Что такое гибридная система автомобиля?

Простыми словами о сложном

Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.

При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают двигатели, работающие на водороде.

Как сделать гибрид из обычного автомобиля?

Гибриды и электромобили пока еще в диковинку не только у нас, но и в большинстве стран мира. А парк автомобилей огромен, и служить он будет еще многие десятилетия, невзирая на всевозможные экологические конвенции и соглашения пока не иссякнет последняя капля нефти в нефтяных вышках.

Компания Poulsen Hybrid предложила превратить обычные автомобили с двигателем внутреннего сгорания в полноценные гибриды. И тем самым добиться экономии топлива в 20%. Представители компании утверждают, что их решение намного выгоднее покупки нового гибридного автомобиля.

Компания предлагает с легкостью превратить любой автомобиль в гибрид с помощью набора Power Assist System, который состоит из двух дисковидных электромоторов постоянного тока. Электромоторы устанавливаются на задние колеса с помощью специальных переходников. В качестве источника тока для электромоторов используется дополнительный аккумулятор, размещаемый в багажнике автомобиля вместе с двумя контроллерами режима работы электродвигателей. Батарея заряжается от обычной бытовой розетки.

Компания утверждает, что эти небольшие безщеточные двигатели постоянного тока мощностью в 7 лошадиных сил, в паре с компактным аккумулятором способны «помогать» основному двигателю на протяжении 40-50 км пути, уменьшая расход топлива за счет расхода электроэнергии электромоторами, стоимость которой намного ниже стоимости бензина.

Зачем же «огород городить»?

Согласно некоторым исследованиям, 70% водителей проезжают в день менее 50 км, то есть просто ездят на работу и обратно. Средняя скорость автомобиля, например в Лондоне, составляет 13 км/ч из-за многочисленных пробок, то же самое можно сказать про любой крупный город мира: ряды автомобилей стоят, дымят и продвигаются вперед медленнее идущих параллельно пешеходов. А новая система позволяет снизить выбросы парниковых газов и других вредных веществ именно в моменты, когда автомобиль движется в городском режиме с частыми остановками и разгонами. Электромоторы отличаются высоким моментом с самых низких оборотов и КПД около 90% (в отличие от 13% для двигателей внутреннего сгорания), и это их преимущество и позволяет добиться значительной экономии топлива в режиме движения по городу. Добавьте к этому возможность рекуперации при торможении, и вы получите экипаж вполне достойный носить гордое звание «гибрид».

Давайте подробнее взглянем на технические характеристики, после чего я объясню, почему перспективность этого изобретения лично у меня вызывает массу сомнений.

Итак, электромоторы можно установить на 95% ныне выпускаемых автомобилей, имеющих диаметр колесных дисков от 14 дюймов и выше. Вес одного мотора около 17 кг. Емкость литий-ионной батареи 4.3 кВт-часов. Зарядное устройство 96 В/ 10 А. Общий вес системы с аккумулятором около 90 кг. 13.5 л.с или 10КВт – суммарная мощность двух электромоторов.

Удивляют меня чудаки, которые берутся за заведомо убыточный проект, но есть мнение, что именно благодаря им и появляются все новинки. 8000 вечнозеленых долларов стоит эта «радость», и если Вы не собираетесь устанавливать ее самостоятельно, то еще плюс 600 за установку у официального дилера.

Я бы очень хотел, чтобы это замечательное устройство экономило топливо, уменьшало вредные выбросы отработанных газов в атмосферу, регенерировало энергию при торможении, делало бы переднеприводный автомобиль немножко полноприводным (кто ездил зимой по нашим дорогам, тот меня понимает)… Сколько топлива сегодня можно купить за $8600? Сколько прослужат потяжелевшие на 17 килограммов колеса? Как «отнесется» подвеска вашего автомобиля к этим нововведениям? Что будет с управляемостью автомобиля на более высоких скоростях за пределами города?

Отвечая на все эти вопросы, понимаешь, что свой автомобиль таким образом ты тюнинговать не будешь. А кто тогда будет? Возможно, какие-нибудь тихоходные почтовые экипажи, в каких-нибудь странах и городах с дорогами гладким как паркет, очень дорогим бензином и ровным климатом. Что-то мне это напоминает… Матушка Европа?! Нужно отдать должное смелости изобретателей, которые пошли нестандартным путем, пытаясь сделать наш мир чище, даже если их намерения были более прагматичными и меркантильными. Мне же интуиция подсказывает, что мало найдется желающих уродовать свой любимый автомобиль таким вот странным и дорогим образом.

Недостатки гибридов

1. Высокая стоимость автомобиля.
2. Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
3. Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.

Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.

Как работает гибридный двигатель?

Приветствую вас, многоуважаемые читатели моего блога и подписчики! В сегодняшней статье я решил рассказать вам, как работает гибридный двигатель . Далеко не секрет, насколько развились технологии и эту пятилетнюю новинку надо раскрыть до конца, ну, ладно, поехали!

Современные автомобили используют сегодня специальный агрегат, позволяющий им уверенно и быстро двигаться вперед – это сердце автомобиля, носящие название двигатель. Абсолютно все водители и люди, далекие от управления любыми видами автотранспорта, знают, что современные моторы используют в качестве основного топлива продукты переработки нефти. Именно поэтому к двигателям предъявляются не просто высокие требования, они с каждым годом становятся все строже и строже, заставляя производителей и инженеров, в буквальном смысле, творить чудеса. Не удивительно, что двигатели постепенно совершенствуются – сегодня появились модели, не требующие углеводородов вообще, или работающие на сниженном их количестве.

Решению эковопроса способствует установка мотора, использующего электричество или новое изобретение – гибридный двигатель. Последний набирает популярность и становится основным для многих производителей. По сути, это не что иное, как гибрид между привычным, работающим на нефти, и электродвигателем. Гибридный вариант оказался, по своей технической составляющей, намного лучше и производительней, чем электровариант, так как к последнему имеется ряд нареканий, в том числе недостаточное количество мест для дозаправки мощностей

Кроме того, что, естественно, очень важно для водителей – это дальность поездки, которую можно совершить на одном полном заряде двигателя. Электрический и здесь проигрывает по показателям

Максимальное расстояние, которое сегодня может позволить себе обладатель такого двигателя, составляет не многим более 150 км. Конечно же, у подобного «сердца» машины имеются и весомые плюсы, так к ним относится высокая производительность, отсутствие каких-либо вредных для экологии выбросов, большой, по сравнению с другими вариантами, крутящий момент. Также к достоинствам, делающим выбор двигателя на электричестве оправданным, является тот факт, что он не требует постоянной топливной подпитки. Гибридный двигатель удачно совместил в себе все достоинства и не перенял недостатков обоих видов моторов, что дает пользователю шанс получить так необходимую экономичность, высокую экологичность и, естественно, одновременно с выше обозначенным, неплохие динамические показатели во время езды.

Активация и деактивация режима «4WD Inspection Mode»

1. При помощи диагностического сканера.

Пользуясь инструкцией к сканеру, выберите режим «4WD Inspection Mode».

2. Без диагностического сканера.

• Поверните ключ зажигания в положение «ON». Селектор должен находиться в положении «P».

Примечание: дальнейшие действия необходимо выполнить в течение 60 с.

• Четыре раза полностью выжмите педаль акселератора. После этого нажмите педаль тормоза.

• Удерживая педаль тормоза нажатой, переведите селектор в положение «N», четыре раза полностью выжмите педаль акселератора.

Примечание: все манипуляции проводятся одной ногой, т. е. при нажатии педали акселератора педаль тормоза отпускается.

• Нажимая педаль тормоза, переведите селектор в положение «P» и четыре раза полностью выжмите педаль акселератора.

• Удерживая педаль тормоза, запустите двигатель, переведя ключ зажигания в положение «START».

3. Переход в режим «4WD Inspection Mode» отображается на многофункциональном дисплее комбинации приборов и загорается индикатор «READY ON». Бензиновый двигатель начинает работать постоянно.

При этом надпись на панели будет переключаться на такую:

Пугаться этого тоже не стоит. Система VSC на самом деле исправна.

Кроме этого на панели загорится еще один значок, который не обозначает неисправность, а говорит о том, что машина в сервисном режиме:

Какой режим нужно включить для проверки различных систем, отображает приведенная далее таблица.

4. Для выхода из режима «4WD Inspection Mode» выключите зажигание.

Классификация по степени электрификации

Разбираясь в особенностях гибридных двигателей, поговорим и о различном применении электромоторов. Степень электрификации машины указывает на возможности электрической установки. В одном случае, она идёт как приложение, в другом — позволяет полноценно передвигаться на электротяге. Чтобы понять насколько прогресс ушёл вперёд, рассмотрим этапы электрификации последовательно.

Микрогибрид

Двигатель-микрогибрид представляет собой простейшую форму гибридизации. Автомобиль оснащается системой «Старт-Стоп», в которой электрическая установка используется, как стартер и генератор, но не передаёт энергию колёсам. Во время работы машины на холостом ходу блок управления глушит бензиновый двигатель, позволяя сэкономить топливо. В среднем расход в городе снижается на 10%.

Энергия, сохранённая от рекуперативного торможения, питает систему «Старт-Стоп» и бортовые устройства.

В силовую установку микрогибрида устанавливают штатную коробку передач с импульсным масляным насосом. В режиме «Старт-Стоп», пока двигатель не работает, необходимо сохранить элементы переключения включенными. Насос поддерживает давление масла в каналах КПП, чтобы после запуска двигателя, автомобиль был готов ехать спустя 0,3 с.

Мягкий гибрид

Термин «мягкий» или «умеренный» гибрид означает, что электромотор используется в автомобилях как лёгкая «поддержка» ДВС. Основную работу в режиме ускорения и штатного движения выполняет бензиновый двигатель. Суть использования электрической установки — помощь при трогании и ускорении автомобиля, а также для подзарядки батареи во время торможения. Мощность электродвигателя не превышает 50 кВт.

Похожая статья Технические характеристики двигателя ВАЗ 21116

К гибридам подобного действия относятся: BMW 7 ActiveHybrid, Honda Civic Hybrid, Suzuki Smart Hybrid, Mercedes S 400 Hybrid.

Полный гибрид

Полноценный гибридный автомобиль способен работать на одном тяговом электромоторе при выключенном ДВС. Электрический двигатель заменяет сцепление, работает как генератор для заряда аккумуляторных батарей, в том числе в режиме рекуперативного торможения. В отличие от умеренного гибрида, здесь применяется электромотор мощностью 60 — 250 кВт.

Принцип полного гибрида реализован в Audi A1 и BMW X6 ActiveHybrid. В такие гибриды устанавливают мощные литий-ионные аккумуляторные батареи. Однако, при ёмкости в 12кВт/ч, накопитель электроэнергии сможет обеспечить пробег автомобиля не более 60 км. При низком уровне заряда ДВС подключается автоматически, но чтобы снизить потребление топлива и увеличить пробег электрического мотора, инженеры разработали Plung-In.

Гибриды плагины

Plung-In или гибрид-плагин по принципу работы схож с полным гибридом. Разница заключается в возможности подзарядки аккумулятора от внешней сети. Расстояние, которое может проехать машина на одной электрической тяге, характеризуется показателем PHEV.

Чтобы превратить гибридный двигатель в Plung-In, необходимо поставить дополнительное оборудование: зарядное устройство, дополнительный блок управления и блок батарей. Розетка для заряда располагается возле лючка для заправки топливного бака. Для подпитки батареи можно использовать домашнюю электросеть, учитывая рекомендации производителя.

Общее описание

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) едва-едва поспевает за предъявляемыми к ним требованиями. С одной стороны, потребители с мечтами об одновременно мощном и экономичном моторе, с другой — экологи, ужесточающие нормы токсичности. А в завершение — геологи, все настойчивее напоминающие об истощении запасов «черного золота». Одним из вариантов решения этой проблемы являются гибридные силовые установки, состоящие из обычного ДВС и электродвигателя. В отличие от электромобилей и автомобилей на топливных элементах, которые все еще остаются «автомобилями будущего», гибриды уже с 1997 года выпускаются серийно.

Давайте сравним автомобиль с обычным ДВС и электромобиль. Обыкновенный автомобиль способен проехать без дозаправки четыре-пять сотен километров и при этом отравить атмосферу некоторым объёмом вредных веществ. Заправочных станций предостаточно в любом регионе, и пополнить запасы топлива можно за считанные минуты. Электромобиль может проехать на одном заряде батарей порядка 80-160 км. Он экологически чист, бесшумен и практически безупречен до того момента, пока не наступает очередь подзарядки аккумуляторов. У существующих в наше время «электрических» машин этот процесс длится несколько часов.

Гибридные автомобили берут все лучшее от обоих моторов: ДВС и электрического. Достоинство первого – в удобном энергоносителе, жидком топливе, а второго – в выдающихся моментных характеристиках. В отличие от ДВС, электромотор не нужно заводить и «раскручивать». Он может «стоять и ждать» не потребляя энергии. Но как только дали ток, сразу получили максимальную тягу на колесах. Электродвигатель эффективнее двигателя внутреннего сгорания в режиме частых стартов и стопов (т.е., при езде в городском цикле). Двигатель внутреннего сгорания, наоборот, более эффективен на постоянных, оптимальных для данного двигателя оборотах.

В гибриде оба двигателя работают друг на друга. ДВС крутит генератор и питает энергией электромотор. Тот, в свою очередь, позволяет ДВС работать без резких разгонных нагрузок, в наиболее благоприятных режимах. Практически все современные гибриды имеют систему рекуперации или, по-русски, «возврата энергии». Суть ее в том, что при торможении или при движении машины накатом, электродвигатели начинают крутиться от колес и работать как генераторы, заряжая батарею. Отсюда – меньший износ, экологичность и экономичность (особенно в городском цикле.)

Итак, перед нами технологичный прогрессивный автомобиль, в котором нивелируются недостатки и объединяются достоинства двух моторов. Но.., рано хлопать в ладоши, и послушаем, что говорят скептики.

Гибридные автомобили сложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, не любят морозов, подвержены саморазряду, срок службы их ограничен несколькими годами. А «экономность» гибрида прямо связана с состоянием АКБ. Кроме того, существует проблема утилизации отработанных батарей. Гибриды дороже в ремонте, да и за сам ремонт возьмется далеко не каждый. Кроме того, высокую экологичность и экономичность гибридов многие тоже ставят под сомнение. Так, ряд тестов, проведенных авторитетными автомобильными изданиями, показал, что гибриды дают заметную экономию топлива только в городе, при движении же в смешанном цикле незначительно, а за городом существенно проигрывают современным дизелям. Почетное звание «Самый экологичный автомобиль года» в 2007 и 2008 годах присуждалась также автомобилям с дизельными моторами.

Рассмотрим подробнее, какими бывают и как устроены гибриды.

По степени гибридизации их делят на «умеренные»,«полные» и plug-in. «Полный» в состоянии двигаться лишь на электричестве, не потребляя топлива. «Умеренный» всегда задействует ДВС, а электромотор подключается, если требуется дополнительная мощность. Гибрид с подзарядкой (plug-in hybrid) — такой гибрид можно включать в розетку для подзарядки. В результате обладатель подобного гибрида получает все преимущества электрического автомобиля, без самого большого недостатка: ограниченного пробега на одном заряде. Когда электрический заряд заканчивается, подключается ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид.

По принципу взаимодействия электрической и топливной составляющих авто, гибридные приводы принято разделять на три вида: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный.

Описание режимов работы гибридной силовой установки

В указанном разделе рассмотрим, как работает гибридная установка Тойота Приус в различных режимах. Среди них:

начало перемещения с запуском ДВС;

старт на электротяге и движение на высокой скорости;

запуск 2ZR-FXE на ходу;

задний ход.

Начало движения с запуском ДВС

Данный режим используется при недостаточном заряде АКБ для старта с места Тойота Приус. В этом случае гибрид работает следующим образом:

• За счет действия мотор генератора №1 осуществляется вращение планетарного механизма, который запускает двигатель внутреннего сгорания;
• Силовой агрегат внутреннего сгорания начинает разгонять мотор-генератор №1, что сопровождается переходом последнего в генераторный режим. Далее происходит выработка требуемого количества электрической энергии для заряда АКБ и обеспечения работы второго мотор генератора;
• 2ZR-FXEможет работать исключительно для обеспечения работы первого мотор генератора и поддержания требуемого напряжения в электрической сети Тойота Приус.

Старт на электротяге и езда на высокой скорости

Электротяга гибридной установки Toyota Prius работает при старте машины с места в следующей последовательности:

• Езда начинается при заглушенном бензиновом агрегате;
• Электродвигатель №2 приводит в движение колеса и электромотор №1 через шестеренчатую передачу планетарного механизма. Указанный процесс обеспечивается запасенной энергией аккумуляторной батареи. При этом происходит преобразование напряжения из постоянного в переменное.

Для обеспечения движения Приус на высокой скорости, когда достигаются допустимые обороты электродвигателя №1, используется следующий принцип:

• Мотор-генератор №2 посредством шестерен переключается на вращение первого с кратностью 2.6;
• Это обеспечивает уменьшение скорости вращения электромотора №1 в 2.6 раз, по отношению ко второму. Максимально допустимое число оборотов для первого электродвигателя составляет шесть тысяч, набираемых при скорости в 64 км/ч.

Запуск ДВС на ходу

Принцип работы гибрида Тойота Приус с запуском 2ZR-FXE в процессе движения выглядит следующим образом:

• Бензиновый силовой агрегат включается в момент остановки мотор генератора №1, который тормозится за счет изменения направления электромагнитного потока в противоположную сторону относительно вращения ротора. При этом запуск мотра происходит благодаря снятию вращающегося момента с колес автомобиля;
• После набора оборотов двигателем внутреннего сгорания, происходит совпадение направлений вращения всех агрегатов гибридной установки. При равенстве числа оборотов будет наблюдаться равномерное распределение сил на вращение колес;
• При увеличении оборотов ДВС, в сравнении с электромотором №2, будет наблюдаться рост вырабатываемой электроэнергии мотор генератором №1. Она распределяется на зарядку АКБ и поддержание дальнейшего движения, за счет передачи энергии на электродвигатель №2.

Из указанного режима функционирования гибрида можно четко проследить, что мотор напрямую не соединен с колесным приводом. Он передает энергию на вращение колес только при равенстве числа оборотов колес и оси двигателя. Базовая задача бензинового агрегата — функционирования электрогенератора. Это позволяет поддерживать требуемую емкость аккумуляторной батареи.

Задний ход

За езду автомобиля Тойота Приус задним ходом отвечает мотор-генератор №1. В момент заглушенной установки внутреннего сгорания, первый электромотор переходит в двигательный режим. Это сопровождается противоположным вращением относительно мотор-генератора №2. При этом планетарная ось фиксируется на месте, а вращающий момент с первого электродвигателя передается ко второму, посредством шестеренчатой передачи планетарного механизма. Происходит вращение электромотора №2 в обратную сторону, что сопровождается движением автомобиля задним ходом.

При запущенном бензиновом агрегате, для передвижения задним ходом необходимо увеличить число оборотов электродвигателя №1 относительно двигателя внутреннего сгорания.

Оправданная цена

Стоимость автомобилей повышается как от размера машины, так и от качества модели. Ведь намного легче и дешевле создать миниатюрное авто, а так же крупным механизмам требуется много топлива для передвижения.

Рассмотрим автомобиль модели Toyota Camry. В регулярных поездках по городу вы потратите 9,5 литров бензина, а за его чертой – 6,7. Гибридному аналогу такой машины нужно всего 5,5 – 6 литров на одну сотню километража. Тогда возникает следующий вопрос: за сколько времени такая модель окупит себя? Тут все зависит от стоимости гибридной машины, которая стоит выше привычной на 3 – 4 тысячи долларов. По словам специалистов, рассматриваемая нами Toyota Camry Hybrid полностью окупит себя примерно через пять лет.

Если вы используете атомобиль ради поездок в магазин или на работу, то покупать такой специализированный вариант машины не стоит. В таком подобное приобретение не будет экономически выгодным, да и через пару лет вы можете загореться желанием сменить авто. А вот водители, использующие свое авто в целях заработка, такая модель придется как нельзя кстати. Через несколько лет с такой покупкой вы выйдете в плюс, к тому же будете экономить на топливе до 50% от первоначальной стоимости.

Делаем гибридный автомобиль своими руками примерная стоимость

Пока гибридные авто являются диковинкой не только в нашей стране, но и в ряде других, поэтому их пытаются собирать особо одаренные умельцы. И не только… Компания Poulsen Hybrid также предложила свое решение по превращению обычного авто в гибридное, добившись экономии бензина почти на 20%. Сделать это предлагают при помощи Power Assist System – набора, состоящего из двух электрических дисковидных двигателей постоянного тока. Их нужно установить, используя специальные переходники, на задние колеса. В багажник автомобиля помещается дополнительный аккумулятор и два контроллера. Заряжается батарея от розетки бытовой сети. Специалисты компании утверждают, что небольшие моторы, мощность которых 7 л.с., на протяжении 50 км могут помогать основному бензиновому двигателю ехать на электротяге, экономя топливо.

Но, пока желающих, таким образом «усовершенствовать» свой любимый автомобиль, немного. А большая группа специалистов считает проект весьма сомнительным. Ждем, что покажет время.

Устройство гибридного автомобиля

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.