Раздельный. Содержит пару двигатель-генератор и бензиновый мотор. Посредством планетарной передачи крутящий момент поступает на коробку передач. Какая-то часть энергии используется для обеспечения движения машины, а другая направляется в высоковольтную батарею.

Последовательный. Здесь схема следующая: бензиновый двигатель вращает генератор, который заряжает аккумуляторную батарею, а с неё энергия поступает к электродвигателю, а уже тот вращает трансмиссию и, собственно, колёса.

Делаем гибридный автомобиль своими руками примерная стоимость

Содержание:

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.

Набор для превращения любого автомобиля в гибридный

Студенты из Middle Tennessee State University под руководством доктора Чарльза Перри с 2008 года работают над комплектом, который позволит превратить практически любой автомобиль в гибридный. Проблем с современными электрическими или гибридными автомобилями немало. Конструкция привода требует переработки, это требует затрат, которые сказываются на конечной стоимости авто. Плюс к тому никто не предлагает переделать ваш автомобиль в гибридный — если уж вы решили его опробовать, придётся продавать старую лошадку и покупать новую. Такими темпами совершенно непонятно, когда хотя бы половина автомобилей будет ездить при помощи электричества — очень уж вяло новинка проникает в жизнь.

А Чарльз Перри со товарищи предлагают совершенно другой вариант.

Из обычных комплектующих, без всяких дорогих инноваций, они собирают комплект, который можно установить почти на любой автомобиль. В багажник ставятся аккумуляторы и контроллер этого устройства с охлаждением. Инновация состоит только в размещении тяги. Сами трёхфазные безщёточные электромоторы постоянного тока размещаются в задних колёсах на свободном месте, которое там уже есть — вокруг тормозов. Электромагниты статоров размещены по кругу, а вращающийся диск, к которому крепится колесо, оснащён постоянными магнитами. Электромагниты управляются контроллером, и когда система включается, колесо превращается в электромотор.

Таким образом, никакие агрегаты автомобиля не модифицируются и не затрагиваются — тормоза, подвеска, подшипники остаются без изменений.

Система создаётся как вспомогательная для мотора внутреннего сгорания, и рассчитана на движение по городу — скорости до 40-45 mph (до 60-70 км/ч). Контроллер работает совершенно прозрачно — если водитель не знает об этой установке, он её может и не почувствовать. Как только при разгоне водитель давит на газ, система автоматически включается и помогает разгоняться и ехать.

При достижении большой скорости система также автоматически отключается. Др. Перри утверждает, что по их тестам выходит 50% экономия топлива, то есть при движении в городских условиях на том же количестве бензина можно проехать в два раза большее расстояние.

На видео аккумуляторы с контроллером выглядят довольно объёмно, но др. Перри утверждает, что это установка для тестов, поэтому она немного больше той, на которую они рассчитывают выйти в результате.

Возможно, скоро наступит время, когда любой желающий сможет купить для себя такой набор и сделать апгрейд своей ласточке — так же, как сейчас можно купить электрический набор для велосипеда.

Один из вариантов установки электродвигателя на обычный автомобиль

Конец девятнадцатого века – период, когда впервые появились автомобили с паровым и электрическим двигателем. К слову, именно электромобилю впервые удалось преодолеть стокилометровый рубеж скорости. И хотя пока не столь много электромобилей, зато появились гибриды, в которых одновременно используется электродвигатель и ДВС. Суть гибрида в том, что его движение начинается сразу, но даже водитель не знает (если не смотреть на монитор), на каком моторе он едет – это решает электроника. Но, стоит такое транспортное средство дорого, поэтому российский «умельцы» рассказывают, как можно собрать гибридный автомобиль своими руками. Причем, это не столь большая редкость, как может показаться.

Что такое гибридный двигатель. Принцип работы энергоустановки

Гибрид — переводится на русский как скрещивание. Сочетание этих двух различных технологий благополучно выполняют основную задачу — движения автомобиля.

Функция гибридного двигателя состоит в том, что мотор внутреннего сгорания приводит в движение генератор, который отдаёт энергию на энергоустановку: аккумуляторная батарея-электродвигатель. А энергоустановка в свою очередь, через трансмиссию передает крутящий момент на колеса.

Таким образом достигается оптимальный режим движения и создаётся добавочное усилие. Кроме того сглаживются пиковые нагрузки и колебания, в следствии чего растёт производительность и КПД.

Смета для гибридного автомобиля своими руками:

Кузов (самодельный, пластиковый, на мостах) — стоит примерно 1000 долларов. Важно выбрать его кК можно меньшего веса – это важно.

Для салона: очень неплохо подойдут два передних сидения автомобиля Порше 924. Подушку заднего сидения можно позаимствовать у Тойоты Супра. Потребуется еще метров пять ковроина, который должен «посетить» мастерскую по пошиву чехлов. Стоимость материалов и работы примерно составит 400 долларов. Ну, а, в принципе, все зависит от фантазии, а материалов в стране масса: дерево, кожа, акустические дорогие ткани и пр.

Силовой агрегат, в нашем случае тоже бывший в употреблении, – это двигатель от списанного погрузчика производства Болгария, мощность которого 3,6 кВт, а развиваемые обороты – 1400 об/мин. Двигатель можно подобрать и другой, обратившись в контору, поставляющую новые запчасти для погрузчиков. Он стоить будет ориентировочно 650 долларов.

Говоря об АКБ, стоит порекомендовать, не использовать отечественные, поскольку номинальную емкость удастся получить несколько первых раз, и все. Для АКБ нужна свежая свинцовая руда, которой нет у нас в стране, поэтому для аккумуляторов используют переплавленную из старых батарей. Идеальный вариант – тяговые аккумуляторы для погрузчиков. Но их цена вторе выше, чем стартерные итальянские, которых потребуется семь штук. Их стоимость в магазинах составит 4000 рублей, а в оптовой компании – 2600 за штуку.

Ну, и все, что можно назвать «разное». Сюда входят колеса (их ширина должна быть небольшой, чтобы к минимуму свести трение качения), блок управления мотором (вновь можно использовать тот, что применяется в погрузчиках – релейный на шесть скоростей, стоимостью до 400 $, или тиристорный стоимостью втрое большей, зато с плавным регулированием), фланец, предназначенный для соединения трансмиссии и двигателя (например, КПП ВАЗ 2101) – 70 долларов, планшайба с соосностью не хуже 0,02 мм (для соединения КПП и мотора), чтобы не пришлось часто менять подшипники (можно изготовить самостоятельно).

В общей сложности на все по все уйдет до 3000 долларов и триста часов времени инженера средней квалификации, который выступить в роли сварщика, слесаря, электрика.

За эту сумму можно стать владельцем четырехместного авто, вес которого составляет 850 кг, а батарея имеет характеристики — 84Вх200 А•ч. Скорость по прямой машина развивает до 75 км/час и до 90 – кратковременную (для обгона, например или, когда нужно ехать под гору).

Количество циклов перезаряда – 800, стоимость заряда одного 12,5 копеек на километр, что сравнить можно с ВАЗ 2101, расход у которого 8 литров на сто километров, т.е. 80 копеек на километр.

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.

Оригинальная констнрукция, заря автомобилизма. Видите, Балаганов, что можно сделать из простой швейной машинки Зингера? Небольшое приспособление — и получилась прелестная колхозная сноповязалка.

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.

Заднеприводный гибридный электромобиль своими руками

Также нет проблем со сборкой своими руками заднеприводного гибрида, у которого электромотор закреплен под днищем машины на карданном валу. Установленный в салоне бортовой компьютер работает в связке с компьютерсистемой, установленной в подкапотном пространстве. Конечно, не обойтись без электромотора, контроллера, корпуса для аккумуляторов, аккумуляторов проводов и разъемов.

Совет: мотор нужно установить на авторизованном сервисном центре, чтобы правильно выдержать угол наклона. Также нужно позаботиться о жестком закреплении на раме аккумуляторов. Для этого устанавливают под днищем специальные направляющие рельсы, благодаря которым и электродвигатель и батарея закрепляются надежно.

Электрический мотор для жесткого крепления приварен на рельсах.

Рассчитывать это авто (если батарея на 200 Ач), может на пробег в одну милю.

Смета для гибридного автомобиля своими руками

Двигатели смешанного типа – высокотехнологичный механизм, подразумевающий наличие механических элементов под управлением электронной системы. Установить гибридный двигатель на автомобиль своими руками – заманчивая идея, требующая квалифицированного подхода.

Затраты на комплектующие

В обычных условиях создать силовой агрегат самостоятельно сложно. Альтернативный вариант не требует кардинальных изменений в конструкции автомобиля, а дополняет ее, имитируя подобие гибридного двигателя.

Для самостоятельной модернизации машины необходимы:

• кузов на мостах – 66 тыс. 317,5 руб.;
• салон: передние и задние сидения – 26 тыс. 527 руб.;
• силовой агрегат. К примеру, можно взять б/у двигатель с мощностью 3,4 кВт и 1400 об/мин стоимостью 43 тыс. 106 руб.;
• АКБ. Идеальным вариантом считается тяговый аккумулятор для погрузчика – 4 тыс. руб.;
• блок управления мотором – 26 тыс. 527 руб.;
• фланец соединения трансмиссии и двигателя – 4 тыс. 642 руб.

Расходы только на комплектующие составят 118 тыс. 118 руб., но прибавьте к этому услуги электрика, сварщика, инженера, и стоимость переоборудования авто составит около 3 тыс. долларов или 198 тыс. 952,5 руб.

Стоимость переделки

Львиную долю цены переделок автомобилей в электрокары будет составлять аккумуляторная батарея. Однако если использовать бензиновый генератор, то на АКБ можно сэкономить, так как ДВС в таком случае будет постоянно питать электрическую силовую установку.

Как уже говорилось выше, полностью отказаться от жидкого топлива не получится, но данный вариант все равно существенно сократит расход.

Помимо этого, стоимость переделки будет зависеть от того, какой набор вы выберете. А стоимость набора зависит от:

• мощности электромотора;
• качества компонентов (в том числе и блока управления);
• ёмкости батареи (если она входит в комплект).

Также в стоимость придется включить покупку переходника от мотора к коробке передач. Назвать конкретную цену нет возможности, потому что слишком много переменных. Однако можно назвать стоимость набора от «Тесла KIT »– 12 000 долларов.

Преимущество такого набора в том, что в комплект входят все необходимые детали, кроме переходника для КПП. При этом запас хода, как утверждает производитель, составляет около 200 км (в зависимости от веса, аэродинамики и других параметров машины).

Чтобы сэкономить, делаем электрокар из китайских наборов, которые можно заказать по цене около 1500 долларов США. Но и тут многое зависит от мощности и других факторов. И в эту стоимость не входят батареи, что также нужно учитывать.

Заднеприводный гибридный электромобиль своими руками

Собрать заднеприводный гибрид также не составит труда. Достаточно поставить электрический мотор на карданный вал под днищем машины. В салоне размещается бортовой компьютер, связанный с системой в подкапотном механизме. Транспорт также дооборудуется контроллером, аккумулятором, разъемами и проводами.

Важно! Электрический двигатель приваривается на рельсы авто для обеспечения жесткого крепления. Мотор устанавливается под необходимым углом наклона.

Система работает просто: авто сначала трогается на электротяге и движется за счет аккумулятора, набирая скорость до 70 км/час. После достижения скоростной точки, блок автоматически переключает на запуск ДВС. Вся система работает автоматически под контролем блока управления, поэтому водителю не нужно задумываться о переключении режимов.

Универсальная схема водородного генератора

Тем, у кого нет способностей к конструированию, водородный генератор для автомобиля можно купить у народных умельцев, поставивших на поток сборку и установку таких систем. Сегодня есть множество таких предложений. Стоимость агрегата и установки составляет порядка 40 тысяч рублей.

Но можно собрать такую систему и самостоятельно – сложного в ней нет ничего. Состоит она из нескольких простых элементов, соединённых в одно целое:

1. Установки для электролиза воды.
2. Накопительного резервуара.
3. Улавливателя влаги из газа.
4. Электронного блока управления (модулятора тока).

Ниже приведена схема, по которой можно легко собрать водородный генератор своими руками. Чертежи главной установки, производящей газ Брауна, достаточно просты и понятны.

Схема не представляет какой-либо инженерной сложности, повторить её может каждый, кто умеет работать с инструментом. Для автомобилей с инжекторной системой подачи топлива необходимо еще установить контроллер, регулирующий уровень подачи газа в топливную смесь и связанный с бортовым компьютером автомобиля.

Гибридный автомобиль – три схемы привода

Мода на авто с гибридным приводом не проходит.

Каждый автопроизводитель старается внести свою лепту в

совершенствование таких автомобилей. Автопром Страны Восходящего Солнца в этом сегменте уверенно лидирует. Первой ласточкой была Toyota Prius.

На сегодняшний день модели японских гибридов исчисляются десятками. Лидер – все та же Toyota. Внимательнее об ассортименте запчастей вы можете ознакомиться на автозапасе.

Все новые модели именитого производителя оснащены гибридным приводом. Исключение – спорткар Lexus RC F.

На вторичном авторынке гибриды Тойоты составляют порядка 60%, второе место принадлежит Хонда – 15%, т. е. в целом за Японией – не менее трех четвертей рынка гибридов.

На сегодня существуют такие схемы гибридного привода.

Классика. Последовательно-параллельный гибрид

Разработчик – Тойота

В передней части такого гибрида располагается бензиновый ДВС. Он соединяется с планетарным редуктором, в котором размещаются электромоторы – большой и малый.

Движение на малой скорости осуществляется только на электротяге.

При ускоренном движении включается ДВС, электромотор ему помогает.

На высоких скоростях автомобиль движется только за счет ДВС, который одновременно подзаряжает аккумуляторы.

Работой привода управляет бортовой компьютер. Водитель может принудительно в режиме «EV MODE» двигаться только на электротяге.

Применяется на следующих моделях Toyota: Prius‚ Auris HSD‚ Yaris HSD‚ Lexus с литерой «h» в шифре‚ а также Kia Optima Hybrid.

Как работает гибридный двигатель?

Когда машина начинает движение, расходуется запас электромотора и аккумулятора. На высокой скорости к работе электрических источников энергии подключается бензиновый двигатель. В результате работы бензинового двигателя образуется некий излишек энергии, который подзаряжает генератор. От генератора питается электромотор, а он, в свою очередь, подзаряжает аккумулятор.

При торможении используется принцип рекуперативного торможения – электромотор в этом случае выполняет функцию генератора, подпитывая аккумулятор. Таким образом, энергия, полученная в результате торможения, используется на благо автомобиля.

Гибрид типа plug-in (розеточный)

Позволяет достаточно долго двигаться только на электротяге, используя энергию аккумуляторов, заряжаемых от сети. ДВС выступает в роли электрогенератора. Он подключается в работу, когда заканчивается запас электроэнергии.

Применяется на моделях Toyota Prius PHV‚ Chevrolet Volt‚ Opel Ampera‚ Volvo V60‚ Mitsubishi Outlander PHEV‚ BMW i8.

Как устроен и работает гибридный двигатель автомобиля

Главный силовой агрегат современных машин – двигатель внутреннего сгорания. Но в условиях истощения залежей нефти, роста требований к экологической чистоте топлива инженеры прибегают к новым технологиям. Полный отказ от углеводородного топлива или снижение его расхода обеспечивают электрический мотор или гибридный машинный двигатель. Последнюю деталь устанавливают на современных авто.

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Интересно знать! Грузовики-гибриды несерийно выпускались в Чикаго до 1940-х годов.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине. Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

Полная конструкция гибрида

Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
• электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
• трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
• топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
• аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
• инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
• генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

Функционирование двигателя-гибрида

Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

• на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
• при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
• в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.

Последовательная схема

В схеме series hybrid ДВС активирует генератор, вырабатывающий энергию для запитки электрического двигателя, вращающего колеса. Последовательный автомобиль-гибрид задействует маломощный ДВС, но только в условиях максимального КПД. Модели-малолитражки выпускаются с большой АКБ.

Параллельная схема

Оснащение машины системой parallel hybrid обеспечивает вращение колес от бензинового и электрического мотора. Электрическая установка также выполняет функции стартера и генератора, располагается между коробкой передач и ДВС. Дополнительная мощность создается электродвигателем в зависимости от режима езды. Аккумуляторные батареи отличаются компактностью, заряжаются при движении машины.

Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.

Последовательно-параллельная схема

Смешанный гибрид совмещает последовательную и параллельную схему работы. Электрические агрегаты работают как генератор, создавая электроэнергию и как мотор, создавая тягу. Для объединения двигателей используется планетарный редуктор. ДВС вырабатывает минимум мощности при цикле Аткинсона, что обеспечивает экономию топлива. Устройство параллельно-последовательной схемы и принцип для работы смешанного гибридного двигателя предполагают:

• работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
• поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
• интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.

Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.

Преимущества и недостатки гибридных авто

Транспорт с гибридной силовой установкой расходует на 30 % меньше топлива по сравнению со стандартными моделями. На этом преимущества использования гибридного автомобильного двигателя не заканчиваются:

• минимальное количество вредных выбросов за счет технологий рекуперативного торможения, наличия емкой АКБ;
• согласованность функций ДВС и электромотора;
• полезные инновации – опции стоп-старта, рециркуляции отработанных газовых смесей (подогревают тосол), изменение фазы распределения газов;
• наличие водяного насоса с электроприводом, системы климат-контроля и усиления руля, улучшенного качения покрышек;
• эффективность при работе на холостом ходу в городских условиях;
• возможность продолжительной поездки без дозарядки аккумулятора – заправляется бак;
• поддержка выбранного режима за счет компьютерного управления;
• низкий уровень шума работающего мотора.

К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:

• необходимость регулярной нагрузки на АКБ;
• батарея может разряжаться до критического состояния при низкой температуре;
• проблемы с самостоятельным ремонтом машины;
• дорогая цена запчастей, которые не всегда есть в наличии в сервисных центрах.

Минусом для некоторых пользователей является высокая цена транспорта – даже недорогие японские гибридные автомобили Toyota Yaris стоят около 18 тыс. евро.

Типы гибридных агрегатов

Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:

• микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
• среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
• полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.

Классификация по степени электрификации

В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.

Микрогибрид

У моделей есть функции рекуперации энергии во время торможения, автоматика типа стоп-старт. Микрогибриды подразделяются на три типа:

• машины с системой старт-стоп;
• транспорт со старт-стопом и рекуперативным торможением;
• модели, объединяющие две технологии, со свинцово-кислотным AGM—аккумулятором и объединенным блоком стартера/генератора.

При экономичности топлива и экологичности, электрического воздействия на привод не происходит.

Важно! Данный транспорт нельзя назвать гибридными машинами на 100 %.

Мягкий гибрид

Что же такое мягкий двигатель типа гибрид? Электрическая силовая установка обеспечивает поддержку ДВС, работа в режиме чистого электричества не осуществляется. Рекуперация происходит только при торможении. Конструкция моделей не предусматривает маховика, на его месте находится стартер-генератор. Мягкие гибриды отличаются небольшой мощностью, которая компенсируется электрической частью только при ускорении или разгоне.

Интересно знать! Система Kinetic Energy Recovery мягкогибридных машин также используется в Формуле-1.

Полный гибрид

Электрическая часть задействуется в режиме поездок по городу, на высоких скоростях работает стандартный ДВС. Схема соединения электромотора с двигателем внутреннего сгорания реализуется последовательным, комбинированным или разветвленным способом.

Транспортное средство не заряжается от сети, а только в процессе рекуперации. При разрядке литий-ионного аккумулятора можно переключиться на ДВС.

Гибриды-плагины

Что такое plug-in и надежный ли это гибридный автомобильный двигатель? Электрическая часть осуществляет сбор энергии для заряда батареи, совместно с двигателем внутреннего сгорания обеспечивает вращение колес.

Инновационные модели двигаются при задействовании усилий двух моторов, отличаются объемной мощной батарей (от 70 до 100 лошадей). Рядом с люком бензобака расположен порт для зарядки от розетки. Особенность плагинов – преодоление расстояния до 50 км только на электрической тяге.

Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:

• вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
• электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
• компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
• электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.

Перспективы автомобилей-гибридов

Новизна технологии совмещенного мотора приводит к неполному пониманию автолюбителями, что же такое и как работает гибридный двигатель на подобном автомобиле. С учетом 20-летних разработок бренда Тойота у гибридов есть множество перспектив развития. Машины с облегченным кузовом, емкими и компактными аккумуляторами, простой и быстрой зарядкой, усовершенствованным режимом рекуперации в ближайшем будущем завоюют рынок.

У гибридных авто ДВС не подвергается критическим нагрузкам, а с учетом цикла Аткинсона его моторесурс выше, чем у стандартного двигателя. Для сокращения расходов на топливо машины оснащаются ГБО, совместимыми с электронными блоками управления. При внешней схожести с бензиновой техникой автовладельцы сталкиваются со сложностью обслуживания и огромным разбегом стоимости. Даже при отсутствии поломок и значительном пробеге цена машины окупиться через 5 лет. Но минимальные затраты на горючее стоят таких вложений.

Однако, будущее гибридного транспорта – только за моделями plug-in, которые реально экономят топливо. Плагины привлекательны бесшумным плавным электродвигателем, динамикой бензинового мотора, обеспеченной массивным электрическим бустом. Чтобы использовать машину полноценно, необходимо развитие зарядной инфраструктуры – установка специальных розеток на АЗС.

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.

Источник http://autoclub174.ru/rekomendacii/silovaya-ustanovka-avtomobilya.html
Источник Источник Источник Источник Источник http://nahybride.ru/baza-znanij/kak-rabotaet-gibridnyj-dvigatel-avtomobilya
Источник Источник http://autoleek.ru/dvigatel/gibridnaja-silovaja-ustanovka/ustrojstvo-gibridnogo-avtomobilya.html