Что такое гибридные авто, как они работают: плюсы и минусы

Гибридные автомобили, по крайней мере лучшие их модели, в последнее время становятся все более популярными, несмотря на дороговизну. С недавнего времени машины с гибридными двигателями именитые автопроизводители стали выводить в массовое производство. За ними будущее, благодаря экологичности и экономичности.

Люди, всего за полторы сотни лет технического прогресса, загадили планету до невозможности. Сейчас специалисты всех производств, включая автопром, активно работают над тем, чтобы сохранить привычные блага цивилизации и минимизировать вред природе и человечеству.

Немного истории

Идея создания машин, которые могут работать сразу на нескольких видах топлива, не нова. Еще в самом начале автомобильного бума — в 1900 году был создана такая модель. Но развития это направление не получило. Первым гибридом стал Lohner Electric Chaise, представленный Фердинандом Порше.

В настоящее время популярными моделями кроссоверов с гибридными двигателями являются: Audi A6 Hybrid, BMW ActiveHybrid X6, Cadillac Escalade Hybrid, Lexus CT200h, Mercedes-Benz S400 Hybrid, Porsche Cayenne S Hybrid, Toyota Prius, Volkswagen Touareg Hybrid.

Как они работают

Гибридный автомобиль – это высокоэкономичное авто, которое использует для движения тягу, как двигателя внутреннего сгорания, так и электромоторов. Поэтому в последнее время большинство компаний по производству автомобилей ведет активные разработки в этом сегменте автопрома.

Первый гибридный автомобиль, выпускаемый серийно, представила в 1997 году японская компания Toyota моделью Prius. Toyota Prius — самый продаваемый гибридный автомобиль в мире.

Гибрид Toyota Prius 1997 года

Главной причиной, вызвавшей значительный рост производства гибридов, стал рыночный спрос. Вызван такой интерес высокими ценами на нефть и ужесточением требований к экологической характеристике автомобилей.

Неоспоримое преимущество гибрида – низкий, по сравнению с классическим авто, расход топлива и уровень вредных выбросов в атмосферу. Эти качества делают его удобным городским автомобилем.

Существует три принципиальные схемы устройства силовой установки гибридов :

1. параллельная,
2. последовательная,
3. смешанная.

Давайте кратко рассмотрим их.

Параллельная

Мощный электромотор позволяет быстро разогнать автомобиль, затем включается двигатель внутреннего сгорания, во время работы которого, в аккумуляторной батарее через генератор запасается электрическая энергия. По этому принципу устроены, например, автомобили компании Toyota.

Схема гибридного автомобиля

Последовательная

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) работает только на зарядку аккумуляторных батарей, а вращение колес производится от электромоторов. Здесь отсутствует необходимость в мощном ДВС и коробке переключения передач. Эта схема применяется в автомобилях компании Honda и городских маршрутных автобусах.

Смешанная

Двигатель крутит колеса одновременно с электромотором. В этот момент генератор заряжает аккумуляторную батарею. Взаимодействие ДВС и электромотора достигается посредством планетарной передачи. Эта схема используется в автомобилях компании Mersedes-Benz.

Посмотрите видео о том, как устроен гибридный автомобиль.

Плюсы кроссоверов с гибридными двигателями

Главным преимуществом гибридного автомобиля является его высокая топливная экономичность при сохранении отличных ходовых и скоростных характеристик.

Расход топлива автомобиля, оснащенного гибридной силовой установкой на 30-40% ниже авто с бензиновым и на 10-15% с дизельным двигателем.

Самое главное достоинство гибридов — высокая степень экологичности.

Этот параметр напрямую связан с более экономным сжиганием углеродного топлива (бензина, солярки), в результате чего вредные выбросы в атмосферу в значительной степени снижаются.

Еще одно достоинство гибрида, связанное с экономичностью – большая дальность пробега по сравнению с классическим автомобилем. Этим экономится топливо и время, проведенное на АЗС.

Налоговые льготы (в основном в европейских странах) для автовладельцев, приобретающих гибридные авто, напрямую связаны с их экологичностью. Они на порядок ниже, чем для владельцев автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.

Многообразие гибридных авто

Выпускаются и проектируются гибриды во всех классах автомобилей, начиная от обычных городских авто и заканчивая внедорожниками и спортивными моделями.

Разрабатывают гибридные автомобили и в России. Заметным явлением в этом направлении стал ё-мобиль компании «ё-Авто».

Гибрид компании Ё-АВТО

Концепт гибрида компании Ё-АВТО внешне ничем не отличается от классического авто. И имеет вполне приличную комплектацию, не уступающую бензиновым или дизельным аналогам. А также внушительный набор средств безопасности водителя и пассажиров.

Далеко в производстве гибридных авто продвинулись автоконцерны Японии. Здесь лидирующие позиции в этом направлении автомобилестроения занимают фирмы Toyota и Honda.

Глобальный гибридный автомобиль Honda Insight 2010 года дебютировал на Международном автосалоне в 2009 году. Используя новейшую гибридную технологию Honda Motor Integrated ™ (IMA®) последнего поколения и новые, более экономичные методы производства, Honda Insight 2010 года определила новый этап в эволюции гибридных технологий, предоставив клиентам новый уровень доступности и комфорта.

Гибрид Honda Insight 2010 года

Система IMA Insight имеет возможность работать исключительно на сохранение электроэнергии в определенных условиях езды на малых и средних скоростях. Она также обеспечивает дезактивацию цилиндров в бензиновом двигателе во время торможения и отключение двигателя при остановке транспортного средства.

Благодаря инновационным технологиям, Honda Insight обеспечивает максимальную дальность пробега авто на одной зарядке более 600 километров.

Не отстают от японцев и американцы. Здесь лидирует амбициозная и быстрорастущая компания Tesla, представившая в 2008 году на авторынок первый серийный полностью электрический спортивный автомобиль — родстер Tesla. Roadster также был первым серийным автомобилем, использующим литий-ионные аккумуляторные батареи и первый электрический аккумулятор массового производства, который позволил проехать более 200 миль (320км) на одной зарядке. А рекорд, установленный новой Tesla Model S, составляет уже 900 километров на одной зарядке.

Гибрид Tesla S 2013 года

Наряду с этими выдающимися преимуществами гибридные автомобили, к сожалению, имеют и ряд недостатков.

Минусы гибридных кроссоверов

1. Гибридный автомобиль все еще является весьма и весьма недешевым удовольствием. Связано это со высокой сложностью конструкции гибридной силовой установки.
2. Сложность конструкции гибрида, как следствие, влечет удорожание его технического обслуживания на специализированных СТО.
3. Невысокая емкость и саморазряд аккумуляторных батарей.
4. Высокая зависимость уровня заряда аккумулятора от климатических условий. Например, на морозе батарея разрядится быстрее, если не моментально.

Несмотря на такие противоречивые характеристики, гибридные автомобили становятся все более и более восстребованными. В значительной степени из-за того, что являются на сей момент крайним звеном автопрома перед полностью экологичными электромобилями. Судя по многообразию моделей гибридных авто и электромобилей, это светлое будущее уже не за горами.

Гибридные автомобили массово выпускаются сравнительно недавно, с начала 2000-х годов. Придет время и на улицах наших городов эти машины перестанут быть экзотикой. Они помогают сохранить воздух годов на уровне, приемлемом для здоровья человека. И это решающий фактор, который даст толчок к дальнейшему развитию этого направления в автомобилестроении.

Скорее всего недостатки, включая дороговизну, ненадежность работы аккумуляторных батарей и большой вес машины, будут устраняться. А достоинства и удобство эксплуатации увеличиваться. И главная причина тут одна – минимальные выбросы в атмосферу. Появятся новые модели гибридных автомобилей. И они будут доминировать над обычными бензиновыми и дизельными двигателями, по крайней мере, в городских условиях.

Гибридные автомобили и в чем их преимущество

Гибридные автомобили – всего 20-30 лет назад массовое появление на дорогах подобных авто казалось утверждением из области фантастики. Но теперь она претворяется в реальность, так как процент тех, кто отдал предпочтение подобному виду транспорта, растет. А учитывая, что их стоимость постепенно падает, рост популярности будет продолжаться.

Схема гибридного автомобиля

Терминология и режимы работы гибридных авто

Гибридные автомобили – тип транспортных средств, которые приводятся в движение посредством силового комплекса гибридного типа. Это значит, что данная установка использует 2 или больше источников энергии. Соответственно, необходимо аналогичное число моторов, способных трансформировать энергию в механическую, а применяемое обозначение «гибридный двигатель» терминологически неверно, так как не отражает сути.

Доказано, что автомобиль можно оснастить двигателями, ориентированными на разные типы энергии. Тем не менее, серийный выпуск гибридных авто ориентируется на комплектование моделей комбинацией из стандартного ДВС и мотора, работающего на электротяге. Обязательным условием автомобиля данного типа является высочайшее качество исполнения элементов.

Видео: Гибридные автомобили

Кроме того, выпуск гибридных машин подразумевает также внедрение в его конструкцию новейших разработок, нацеленных на снижение расхода и уменьшение объемов выбросов. Обычно такие инновации представлены системой Start-Stop, изменяемыми фазами газораспределения, подогревом тосола за счет отработавших газов, рекуперативным комплексом, покрышками, характеризующимися сниженным сопротивлением качению, электрическим приводом для опций (усилителя рулевого управления, помпы, кондиционера и т. д.). Кроме того, у гибридов оптимизированы показатели аэродинамического сопротивления.

Режимы работы зависят от параметров движения машины.

Старт и малая скорость

В этих условиях функционирует исключительно электромотор – энергия из батареи идет на блок питания, который и перенаправляет ее на электромоторы, а они приводят в движение колеса.

Передвижение

Во время спокойной езды энергия поступает от бензинового мотора и электрического двигателя. Она делится непосредственно между приводами и генератором, активирующим электромоторы. Если имеется избыток энергии, он уходит на зарядку батареи. При этом разгон осуществляется, главным образом, за счет ДВС, а энергия от электромоторов только оптимизирует процесс.

Во время торможения вырабатывается энергия кинетического типа, которая автоматически трансформируется в электричество, а затем, минуя БУЭ, направляется в аккумуляторы.

Типы гибридных автомобилей

Он напрямую зависит от компоновки в подключении силового агрегата:

Типы гибридных автомобилей

1. параллельное подключение;
2. последовательное;
3. параллельно-последовательный вариант.

Параллельное подключение подразумевает применение в конструкции машины муфт автоматического типа, посредством которых электромотор, ДВС и трансмиссия объединены в единый комплекс, а впервые подобную компоновку применили инженеры компании Honda, разработав систему IMA. При этом электрический и бензиновый двигатели расположены так, что в состоянии функционировать независимо друг от друга, а сам электромотор находится между трансмиссией и непосредственно ДВС. Подобные автомобили обладают электромотором незначительной мощности, отдача которого обычно варьируется в пределах 20 кВт, но его достаточно, дабы гарантировать динамичное ускорение. Кроме того, он выступает еще и в роли генератора, а также стартера.

Чаще всего подобная компоновка встречается на моделях Volkswagen Touareg Hybrid, BMW Active Hybrid 7 и других. При этом они характеризуются несколькими возможными режимами функционирования: это может быть работа бензинового и электрического моторов в паре, а также вариант с ездой исключительно на электротяге. Кроме того, водитель может активировать режим, в котором аккумуляторная батарея электромотора будет подзаряжаться в процессе работы ДВС (режим генератора). А еще подзарядка может происходить за счет активации системы торможения (рекуперативного).

Один из представителей гибридных авто — Volkswagen Touareg Hybrid

При условии подключения моторов в последовательной компоновке, бензиновый двигатель постоянно подключен к генератору. Через него происходит зарядка батареи, так как он питает электромотор. Сама же машина движется за счет функционирования электрического двигателя. В данном случае модели комплектуются аккумуляторами литий-ионного типа, которые можно подзаряжать от обыкновенной сети по завершении езды. Именно этот тип ориентирован на максимальную экологическую чистоту, ведь бензиновый мотор работает лишь при необходимости.

Подобная компоновка характерна для моделей Ampera от Opel, Volt от Chevrolet и других. Конечно, запас хода на электрической тяге у них крайне мал – всего порядка 60 км, да и то при условии отключения всех лишних потребителей энергии. Зато езда с подзарядкой генератора от ДВС гораздо длительнее – около 500 км.

Есть и гибриды с примененной на них последовательно-параллельной конструкцией, которая подразумевает взаимодействие электромотора и бензинового двигателя посредством монтажа редуктора (планетарного). Кроме того, имеется генератор для подзарядки батарей. Примечательно, что использование данной схемы дает возможность направлять до 100% мощи на ведущие колеса от каждого из силовых агрегатов.

Подобная технология характерна для моделей Toyota Prius, Ford Escape Hybrid и некоторых других, но стоит признать, что законодателем мод в этом направлении является именно Toyota с ее технологией типа HSD, на которую ориентируются прочие производители.

Гибридный авто последовательного типа

Так, подобная компоновка включает установленный бензиновый движок и электрический мотор, объединенные посредством разных механизмов с планетарным редуктором, а еще генератор, также работающий в связке с редуктором.

В данном случае можно говорить о нескольких режимах функционирования системы. К примеру, при необходимости резкого наращивания отдачи, активируется форсированный режим, когда и электромотор, и бензиновый агрегат работают на максимум, причем энергия на электродвигатель идет из батареи. Можно передвигаться полностью на электротяге, что подойдет любителям подобной езды, а также настроенным на сохранение природы. В этом случае ДВС полностью деактивирован.

Езда по трассе в одном темпе (крейсерский вариант) подразумевает совместную работу обеих агрегатов, но не вся энергия от ДВС идет на колеса – часть ее перераспределяется на генератор и дальше идет на электромотор. Возможна и подзарядка аккумуляторов, если имеется необходимость. Это снижает объем выбросов.

Во время торможения активируется режим рекуперации, причем сам электромотор выступает в роли своеобразного генератора, а шестерня (солнечного типа) начинает обратное вращение, что замедляет машину. Имеется возможность передвижения в экономичном режиме, когда поток энергии на генератор идет именно от аккумуляторной батареи. За счет этого происходит замедление работы бензинового двигателя. А главное – прежним остается крутящий момент, тогда как аппетит мотора падает. При полностью же разряженной батарее, можно активировать режим ее подзарядки посредством функционирования генератора и ДВС.

Достоинства гибридных авто

Они заключаются в том, что применение гибридных схем позволяет существенно повысить экономичность и экологическую чистоту, но без серьезных жертв со стороны тяги, скорости, запаса хода и тому подобных аспектов.

Видео: Как устроен гибридный автомобиль.

Это было решено за счет следующих шагов:

• функционирование силового агрегата в оптимальных условиях – за эталон обычно берется цикл Миллера;
• оснащение машины менее мощным ДВС, что автоматически ведет к уменьшению его объема и расхода;
• внедрение системы торможения рекуперативного типа – это позволят предохранить тормозные колодки от преждевременного износа;
• во время остановки силовой агрегат глохнет, а не работает на холостом ходу.

Кроме того, на подобных машинах, в сравнении с чистыми электрокарами, используются батареи уменьшенной емкости, а это делает процесс их утилизации заметно проще и дешевле.

Тем не менее, несмотря на некоторый рост популярности подобных авто, не стоит считать, что близится время, когда гибридные машины заменят таковые, работающие на традиционном топливе. Согласно статистике, за минувшие 15 лет гибриды смогли завоевать лишь около 3% автомобильного рынка. Следовательно, начала массового спроса на подобные машины ждать не стоит, хотя бы в ближайшие 15-20 лет.

Представители класса гибридных автомобилей

В России сейчас продается порядка 15 моделей гибридных автомобилей. Примечательно, что это исключительно японские и немецкие модели. Так, от Audi представлен Q5 2.0 TFSI Hybrid. От Lexus сразу несколько моделей – CT 200h, ES 300h, IS 300h, NX 300h, RX 450h и GS 450h. Toyota продает модель Prius, от Nissan выступает Pathfinder 2.5 CVT Hybrid, Mitsubishi реализует в России Outlander 2.0 PHEV, Infiniti остановилась на Q50 3.5 Hybrid и QX60 2.5 Hybrid, а Mercedes-Benz презентовал седан С-класса C 350 е и Е-класса E 300 CDI AT Hybrid.

Как видно, популярность гибридных авто растет. Многие еще не верят в их надежность, однако время доказывает обратное. Кроме того, стоимость моделей с такими силовыми агрегатами заметно выше, нежели традиционных.

Источник Источник http://damskyklub.ru/obzory/gibridnye-avtomobili-modeli.html
http://avtomotoprof.ru/v-pomoshh-avtomobilistu/gibridnyie-avtomobili-i-v-chem-ih-preimushhestvo/