Гибридный автомобиль. Принцип работы, виды гибридов, их преимущества и недостатки

Схема работы гибридного автомобиля

Гибридный автомобиль это комбинация электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания привода, но из-за нескольких типов этого привода обобщенного описания нет.

Классификации гибридов:

  • микрогибриды;
  • мягкие гибриды;
  • полные гибриды.

Основные узлы (структура) гибридного автомобиля

Чтобы понятькак работает гибридный автомобильвы должны понимать его внутреннюю структуруНиже приведены 6 основных особенностей его структуры.

Топливный бак

Есть топливный бак для бензина, как в обычном автомобиле. Благодаря передовым технологиям в гибридных автомобилях, бензин будет меньше расходоваться. Более высокая эффективность, как следствие, уменьшается расход топлива и меньше вредных выбросов.

Трансмиссия

В большинстве гибридных автомобилей по-прежнему используется обычная трансмиссия, как в обычном бензиновом автомобиле. Однако есть новые трансмиссии, которые разрабатываются специально для некоторых гибридных автомобилей и электромобилей, таких как Toyota Prius.

Батарея гибрида

Батарея питает электродвигатель гибридного автомобиля. Аккумуляторы так же получают энергию от электродвигателя. Это один из способов сохранить запас  энергии.

Генератор

Любой серийный гибридный автомобиль имеет генератор, который приводится в действие бензиновым двигателем. Генератор вырабатывает электроэнергию для электродвигателя и заряжает аккумулятор. По сути, это способ преобразования бензина в электрическую энергию для двигателя и аккумулятора.

Электродвигатель гибрида

Наличие электродвигателя делает  автомобиль гибридным. Электродвигатель ускоряет автомобиль, получая энергию от аккумулятора. Также электродвигатель возвращает энергию аккумулятору, если вы замедляете движение автомобиля.

Бензиновый двигатель

Гибридный автомобиль по-прежнему имеет бензиновый двигатель. Он остается основным источником энергии транспортного средства, поскольку 1 литр бензина имеет такую же энергию, как половина заряда батареи.

Гибридный автомобиль - подкапотное пространство

Микрогибриды

В случае с микрогибридом электродвигатель не используется для движения автомобиля. Электродвигатель действует как генератор и стартер, приводя в движение коленчатый вал.

Когда водитель запускает двигатель, при движении микрогибрид превращается в генератор, который восстанавливает энергию, а когда водитель замедляет ход или тормозит — преобразует энергию в электричество для зарядки аккумулятора.

Мягкий гибридный автомобиль

У мягкого гибрида сложная конструкция, но все же электродвигатель не может привести машину в действие самостоятельно.

Электродвигатель служит только помощником двигателя внутреннего сгорания, и его задача заключается в первую очередь в рекуперации энергии во время торможения и поддержке двигателя внутреннего сгорания во время разгона автомобиля.

Полный гибрид

Полный гибрид – современное решение, в котором электродвигатель играет множество ролей. Может не только управлять автомобилем, но и поддерживать двигатель внутреннего сгорания, а также восстанавливать энергию при торможении.

Гибридные приводы также различаются тем, как двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель соединены друг с другом. В зависимости от этого различают серийные, параллельные и смешанные гибриды.

Серийный гибридный автомобиль

В серийном гибриде двигатель внутреннего сгорания никак не связан с ведущими колесами. Роль двигателя заключается в приведении в действие генератора электрического тока — расширитель диапазона. Вырабатываемая таким образом энергия используется электродвигателем. Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает электричество, которое направляется на электродвигатель, приводящий в движение колеса.

Этот тип системы привода требует для работы двух электрических блоков, один является генератором, а другой — источником привода. Благодаря тому, что двигатель внутреннего сгорания механически не связан с колесами.

Двигатель может работать в оптимальных условиях, то есть в соответствующем диапазоне скоростей и с небольшой нагрузкой. Это снижает расход топлива и двигателя внутреннего сгорания.

Во время движения, когда аккумуляторные батареи, питающие электродвигатель, заряжены, двигатель внутреннего сгорания выключен.

Когда накопленные энергоресурсы исчерпаны, блок сгорания запускается и приводит в действие генератор, который питает электрический блок. Это решение позволяет продолжать движение без необходимости заряжать аккумуляторы от розетки, хотя ничто не мешает использовать шнур питания после прибытия в пункт назначения и подзарядить аккумуляторы от сети или на станции зарядки.

Преимущества

Плюсы и минусы
Езда на электротяге без использования ДВС.
Высокая стоимость.
Большие габариты и вес привода

Параллельный гибридный автомобиль

В параллельном гибриде двигатель внутреннего сгорания играет главную движущую роль, а электродвигатель — вспомогательную. Причем параллельные гибриды бывают с одним или двумя сцеплениями или с разделенными осями. В случае с одним сцеплением электрический блок постоянно подключен к двигателю внутреннего сгорания, что, в свою очередь, исключает возможность независимой работы обоих блоков.

Привод с двойным сцеплением имеет больше преимуществ, потому что блок сгорания не подключен постоянно к электрическому– поэтому возможна независимая работа благодаря муфте, используемой между блоками.

На практике это означает, что, в отличие решения, где движение в электрическом режиме приводит в движение коленчатый вал, в системах с двойным сцеплением можно без проблем использовать электродвигатель даже на высоких скоростях.

Тем не менее, есть некоторые ограничения, ведь при езде на автомобиле только на электродвигателе, он не работает на полную мощность. Некоторая часть этой мощности должна храниться в «резерве» на случай, если потребуется запустить двигатель внутреннего сгорания.

В гибридном приводе с одним сцеплением часть энергии поглощалась двигателем, в случае версии с двойным сцеплением во время рекуперации энергии при торможении электрические двигатели и двигатели внутреннего сгорания отключаются, благодаря чему энергия, генерируемая при торможении, передается на зарядку аккумулятора.

Гибридный привод с разделенными мостами отличается тем, что топочный и электрический агрегат никак не связаны друг с другом. Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение передние колеса, а задние колеса приводиться в движение электродвигателем (или наоборот). Если оба привода работают одновременно, мы имеем полный привод с распределением мощности в пропорциях.

Еще одной положительной особенностью описанного является то, что электрический агрегат может работать с высокой частотой вращения. Конечно, при торможении электродвигателю приходится восстанавливать энергию.

С другой стороны есть ограничение — электродвигатель при торможении не может работать как стартер и генератор переменного тока. Следовательно, требуется отдельный элемент, выполняющий роль стартера для двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, параллельные гибриды, гибриды с осями с двумя сцеплениями и с раздельными мостами, характеризуются высокой эффективностью и возможностью поддерживать обычный привод в широком диапазоне работы. Кроме того, такая система занимает относительно мало места, недорога в производстве, что приводит к окончательной закупочной стоимости.

Преимущества

Плюсы и минусы
Высокий потенциал рекуперации энергии при торможении (относится к гибридам с двойным сцеплением и раздельным мостом).
Относительно недорогие затраты на производство и закупку.
Небольшие габариты и простота конструкции.
Требуются отдельные генератор и стартер.

Смешанный гибрид

Смешанный гибрид — это комбинация последовательного и параллельного привода. В этом случае двигателю внутреннего сгорания помогают два электродвигателя. Мощность двигателя внутреннего сгорания делится с помощью планетарной передачи на электрическую и механическую, которая передаётся непосредственно на ведущие колеса.

В зависимости от потребностей один из электрических блоков приводит в движение автомобиль, поддерживает двигатель внутреннего сгорания или восстанавливает энергию при торможении.

Второй — поддерживает электродвигатель или заряжает батареи. Также действует как стартер, который отвечает за запуск двигателя внутреннего сгорания.

Планетарная передача, в свою очередь, заменяет коробку передач, хотя конкретный способ работы планетарной передачи придется по душе не каждому водителю.

Преимущества

Плюсы и минусы
Высокая эффективность по сравнению с серийными гибридами.
Экономия топлива.
Несколько режимов вождения на выбор.
Работа планетарной передачи.

Гибридный автомобиль Toyota 

Видео: Принцип работы гибрида Toyota на примере Lexus gs450h

Популярные гибридные автомобили: характеристики, мощность, год выпуска, расход топлива, разгон

Название год выпуска Мощность (л. с.)

ДВС. литр

Электро  -двигатель, мощность Гибрид

литр

Ёмкость,

кВт*ч

Разгон до 100 км/ч

секунды

Масса, кг Кузов

Гибридный автомобиль Toyota 

Prius 1997 — 2000 1,5  /58 41 5 1,73 15,5 (160) 1240 Седан
Prius 2000 — 2003 1,5  /72 45 5 1,78 13,4 (160) 1220
Prius 2003 — 2011 1,5  /76 68 5 2 км. 1,31 10,9 (180) 1310 -1495 Хетчбэк
Prius 2009 1,8  /99 82 3,9 2 км. 1,31 10,4 (180) 1310 -1495
Prius 2015 1,8  /98 72 /7,2 2,7 10 (180) 1280
PriusPHV 2012 1,8  /99 82 3.2 25 км. 4,4 10,8 (180) 1410 -1525
PriusPHV 2017 1,8  /98 72/31 2,7 68,2 км. 8,8 1510-1530
Prius a (7 мест) 2011 1,8  /99 82 4,1 2 км.1,31 11,3 (180) 1480 -1640 Универсал
Prius a (5 мест) 2011 1,8  /99 82 4,1 2 км.1,31 (180) 1450 -1470
Aqua 2011 1,5 / 74 61 2.7 10,7 (180) 1050 — 1120 Хетчбэк
Yaris Hybrid 1,5  /75 61 3,3 11,8 1085 -1150
Corolla Axio Hybrid 2013 1,5  /74 61 3 11,5(180) 1140 -1180 Седан
Corolla Fielder Hybrid 2013 1,5  /74 61 3 1180 -1270 Универсал
SAI 2009 — 2013 2,4  /150 143 4,5 7 (180) 1570 -1630 Седан
SAI 2013 2,4  /150 143 4,5 7 (220) 1570 -1630
Camry Hybrid 2006-2009 2,4  /147
Camry Hybrid 2,5  /160 143 4,3 1550
Crown Hybrid 2008 —  2012 3,5 6,3 1830
Crown Athlete/Royal 2,5  /178 143 4,3 1640 -1680
Crown Majesta 3,5  /292 200 5,5 1830
Crown Majesta Four 2,5  /178 143 5,3 1810
Auris Hybrid 1,8  /99 82 3,6 10,9 (180) 1385 -1500 Хетчбэк
Auris Touring Sports Hybrid 1,8 / 99 82 3,7 11,2 (175) 1410 -1500 Универсал
Harrier Hybrid 2014 2,5  /152 143 /68 4,7 1750 -1800
Harrier Hybrid 2005 — 2013 3,3  /211 5,6 1930 -1960
Avalon Hybrid 2,5 152 1630 Седан
Highlander Hybrid 3,5 Универсал
Alphard Hybrid 2003 — 2008 2,4  /131 6,1 2040 Микроавтобус
Alphard /Vellfire Hybrid 2011 2,4  /150 143 /68 6.2 2110 -2200
Voxy Hybrid 2014 1,8  /99 82 4,2 1610 -1620 Минивэн
Esquire Hybrid 2014 1,8  /99 82 4,2 1610 -1620
Estima Hybrid 2006 2,4   /150 143 /68 5,6 1940 -2010
Estima Hybrid 2001 — 2006 2,4   /131 5,6 1860
Dyna Hybrid 2014 4,0  Дизель /150 49 Грузовик
Toyoace Hybrid 2014 4,0  Дизель /150 49
Mirai 2014 154 20 9,6 1850 Седан
Sienta 2015 1,5  /74 61 3,7 12,5(180) 1380 Минивэн
Lexus 
CT 200H 2011 1,8  /99 82 3,3 1380 -1440 Хетчбэк
HS 250h 2009 2,4  /150 143 4,9 1640 Седан
IS 300h 2014 2,5  /178 143 4,3 8,4 (200) 1670
ES 300h 2,5  /161 143 5,2 8,5 (180) 1765 — 1785
RX 450H 2009 3,5  /249 167 /68 6,0 7,8 (200) 2185 -2280 Универсал
RX 450H 2009 3,5  /249 167 5,7 2040 -2315
NX 300H 2014 2,5  /152 143 5,1 9,3 (180) 1760 -1790
NX 300H 2014 2,5  /152 143 /68 5,1 1820 -1850
RC 300H 2014 2,5  /178 143 4,3 1740 Купе
GS 300H 2014 2,5  /178 143 4,3 1730 -1770 Седан
GS 450H 3,5  /295 200 5.5 1820 -1860
LS 600H 5,0  /394 224 8,6 6,1 (250) 2230 -2320
LS 600HL 5,0  /394 224 8,6 2320 -2380
Daihatsu Mebius 2013 1,8  /99 82 3,8 1460 Универсал
Daihatsu Altis 2,5  /160 143 4,3 1540 Седан
Mazda Axela Hybrid 2013 2,0  /99 82 3,6 1390 -1410

Гибридный автомобиль Nissan

Altima Hybrid 2007 2,5  /158 41 7,1 8,7
Fuga Hybrid 3,5  /306 68 5,6 1820 — 1870
Cima Hybrid 2012 3,5  /306 68 6,0 1930-1950
Skyline 350GT Hybrid 4WD 2013 3,5  /306 68 5,9 1840
Skyline 350GT Hybrid 2WD 2013 3,5  /306 68 5,4 5,5 1760
Serena Hybrid 2012 2,0  /147 2,4 6,3 1650 Минивэн
Mitsubishi Гибридный автомобиль
Outlander PHEV 2,0  /118 82 /82 4,9 60 км 12 9 (170) 1780 — 1830 Универсал
Dignity 2012 3,5  /306 68 6,0 1950 Седан
Ryugi Hybrid 2014 1,5  /74 61 7,5 1150
Subaru XV Hybrid 2014 2,0  /150 13,6 5,0 1500-1510 Универсал
Subaru Impreza Sport Hybrid 2,0  /150 13,6 4,9 1490-1500 Хетчбэк
Suzuki Landy Hybrid 2012 2,0  /147 2,4 6,5 1660 Минивэн

Honda гибриды

Vezel Hybrid 2013 1,5  /132 29,5 3,7 Li-Ion 8 1270-1300 Хетчбэк
Vezel Hybrid 4WD 2013 1,5  /132 29,5 4,3 1350-1380
Shuttle Hybrid 2015 1,5  /110 29,5 3,1 1190-1240
Shuttle Hybrid 4WD 2015 1,5  /110 29,5 3,6 1260-1300

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электромобили
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: