свою очередь, получает незначительную порцию заряда благодаря энергии, рекуперируемой при торможении.

УМЕРЕННЫЕ ГИБРИДЫ.
Существует два типа «умеренных» гибридов: параллельные и последовательны е. Обычно «умеренный» гибрид не может приводиться в движение только электродвигател ем. Рассмотрим эти два типа.

Гибриды параллельного действия

Подобно системам «Стоп-Пуск», используемых на микрогибридах, «умеренные» гибриды параллельного действия в дополнение к двигателю внутреннего сгорания имеют электродвигател ь, который придает дополнительную мощность при ускорении. Таким образом, как только задействовать электродвигател ь, выбросы CO² и потребление топлива уменьшаются, однако большинство «умеренных» гибридов такого типа не могут быть приведены в движение только одним электродвигател ем.

В гибридах параллельного действия электродвигател ь питается от отдельного накопителя энергии (аккумулятора), который заряжается или благодаря рекуперации кинетической энергии, которая обычно рассеивается при торможении, или во время движения автомобиля со средней скоростью, когда двигатель внутреннего сгорания работает на несколько повышенных оборотах.

Гибриды последовательно го действия

В «умеренных» гибридах последовательно го действия электродвигател ь всегда выполняет тяговую функцию, а двигатель внутреннего сгорания (ДВС) используется только для выработки электроэнергии. В такой схеме накопитель энергии (аккумулятор) также заряжается за счет ДВС или в процессе рекуперативного торможения.

ПОЛНЫЕ ГИБРИДЫ.
Это самый совершенный тип гибридных автомобилей, поскольку полные гибриды могут приводиться в движение только электродвигател ем, только ДВС или одновременно обоими. Обычно при трогании с места и езды на небольших скоростях такой автомобиль передвигается почти бесшумно на электротяге, когда нет выхлопных газов, и топливо вообще не потребляется. С ростом скорости задействуется ДВС. При необходимости, например, во время стремительного ускорения, в дополнение может задействоваться электродвигател ь, обеспечивая большую мощность.

Благодаря «интеллектуальн ой» системе управления в полногибридном приводе алгоритм задействования двигателей полностью автоматизирован . Кроме того, значительная часть кинетической энергии, которая обычно просто рассеивается в атмосферу при торможении, рекуперируется и используется для подзарядки аккумулятора, питающего один или несколько мощных электродвигател ей, установленных на автомобиле.

Каково будущее гибридных электромобилей?

Гибридные электромобили были представлены как экологически чистая альтернатива автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Несмотря на то, что они прочно закрепились в сознании потребителей, их продажи остаются на скромном уровне. Что может повлиять на рынок и почему пока нецелесообразно закрывать этот сегмент автомобильной промышленности?

Современные автомобильные решения должны быть ориентированы, прежде всего, на проблему экологичного вождения. Гибридные автомобили – важный шаг на пути к «зеленому» наземному движению.

Что такое гибридный автомобиль? Как работает гибридный автомобиль?

Под аббревиатурой HEV можно понимать гибридный электромобиль. Автомобили этого типа ассоциируются с комбинацией двигателя внутреннего сгорания с экологичными инновациями. Классический гибридный автомобиль использует механизмы, которые позволяют ему накапливать относительно небольшое количество энергии и использовать ее по мере необходимости во время движения, особенно во время ускорения. Дополнительный электрический двигатель обеспечивает отличную поддержку системы сгорания – независимо от типа топлива, на котором она работает.

Это решение предполагает, что автомобиль можно сделать значительно более экологичным, используя доступные электрические ресурсы, когда потребность в дополнительной энергии очень высока. В результате сгорание топлива может значительно снизиться. В то же время, нет необходимости изготавливать автономную трансмиссию, которая позволит автомобилю ездить независимо от «стандартного» двигателя, как в случае с подключаемыми гибридами (PHEV).

Наибольшие различия в силе, воздействующей на автомобиль, присутствуют при торможении, когда гибридный автомобиль «восстанавливает» часть кинетической энергии и преобразует ее в электрическую энергию. При ускорении происходит обратный процесс – в этом случае энергия, накопленная в батарее, высвобождается. Эффективность и экологичность вождения гибридного автомобиля сильно зависят также от стиля вождения.

В чем разница между гибридами? Plug-in гибридные автомобили против классических гибридов.

Классический HEV – это гораздо более дешевое решение для производства, чем гибридный автомобиль со штепсельным соединением. Он позволяет очень эффективно снизить расход топлива во время ежедневного вождения, особенно в городских условиях. Эффективность HEV зависит от условий, в которых водитель едет. При обсуждении различий между этими типами автомобилей также важно, как они функционируют в сознании потребителя и как различия в дизайне выражаются в отношении потребителей к этим решениям.

Является ли классический гибридный электромобиль более устоявшимся в сознании потребителя, чем PHEV?

«Зеленые» подключаемые гибриды также присутствуют в сознании потребителя, но имеют более высокую цену. Это может стать значительным барьером для многих людей, заинтересованных в экологичных технологиях. Однако, похоже, что потребитель, который имеет базовое понимание того, как работают классические гибридные автомобили, также оценит решения plug-in. Вариант plug-in предлагает возможность езды на короткие расстояния с использованием только электродвигателя, что приводит к тому, что он ассоциируется со все более популярными электромобилями. Однако эти решения существенно отличаются друг от друга с точки зрения основополагающих принципов работы, что затрудняет оценку ожиданий и общих точек соприкосновения с потребностями целевых групп HEV и PHEV.

Почему развитие рынка гибридных автомобилей имеет важное значение и каковы перспективы роста продаж?

Одним из столпов эволюции автомобильного рынка является оптимизация имеющихся в настоящее время решений. Ключевым аспектом развития технологий, связанных с гибридными автомобилями, является то, что они позволяют более эффективно использовать такие ресурсы, как бензин или электричество. Учитывая потребности энергетической инфраструктуры и необходимость сокращения потребления ископаемого топлива, развитие инноваций в области гибридов становится очень важным аспектом внедрения новых стандартов электромобильности.

Этот вопрос не только включен в стратегии отдельных автомобильных компаний – развитие этого типа технологий также подчеркивается международными органами, такими как Европейская комиссия. Влияние органов власти, представляющих интересы разных стран в продвижении «зеленых» решений и повышении осведомленности потребителей, может эффективно повысить спрос на электромобильность.

Наряду с оптимизацией текущих решений не менее важно поддерживать определенный баланс при реализации электромобильности. Опора исключительно на электроприводы кажется невозможной из-за ограниченности энергетических сетей – по этой причине все большее число научно-исследовательских институтов работают над решениями, связанными с водородными и другими альтернативными способами приведения автомобиля в движение. В случае гибридных электромобилей нет необходимости в инновационных исследованиях; современные знания и инфраструктура позволяют большинству производителей, работающих на автомобильном рынке, развивать этот тип автомобиля. Это проверенное решение присутствует в сознании потребителей и поэтому очень важно с точки зрения создания продуктов, ориентированных на европейский и международный рынки. В будущем можно ожидать, что этот сектор будет играть все более важную роль в продвижении «зеленых» автомобилей.

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.

Зеленый, надежный транспорт – что вам нужно знать об этом?

Гибрид гибриду рознь. Отличия PHEV, REX и «Приусов»

За последние 20 лет слово гибрид прочно вошло в обиход автомобилистов. В конце 90-х термин почти стал синонимом чуда техники своего времени — Toyota Prius, первой в мире массовой гибридной машины. Эта бесполезная, как многим тогда казалось, «игрушка» разошлась по миру тиражом 10 миллионов штук. Сегодня гибриды выпускают все ведущие автопроизводители, а в линейке «Тойоты» более 30 гибридных моделей! Давайте взглянем, какие гибриды есть на рынке и в чём их отличия.

Под общим названием «гибридные автомобили» скрываются совершенно разные технические решения. Объединяет их одно — наличие на борту двух разных источников энергии: не только двигателя внутреннего сгорания (ДВС), но и электромотора с тяговой батареей. В этом, кстати, принципиальное отличие гибридов от электромобилей — у последних ДВС нет. Но работают гибридные силовые установки по-разному

Последовательный гибрид (REX)

Самая первая конструкция гибрида — последовательная — была придумана ещё на заре автомобилестроения Фердинандом Порше, а рабочий прототип Lohner-Porsche Hybrid появился в 1901 году, за сотню лет до «Приуса». На поверку гибридный автомобиль — почти ровесник бензинового, но своего часа ему пришлось ждать целый век: при дешёвом топливе в технически сложных гибридах просто не было смысла. Да и экология в XX веке мало кого заботила.

В последовательной гибридной схеме ДВС играет роль большого генератора: он установлен под капотом, но никак не связан с колёсами. Обороты двигателя всегда оптимальны, коробка передач также не требуется. Единственная задача двигателя — вырабатывать ток для электромотора, который и вращает колёса машины.

По сути, последовательный гибрид — это автономный электромобиль, не требующий подзарядки от внешней сети. Такие гибриды эффективны в условиях частых остановок, где нет высоких скоростей, зато нужна хорошая тяга. Прежде всего, это городской общественный транспорт и карьерные грузовики. Самый известный последовательный гибрид — БелАЗ, крупнейший самосвал в мире: огромный дизель этого монстра вырабатывает ток, а колёса вращают электромоторы.

В легковом транспорте последовательная схема используется реже из-за больших потерь мощности, но такие примеры есть: близнецы Chevrolet Volt и Opel Ampera. Бестселлерами, правда, они не стали, оказавшись весьма «сырыми». Тем не менее, эксперименты с последовательной гибридной схемой на легковушках продолжаются. Например, электромобиль BMW i3 может быть оснащён опцией REX (Range Extender, увеличитель запаса хода) — крошечным двухцилиндровым ДВС для выработки тока, который превращает электрокар в последовательный REX-гибрид.

Забытый ныне российский «Ё-мобиль» тоже задумывался как последовательный гибрид. Корейцы из SsangYong продают на домашнем рынке Actyon EV-R с последовательной гибридной силовой установкой. А суперкары Karma Revero и Infiniti Emerg-e — попытки REX-гибридов бросить вызов Tesla.

Параллельный гибрид

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

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

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

Последовательно-параллельный гибрид (Toyota HSD)

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

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

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

Подзаряжаемый Plug-in гибрид (PHV/PHEV)

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

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

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

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

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

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

Умеренный «мягкий» гибрид (Mild Hybrid)

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

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

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

Особенности эксплуатации гибрида

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

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

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

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

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

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

Устройство гибридного автомобиля

Прототип автомобиля с гибридным двигателем появился еще в конце 19 столетия. Сегодня он представляет собой транспортное средство, способное при небольшой скорости не использовать топливо, а осуществлять движение за счет электрической энергии.

Гибридный двигатель – это система, состоящая из электрического и топливного двигателей. При этом, в период работы каждый может быть задействован как по отдельности, так и оба в независимых циклах.

Устройство и принцип работы

Самый распространенный режим работы гибридного двигателя заключается в том, что при движении авто на небольшой скорости, например, в черте города, используется его электрический блок. При движении машины по трассе – в работу включается двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В случае большой нагрузки, например, при резких подъемах в гору, в работу включаются оба двигателя.

Безусловно, к плюсам такого устройства можно отнести то, что при использовании электрического двигателя, значительно сокращается расход топлива, так как он работает от постоянно восполняемой энергии аккумулятора.

Возможность, хотя бы отчасти, снизить количество выбрасываемых вредных веществ в воздух – еще один плюс гибридной системы автомобиля.

Гибриды характеризуются малой мощностью, которую помогает компенсировать ДВС.

Двигатели в гибридах могут быть как бензиновые, так и дизельные. Более того, производители газобаллонного оборудования (ГБО) разработали системы способные работать на этих автомобилях.

Пример конструкции гибрида

Устройство гибрида включает в себя:

— Двигатель внутреннего сгорания. Его устройство и размеры сконструированы таким образом, что позволяет снизить вес, вредные выбросы и расход топлива.

— Электродвигатель разработан с учетом особенностей гибрида. Его сделали не только сгенерировано работающим с топливным блоком, но и уделили особое внимание показателям мощности. Параллельно он вырабатывает энергию для подзарядки АКБ автомобиля. Может быть выполнен встроенным в силовую установку или размещаться отдельно от неё, в некоторых моделях используются сразу оба варианта.

— Трансмиссия. Работа трансмиссии гибрида фактически совпадает с ее устройством на обычных автомобилях. Но, в зависимости от вида гибридного двигателя, они могут отличаться. Коробки передач в них бывают, как гибридные с интегрированным электродвигателем, так и обычные механического и автоматического исполнения. Например, трансмиссия автомобиля Toyota устроена с разветвлением потоков мощности. Двигатель такого типа работает в режиме плавных нагрузок, что помогает значительно экономить расход топлива.

— Топливный бак. Необходим для питания топливом ДВС. Для наглядности того, что топливная система имеет ряд преимуществ, хотелось бы привести один факт в пользу этого: энергия, получаемая при сгорании 1 литра бензина сопоставима с энергией, вырабатываемой аккумулятором весом около 450 кг.

— Аккумулятор. Его главная функция – выработка достаточного уровня энергии для работы электродвигателя. В авто используется две батареи, высоковольтная и обычная на 12 (В) для питания бортовой сети. Изначально до запуска всех систем питание идет только от стандартного аккумулятора, так как для работы высоковольтной батареи и инвертора необходимо постоянное охлаждение.

-Инвертер преобразует постоянный ток высоковольтной батареи в переменный трехфазный для электродвигателя и наоборот. Также регулирует распределение энергии и управляет электродвигателем.

— Генератор. Его принцип работы такой же как у электродвигателя, но направлен на вырабатывание электрической энергии.

3 типа гибридных агрегатов

Как было уже отмечено ранее, гибридная система автомобиля представляет собой комбинирование моторов, своего рода, две разных скрещенных технологии. Технику гибридного привода характеризуют в двух направлениях – это двухтопливный или бивалентный и гибридный силовой агрегат.

Данное разделение на две комбинации силовых агрегатов определено для их классификации по разному принципу работы.

Устройство гибридного силового агрегата включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор. Таким образом, электродвигатель это и генератор энергии, и тяговый электродвигатель, и стартер для пуска ДВС.

Существует три типа гибридного силового агрегата. Главным критерием для классификации служит исполнение основной конструкции. Следовательно, выделяют: микрогибридный силовой агрегат, среднегибридный силовой агрегат и полногибридный силовой агрегат.

Микрогибридный силовой агрегат

Концептуальная особенность данного типа привода заключается в его электрической части, которая необходима только для выполнения функции «старт-стоп». При этом, часть выработанной кинетической энергии повторно используется как электроэнергия (процесс рекуперации).

Привод исключительно за счет работы электрической тяги не возможен. Рабочие характеристики 12-вольтного аккумулятора гибрида с наполнителем из стекловолокна приспособлены к частым пускам двигателя. Также для накопления энергии от рекуперации может использоваться накопитель в виде электрохимического конденсатора.

Микрогибрид от компании Mazda

Среднегибридный силовой агрегат

Электрический привод помогает работе двигателя внутреннего сгорания. При этом, движение гибрида лишь за счет электротяги не осуществляется. У данного типа гибридного мотора электрическая энергия регенерируется при торможении, а затем накапливается в высоковольтной аккумуляторной батарее.

Устройство высоковольтной АКБ гибрида и всех его электрических частей отвечает необходимому уровню напряжения, что позволяет вырабатывать достаточно высокую мощность. В итоге, благодаря поддержке ДВС электродвигателем, его работа характеризуется максимальной эффективностью.

Полногибридный силовой агрегат

Работа двух моторов: электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, в данном типе комбинируется между собой. Полногибридный тип позволяет машине двигаться только за счет электрической тяги и достаточно большое расстояние. При определенных условиях силовой агрегат функционирует как среднегибридный.

В этих автомобилях устанавливаются достаточно мощный электродвигатель и высоковольтные АКБ большего объема, что и позволяет им выдавать такие характеристики. Основой подзарядки батареи выступает также процесс рекуперации энергии.

Функция «старт-стоп» реализована для двигателя внутреннего сгорания, который запускается только при необходимости. А разъединение ДВС с электродвигателем осуществляется за счет установленного сцепления между ними, поэтому они могут функционировать независимо друг от друга.

Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

Автомобили-гибриды сконструированы по трем схемам взаимодействия двигателей. Рассмотрим каждую из них.

Последовательная схема взаимодействия

Данный принцип устройства представляет собой самый простой вариант автомобильного двигателя-гибрида. Его схема работы такая: крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания идет к генератору. Затем генератор вырабатывает необходимое для работы электричество и передает его в аккумулятор. Дополнительно подзаряд аккумулятора осуществляется и путем процесса рекуперации кинетической энергии. В этой схеме движение автомобиля осуществляется лишь за счет электрической тяги.

Данная схема характеризуется последовательным преобразованием энергии, т.е. энергия, поступающая от сгораемого топлива в двигателе внутреннего сгорания, превращается в механическую, далее трансформируется в электрическую за счет генератора, и затем вновь преобразуется в механическую энергию.

Положительные стороны последовательной схемы:

1. Работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется на неизменных оборотах.
2. Не возникает необходимости в двигателе с большой мощностью и потреблением топлива.
3. Коробка передач, как и сцепление здесь не нужны.
4. Электрическая энергия высоковольтной АКБ гибрида позволяет двигаться автомобилю с заглушенным ДВС.

Отрицательные стороны последовательной схемы:

1. На этапах преобразования энергии происходит ее потеря.
2. Габариты и стоимость АКБ достаточно высокие.

Самый яркий представитель гибридного автомобиля с последовательной схемой взаимодействия Chevrolet Volt

Если говорить о самом подходящем варианте движения автомобиля с последовательной схемой взаимодействия, то это городской трафик с частыми остановками, когда постоянно в работу включается система рекуперации энергии.

Параллельная схема взаимодействия

Такое название эта схема получила потому что, двигатели авто работают постоянно вместе. Принцип работы данного типа взаимодействия двух модулей происходит за счет электроники авто, электродвигателя и ДВС. Оба двигателя соединены с коробкой передач по средствам планетарной передачи.

Чисто на электрической энергии такие гибриды способны ехать не продолжительное время, при этом ДВС отключается от трансмиссии сцеплением.

Блок управления распределяет крутящий момент от обоих двигателей в зависимости от режима движения автомобиля. Двигателю внутреннего сгорания отведена более важная роль, а электродвигатель запускается при необходимости дополнительной тяги, например, когда авто резко ускоряется. При торможении или плавном движении электромотор работает как генератор электроэнергии.

Электромотор внедрен в коробку передач BMW 530E iPerformance

Существуют модификации с электродвигателем отдельно от ДВС, они представляют собой сложную систему, но в тоже время эффективную. Этот модуль состоит из двух электромоторов, тягового соединенного через планетарную передачу со вторым, который служит генератором и стартером.

В такой схеме ДВС не связан напрямую с колесами, что позволяет постоянно передавать часть момента генератору и подзаряжать батарею.

Силовая установка параллельного гибрида с независимыми электромоторами

Положительные стороны параллельной схемы:

Так как основная работа отведена ДВС, то не возникает необходимости в установке мощной высоковольтной батареи. Двигатель внутреннего сгорания напрямую связан с ведущими колесами, поэтому потери энергии значительно меньше.

Отрицательные стороны параллельной схемы:

Самый главный минус данной схемы – это больший расход топлива в сравнении с другими схемами взаимодействия двигателей. Получается, что сэкономить на городском трафике не получится, наиболее удачным вариантом будет движение по трассе.

Последовательно-параллельная схема взаимодействия

Уже само название этой схемы указывает на то, что данный тип – это вариант совмещения двух ранее рассмотренных схем: последовательной и параллельной. Движение автомобиля на низкой скорости и его старт с места осуществляется только за счет силы электрической части. ДВС поддерживает работу генератора авто, как при последовательной схеме взаимодействия. Передача крутящего момента от ДВС на колеса происходит при движении на большой скорости.

При высоких нагрузках, требующих повышенной мощности, генератор автомобиля может не выдать нужное количество энергии, и в таком случае электродвигатель питается дополнительно от аккумулятора, как при параллельной схеме взаимодействия.

В данной схеме предусмотрен дополнительный генератор, он подзаряжает АКБ. Электродвигатель необходим только для привода ведущих колес и для обеспечения рекуперативного торможения.

Часть крутящего момента, переходящая от двигателя внутреннего сгорания, уходит на ведущие колеса, а некоторая его часть – для работы генератора, который в свою очередь питает электродвигатель и заряжает АКБ.

За направление крутящего момента на колеса, генератор или электродвигатель и его соотношении отвечает планетарный механизм – распределитель мощности. Регулировкой подачи мощности из генератора и батареи занимается электронный блок управления автомобиля.

Также эта технология применяется и на гибридных полноприводных авто. На передней оси установлен ДВС с электродвигателем по параллельной схеме, а на задней только электродвигатель имеющий связь с ДВС по последовательной схеме.

Полноприводный гибрид от компании Mitsubishi

Положительные стороны последовательно-параллельной схемы:

Не сложно догадаться, что неоспоримым плюсом данной схемы гибрида является его большая экономичность топлива в сочетании с хорошими мощностными характеристиками. Ценители природы оценят ее экологичность.

Отрицательные стороны последовательно-параллельной схемы:

Среди отрицательного – это более сложная конструкция по сравнению с предыдущими схемами, и как следствие, большая цена. Поскольку необходим дополнительный генератор, емкая АКБ и сложная электронная схема управления.

Заключение

Мы рассмотрели все типы гибридов и схемы их взаимодействия, но в целом существует множество видов, которые сложно отнести к одной из них, поскольку с течением времени технологии все больше смешиваются и дорабатываются.

На одних используют гидромуфты с редуктором вместо планетарной передачи, на других экспериментируют с задним расположением ДВС или вообще разносят по двум осям ДВС и электродвигатель. Конструкторы не останавливаются на достигнутом и все больше развивают это направление.