Последовательный гибрид: ᐉ Классификация гибридных систем

MHEV, REV и другие гибриды: разбираемся в батарейных авто

Современный мир ударными темпами идёт навстречу электрификации. Отдельные попытки как-то защитить классические ДВС с каждым годом ослабевают. Именно по этой причине важно провести небольшой ликбез по батарейным автомобилям современности.

В первую очередь хотелось бы расставить все точки над i касательно терминологии питающих такие машины элементов. Батарейное транспортное средство – не смартфон, поэтому говорить, что он питается от аккумулятора некорректно. Здесь используется связка аккумуляторов, располагающихся в специальной ячейке, которую и называют батареей.

Но вернёмся к предмету обсуждения. Начать следует с промежуточного звена между автомобилями с ДВС и чистыми электромобилями, то есть с гибридов.

Мягкие гибриды, MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle)

На фото: схема работы технологии мягкого гибрида для кроссовера Geely Atlas Pro

Пожалуй, самая щадящая к ДВС вариация силовой установки. Суть достаточно проста – здесь традиционный стартер и генератор заменяются на небольшой электромоторчик с чисто символической мощностью. Он по своей сути выступает как помощник основному бензиновому или дизельному агрегату. Такая компоновка позволяет незначительно экономить топливо (примерно на 5-10%) и несколько динамичнее разгоняться. Однако ездить исключительно на электричестве не получится.

Самый актуальный пример «мягкого гибрида» – это недавно дебютировавший в России Geely Atlas Pro.

• Мягкий гибрид на кроссовере Geely Atlas Pro. Разбираемся, как это работает

Классические гибриды, HEV (Hybrid Electric Vehicle)

На фото Autohome: гибридная версия нового кроссовера GAC GS8

Что-то среднее между электромобилем и обычной машиной. Здесь электромотор уже не является просто навесным оборудованием, это полноценная часть силовой установки, которая радикально влияет на характеристики. В этом случае мощность ощутимо увеличивается, и примерно в 1,5 раза уменьшается расход топлива. Более того, пару километров вполне реально проехать исключительно на электротяге.

Судя по всему, главным примером такой компоновки является новейший GAC GS8, использующий технологию Toyota Hybrid System.

• Посмотрите, как играют светом «хрустальные» фары нового GAC GS8. Видео

Подзаряжаемые гибриды, PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle)

На фото Autohome: гибридный седан BYD Han DM на автосалоне в Шэньчжэне (на экране — электрический BYD Han)

Логичное развитие предыдущей технологии. В таких машинах электродвигателей может быть сразу несколько. Да и их расположение возможно в самых разных местах. Например, на некоторых французских кроссоверах Peugeot и Citroen электромотор стоит на задней оси, таким образом делая паркетники полноприводными, при этом не слишком утяжеляя конструкцию. Ещё одно важное отличие от HEV — это наличие пусть и малоёмких (8-15 кВт⋅ч), но всё-таки полноценных батарей, позволяющих проезжать исключительно на электротяге порядка 50-80 километров.

Самыми знаменитыми китайскими PHEV можно назвать автомобили BYD семейств Qin, Song и Tang, использующих технологию DM-i.

• BYD или не BYD? Китайский автозавод может появиться в Подмосковье

Последовательные гибриды, REV (Range extended vehicle)

На фото: кроссовер Li One

Очень часто последовательными гибридами является разного рода карьерная техника. Однако в последнее время технология стала весьма популярной и среди легковушек. Главной особенностью является отсутствие прямой связи ДВС с колёсами, которые крутят несколько электродвигателей. Бензиновый силовой агрегат здесь выступает в роли генератора или так называемого «расширителя диапазона». Подобные гибриды способны проезжать действительно огромные расстояния (800-1000 км), при этом имея возможность передвигаться сугубо на электротяге, обладая схожим с обычными электромобилями запасом хода на одной зарядке.

Основными примерами здесь служат крупные кроссоверы Li One и Voyah Free.

• Полтора года с Li One. Что говорит владелец об уникальном автомобиле с пожизненной гарантией

Газотурбинные гибриды, TREV (Turbine Rechargeable Electric Vehicle)

На фото: Techrules Ren — один из редких автомобилей, оснащенных газотурбинным гибридом

Самый экзотичный вариант из всех. Как можно догадаться, здесь в основе установки находится газотурбинный двигатель, который аналогично REV подпитывает электродвигатели. В целом, это все отличия от последовательно-гибридной схемы. Интересно, что такой компоновки придерживались только два производителя в мире – британский Jaguar и китайский стартап Techrules со своими моделями AT/GT96 и Ren. И если первый уже давно отказался от возможности выпуска таких машин, то последний ещё теплит надежду на старт серийного производства.

• На зависть Ferrari. В Китае показали 1800-сильный электрический гиперкар

***

Однако для многих станет открытием тот факт, что и среди электромобилей есть как минимум две разновидности.

Чистые электромобили, BEV (Battery Electric Vehicle)

На фото: электрическое купе Xpeng P7

Сейчас в Китае именно такие автомобили имеют наибольшую популярность. Достаточно вспомнить нашумевшие стартапы Nio и Xpeng. Впрочем, каждый новообразованный в Поднебесной производитель так или иначе сосредотачивается на разработке чистых электромобилей. Компоновка таких машин почти всегда одинакова – один или два электромотора на осях и батарея в пределах колёсной базы. Всё достаточно просто и понятно.

• Китайский электромобиль: опыт эксплуатации. Запас хода, мобильное приложение и техподдержка

Электромобили с водородными топливными элементами, FCEV (Fuel cell electric vehicle)

Главное отличие от обычных электромобилей — это наличие топливного элемента, чаще всего на основе водорода. В Китае такие силовые установки используются в автобусах Foton и Yutong. На легковушках технология FCEV пока что применяется крайне редко, тем не менее стартап Wuhan Grove Hydrogen Automobile считает, что за такой силовой установкой будущее. Да и GWM с одним из своих суббрендов, вполне вероятно, станет специализироваться на таких машинах.

• Great Wall переведут на водород. Внедорожники на новом топливе представят к Олимпиаде

Андрей ТРУБИН, редактор страницы «Китайских автомобилей» в соцсети «ВКонтакте»

Если вы нашли ошибку или хотите что-то сообщить редакции сайта, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Какие бывают гибридные автомобили и в чем между ними разница?

Гибридный электромобиль (HEV) — это транспортное средство, которое использует два источника энергии для движения, одним из которых является электрическая энергия. В большинстве транспортных средств с гибридной трансмиссией используют двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в сочетании с электрической машиной (ЭМ).

По сравнению с обычным автомобилем, оснащенным ДВС, гибридный электромобиль способен выполнять следующие функции:

• более быстрое ускорение и торможение
• рекуперация энергии при торможении (рекуперативное торможение)
• усиление крутящего момента
• режим электрического вождения
• движение накатом (необязательно)

В этой статье мы сосредоточимся на различных типах (архитектурах) трансмиссии гибридных автомобилей, выделив принцип работы и преимущества / недостатки по сравнению с другими типами.

Параллельный гибридный силовой агрегат с двумя сцеплениями

В параллельной гибридной трансмиссии и двигатель внутреннего сгорания, и электродвигатель могут передавать крутящий момент на ведущее колесо одновременно или раздельно (работает или ДВС или электрическая машина). Для автомобиля с задним приводом (RWD) общая архитектура гибридной трансмиссии использует электрическую машину между двумя сцеплениями.

Где: ICE — двигатель внутреннего сгорания, EM — электродвигатель, TRN — трансмиссия, PE — силовая электроника

Первое сцепление между двигателем и электродвигателем позволяет отсоединить двигатель внутреннего сгорания от трансмиссии и двигаться в чисто электрическом режиме. Кроме того, во время фаз замедления, отключив двигатель, мы можем устранить его тормозной эффект и получить более высокую эффективность рекуперации кинетической энергии.

Второе сцепление позволяет отключить электрическую машину от трансмиссии и позволить транспортному средству двигаться по инерции во время замедления.

С точки зрения реализации второе сцепление является частью трансмиссии, а не отдельным элементом.

Состояния сцепления во время каждого режима гибридной трансмиссии приведены в таблице ниже.

Режим	Сцепление до подключения электродвигателя	Сцепление после подключения электродвигателя
Остановка и запуск двигателя	Разомкнуто	Разомкнуто / замкнуто
Рекуперация энергии	Разомкнуто	Замкнуто
Контроль крутящего момента	Замкнуто	Замкнуто
Электрическое вождение	Разомкнуто	Замкнуто
Накат	Разомкнуто	Разомкнуто
Зарядка в состоянии покоя	Замкнуто	Разомкнуто

Есть несколько OEM-производителей, которые используют гибридную архитектуру трансмиссии для своих автомобилей. Одним из примеров является Nissan с двумя вариантами:

• Гибридная система автомобиля с двигателем впереди и передним приводом (FF HEV)
• Гибридная система автомобиля с двигателем впереди и задним приводом (FR HEV)

В системе FF HEV используется двигатель внутреннего сгорания вместе с электрической машиной и бесступенчатой трансмиссией (CVT) на передней оси.

Гибридная система улучшает ходовые качества и расход топлива за счет использования электродвигателя для рекуперации энергии во время замедления и сохранения ее в высоковольтной батарее, а также поддержки двигателя внутреннего сгорания за счет использования энергии батареи для питания тягового электропривода автомобиля для низкоскоростного движения и ускорения электромобиля. Кроме того, расход электроэнергии увеличивается за счет использования батареи для питания электронных компонентов автомобиля, когда автомобиль припаркован. Поскольку ДВС может быть отключен от трансмиссии, когда это необходимо, энергия аккумуляторной батареи может быть использована более оптимально, а при торможении двигатель внутреннего сгорания не будет создавать дополнительный тормозной момент, что позволит запасать больше энергии в батарею при рекуперативном торможении электродвигателем.

В системе используется «умное» двойное сцепление, объединяющее один двигатель и два сцепления для создания гибридной системы с передним приводом, которая является легкой и компактной. Сцепление 1 установлено между двигателем и электродвигателем, а сцепление 2 установлено между двигателем и вариатором. Использование двигателя или электрической машины можно дифференцировать в зависимости от обстоятельств, выбрав «включено» или «выключено» для сцепления 1, что обеспечивает эффективное вождение.

Сцепление и двигатель гибридной системы спроектированы так, чтобы поместиться в ограниченном пространстве для преобразователя крутящего момента, используемого в автомобилях с двигателями CVT. Соответственно, никакого специального шасси не требуется, и его можно использовать в различных моделях. Его также можно легко применить к полноприводным автомобилям и подключаемым гибридам. Литий-ионный аккумулятор с высокой выходной мощностью, разработанный специально для гибридов, с отличными показателями зарядки и разрядки, был принят как главный аккумулятор автомобиля.

В автомобиле FR HEV гибридная система с одним двигателем и двумя сцеплениями может при необходимости отделять двигатель от трансмиссии. Он может использовать двигатель и электродвигатель в качестве источников энергии, от работы только на электромоторе до использования обеих моторов для полного разгона, обеспечивая более эффективный привод в зависимости от ситуации. Во время рекуперации и вождения в электрическом режиме двигатель полностью отсоединен от трансмиссии, что приводит к нулевым потерям на трение.

Компания Nissan заменила преобразователь крутящего момента существующей 7-ступенчатой автоматической коробкой передач на электродвигатель и два сцепления в компактной конфигурации. Использование одномоторной системы для привода колес и рекуперации электроэнергии позволяет уменьшить количество деталей и вес.

Два сцепления механически передают энергию двигателю и электродвигателю. Будучи эффективной и с небольшими потерями энергии по сравнению с обычным преобразователем крутящего момента, система также обладает интуитивно понятным и быстрым ускорением. Благодаря интегрированному управлению этой системой и трансмиссией с использованием высокоуровневой технологии управления создается тяговый привод, который реагирует на ряд условий движения.

Литий-ионный аккумулятор гибридного автомобиля может выдавать большие токи за короткое время. Таким образом, увеличивается частота вращения двигателя, и появляется возможность часто рекуперировать энергию торможения. Возможность эффективно использовать электроэнергию означает, что потребление бензина снижается и, соответственно, способствует увеличению пробега.

Параллельный гибридный силовой агрегат с трансмиссией с двойным сцеплением

В некоторых транспортных средствах, особенно с расположением двигателя внутреннего сгорания спереди и передним приводом, «упаковка» компонентов имеет решающее значение из-за нехватки места. Установка сцепления между двигателем и электрической машиной, вероятно, невозможна, так как для этого потребуется дополнительное пространство, которого нет.

В этом случае желательно использовать существующее решение трансмиссии и сделать его гибридным. Одним из решений является использование коробки передач с двойным сцеплением (DCT) и установка электрической машины на одном из входных валов после сцепления.

В этой архитектуре электрическая машина интегрирована в блок трансмиссии на нечетной или четной передаче. Благодаря двум входным валам и выходным валам для нечетной и четной передач входной крутящий момент двигателя внутреннего сгорания может передаваться на выход по механическому пути, отличному от пути крутящего момента электрической машины. Крутящие моменты суммируются на кольцевой шестерне, соединенной с дифференциалом.

Компания Getrag преобразовала одну из своих собственных 7-ступенчатых коробок передач с двойным сцеплением 7DCT300 в гибридную трансмиссию, установив электрическую машину на валу четных шестерен. Передне-поперечная трансмиссия 7DCT300 имеет семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода. Передачи с четными (2, 4, 6, R) и нечетными номерами (1, 3, 5, 7) разделены на две суб-передачи. Двигатель и две частичные трансмиссии соединены посредством двойного мокрого сцепления.

В результате 7HDT300 представляет собой гибкую гибридную трансмиссию, которую можно интегрировать в легкие (mild), полные (full) и подключаемые (плагин или на языке оригинала plug-in) гибридные электромобили. Полностью гибридный вариант трансмиссии включает в себя электрическую машину мощностью 40 кВт, которая позволяет электромобилю развивать скорость до 50-60 км / ч (в зависимости от применения).

Данное решение позволяет отключать двигатель путем размыкания обоих сцеплений и вождения в режиме электромобиля. Отсоединение электрической машины от остальной трансмиссии также возможно путем отключения синхронизаторов передач в трансмиссии.

Состояния сцеплений во время каждого режима гибридной трансмиссии DCT приведены в таблице ниже.

Режим	Состояние нечетных передач сцепления	Состояние четных передач сцепления
Остановка и запуск двигателя	Разомкнуто	Разомкнуто
Рекуперация энергии	Разомкнуто	Разомкнуто
Управление крутящим моментом	Разомкнуто / замкнуто	Разомкнуто / замкнуто
Электрическое вождение	Разомкнуто	Разомкнуто
Накат	Разомкнуто	Разомкнуто
Зарядка в состоянии покоя	Разомкнуто	Замкнуто

Основным преимуществом этого решения является то, что электрическая машина не требует дополнительного места для установки в корпусе трансмиссии, что обеспечивает высокую гибкость для интеграции в автомобиль. Данная гибридная архитектура может обеспечивать разные уровни мощности для электрической машины (15–110 кВт), работающей на разных уровнях напряжения (48–360 В). По этой причине может быть легко интегрирована в различные типы гибридных автомобилей, от мягких гибридов до полных и подключаемых гибридов.

Параллельная гибридная трансмиссия с разделенным мостом

Другой тип параллельного гибридного электромобиля — это гибрид с разделенной осью (приводом). В этой архитектуре одна ось (обычно передняя) приводится в движение двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач, а вторая ось приводится в движение электродвигателем и редуктором с фиксированным передаточным числом.

Для этого решения требуется автоматическая коробка передач на передней оси, которая сделает возможным отключение двигателя во время движения электромобиля. Преимущество этого решения состоит в том, что автомобиль имеет полный привод до тех пор, пока аккумулятор не разряжен.

По сравнению с предыдущими параллельными гибридными решениями, гибрид с разделенной осью не может заряжать аккумулятор, когда автомобиль неподвижен. Чтобы решить эту проблему, а также обеспечить непрерывный полный привод, генератор (дополнительная электрическая машина) подключается с помощью ремённой передачи к двигателю внутреннего сгорания и вырабатывает электроэнергию для подзарядки тяговых аккумуляторов даже во время остановки авто.

Примером параллельного гибрида с разделением оси является гибрид Peugeot 3008. Эта гибридная система была разработана группой PSA в сотрудничестве с Bosch.

Передний мост приводится в движение 2,0-литровым дизельным двигателем в паре с 6-ступенчатой автоматизированной механической коробкой передач. На задней оси находится электрическая машина с постоянными магнитами мощностью 20/27 (непрерывная / пиковая мощности) кВт, соединенная с редуктором с фиксированным передаточным числом. Вторичная электрическая машина мощностью (генератор для заряда тяговых аккумуляторов) 8 кВт соединена ремнем с двигателем, обеспечивает функцию остановки и запуска двигателя, а также может вырабатывать электричество, необходимое для работы электродвигателя при любых условиях, если это необходимо (режим полного привода).

Последовательная гибридная трансмиссия

В последовательной гибридной трансмиссии двигатель внутреннего сгорания не передает крутящий момент непосредственно на ведущие колеса. Вместо этого двигатель питает электрический генератор, который обеспечивает электроэнергией тяговый электродвигатель. В последовательном гибриде используются две электрические машины:

• электрогенератор (подключен к двигателю)
• электродвигатель (связан с колесами через редуктор и дифференциал)

Есть и другие заметные различия между параллельным гибридом и последовательным гибридом. Поскольку нет прямой механической связи между двигателем и ведущими колесами, нет необходимости в привычной всем нам коробке передач. Это преимущество с точки зрения компоновки кузова, поскольку для установки двигателя и генератора требуется меньше места.

Также отсутствует сцепление между электродвигателем и ведущими колесами. Это преимущество с точки зрения компоновки корпуса, но оно не позволяет автомобилю двигаться накатом, поскольку электродвигатель всегда будет подключен к ведущим колесам.

Что касается функций трансмиссии, последовательный гибрид способен на:

• Остановка и запуск двигателя
• Рекуперация энергии
• Электрическое вождение
• Зарядка в состоянии покоя (когда автомобиль стоит на месте с включенным двигателем внутреннего сгорания генератор будет заряжать тяговый аккумулятор)

Обе электрические машины должны иметь такую же номинальную мощность, что и двигатель внутреннего сгорания. Поскольку скорость автомобиля не зависит от частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, рабочая точка ДВС (скорость и крутящий момент) может быть выбрана для достижения максимальной топливной эффективности. Это преимущество при низкой скорости автомобиля, но недостаток при более высоких скоростях авто.

Еще один недостаток последовательного гибрида — двойное преобразование энергии. Если батарея разряжена, энергия, необходимая для вращения колес, поступает от двигателя внутреннего сгорания после того, как она преобразуется в электрическую энергию. Это еще больше снижает общую эффективность трансмиссии, когда ДВС является основным источником энергии.

Поскольку последовательный гибрид не является гибким с точки зрения выходной мощности для широкого диапазона возможных скоростей автомобиля, он не подходит в качестве архитектуры гибридной трансмиссии для автомобилей, которые будут ездить как на скоростных трассах, так и по городу. Тем не менее, за счет установки ДВС меньшего размера и мощности, последовательный гибрид становится электромобилем с увеличенным запасом хода (REEV).

Последовательно-параллельный гибридный автомобиль

Последовательный гибрид становится последовательно-параллельным гибридом за счет добавления механического соединения (сцепления) между двумя электрическими машинами. Преимущество этой архитектуры заключается в том, что на низких скоростях с разомкнутым сцеплением трансмиссия ведет себя как последовательный гибрид, работая с двигателем в наиболее эффективной рабочей точке. На высокой скорости автомобиля сцепление замыкается, и двигатель может передавать крутящий момент на ведущее колесо, таким образом трансмиссия становится параллельно-гибридной.

По сравнению с последовательным гибридом, последовательно-параллельный гибрид имеет преимущество — уменьшение номинальной мощности генератора, поскольку избыточная мощность двигателя может передаваться непосредственно на ведущие колеса. Недостаток в том, что, добавляя механическое соединение (сцепление), мы теряем гибкость с точки зрения габаритов.

Что касается функций трансмиссии, последовательно-параллельный гибрид способен:

• Остановка и запуск двигателя
• Рекуперация энергии
• Усиление крутящего момента
• Вождение в режиме электромобиля
• Зарядка в состоянии покоя (когда автомобиль стоит на месте с включенным двигателем внутреннего сгорания генератор будет заряжать тяговый аккумулятор)

По сравнению с параллельным гибридом, последовательно-параллельный гибрид использует две электрические машины и выполняет те же задачи. По этим причинам архитектура последовательно-параллельной трансмиссии со сцеплением между двумя электрическими машинами не получила широкого распространения у производителей автомобилей.

Гибридная трансмиссия с разделением мощности

Гибридный автомобиль с архитектурой разделения мощности сочетает в себе характеристики параллельного гибрида с характеристиками последовательного гибрида. Гибридная трансмиссия с разделением мощности механически связывает двигатель внутреннего сгорания и две электрические машины с помощью устройства разделения мощности (PSD). Устройство разделения мощности обычно представляет собой одиночную планетарную передачу (PSG) или несколько PSG.

Двигатель внутреннего сгорания имеет самую высокую номинальную мощность по сравнению с электрическими машинами. Часть мощности двигателя преобразуется одной электрической машиной в электрическую энергию, причем избыточная мощность передается на ведущее колесо параллельно с мощностью второй электрической машины.

За исключением выбега, гибридная трансмиссия с разделением мощности выполняет все функции полного гибрида:

• Остановка и запуск двигателя
• Рекуперация энергии
• Усиление крутящего момента
• Вождение в режиме электромобиля
• Зарядка в состоянии покоя (когда автомобиль стоит на месте с включенным двигателем внутреннего сгорания генератор будет заряжать тяговый аккумулятор)

Поскольку двигатель всегда связан с ведущими колесами через планетарный ряд, его скорость можно регулировать только в определенных пределах, в зависимости от передаточных чисел планетарной передачи и скорости двух электрических машин. Комбинация двигателя внутреннего сгорания, двух электрических машин и планетарной передачи дает общее поведение бесступенчатой трансмиссии (CVT). По этой причине гибридные электромобили с разделением мощности рекламируются как имеющие бесступенчатую электрическую трансмиссию (ECVT).

Система Hybrid Synergy Drive от Toyota является примером гибридной трансмиссии с разделением мощности.

На низких и средних скоростях автомобиля гибрид с разделением мощности может вести себя как последовательный гибрид, где двигатель приводит в действие одну электрическую машину (генератор), которая, в свою очередь, вырабатывает электричество и приводит в действие вторую электрическую машину (тяговый электродвигатель). На высокой скорости транспортного средства, когда требуется большая мощность, часть мощности двигателя передается непосредственно на ведущие колеса через планетарный ряд, в этом случае гибрид с разделением мощности является параллельным гибридом.

В гибриде с разделением мощности также существует механическая связь между двигателем внутреннего сгорания и электрическими машинами. Из-за этого их рабочие точки (крутящий момент и скорость) всегда взаимозависимы и не могут полностью отделить бензиновый двигатель от электродвигателя. Гибрид с разделением мощности может существенно снизить расход топлива на низкой и средней скорости транспортного средства, но его выгода минимальна на высокой скорости.

В таблице ниже обобщены функции различных типов / архитектур гибридных электромобилей с указанием их преимуществ и недостатков.

	Параллельный гибрид с двумя сцеплениями	Параллельный гибрид с двойным сцеплением (DCT)	Гибрид с разделенным мостом	Последовательный гибрид	Последовательно-параллельный гибрид	Гибридная трансмиссия с разделением мощности
Остановка и запуск двигателя	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Рекуперация энергии	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Усилитель крутящего момента	Да	Да	Да	Нет	Да	Да
Электрическое вождение	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Движение накатом	Да	Да	Нет	Нет	Нет	Нет
Зарядка при стоянке и заглушенном ДВС	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Номинальная мощность	Мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) намного больше, чем мощность электрической машины	Мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) намного больше, чем мощность электрической машины	Мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) больше, чем мощность электрической машины	Мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и мощность электрической машины одинаковы	Мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и мощность электрической машины одинаковы — меньшая мощность второй электрической машины	Мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и мощность одной из электрических машин одинаковы — меньшая мощность второй электрической машины
Преимущества	— гибкая конфигурация трансмиссии легко интегрируется с существующей традиционной трансмиссией — для работы в режиме гибрида требуется только одна электрическая машина	— требует дополнительного места для установки электрической машины — для работы в гибридном режиме требуется только одна электрическая машина	— постоянный полный привод	— гибкость в установке благодаря отсутствию механической связи между электрическими машинами — двигатель может работать в наиболее эффективной зоне независимо от скорости автомобиля — не требует многоступенчатой трансмиссии	— двигатель может передавать крутящий момент непосредственно на ведущие колеса — не требует многоступенчатой трансмиссии — может переключаться между последовательным и параллельным гибридом	— компактная установка за счет использования планетарной передачи — энергоэффективность при низкой-средней скорости автомобиля
Недостатки	— требует, чтобы была также интегрирована полностью автоматическая коробка передач	— крутящий момент элекродвигателя умножается только на половину (нечетную или четную) передаточных чисел	Выбег невозможен из-за постоянного подключения электрической машины — требуется дополнительное место на задней оси	— требуется две электрические машины одинаковой мощности — динамические характеристики автомобиля полностью зависят от крутящего момента и мощности электродвигателей — энергоэффективность из-за двойного преобразования мощности двигателя (механико-электромеханическое)	— требуется две электрические машины — двигатель и электрические машины механически связаны, что требует дополнительного места	— требуется два электродвигателя — большой расход топлива при высоких оборотах двигателя

Сегодня они более вероятны?

Бенгт Халворсон 19 мая 2019 г.

Посмотреть галерею

Бенгт Халворсон 19 мая 2019 г.

Автомобиль Owen Magnetic Tourer 1916 года, выставленный на продажу в прошлом месяце на аукционе Bonhams, был больше, чем красивым снимком малоизвестного момента в истории американского автомобилестроения.

Являясь одним из технологических чудес своего времени, Magnetic Tourer не имел механической связи между своим большим рядным шестицилиндровым двигателем объемом 374 кубических дюйма (6,1 литра) и ведущими колесами. И он может накапливать энергию за счет рекуперативного торможения или использовать энергию аккумулятора для движения автомобиля на короткие расстояния.

По сегодняшнему определению это был серийный гибрид. Двигатель не имеет физической связи с колесами; он приводит в действие генератор, снабжающий электроэнергией двигательную систему, а аккумулятор действует как буфер.

НЕ ПРОПУСТИТЕ: гибрид Nissan серии e-Power основан на опыте электромобилей

Гибриды серии

имеют долгую историю, но за исключением неавтомобильных приложений, таких как локомотивы и подводные лодки, это в основном история, уходящая корнями в концепт-кары и проекты исследований и разработок. Ни один автопроизводитель не добился больших успехов в серийных гибридах, как Toyota с ее последовательно-параллельными системами в Prius и многих других автомобилях, которые могут механически управлять колесами одновременно с двигателем и электродвигателем.

Nissan Note e-Power гибрид

Nissan продолжает заявлять, что у него есть линейка серийных гибридов — под маркой e-Power в будущих автомобилях — хотя эта система еще не прибыла в США в более надежной форме. Хотя несколько других автомобилей, таких как Karma Revero (изначально Fisker Karma) используют настоящую серийно-гибридную систему, а те, которые производились более широко, например, Chevrolet Volt (Voltec) и Honda Accord Hybrid (i-MMD), использовали комбинацию последовательного и параллельного режимов.

Как указал Hemmings, Magnetic Tourer использовал версию так называемой «электрической трансмиссии», которая была разработана Юстусом Б. Энцем еще в 1902 году, с аккуратно упакованным приводом, в котором использовались два идентичных двигателя-генератора. , плюс 24-вольтовая электрическая система.

ПРОВЕРКА: почему гибриды с двумя двигателями лучше, чем с одним

У автомобиля не было сцепления, но благодаря системе контроллеров, обеспечивающей пять настроек скорости движения силовой установки с помощью переключателя скорости на рулевой колонке (и, как мы подозреваем, с помощью дроссельной заслонки), водитель мог выбирать скорость и даже использовать рекуперативную систему. торможение, которое избавило от механических задних тормозов. Сцепления нет, и, как и во многих автомобилях того времени, возможно, потребовалось некоторое терпение, чтобы управлять им плавно (и безопасно).

Некоторые, кто испытал Owen, описали его как локомотив, что не так уж удивительно, учитывая, насколько широко используется эта технология.

Owen Magnetic Tourer 1916 года — аукцион автомобильного музея Bonhams Tupelo (2019)

Этот конкретный Owen Magnetic Tourer был частью коллекции покойного Фрэнка Спейна и бывшего автомобильного музея Тупело. На аукционе Bonhams 27 апреля, где было продано содержимое музея в благотворительных целях, Magnetic Tourer был продан за 128 800 долларов, включая премию за продажу.

Выставленный на продажу автомобиль, один из примерно 800 экземпляров, построенных в 1916 году, проехал всего 4500 миль и был описан как «в хорошем старом восстановленном состоянии… с высокой степенью оригинальности».

ПОДРОБНЕЕ: Уберут ли электромобили с рынка обычные гибриды?

«Хотя они были популярны среди знаменитостей, в конечном итоге они потерпели неудачу на рынке, и в 1921 году компания потерпела крах», — подытожил Bonhams.

Гибриды

, такие как Magnetic Tourer, могли бы стать большей частью рынка за это время, поскольку они объединили две технологии, с которыми потребители уже были знакомы. К 19Бензин 16 получил широкое признание в качестве решения для качественного скачка в мобильности — личного автомобиля — в массы, но это было относительно недавнее развитие. В 1900 году 38 процентов были аккумуляторными батареями.

Тогда две вещи обрекли систему. В то время от него отказались из-за того, что он был слишком тяжелым и дорогим, и стоил более 3000 долларов в деньгах 1916 года, что сегодня эквивалентно более 70 000 долларов.

2018 Тойота Приус

Сегодня то, что подтолкнуло большинство автопроизводителей к последовательно-параллельным гибридам, а не чисто последовательным гибридам, — это распространенный сценарий вождения в США: движение по высокоскоростным автострадам. В таких условиях несколько инженерных групп в течение нескольких десятилетий пришли к выводу, что механическое соединение с двигателем обеспечивает более высокую эффективность.

Тем не менее, этот автомобиль и его технология могут послужить поводом для анализа того, что произошло тогда и почему сегодня предпочтение отдается той или иной технологии. И сегодня ситуация может измениться: многие автопроизводители воспринимают электромобили как будущее и, возможно (как Nissan), рассматривают серийные гибриды как экономически эффективную постепенную технологию.

Были бы электромобили популярны раньше, если бы этот Owen был более популярным и доступным? Приняли бы гибриды другую предпочтительную форму в современных автомобилях? Или передачи существовали бы таким же образом? Некоторые малоизвестные модели из прошлого, такие как эта, могут помочь создать будущее.

Метки:

Аукционы Исторический Гибриды

Пожертвовать:

• Отправить нам чаевые
• Связаться с редактором

• Обзор: 2023 BMW i7 EV кроватки 7-Series газа, оказывается шокирующе хорошим

  John Voelcker 5 ноября 2022 г. Тесла Модель С.

• Обзор Nissan Ariya, электрогрузовик Ram, пикап с двигателем Leaf, электромобили GM Ultium: неделя в обратном направлении

  Какая сеть ресторанов быстрого питания получает быструю зарядку в 100 точках? Производство Tesla Cybertruck снова откладывается? Это наш взгляд на неделю назад — прямо здесь, в Green Car Reports — за неделю, закончившуюся 4 ноября 2022 года. В обзоре Nissan Ariya 2023 года мы…

  Бенгт Халворсон 5 ноября 2022 г.

• 9Внедорожник 0080 Lucid Gravity, платформы Fisker, бренд электромобилей Саудовской Аравии: Today’s Car News

  Саудовская Аравия получает собственный бренд электромобилей с помощью Foxconn и BMW. Fisker присматривается к своим платформам и возможности продажи квот на выбросы. И Lucid Air Pure скоро будет полностью детализирован — с новостями о внедорожнике Gravity. Это и многое другое здесь, в Green Car…

  Бенгт Халворсон 4 ноября 2022 г.

• Саудовская Аравия совместно с Foxconn запускает бренд электромобилей с использованием компонентов BMW

  Одна из самых богатых нефтью стран мира стоит за брендом Ceer, стремясь продавать электромобили в Саудовской Аравии и других странах Ближнего Востока и Северной Африки.

  Стивен Эдельштейн 4 ноября 2022 г.

• Fisker планирует совместно использовать платформы для электромобилей, продавать квоты на выбросы

  План Fisker по совместному использованию своей платформы может бросить вызов подходу «актив-легкий», который компания применила к своим будущим электромобилям, которые были построены контрактными производителями и разработаны с помощью другие фирмы.

  Стивен Эдельштейн 4 ноября 2022 г.

• Обновление внедорожника Lucid Gravity должно состояться 15 ноября при запуске линейки Air.

  Бенгт Халворсон 3 ноября 2022 г.

• Обзор Nissan Ariya, Хронология твердотельных аккумуляторов Honda, биодизель на основе кофейной гущи: Today’s Car News

  Бенгт Халворсон 3 ноября 2022 г.

  Honda в одиночку переходит на твердотельные технологии. Кофейная гуща может дать вторую жизнь биодизелю. И мы берем американский Nissan Ariya на прогулку. Это и многое другое здесь, в Green Car Reports. В обзоре Nissan Ariya 2023 года мы обнаружили, что этот электрический кроссовер является лучшим новым Nissan за последние годы — с необычайно просторным, удобным салоном, совершенно новым интерфейсом и системой помощи водителю нового поколения. Пока только передний привод, это не самый спортивный выбор в своем классе, но он самый вместительный. Хонда планирует построить экспериментальный автомобиль на твердотельной батарее…

• Обзор: 2023 Nissan Ariya представляет новый Leaf для бренда

  Ariya — самый впечатляющий новый автомобиль Nissan за последние годы, электрический или нет, а его внутреннее пространство поднимает планку для электрических кроссоверов по этой цене.

  Роберт Даффер 3 ноября 2022 г.

• Кофейная гуща может помочь в производстве биодизеля взамен ископаемого топлива

  Исследователи обнаружили, что водоросли, питающиеся кофе, производят «улучшенное биодизельное топливо с минимальными выбросами и хорошей производительностью двигателя». И это может быть легче коммерциализировать, чем некоторые другие способы производства сырья.

  Стивен Эдельштейн 3 ноября 2022 г.

• Помимо проектов GM и Sony EV, Honda в одиночку занимается твердотельными технологиями

  Honda намерена установить свои первые твердотельные элементы в автомобилях в конце этого десятилетия, но какое решение позволит ей добиться успеха самостоятельно?

  Стивен Эдельштейн 3 ноября 2022 г.

• Электрический грузовик Ram, Mercedes EQE, Zeekr 009, кибербезопасность зарядки электромобилей: сегодняшние автомобильные новости

  Администрация Байдена встречается с представителями отрасли по кибербезопасности зарядных устройств электромобилей. Mercedes оценивает седан EQE и говорит, что в некоторых формах он превышает 300 миль EPA. Первая в мире аккумуляторная технология дебютирует в электрическом минивэне. А грядущий электрический пикап от Ram может стать лидером по запасу хода, грузоподъемности…

  Бенгт Халворсон 2 ноября 2022 г.

• Федеральные резервы изучают кибербезопасность зарядки электромобилей по мере роста инфраструктуры

  Представители администрации Байдена и представители отрасли собрались, чтобы обсудить безопасность зарядки электромобилей и согласились изучить ситуацию и рассмотреть будущие стандарты.

  Стивен Эдельштейн 2 ноября 2022 г.

Все о трансмиссиях | Союз обеспокоенных ученых

Что такое трансмиссия?

Трансмиссия — это совокупность компонентов, которые передают мощность от двигателя или мотора транспортного средства к колесам транспортного средства. В гибридно-электрических автомобилях конструкция трансмиссии определяет, как электродвигатель работает в сочетании с обычным двигателем. Трансмиссия влияет на механический КПД автомобиля, расход топлива и стоимость покупки.

Гибриды, использующие трансмиссию серии , получают механическую энергию только от электродвигателя, который работает от аккумулятора или бензинового генератора. В гибридах с параллельных трансмиссий , электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания могут одновременно обеспечивать механическую мощность. Последовательные/параллельные трансмиссии позволяют двигателю и электродвигателю обеспечивать мощность независимо или в сочетании друг с другом.

Как обычные гибриды, так и подключаемые гибриды имеют модели с последовательной, параллельной и последовательно-параллельной трансмиссией. Поскольку автомобили с электрическим аккумулятором и водородными топливными элементами не имеют двигателей внутреннего сгорания, они используют разные узлы трансмиссии (хотя некоторые компоненты являются общими).

Трансмиссии серии

Трансмиссии серии

представляют собой простейшую гибридную конфигурацию. В серийном гибриде электродвигатель является единственным средством подачи мощности на колеса. Электродвигатель получает электроэнергию либо от аккумуляторной батареи, либо от генератора, работающего от бензинового двигателя. Компьютер определяет, какая часть энергии поступает от аккумулятора или двигателя/генератора. И двигатель/генератор, и использование рекуперативного торможения перезаряжают аккумулятор.

Гибриды серии

лучше всего работают в условиях движения с частыми остановками, когда бензиновые и дизельные двигатели неэффективны. Компьютер автомобиля может выбрать питание двигателя только от аккумуляторной батареи, сохраняя двигатель для ситуаций, когда он более эффективен.

В серийной трансмиссии двигатель обычно меньше, потому что он должен соответствовать только определенным требованиям по мощности; аккумуляторная батарея, как правило, более мощная, чем у параллельных гибридов, чтобы обеспечить оставшуюся потребность в энергии. Эта более крупная батарея и двигатель вместе с генератором увеличивают стоимость автомобиля, делая последовательные гибриды более дорогими, чем параллельные гибриды.

Параллельные трансмиссии

В автомобилях с параллельными гибридными трансмиссиями двигатель и электродвигатель работают в тандеме для выработки мощности, которая приводит в движение колеса. Параллельные гибриды, как правило, используют аккумулятор меньшего размера, чем серийные трансмиссии, полагаясь на рекуперативное торможение, чтобы поддерживать его подзарядку. Когда потребность в мощности невелика, параллельные гибриды также используют двигатель в качестве генератора для дополнительной подзарядки, подобно генератору переменного тока в обычных автомобилях.

Поскольку двигатель соединен напрямую с колесами в параллельных трансмиссиях, устраняется неэффективность преобразования механической энергии в электрическую и обратно, что повышает эффективность этих гибридов на шоссе. Это снижает, но не устраняет преимущества эффективности использования электродвигателя и аккумулятора в условиях движения с частыми остановками.

Последовательные/параллельные трансмиссии

Последовательные/параллельные трансмиссии сочетают в себе преимущества и сложности параллельных и последовательных трансмиссий. Комбинируя две конструкции, двигатель может как напрямую приводить в движение колеса (как в параллельной трансмиссии), так и эффективно отключаться, при этом мощность обеспечивает только электродвигатель (как в последовательной трансмиссии). Toyota Prius помогла сделать последовательно-параллельные трансмиссии популярными.

Только бензиновые и электрические двигатели чаще работают с эффективностью, близкой к оптимальной. На более низких скоростях он работает как серийный автомобиль, а на высоких скоростях, когда серийная трансмиссия менее эффективна, двигатель берет на себя управление, и потери энергии сводятся к минимуму.

Эта система требует более высоких затрат, чем чистый параллельный гибрид, поскольку для управления двойной системой требуется генератор, аккумуляторная батарея большего размера и большая вычислительная мощность.