Критична ситуаціяз екологією та постійне зростання цін на пальне змушують шукати виробників транспорту нові рішення. Двигуни внутрішнього згоряння(ДВС) удосконалюються, модифікуються та «змішуються» з електродвигунами. Навіщо це робиться, як працює гібридний двигун, розглянемо в сьогоднішній публікації.

Ідею з'єднати два агрегати (двигун внутрішнього згоряння та електродвигун) новою не назвеш. У 1897 році французька компанія Parisienne des Voitures Electriques розпочала виробництво авто з гібридними двигунами, а трохи пізніше американська. General Electricвипустила перший гібрид із бензиновим чотирициліндровим двигуном. Але тоді така новація виявилася економічно недоцільною. Паливо було дешевим, а потужність автомобіля-гібрида поступалася потужністю традиційних моделей. Але часи змінилися. Паливо дорожчає, екологічна ситуація погіршується. Автомобілі зі змішаними силовими агрегатами стали актуальними та почали набирати популярності.

Простими словами про складне

Що ж є гібридним двигуном? Гібридний двигун- Це система, що складається з двох пов'язаних між собою агрегатів: електричного та бензинового. Вони можуть працювати як окремо, так і одночасно. Керує цією системою бортовий комп'ютеравтомобіля. Він вирішує, залежно від режиму руху, який тип силового агрегату необхідно задіяти в певний момент часу.

Для руху по місту, коли від двигуна не потрібно вироблення великої потужностівикористовується електродвигун. Під час руху заміськими трасами комп'ютер відключає електродвигун і задіює паливний агрегат.

При змішаному режимі їзди, коли двигун автомобіля працює під навантаженням з періодичними прискореннями та зупинками – два агрегати працюють у тандемі. Причому під час роботи паливного двигуна, йде зарядкаелектричного. На окрему увагу заслуговують.

Економія електроенергії у гібридних двигунах

Відомо, що на рух автомобіля витрачається величезна кількість енергії. У зв'язку з цим виникає закономірне питання: як електромотор навіть за умов малих навантажень може довго працювати без додаткового причепа з акумуляторами. Щоб зрозуміти принцип роботи електродвигуна автомобіля, слід простежити весь процес від початку руху до зупинки.

Коли автомобіль рушає або рухається на малих швидкостях, всю роботу здійснює електродвигун, який живиться від акумулятора. Далі в його завдання входить розігнати автомобіль до максимально можливої ​​для електродвигуна швидкості. Після цього комп'ютер дає команду включення паливного двигуна. При цьому ДВС частинаенергії віддає на генератор, який підміняє АКБ і продовжує замість неї живити електромотор паралельно заряджаючи акумулятор. Автомобіль при цьому працює на двох силових агрегатах одночасно.

При русі зі середньою швидкістюелектродвигун вимикається, працює лише ДВЗ, поповнюючи запас енергії акумулятора. При підвищенні навантаження на ДВС йому допоможе знову приходить електромотор. Але електроенергія поповнюється не лише за рахунок роботи ДВЗ. Гальмівний механізмавтомобіля з гібридним двигуном влаштований таким чином, що енергія, що утворилася під час гальмування, перетворюється в електричну і теж йде на живлення електромотора. Таке гальмування отримало назву «рекуперативне».

Розглянутий алгоритм роботи описує загальну картину роботи гібридного силового агрегату автомобіля. На сьогоднішній день існує три типи таких двигунів: послідовний, паралельний та змішаний.

Послідовна схема гібриду

Принцип роботи такої схеми можна вважати найпростішим із гібридів. Двигун внутрішнього згоряння даному типіє допоміжним елементом та призначений для роботи генератора. Генератор, отримуючи енергію від ДВС, перетворює її на електричну і запитує електромотор, який приводить автомобіль у рух.

Така схема, як правило, застосовується у малопотужних автомобілях (малолітражках). Але акумулятор, що використовується, має велику ємність, з можливістю зарядки від звичайної електромережі. Велика ємністьАКБ дозволяє мінімізувати використання ДВЗ, тобто автомобіль може рухатися електродвигуном, який живиться тільки від акумулятора. Chevrolet Volt – це одна з моделей автомобілів, в якій використано послідовну схему гібрида.

Паралельна схема гібридного автомобіля

Принцип роботи паралельної схеми полягає в тому, що ДВЗ та електромотор встановлені таким чином, що з'являється можливість їх використовувати як разом, так і окремо. Але все ж таки основна функція електромотора в такій схемі - це створення додаткової потужності ДВС при прискоренні. Крім того електродвигун виконує функції стартера та генератора. Акумулятори за такої схеми не вимагають додаткової підзарядки, їм вистачає енергії, що виробляється під час руху.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – моделі із паралельною схемою гібридного двигуна.

Послідовно – паралельна схема гібриду

В цій схемою ДВСта електромотор пов'язує між собою планетарний редуктор, за допомогою якого потужність від обох двигунів передається на провідні колеса.

Змішана схема відрізняється від паралельної наявністю генератора, що створює енергію для електродвигуна.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – це представники повного гібриду.

Позитивні сторони гібридних двигунів

1. Основна перевага гібридів полягає у його економічності. Мінімальна економія палива становить 20%, що в умовах зростання цін є досить відчутною перевагою.
2. Спільне використання двох двигунів знижує кількість викидів СО2.
3. Відмінні ходові характеристики, які досягнуті завдяки раціональному накопиченню та подальшому перерозподілу потужностей, вироблених спільно двома двигунами.
4. У порівнянні з традиційним автомобілемгібрид має відчутний запас ходу, тобто він може продовжувати рух навіть з порожнім баком.
5. Характеристики гібридних двигунів повністю ідентичні традиційним моделям з ДВС, всупереч стереотипам, а з урахуванням інших переваг часом навіть перевершує їх.
6. Електродвигуни практично безшумні, що додає комфорту під час експлуатації автомобіля.
7. У порівнянні з електромобілем, АКБ гібрида заряджається від паливного двигуна, що збільшує запас його ходу.
8. Заправка автомобіля здійснюється тим самим бензином, що й традиційні авто.

Недоліки гібридів

1. Висока вартість автомобіля.
2. Обслуговування автомобіля потребує великих витрат. Ремонтувати таку машину самостійно навряд чи вдасться, а кваліфікованих майстрів знайти велику складність. З комплектуючими також будуть гарантовано проблеми.
3. Перепади кліматичних температур погано впливають на АКБ і призводять до їхнього саморозряду.

Зовні автомобілі з гібридними силовими агрегатами не відрізняються від традиційних бензинових побратимів. Звичайно, якби моделі автомобілів з гібридними двигунами мали таку саму вартість, як аналоги з ДВС, а обслуговування не викликало складнощів, навряд чи хтось відмовився б від такої машини. Але на Наразіреалії такі, що різниця в ціні гібрида та аналога становить у середньому 4000 доларів. Навіть якщо зважити на всі плюси таких машин, включаючи економію палива, то різниця все одно буде невідповідна. Якщо не буде поломок, а пробіг буде значним, машина окупиться у найкращому випадкуроків за п'ять. Такий стан речей не вселяє оптимізму. Але як кажуть: «Скільки людей – стільки й думок», тож вибір завжди залишається за конкретною людиною.

Автомобіль з гібридним двигуном – це не новий винахід. Перший крок у напрямку створення гібридних транспортних засобів, був зроблений в 1665 році, коли Фердинанд Verbiest, Єзуїтський священик, почав роботу над планами будівництва простих чотирьох колісних транспортних засобів, які могли б працювати на парі або кінній тязі. Перші автомобілі з гібридним двигуном з'явилися на рубежі XIX-XX століть. Більше того, деяким розробникам вдалося перейти від проектів до дрібносерійного виробництва. Починаючи з 1897 року та протягом 10 наступних років, французька Compagnie Parisienne des Voitures Electriques випустила партію електромобілів та машин з гібридними двигунами. У 1900 році General Electric сконструювала гібридний автомобіль із 4-циліндровим. бензиновим мотором. А з конвеєра Walker Vehicle Company of Chicago гібридні вантажівки сходили до 1940 року.
Звичайно все це були лише прототипи та дрібносерійні автомобілі. Однак нині гостра нестача нафти та економічна криза спричинили розробку гібридних двигунів. А тепер давайте докладно розберемося що таке гібридний двигун і який від нього користь? Гібридний двигун - це система з двох двигунів -електричного та бензинового. Залежно від режимів роботи може включатись і бензиновий та електричний одночасно або окремо. Цей процес управляється потужним комп'ютером, який приймає рішення, що зараз має працювати. Так при пересуванні трасами включається бензиновий двигун, так як акумулятора на трасі на довго не вистачить. Якщо автомобіль рухається у міському режимі, то тут уже використовується електродвигун, при розгоні або великих навантаженнях працюють обидва. Поки працює бензиновий двигун, заряджається акумулятор. Такий двигун навіть з урахуванням того, що в системі використовується бензиновий двигун, дозволяє скоротити шкідливі викиди в атмосферу на 90% і при цьому суттєво знижується споживання бензину в місті (на трасі працює тільки бензиновий двигун, тому економії там немає).

Почнемо з того, як автомобіль рушає з місця. На початку руху та на малих швидкостях задіяні лише акумуляторна батарея та електродвигуни. Енергія, запасена в батареї, надходить в енергетичний центр, який, у свою чергу, направляє її до електромоторів, що змушують автомобіль плавно і безшумно рушити з місця. Після набору швидкості до роботи підключається двигун внутрішнього згоряння і момент на провідні колеса надходить одночасно від електродвигунів і ДВС. При цьому частина енергії ДВС надходить до генератора, і тепер він живить електродвигуни, а надлишки своєї енергії віддає акумуляторній батареї, що втратила частину запасу енергії на початку руху. При русі в нормальному режиміавтоматично використовується тільки передній привід, у решті — повний. У режимі розгону момент на колеса надходить переважно від бензинового двигуна, А електромотори при необхідності збільшення динаміки доповнюють ДВЗ. Один із найцікавіших моментів — гальмування. Електронні "мозки" автомобіля самі вирішують, коли потрібно задіяти гідравлічну гальмівну системуа коли рекуперативне гальмування, віддаючи перевагу останньому. Тобто в момент натискання педалі гальма вони переводять електродвигуни в "генераторний" режим роботи, і ті створюють гальмівний момент на колесах, виробляючи електроенергію та підживлюючи акумуляторну батарею через енергетичний центр. У цьому полягає родзинка “гібриду”.

У класичних автомобіляхенергія гальмування втрачається повністю, йдучи як тепло через гальмівні дискита інші деталі. Використання енергії гальмування особливо ефективне в міських умовах, коли часто доводиться гальмувати на світлофорах. Система інтегрованого керування динамікою автомобіля (VDIM) поєднує та керує роботою всіх систем активної безпеки.
Одним із перших вдалих автомобілівоснащених гібридним двигуном, який пішов у маси, став розроблений компанією Toyota "Toyota Prius", що витрачає 3,2 літра бензину на 100 км (у місті). Також компанія Toyotaвипустила і позашляховик з гібридним двигуном Lexus RX400h. Вартість такого автомобіля в залежності від комплектації коливається від 68 до 77 тис. доларів. Слід зазначити той факт, що перші версії Toyota Prius поступалися автомобілям такого ж класу і в швидкості і потужності, а ось Lexus RX400h вже не поступається своїм однокласникам ні в швидкості ні в потужності.

Ведучі автомобільні концернисвіту, так само звернули свою увагу на гібридні двигуни, як на вирішення проблеми економії палива та забруднення довкілля. Так компанія Volvo Group оголосила про створення гібридного двигуна для вантажівок, тягачів, напівпричепів та автобусів. Розробники компанії розраховують, що їх дітище дозволить отримати 35% економію палива.
При всьому цьому треба сказати, що гібридні автомобілі "на Ура", поки що, пішли тільки в Північній Америці (Канада та США). І в Америці все більше на них зростає попит, так як там до останніх роківбули популярні автомобілі, які споживали багато палива, а так як паливо різко і круто почало дорожчати американці різко задумалися про його економію і як вирішення проблеми почали використовувати саме автомобілі з гібридними двигунами. У Європі до появи гібридних двигунів поставилися спокійно, тому що там у них кермує економний і екологічніший, ніж бензиновий двигун, старий добрий дизель. На відміну від США, понад 50% машин у Європі оснащені дизелями. До того ж дизельні автомобілі дешевші за гібридні, простіше і надійніше. Адже всім відомо, що складніша система, тим вона менш надійна! І ось саме через свою складність та примхливість, гібридних автомобілів практично немає на пострадянському просторі. Офіційні дилериїх сюди не завозять. І будь-який власник такого авто у нас неминуче зіткнеться із проблемою СТО. Немає у нас СТО, які б займалися гібридними автомобілями. А вже сам таку машинку не полагодиш!

Як працює, розглянемо на прикладі Touareg, із гібридним силовим агрегатом.

Що означає поняття "техніка гібридного приводу"?

Термін «гібрид» бере свій початок від латинського слова hybrida, і означає щось схрещене або змішане. У техніці гібридом називають систему, в якій комбінуються одна з одною дві різні технології. У зв'язку з концепціями приводу термін технологія гібридного приводу застосовується для позначення двох напрямків: бівалентний (або двопаливний) силовий агрегат гібридний силовий агрегат

У разі гібридної технології приводу йдеться про комбінацію з двох різних силових агрегатів, робота яких ґрунтується на різних принципах дії. В даний час під технологією гібридного приводу мають на увазі комбінацію двигуна внутрішнього згоряння та електродвигунагенератора (електромашини). Ця електромашина може використовуватися як генератор для вироблення електричної енергії, тяговий електродвигун для руху автомобіля та стартер для запуску двигуна внутрішнього згоряння. Залежно від виконання основної конструкції розрізняють три види силового гібридного агрегату: т.зв. "Мікрогібридний" силовий агрегат, т.зв. «Середньогібридний» силовий агрегат, т.зв. "повногібридний" силовий агрегат.

"Мікрогібридний" силовий агрегат

У цій концепції приводу електричний компонент (стартер/генератор) служить виключно реалізації функції Стартстоп. Частину кінетичної енергії можна знову використовувати як електричну енергію (рекуперація). Привід лише від електричної тяги не передбачено. Параметри 12 вольтної АКБ зі скловолоконним наповнювачем адаптовані до частих запусків двигуна.

«Середньогібридний» привід

Електричний привід підтримує роботу двигуна внутрішнього згоряння. Рух автомобіля лише на електричній тязі неможливий. У «середньогібридного» приводу більшість кінетичної енергії при гальмуванні регенерується, і як електричної енергії накопичується у високовольтної батареї. Високовольтна батарея, а також електричні компоненти сконструйовані для більш високої електричної напруги і, таким чином, більше високої потужності. Завдяки підтримці електродвигунагенератора режим роботи теплового двигуна може бути зміщений в область максимальної ефективності. Це позначається як усунення точки навантаження.

«Повногібридний» силовий агрегат

Потужний електродвигунгенератор комбінується з двигуном внутрішнього згоряння. Можливий рух лише на електричній тязі. Електродвигунгенератор, якщо дозволяють умови, підтримує роботу двигуна внутрішнього згоряння. Рух із малою швидкістю здійснюється лише на електричній тязі. Реалізовано функцію Стартстоп для двигуна внутрішнього згоряння. Рекуперація використовується для заряджання високовольтної батареї. Завдяки роздільному зчепленню між двигуном внутрішнього згоряння та електродвигуномгенератором можна забезпечити роз'єднання обох систем. Двигун внутрішнього згоряння підключається до роботи лише за необхідності.

Основи гібридної техніки

Системи повного гібридних силових агрегатів поділяються на три підгрупи: паралельний силовий гібридний агрегат, роздільний силовий агрегат (з розділеними потоками потужності), послідовний гібридний силовий агрегат.

Паралельний гібридний силовий агрегат

Паралельне виконання гібридного силового агрегату відрізняється простотою. Він використовується у разі, коли необхідно «гібридизувати» існуючий автомобіль. Двигун внутрішнього згоряння, електромоторгенератор та коробка передач розташовуються на одній осі. Зазвичай в системі паралельного силового гібридного агрегату використовується один електродвигун генератор. Сума одиничної потужності двигуна внутрішнього згоряння та потужності електродвигунагенератора відповідає повної потужності. Ця концепція забезпечує високий ступінь запозичення вузлів та деталей колишнього автомобіля. У повнопривідних автомобілівзі схемою паралельного гібридного силового агрегату привод всіх чотирьох коліс реалізований за допомогою диференціала Torsen і роздавальної коробки.

Роздільний гібридний привід

У системі роздільного гібридного приводу крім двигуна внутрішнього згоряння є електродвигунгенератор. Обидва двигуни розташовуються під капотом. Крутний момент двигуна внутрішнього згоряння, як і від електродвигунагенератора, через планетарну передачу подається на коробку передач автомобіля. На противагу паралельному гібридному приводу, зняти таким чином суму окремих потужностей для приводу коліс неможливо. Вироблена потужність частково витрачається на приведення автомобіля в рух, частково у вигляді електричної енергії накопичується у високовольтній батареї.

Послідовний гібридний силовий агрегат

Автомобіль обладнаний двигуном внутрішнього згоряння, генератором та електродвигуном генератором. Однак на відміну від обох описаних раніше концепцій, двигун внутрішнього згоряння не має можливості самостійно рухати валом, або через коробку передач. Потужність від двигуна внутрішнього згоряння на колеса не передається. Основний привід автомобіля здійснює електродвигун генератор. Якщо ємність високовольтної батареї надто низька, запускається двигун внутрішнього згоряння. Через генератор двигун внутрішнього згоряння заряджає високовольтну батарею. Електродвигунгенератор знову може отримувати енергію від високовольтної батареї.

Роздільний послідовний гібридний силовий агрегат

Роздільний послідовний гібридний силовий агрегат є змішаною формою двох описаних вище гібридних приводів. Автомобіль обладнаний одним двигуном внутрішнього згоряння та двома електродвигунами генераторами. Двигун внутрішнього згоряння та перший електродвигунгенератор розміщені під капотом. Другий електродвигунгенератор розташований на задньої осі. Ця концепція використовується для повнопривідних автомобілів. Двигун внутрішнього згоряння та перший електродвигунгенератор через планетарну передачу можуть наводити коробку передач автомобіля. І в цьому випадку діє правило, згідно з яким поодинокі потужності приводу не можуть відбиратися для приводу коліс у вигляді сумарної потужності. Другий електродвигун генератор на задній осі активується за потреби. У зв'язку з таким конструктивним виконаннямприводу високовольтна батарея розташовується між обома осями автомобіля.

Інші терміни та визначення Тут будуть коротко роз'яснені інші терміни та визначення, які часто використовуються у зв'язку з технологією гібридного приводу.

Рекуперація. У загальному випадкуцей термін у техніці означає спосіб повернення енергії. При рекуперації наявна енергія одного виду перетворюється на інший, що використовується в подальшому вид енергії. Потенційна хімічна енергія палива перетворюється на трансмісії на кінетичну енергію. Якщо автомобіль загальмовується звичайним гальмом, то надмірна кінетична енергія за допомогою тертя гальм перетворюється на теплову енергію. Тепло, що виникає, розсіюється в навколишньому просторі, і тому використовувати його надалі неможливо.

Якщо ж навпаки, як при використанні технології гібридного приводу, додатково до класичних гальм генератор використовується як моторне гальмо, то частина кінетичної енергії перетворюється на електричну енергію, і таким чином стає доступним для подальшого використання. Енергетичний баланс автомобіля покращується. Цей вид регенеративного гальмування називають рекуперативним гальмом.

Як тільки в режимі примусового холостого ходушвидкість автомобіля знижується шляхом гальмування натисканням педалі гальма або автомобіль рухається накатом або автомобіль рухається під ухил c істема гібридного приводу включає електродвигун - генератор і використовує його в режимі генератора.

І тут він заряджає високовольтну батарею. Таким чином у режимі примусового холостого
ходу з'являється можливість "заправляти" автомобілі з електричним гібридним приводом електроенергією.
При русі автомобіля накатом електродвигун генератор, що працює в режимі генератора,
перетворює з енергії руху на електричну енергію тільки таку кількість енергії, яка
потрібно для роботи 12 вольтної бортової мережі.

Електродвигун-генератор (електромашина)

Термін електродвигун-генератор, або електромашина, використовується замість термінів генератор, електродвигун та стартер. В принципі, будь-який електродвигун можна застосовувати і як генератор. Якщо вал електродвигуна наводиться від зовнішнього приводу, то електродвигун, подібно до генератора, виробляє електричну енергію. Якщо до електромашини підводиться електрична енергія, вона працює як електродвигун. Таким чином, електродвигунгенератор автомобілів з електричним гібридним приводом замінює звичайний стартер двигуна внутрішнього згоряння, а також звичайний генератор (освітлювальний генератор).

Електричний прискорювач (E-boost)

За аналогією з функцією Kickdown двигунів внутрішнього згоряння, що робить доступною максимальну потужністьдвигуна, гібридний привід має функцію електричного прискорювача E-Boost. При використанні функції електродвигун-генератор і двигун внутрішнього згоряння видають свої максимальні індивідуальні потужності, які складаються більш високе значення сумарної потужності. Сума індивідуальних потужностей обох видів двигунів відповідає сумарній потужності трансмісії.

Внаслідок втрат потужності в електродвигуні-генераторі, його потужність у режимі генератора нижча, ніж у режимі тягового електродвигуна. Потужність електродвигуна-генератора у режимі двигуна становить 34 кВт. Потужність електродвигуна-генератора як генератора дорівнює 31 кВт. У Touareg із гібридним приводом двигун внутрішнього згоряння має потужність 245 кВт, а електродвигун-генератор потужність 31 кВт. У режимі тягового електродвигуна електродвигун-генератор видає потужність 34 кВт. Водночас двигун внутрішнього згоряння та електродвигун-генератор у режимі тягового електродвигуна розвивають сумарну потужність 279 кВт.

Функція Старт-Стоп

Технологія гібридного приводу дозволяє реалізувати в цій конструкції автомобіля функцію Стартстоп. У випадку звичайного автомобіля із системою Стартстоп, для відключення двигуна внутрішнього згоряння автомобіль повинен зупинитися (наприклад: Passat BlueMotion). Однак автомобіль з повним гібридним приводом може рухатися і електричною тягою. Ця особливість дозволяє системі Стартстоп відключати двигун внутрішнього згоряння на автомобілі, що рухається, або котиться. Двигун внутрішнього згоряння вмикається залежно від потреби. Це може відбуватися у разі швидкого розгону, при русі на високої швидкості, з високим навантаженням, або за високого ступеня розрядженості високовольтної батареї. При високому ступені розрядженості високовольтної батареї система гібридного приводу може використовувати двигун внутрішнього згоряння у поєднанні з електродвигуном-генератором, що працює в режимі генератора, для заряджання високовольтної батареї. В інших випадках автомобіль з повним гібридним приводом може рухатися електричною тягою. Двигун внутрішнього згоряння знаходиться в режимі зупинки. Це дійсно і у разі повільного руху транспортоного потоку, зупинки на світлофорі, при русі в режимі примусового холостого ходу під ухил, або при русі автомобіля накатом. Коли двигун внутрішнього згоряння не працює, він не витрачає паливо та не викидає в атмосферу шкідливі речовини. Інтегрована в систему гібридного приводу функція Старт-стоп підвищує ККД та екологічність автомобіля. У той час, коли двигун внутрішнього згоряння знаходиться в режимі зупинки, кліматичне встановлення може продовжувати роботу. Компресор кліматичної установки є елементом високовольтної системи.

Аргументи на користь гібридної техніки

Чому ми комбінуємо електродвигун-генератор із двигуном внутрішнього згоряння? Для відбору моменту, що крутить, частота обертання двигуна внутрішнього згоряння повинна бути не нижче частоти обертання холостого ходу. При зупинці двигун не може віддавати момент, що крутить. При збільшенні частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння його момент, що крутить, збільшується. Електромоторгенератор з першими оборотами видає максимальний момент, що крутить. Він немає частоти обертання холостого ходу. При збільшенні частоти обертання його крутний момент зменшується. Завдяки роботі електродвигуна-генератора у двигуна внутрішнього згоряння виключено найскладніший режим роботи: у діапазоні нижче оборотів холостого ходу. Завдяки підтримці електродвигунагенератора двигун внутрішнього згоряння може експлуатуватися в більш ефективних режимах. Це усунення точки навантаження підвищує ККД силового агрегату.

Чому застосовується повний гібридний силовий агрегат (привід)?

Повний гібридний агрегат, на відміну від інших варіантів гібридного приводу, поєднує функцію вбудованої системи Стартстоп, систему E-Boost, функцію рекуперації та можливість руху тільки на електродвигуні (режим електричної тяги).

Електродвигун-генератор

Електродвигун-генератор розміщений між двигуном внутрішнього згоряння та АКП. Він є синхронний двигунтрифазного струму. За допомогою силового електронного модуля постійна напруга 288 перетворюється на трифазну змінну напругу. Три фази напруга створюють в електродвигунігенераторі трифазне електромагнітне поле.

Високовольтна батарея

Доступ до високовольтної батареї забезпечується через покриття для підлоги. багажного відсіку. Вона виконана у вигляді модуля та включає різні компоненти високовольтної системи Touareg. Модуль високовольтної батареї має масу 85 кг і може замінюватись лише у зборі.

Високовольтну батарею не можна порівнювати зі звичайною акумуляторною батареєю з напругою 12 В. У нормальному режимі експлуатації високовольтна батарея працює у вільному діапазоні рівня зарядки від 20% до 85%. Переносити такі навантаження протягом тривалого часу звичайна 12-вольтна АКБ нездатна. Тому високовольтну батарею слід розглядати як оперативний пристрій для накопичення енергії для електричного приводу. Подібно до конденсатора вона може накопичувати і знову віддавати електричну енергію. В принципі, рекуперацію, регенерацію енергії можна розглядати як можливість заправки автомобіля енергією під час руху. Застосування високовольтної батареї в автомобілі з гібридним приводом відрізняється чергуванням циклів зарядки (рекуперація) та розрядки (рух на електричному приводі) високовольтної батареї.

Приклад: Якщо порівняти енергію високовольтної батареї з енергією, що утворюється при спалюванні палива, кількість енергії, яку може виробити батарея, буде відповідати приблизно 200 мл палива. Цей приклад демонструє, що на шляху створення електромобілів, акумуляторні батареї, з точки зору здатності накопичувати енергію, повинні бути суттєво модернізовані.

Чому ми хочемо розібрати разом із вами питання, як працює гібридний двигун? Справа в тому, що в більшості сфер нашого життя сьогодні спостерігається взаємодія різних технологій, які в результаті дають більше ефективні методи, прилади та механізми. Не залишилися осторонь і двигуни для нашого улюбленого транспортного засобу. Про принципи роботи, плюси та мінуси таких агрегатів ми й поговоримо на цій сторінці.

Як працює гібридний двигун – простими словами про нові технології

Якщо ми вже почали про змішування технологій, то слід пояснити, як це стосується і порушеної нами теми. Гібридний мотор також поєднує два види: паливний (бензин/дизель) і електричний. Цей коктейль, звичайно, недосконалий, але вніс у життя автомобілістів багато позитивного. Але про це трохи нижче, а спочатку слід розібрати принцип роботи гібридного двигуна.

Паливна частина такого двигуна може працювати разом з електричною, але можливе і здійснення абсолютно незалежних циклів. Звичайно, машини з гібридним двигуном постачаються комп'ютерами, які розподіляють правильно навантаження на обидві частини. Так, за містом, де важлива потужність силового агрегату, у справу вступає бензинова або дизельна технологія, до того ж, на трасі не такі згубні для людини вихлопні гази.

А от у місті переважно працює електрична складова, бо такий варіант чистіший та економічніший. Автомобілі з гібридним двигуном вміють самі себе обслуговувати, це стосується електричної частини двигуна. Електричний компонент не байдикує, поки працює паливний, він акумулює енергію, що виробляється, щоб потім знову пустити її в справу.

Не виключені ситуації, коли обидва елементи двигуна працюють одночасно, наприклад при розгоні, коли від автомобіля потрібні великі силові витрати.

Пристрій гібридного двигуна – опис схеми

Що означає гібридний двигун, ми коротко розібрали. Тепер хотілося б заглибитись трохи і розглянути його схему. Слід врахувати, що їх існує аж три. Тому почнемо з найпростішої, яка для нас становить найменший інтерес – це послідовний гібрид. Електромотор є головним учасником у запуску та русі коліс транспорту, а от (ДВС) лише знаходиться у нього на підтримці, розкручує генератор.

Для сьогоднішнього авто такий пристрій гібридного двигуна не буде найкращим варіантомадже потрібні ємні акумулятори, малолітражні ДВС, а сама машина буде повільна і неповоротка. Хоча все ж таки є деякі представники серед легкового автопарку, наприклад, ШевролеVolt. Але через головний електро-компонент йому притаманні всі мінуси електромобілів, взяти хоча б залежність кілометражу на одному заряді батареї, але це поступово вирішують застосуванням турбо-ДВС.

Наступні схеми називають паралельною та змішаною. Змішана схема найчастіше зустрічається в Lexusі є щільною взаємодією електромотора і ДВС. Вони працюють разом, рухаючи авто, принцип роботи побудований так, що навіть трансмісія є безступінчастою, далекою від звичної нам. Такі варіанти дуже сучасні, та й дуже дорогі.

А ось звична нам схема називається паралельною та зустрічається досить часто. Електромотор тут є хоч і не провідним, але незамінним помічником, страхуючи ДВС у разі потреби додаткової потужності. Батареї не є великими та ємними, через що їх легко зарядити прямо під час руху, і вони завжди готові відгукнутися на першу вимогу.

Авто з гібридним двигуном – плюси та мінуси

Інформація була б неповною без вказівки позитивних та негативних сторінгібридних двигунів. Звичайно, плюсів буде більше, але й мінуси є, як у всьому новому та маловивченому з боку споживача. Наприклад, чомусь найчастіше зустрічається гібридний бензиновий двигун, хоча давно всім відома економічність і велика потужністьдизелів. Але жодного секрету тут немає, оскільки, по-перше, технологію розробляли за океаном, тобто. в Америці, а там із соляркою поки що знайомі слабо. По-друге, гібридний коштував би ще дорожче, хоча ціна на такі технології вже далеко вища за середню.

Невеликий скепсис викликають гібриди через електродвигун, тобто. його батареї. Це досить примхливий елемент, що вимагає постійної експлуатації, інакше термін служби гібридного двигуна значно знизиться саме через неї. Вона погано переносить перепади температур, може саморозряджатися, надалі виникають неясності з її утилізацією.. Так само тінь на репутацію змішаних моторів накладає не тільки їхня дорожнеча, але й велика вартість комплектуючих та ремонту, якщо він знадобиться. Причому самостійно провести його неможливо.

Ну, а тепер можна розповісти і про приємне. Про екологічність та економічність можна говорити сміливо, це справді так, хоча б виходячи з двоїстої природи агрегату. Наявність батареї дозволяє довше їздити без заправки, зберігаючи все технічні показникиу актуальному стані. Цю батарею не потрібно заряджати, заправка авто здійснюється лише паливом. Двигун, завдяки комп'ютеру, працює завжди в оптимальному режимі, хоч би як ви намагалися його «ґвалтувати». Іноді такі машини можуть рухатися зовсім без палива, причому вони відрізняються ще й тихохідністю, мотор працює трохи чутно.

Слово «гібрид» давно відоме людям. Воно означає – змішування несумісного. Є гібридні рослини, тварини та багато інших організмів і речей на планеті. Останнім часом цей термін почали використовувати під час виробництва автомобілів з незвичайним пристроєм силового агрегату.

На ринку автомобільної промисловостіпочали з'являтися гібридні автокари Причиною їх виникнення стала нестабільна обстановка на ринку палива і, напевно, суттєвіше - підвищення екологічних вимогдо силових агрегатів автомобілів у всьому світі.

Деякі факти з історії гібридів

Наприкінці ХІХ століття на дорогах Європи з'явилися перші автоекіпажі з гібридною силовою установкою. Підвищення попиту на новинки змушувало авторів цих автомобілів розпочати випускати свої дітища невеликими партіями.

Увага! Новаторами випуску перших гібридних автомобілів були конструктори із Франції.

У автомайстерні французької фірми Parisienne des Voitures Electrigues в 1897 році була побудована і випущена перша машина, на якій встановили гібридний мотор. Вона потім проводилася серійно.

Слідом за французами, на Американському континенті через три роки з конвеєра General Electric сходить автокар, також оснащений гібридною силовою установкою, основу якого становив 4-циліндровий бензиновий двигун. А компанія Walker Vechicle Company of Chicago випуском вантажних автомобілів, Оснащені гібридними двигунами, займалася до 1940 року.

Згодом людство почало забувати про гібридні автомобілі. Але паливні кризи, що виникають у всіх куточках планети, підштовхують автовиробників до випуску машин, на які встановлені гібридні силові агрегати.

Гібридний автомобіль: що це?

Якщо перекласти з латини слово гібрид, то дослівно воно означає помісь. різних форм. Автовиробники прийняли цей термін при випуску машин, у яких як силова установка застосовуються два типи двигунів - це серійні моторивнутрішнього згоряння та електричні (також є моделі з пневмомоторами, що працюють на стиснутому повітрі). У сучасних гібридних авто за керуванням роботи агрегатів стежить бортовий комп'ютер. Цей фактор дозволяє водієві повністю зосередити увагу на дорогу. Автомобілі гібридної схемимають два типи силових агрегатів:

Схеми гібридних силових установок

Виробники гібридних автомобілів сконструювали кілька схем роботи силових агрегатів.

Послідовна робота двигунів.Має відносно просту конструкцію силових установок. Карбюраторні або дизельні двигуничерез привід обертають електрогенератор. Електрична напруга, що виробляється генератором, надходить до акумуляторів, а від них до приводних електродвигунів, розташованих у колісних механізмах.

Паралельна схема установки.Передбачає роботу двигуна внутрішнього згоряння як основного під час руху автомобіля. Електромотор, що має досить великий запас потужності, виконує другорядну роль. Він входить у роботу при гальмуванні чи під час розгону автомашини. При цьому він виконує функцію регенератора, тобто виробляє електроенергію, яка потім передається на акумуляторні батареї. Управлінням стабільної роботиобох силових установок займається бортовий комп'ютер.

Змішаний вид роботи двигунів.У цій конструкції гібридного автомобіля поєднані вищеописані схеми роботи силових агрегатів. Початку руху автомобіля забезпечує електродвигун, що працює від акумуляторів, а ДВЗ у цей час працює на електрогенератор. При наборі швидкості двигун внутрішнього згоряння перемикається на привод провідних коліс. Всім цим процесам допомагає впоратися планетарний механізм, встановлений на автомобіль.

Принцип роботи гібридних агрегатів

Як уже описувалося, початок руху автомобіля забезпечує електродвигун, що отримує електроенергію від акумуляторних батарей. Завдяки цьому машина рушає з місця плавно та безшумно. При наборі швидкості, досягнувши певного моменту, бортовий комп'ютер входить у роботу ДВС. Робота двигуна внутрішнього згоряння здійснює обертання генератора, який заповнює електроенергію в акумуляторах, витрачену під час руху автомобіля. При русі машини в загальному режимізадіяний лише її передній привід, а за підвищених навантажень включається повний.

При розгоні авто ДВСпередає свій момент, що крутить, на приводи коліс, при цьому електродвигуни доповнюють його, а якщо це потрібно, то збільшують потужність силового агрегату.

На гібридних автомобілях встановлено дуже цікаву систему гальмування машини. Всіми процесами в ній управляє бортовий комп'ютер, він самостійно приймає рішення, як і коли, використовувати стаціонарну гальмівну систему, або застосовувати регенеративне гальмування, в більшості випадків віддає перевагу останньому. У момент натискання водієм педалі гальма електродвигуни перемикаються в режим генераторів. При цьому різко підвищується навантаження на колесо привід і автомобіль плавно пригальмовує. Енергія, вироблена з електродвигунів, надходить до акумуляторів. на звичайних автомобіляхтаких показників досягти просто неможливо.

Увага! Регенеративне гальмування ефективне при їзді машиною в міських умовах.

Переваги та недоліки гібридних автомобілів

Водій, який вперше сів за кермо гібридного автомобіля, відчуває незабутні враження від машини, в якій поєднані схеми електромобіля та авто з двигуном внутрішнього згоряння. Електричний привід дає машині безшумність роботи та плавність ходу, водночас дозволяє значно економити звичайне паливо.

До переваг гібридів можна віднести такі параметри:

Основні недоліки гібридних автокарів:

• через застосування акумуляторів великої ємності та електродвигунів, значно збільшилася маса автомобіля;
• застосовувані гібридні силові агрегати та їх допоміжні вузли та деталі значно підвищили вартість цих автомобілів;
• висока вартістьобслуговування та ремонту гібридних машина при виході з ладу акумуляторів виникають проблеми з їх рекуперацією;

Найпопулярніші гібридні авто в Росії

1. TOYOTA Prius - має найбільш прийнятну цінудля покупців ціна в Росії | Серед продажів автомобілів свого класу є моделлю, що найбільше продається в світі. Вартість цього гібрида стартує від 1189000 рублів. Має наступні характеристики:

1. LEXUS CT 200 h - ця модель автомобіля має велику подібність до Prius, але були фактично повністю виправлені помилки та дефекти від попередньої марки. Є самою доступною моделлюз ряду всіх Lexus, що випускаються, навіть з класичним ДВС. Його вартість варіюється від 1236000 рублів. Має наступні характеристики:

1. LEXUS GS 50 h - відноситься до категорії бізнес-седанів гібридних автомобілів. Вартість цього авто становить - 2693000 рублів. Основні характеристики:

1. AUDI Q5 Hibrid – одна з перших розробок гібридного автокара фірми Audi. Модель бензинового двигуна, встановлена ​​на цю модель автомобіля, має дуже високі показникиАле електромотор збільшив вартість цього гібрида майже на один мільйон рублів. Разом - загальна вартість Q5 Hibrid складає - 2 565 000 грн. Має наступні характеристики:

З кожним роком популярність гібридних автомобілів зростає, адже економічні показники, а також енергодинамічні якості цих автомобілів задовольняють практично всіх споживачів.

Докладніше дізнатися про те, як влаштований гібридний автомобіль, ви зможете з наступного відео: