Виды гибридных автомобилей

Виды гибридных автомобилей 02.11.2023 12:36

Гибридные автомобили обладают как двигателем внутреннего сгорания (ДВС), так и электрическим приводом, что делает их более эффективными при разгонах и торможениях. В городских условиях, где автомобили часто разгоняются и останавливаются, этот фактор может существенно снизить расход топлива. При торможении, энергия движения гибрида преобразуется в электрическую, заряжая аккумуляторы.

Тем не менее, гибридные автомобили могут быть дороже и тяжелее своих аналогов с ДВС. Их ремонт и обслуживание также могут быть сложнее и дороже. В случае большого пробега, дополнительные расходы на ремонт и обслуживание гибрида могут перевесить экономию на топливе.

Выбор между гибридным автомобилем и автомобилем с ДВС зависит от множества факторов, включая бюджет, пробег и предпочтения владельца. Прежде чем принимать решение, следует тщательно взвесить все плюсы и минусы.

Мягкие гибриды - Mild Hybrid Electric Vehicle, MHEV

Мягкие гибриды имеют стартер-генератор, заменяющий обычные стартер и генератор. Этот небольшой электромотор помогает двигателю внутреннего сгорания (ДВС) разгонять машину и при торможении превращает кинетическую энергию в электрическую, заряжая аккумулятор. Он не имеет прямой связи с колесами, так что мягкий гибрид не способен передвигаться только на электроэнергии без использования ДВС.

Стартер-генератор питается от дополнительного литий-ионного аккумулятора малой емкости (3-5 кВт*ч) и напряжением от 48 вольт. Благодаря этому можно уменьшить сечение проводов, увеличивая передаваемую мощность, и снизить потери электричества. В таких моделях часто устанавливают ДВС меньшего размера и мощности, сохраняя при этом динамику разгона за счет электрической поддержки стартер-генератора.

Общая экономия топлива благодаря системе “старт-стоп”, рекуперативному торможению и использованию ДВС меньшего размера может составлять до 20%. Эти системы можно найти в новых моделях Volvo, некоторых моделях Geely и Land Rover.

Полный гибрид - Full Hybrid Electric Vehicle, FHEV

Гибридные автомобили также включают в себя класс Full Hybrid Electric Vehicles (FHEV). Эти автомобили могут работать на электричестве и предлагают экономию топлива на 30-50% по сравнению с бензиновыми аналогами. Существует три основных типа полных гибридов - параллельные, последовательные и паралельно-последовательные гибриды.

Параллельный гибрид - гибридный автомобиль на котором есть как электродвигатель, так и двигатель внутреннего сгорания, которые могут работать независимо друг от друга. По конструкции они похожи на мягкие гибриды, но более мощный электродвигатель позволяет в некоторых случаях двигаться на электроэнергии. Специальный механизм отсоединяет ДВС от коробки передач, которая обычно представляет собой классический автомат или вариатор. Однако, электрическая автономность параллельного гибрида невелика: высоковольная никель-металлогидридная или литиево-ионная батарея обеспечивает запас хода до 100 километров.

Не очень мощный электродвигатель и малая батарея не позволяют быстро разгоняться на электроэнергии. Если мощности недостаточно, управляющая электроника запускает ДВС для подзарядки аккумулятора и питания электродвигателя.

Достаточно интересный подтип параллельных гибридов - автомобили с приводом одной оси от двигателя внутреннего сгорания и второй оси от электродвигателя. Электродвигатель может работать в качестве генератора и заряжать аккумуляторную батарею, когда автомобиль тормозит или движется на двигателе внутреннего сгорания. Прямого механического соединения между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем в автомобиле нет. Они соединены только “внешней передачей”, которую представляет собой дорожное полотно. Такие гибриды называются на английском языке “through the road”, что означает “с помощью дороги”.

Этот метод является достаточно простым способом преобразования обычного автомобиля в полноприводной гибрид. Поэтому некоторые производители активно используют эту схему в своих гибридных линейках. Например, все новые гибридные седаны, универсалы и внедорожники Volvo Recharge, а также седаны и внедорожники BMW имеют привод от двигателя внутреннего сгорания на переднюю ось и от электродвигателя на заднюю ось.

Последовательный гибрид больше похож на электромобиль, чем на автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Один или несколько электродвигателей вращают колеса, в то время как двигатель внутреннего сгорания вращает только генератор, который заряжает высоковольные аккумуляторные батареи - никель-металлогидридные или литиевые. В последовательных гибридных автомобилях нет прямого механического соединения между двигателем внутреннего сгорания и колесами. Привод колес осуществляется исключительно с помощью электричества, поэтому в последовательных гибридах отсутствует коробка передач.

На обычных автомобилях нажатие и отпускание педали газа может значительно изменять скорость вращения двигателя внутреннего сгорания. В последовательном гибридном автомобиле педаль управляет только электроприводом, в то время как ДВС вращает генератор только в небольшом оптимальном диапазоне оборотов. В этом режиме двигатель работает с более высоким КПД, а расход топлива и выбросы вредных веществ - ниже.

Когда автомобиль тормозит, тяговые электродвигатели работают в режиме генератора, возвращая часть энергии движения обратно в аккумуляторы. В среднем, в городском режиме, такой автомобиль потребляет от 1 до 3 литров топлива на 100 километров пути. Это примерно на 40-60% меньше по сравнению с обычным автомобилем такого же класса. В настоящее время эта схема используется не так часто.

Параллельно-последовательный гибрид - это автомобиль, в котором двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель могут работать одновременно. Планетарная трансмиссия непрерывно и плавно регулирует передачу крутящего момента от бензинового и электрического двигателей на колеса.

Электродвигатель разгоняет автомобиль, а двигатель внутреннего сгорания поддерживает постоянную скорость. Когда гибрид тормозит, электродвигатель работает в режиме генератора и заряжает высоковольтную никель-металлогидридную или литиевую аккумуляторную батарею. Некоторые такие гибриды могут двигаться задним ходом только на электрической тяге.

Наиболее известным примером параллельно-последовательного гибрида является Toyota Prius. Модели Ford Hybrid представляют собой параллельно-последовательные гибриды с планетарной бесступенчатой трансмиссией, аналогичной той, что используется в гибридах Toyota. Это собственная разработка Ford.

Подзаряжаемый гибрид — Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV

Подзаряжаемый гибрид - это самый совершенный вариант. Это не отдельный тип гибридного автомобиля. Этот автомобиль может быть любого типа - последовательным, параллельным или последовательно-параллельным гибридным автомобилем, - и он также способен заряжать мощные тяговые аккумуляторные батареи от внешней электросети. Для сокращения времени зарядки в подзаряжаемых гибридах используются только литий-ионные аккумуляторы, которые можно заряжать при высоких токах. Такой гибридный автомобиль можно использовать как электромобиль с небольшим запасом хода - обычно от 70 до 100 километров. Размещение в автомобиле мощного аккумулятора, бензинового двигателя и электродвигателя может быть достаточно сложным.

Если вы ездите на короткие расстояния, особенно в городе, и заряжаете аккумулятор от электросети, вы можете вообще обойтись без использования бензина. Если вы отправляетесь в длительное путешествие, расход топлива будет приблизительно на 70 процентов меньше, чем в автомобиле такого же класса, работающем на ДВС.