Устройство гибридного двигателя: Как работает гибрид Toyota — Автоцентр.ua

Содержание

Как работает гибрид Toyota - Автоцентр.ua

Гибрид модели Toyota Prius за три ее поколения успели настолько усовершенствовать, что сегодня этот силовой агрегат можно встретить и в ряде более популярных массовых моделях Toyota. Так в чем же конструктивные ноу-хау тойотовского гибрида?

Гибридный силовой агрегат Toyota включает в себя ДВС, два электромотора и планетарный механизм.

Конструкция

Гибридная силовая установка Toyota Prius представляет собой последовательно-параллельную конструкцию (комбинированная), в которой крутящий момент на колеса может передаваться от двигателя внутреннего сгорания напрямую и от тягового электромотора в любых пропорциях. Для реализации работы по такой схеме в конструкцию силовой установки был внедрен, так называемый, делитель мощности. Это планетарный механизм с четырьмя шестернями-сателлитами. К наружной шестерне этого механизма подключен тяговый электродвигатель. Так же она непосредственно связана с главной передачей, которая передает крутящий момент к межколесному дифференциалу и далее на колеса.

Четыре сателлита в этой конструкции подключены к двигателю внутреннего сгорания, т.е. их оси вращаются вокруг оси центральной солнечной шестерни. Последняя, в свою очередь, связана с управляющим мотор-генератором. Чтобы понять, как эта конструкция работает, следует по отдельности рассмотреть режимы ее работы.

Расположение основных и вспомогательных элементов гибридной силовой установки Toyota Prius.

Общий принцип работы

Начальный разгон машине обеспечивает тяговый электромотор-генератор MG2. Он вращает внешнюю шестерню планетарной передачи, через которую момент передается на колеса. Когда мощности тягового электромотора становится недостаточно, в работу вступает бензиновый двигатель. При этом он работает в самом экономичном режиме. Вращая шестерни сателлиты, приводятся в действие как наружная шестерня, так и внутренняя, солнечная, которой управляет мотор-генератор MG1. И именно от поведения MG1 зависит на сколько усилие ДВС передастся на колеса, иными словами это называется «формирование передаточного числа трансмиссии».

Очень гибкое распределение крутящего момента в гибридной силовой установке Toyota обеспечивает планетарный механизм.

Так же MG1 отвечает за подзарядку батареи в любом режиме (даже стоя на месте) и за запуск двигателя, что делает систему очень гибкой, вне зависимости от режима эксплуатации. Благодаря этому инженерам Toyota удалось получить универсальную систему распределения крутящего момента, которая максимально оптимально распределяет энергию, полученную при сгорании топлива в ДВС. Эта система так же обладает уникальной механической надежностью, поскольку управление крутящим моментом происходит по проводам, минуя традиционное множество сложнейших механических и гидравлических узлов.

ДВС

Делая эко-мобиль с очень умной силовой установкой инженеры Toyota серьезно подошли и к выбору двигателя внутреннего сгорания. Он, как и в целом автомобиль, разработан для максимальной экономии топлива. А так как эта характеристика напрямую зависит от коэффициента полезного действия мотора, т. е. от эффективности использования теплоты сгораемого топлива, было принято решение создавать ДВС, работающие по циклу Аткинсона. В данном моторе, в отличии от двигателей, работающих по циклу Отто, сжатие начинается не в начале хода поршня вверх, а чуть позже, поэтому часть топливо-воздушной смеси выталкивается обратно во впускной коллектор. Благодаря этому удается увеличить рабочий ход, чем увеличивают время использования энергии давления расширяющихся газов, т.е. повышают КПД мотора с соответствующим снижением расхода топлива. Цикл Аткинсона в гибридах более актуален по причине работы ДВС в данной конструкции в более узком диапазоне оборотов.

Во время торможения один из электродвигателей начинает работать в режиме генератора, подзаряжая АКБ.

В последнем 4-м поколении Toyota Prius используется 1,8-литровый бензиновый двигатель, мощностью 98 л.с.. В Toyota Yaris Hybrid применен 1,5-литровый двигатель, мощностью 75 л.с., в модели Auris – 1,8-литровый 99-сильный ДВС, и в последней новинке Toyota RAV4 Hybrid использован 2,5-литровый ДВС мощностью 155 л. с. Суммарная мощность силовых установок этих гибридов составляет, соответственно, 122 л.с., 100 л.с., 136 л.с., 197 л.с.

Стоит отметить, что инженеры Toyota продолжают совершенствовать конструкцию ДВС, работающего по циклу Аткинсона. На данный момент уже выпускаются моторы с тепловым КПД (коэффициент полезного действия), который достигает 40%. Ранее этот показатель для данных моторов составлял 38 %, а для ДВС, работающих по циклу Отто – еще меньше. Более высокий коэффициент полезного действия означает более эффективное использование тепла, выделяемого при сгорании топлива. Соответственно, удельная мощность и экономичность новых гибридных агрегатов Toyota  стали еще выше.

Кстати, понятие «холостого хода двигателя» у гибридов Тойота отсутствует. Если блок управления запустил мотор, это означает что: либо заряжается батарея, либо прогревается ДВС, либо обогревается салон, либо автомобиль движется.

Электромоторы

В конструкции гибридной силовой установки Toyota используется два электромотора – управляющий мотор-генератор (MG1) и тяговый мотор-генератор (MG2). Мощность тягового электромотора:

Yaris Hybrid – 45 кВт, 169 Нм;

Auris Hybrid – 60 кВт, 207 Нм;

Prius – 56 кВт, 163 Нм;

RAV4 Hybrid – 105 кВт, 270 Нм; задний электромотор – 50 кВт, 139 Нм;

Кстати, управляющий мотор-генератор в данной конструкции выполняет и функцию стартера. Это позволило исключить из конструкции ДВС классический стартер, которые в случае с ДВС, работающими по циклу Аткинсона не могут запускаться на низких оборотах (у обычных ДВС Отто – 250 об/мин). Данный агрегат для запуска нужно «раскрутить» до оборотов не менее 1000, что и делает управляющий мотор-генератор.

Электроника

За обеспечение работы гибридной силовой установки Toyota отвечают еще ряд систем. Это преобразователь напряжения (инвертор), 520В / 600В / 650В. В него входит бустер, инвертор преобразователь постоянного тока в постоянный ток 14 вольт (для питания бортовой сети, DC/DC) и жидкостная система охлаждения. Последняя нужна для создания наиболее благоприятных условий работы электроники. Она работает с наибольшей производительностью и наименьшими потерями при комнатной температуре (порядка 20 градусов Цельсия). Поскольку инвертор оборудован мощными каскадами транзисторов – они требуют быстрого отвода тепла. Этого же требуют и электромоторы в трансмиссии. Для этого к инвертору и трансмиссии подведена жидкостная система охлаждения, температурный диапазон которой гораздо ниже, чем нормальный температурный диапазон двигателя внутреннего сгорания.

Аккумуляторы

На борту гибридов Toyota установлено два типа аккумуляторных батарей. Одна основная никель-металл-гидридная, которая в разных моделях может иметь разную характеристику:

Yaris Hybrid – 120 ячеек, напряжение – 144 В, емкость – 6,5 А/ч;

Auris Hybrid – 168 ячеек, напряжение – 201,6 В, емкость – 6,5 А/ч;

Prius – 168 ячеек, напряжение – 201,6 В, емкость – 6,5 А/ч;

RAV4 Hybrid – 204 ячейки, напряжение – 244,8 В, емкость – 6,5 А/ч;

Батарея имеет собственную систему охлаждения.

У подзаряжаемых гибридов (имеется ввиду Prius PHV) применяется литий-ионная батарея на 95 ячеек с напряжением 351,5 вольт и емкостью 25 А*ч и вспомогательная на 12 вольт (35 А/ч, 45 А/ч, 51 А/ч).

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите

Ctrl+Enter.

Принцип работы бензиново-электрических гибридных автомобилей

Как работает гибридный автомобиль? Какие процессы происходят под его капотом во время движения? В этой статье мы поможем вам понять принцип работы гибридной силовой установки.

Любое транспортное средство, использующее в своей работе два или более источника энергии, является гибридом. Огромная часть выпускаемых в наше время автомобилей являются бензиново-электрическими гибридами, силовая установка которых сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор.

Бензиново-электрические гибридные автомобили - это своеобразный симбиоз автомобилей с бензиновыми двигателями и электромобилей. Различие, как известно, между бензиновыми и электрическими автомобилями заключается в источнике и механизме их питания. В бензиновом автомобиле топливо поступает к двигателю с топливного бака, в электромобиле же электрический мотор обеспечивают электроэнергией аккумуляторные батареи. Можно сказать, что гибридный автомобиль является своеобразным компромиссным вариантом между этими двумя автомобильными механизмами.

Для того, чтобы автомобиль был комфортным для пользователя в процессе эксплуатации, он должен отвечать определенным требованиям. Необходимо чтобы автомобиль был в состоянии:

- обеспечивать большой пробег до момента дозаправки/подзарядки;

- заправлялся быстро и легко.

Бензиновые автомобили отвечают вышеизложенным требованиям, но являются источником значительного загрязнения окружающей среды. Электрические же автомобили в процессе своей работы практически не образуют загрязняющих веществ, однако их пробег на одном заряде аккумуляторных батарей, как правило, не превышает 80-160 км. Главным недостатком электрических автомобилей является довольно продолжительный процесс их подзарядки.

Бензиново-электрические гибридные автомобили сочетают в себе преимущества как электрических, так и бензиновых машин, позволяя объединить в одной системе бензиновое топливо и электроэнергию. Совместное использование двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя позволяет значительно повысить топливную эффективность силовой установки транспортного средства, обеспечить быстрое достижение необходимого показателя скорости движения путем практически моментальной подачи энергии, снизить объемы образуемых вредных выхлопов, а также увеличить пробег автомобиля благодаря эффективному функционированию системы рекуперативного торможения, позволяющей преобразовывать кинетическую энергию движения в электроэнергию. К тому же, применение гибридной силовой установки в автомобиле создает возможность уменьшения его суммарного вес по сравнению с бензиновым аналогом.

Широкое использование гибридные автомобилей на дорогах способствует значительному снижению выбросок оксида азота в атмосферу (на 50%), а также сажи и углекислого газа.

Термин «гибридный автомобиль», чаще всего применяется к средствам передвижения, сочетающим в своей конструкции двигатель внутреннего сгорании и один или несколько электродвигателей. Однако, не исключена возможность использования в гибридных автомобилях и иных источников питания, помимо бензина и электроэнергии. В последнее время ряды гибридных автомобилей начали пополняться гибридными моделями, механизм работы которых предполагает сочетание ДВС и двигателя, работающего на сжатом воздухе, или же электромотора и двигателя, использующего в своей работе энергию солнца, ветра, биологического топлива.

Гибридные автомобили делятся на два вида: умеренные и полные. Движение умеренных гибридов обеспечивается преимущественно работой двигателя внутреннего сгорания, а электромотор при этом используется только в качестве дополнительного тягового механизма (яркий пример - Honda Insight). Полным же гибридам свойственна возможность перемещения исключительно только на одной электротяге, независимо от ДВС.

Наиболее популярными в мире гибридные автомобили - Toyota Prius, Shevrolet Volt, Honda Insight. В модели Toyota Prius реализован следующий механизм: движения автомобиля на низкой скорости (до 40 км/ч) происходит благодаря работе электродвигателя, питаемого литий-ионной аккумуляторной батареей, но при большем разгоне активизируется двигатель внутреннего сгорания, который обеспечивает тягу на высокой скорости. При этом электроника регулирует работу моторов и генератора.

Противоположный механизм работы реализован в гибриде Shevrolet Volt. Передвижение этого автомобиля происходит благодаря электродвигателю, функции же ДВС сводятся только к подзарядке его аккумуляторных батарей.

Для гибридных автомобилей свойствен механизм рекуперации энергии при торможении – электрический двигатель переходит в режим генератора, преобразующего кинетическую энергию в электрическую, которая способствует восполнению заряда аккумуляторных батареи.

Схемы подключения двигателей гибридного автомобиля:

- Последовательная схема – маломощный ДВС соединен только с генератором электроэнергии, а электрический двигатель - с колесами. ДВС приводит в движение небольшой генератор электрического тока, вырабатываемая электроэнергия от которого поступает к аккумуляторным батареям, обеспечивающим питание электрического мотора. При такой схеме подключения, ДВС никогда непосредственно не приводит транспортное средство в движение, и главным силовым механизмом является электромотор. Конструкция подобных гибридных автомобилей предполагает использование аккумуляторов увеличенной емкости. Данная схема подключения двигателей была использована в первых гибридных автомобилях, сконструированных Фердинандом Порше. На сегодняшний день представителями Plug-in Hybrid являются модели Chevrolet Volt, Opel Ampera.

- Параллельная схема – ДВС, электрический двигатель и коробка передач соединяются с помощью автоматических муфт. Данная схема свойственна практически для всех умеренных гибридов и для ряда полных (например, Audi Duo). Для гибридный автомобилей с параллельной схемой характерна возможность как одновременного, так и раздельного использования возможностей ДВС и электродвигателя для движения колес. Электрический мотор способствует быстрому разгону транспортного средства, а также обеспечивает выполнение функции рекуперативного торможения. Гибриды с параллельной схемой - Hyundai Elantra Hybrid, Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid.

- Последовательно-параллельная схема (смешанная) – планетарный редуктор обеспечивает связь ДВС, электрогенератора и электрического двигателя. Яркими примером гибридных автомобилей с последовательно-параллельной схемой (Full Hybrid ) является Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Lexus RX 450h.

Последовательная схема подключения двигателей гибридного автомобиля

 

Параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля (слева)

Последовательно-параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля (справа)

Гибридную силовую установку автомобиля могут образовывать следующие компоненты:

Двигатель внутреннего сгорания. В гибридных автомобилях также, как и в традиционных – бензиновых, используется ДВС, однако он значительно меньше и более усовершенствован в направлении сокращения уровня вредных выбросов в атмосферу и увеличения работоспособности.

Топливный бак. Топливный бак в гибридах является устройством хранения бензинового топлива для работы ДВС.

Электрический двигатель. Современные автомобилестроительные технологии позволяют использовать электродвигатель как в качестве силового двигателя, так и генератора энергии при торможении, тоесть электромотор способен ускорять автомобиль, питаясь от аккумуляторных батарей, или же может работать в генеративном режиме при спусках автомобиля по склону и торможении, обеспечивая восполнение энергии батарей.

Генератор. По механизму своей работы генератор схож с силовым электродвигателем, однако в ряде гибридном автомобиле он используется только для производства электрической энергии.

Аккумуляторные батареи – устройства хранения энергии для работы электродвигателя гибридного автомобиля. В то время, когда для бензинового двигателя свойственно только черпание бензина из топливного бака, электрический двигатель гибридного автомобиля может как использовать энергию батарей, так и восполнять её посредством механизма рекуперативного торможения.

В гибридных автомобилях, как правило, применяются более компактные и легкие аккумуляторные батареи, нежели в электромобилях.

Коробка переключения передач выполняет в гибридном автомобиле ту же функцию, что и бензиновом, с тем только различием, что контролирует работу как ДВС, так и электрического двигателей.

Для контроля потока энергии между генератором, батареей и электромотором используется блок управления энергией и полупроводниковое устройство переключения.

Ряд приемов позволяет увеличить эффективность использования бензинового топлива и энергии аккумуляторных батарей в гибридном автомобиле. Итак, в гибридном автомобиле с этой целью:

- Восполняется энергия, запасаемая в батареях, благодаря функции рекуперативного торможения электродвигателя.

- Приостанавливается работа ДВС. Гибридному автомобилю не нужно все время полагаться на бензиновый двигатель, поскольку в нем, как правило, есть полноценный тяговой электромотор.

- Используется развитая аэродинамика с целью уменьшения лобового сопротивления.

- Применяются легкие материалы. Снижение общего веса автомобиля является простым способом увеличения его пробега. Более легкий автомобиль потребляет значительно меньше энергии при ускорении и подъемах вверх по холмам. Композитные материалы, такие как углеродное волокно или же легкие металлы (алюминий, магний) могут использоваться для снижения веса общей конструкции гибридного транспорта.

- Используются специальные шины с пониженным сопротивлением качению.

Существует несколько эффективных методов обеспечения максимального пробега гибридного автомобиля:

 

- Поездки на небольших скоростях – аэродинамическое сопротивление резко возрастает при увеличении скорости.

- Поддержание стабильной скорости – при изменении скорости автомобиля, значительная часть энергии тратится впустую; поддержание скорости позволяет более эффективно использовать топливо.

- Предотвращение резких остановок – если транспортное средство будет останавливаться более длительный промежуток времени, электродвигатель сможет сгенерировать больше энергии.

Особенности гибридного автомобиля - как работает в теории

Гибридный автомобиль - транспортное средство, которое может передвигаться на низких скоростях, не потребляя бензин. Расскажем про особенности гибридного автомобиля и как работает.

Начало движения

Для начала движения и при движении на малых скоростях используется только электромотор.
  • При наборе скорости батарея направляет энергию на блок управления электропитанием.
  • Блок управления направляет энергию на электромоторы, расположенные в передней и задней частях автомобиля.
  • Передний и задний электромоторы позволяют автомобилю плавно трогаться с места.

Движение

При движении автомобиля в нормальном режиме привод колес осуществляется за счет бензинового двигателя и электромоторов; энергия двигателя распределяется между колесами и электрическим генератором, который в свою очередь приводит в движение электромоторы. Генератор также осуществляет зарядку батареи, отдавая ему излишки энергии.

Разгон

  • Бензиновый двигатель разгоняет машину, работая в нормальном режиме.
  • Для улучшения динамики дополнительная энергия поступает от электромотора.
  • При работе в нормальном режиме бензиновый двигатель снабжает энергией генератор.
  • Генератор направляет излишки энергии на блок управления электропитанием.

Торможение

  • При торможении кинетическая энергия преобразуется в электричество.
  • Электромоторы направляют его на блок управления электропитанием.
  • Блок управления электропитанием возвращает энергию на высоковольтную батарею. Бензиновый двигатель работает в обычном режиме.

Особенности работы

Гибридный авто подразумевает сочетание бензинового и электрического двигателей. Они прекрасно дополняют друг друга. Электродвигатели моментально обеспечивают дополнительную мощность, не расходуя топливо и не загрязняя окружающую среду. Бензиновый двигатель позволяет развить высокую скорость. Работа в системе позволяет каждому источнику энергии работать в оптимальном режиме, обеспечивая автомобилю прекрасные ходовые качества и топливную экономичность. Один из источников экономии – снижение потребляемой энергии. Гибридные технологии позволяют возвращать энергию, которая в обычных условиях теряется безвозвратно. В частности, при торможении электродвигатели действуют как генераторы, и с подачи блока управления силовой установкой энергия движения "перекачивается" обратно в батарею высокого напряжения.

В качестве основного источника энергии используется двигатель внутреннего сгорания. Сложная компьютерная система осуществляет непрерывное изменение забора воздуха в целях обеспечения оптимальных условий работы двигателя. Это не только обеспечивает мотору дополнительную мощность, но и способствует значительной экономии топлива и уменьшению выбросов выхлопных газов. При этом не увеличивается уровень шума и не возникает вибраций.

Усовершенствованный электромотор-генератор, соединенный с бензиновым двигателем, обеспечивает плавный разгон, когда вы нажимаете на педаль газа до упора. Высоковольтный электромотор гибридной силовой установки представляет сложную и одновременно компактную комбинацию электромотора и электрогенератора.


Для обеспечения энергией электромоторов гибридная силовая установка использует в своей работе высокопроизводительную никель-металл-гидридную батарею. В то время как генератор и электромотор являются устройствами переменного тока, батарея представляет устройство постоянного тока. Кроме того, выходное напряжение батареи не соответствует выходному напряжению генератора и величине входного напряжения электромотора. Поэтому эти устройства осуществляют преобразование электроэнергии согласно потребностям системы.

При торможении генератор используется для замедления движения авто. При этом он вырабатывает электроэнергию, которая хранится в батареях. В традиционных системах энергия, которая используется для торможения, теряется полностью. В отличие от них, данная система эффективна при езде в городе, где часто чередуются разгон и торможение.

Гибридный двигатель - как он работает

Почему мы коснулись этого вопроса на нашем портале? И почему мы хотим просветить Вас в вопросах работы гибридных двигателей? Всё предельно просто и понятно. Дело в том, что многие сферы нашей жизнедеятельности буквально пронизаны взаимодействием всевозможных технологий, которые в своём симбиозе порождают гораздо более эффективные методы, гаджеты и механизмы. И конечно же не посмели отставить в сторону и двигатели для наших четырёхколёсных любимцев. И вот именно о таких агрегатах, их положительных и отрицательных сторонах, о том как они работают мы и поговорим в данной теме. А пока совершим небольшой экскурс в историю. Поехали!

Немного истории

Автомобили с гибридными «сердцами» – изобретение далеко не новое, как может показаться на первый взгляд. Первооткрывателем и воплотителем идеи гибридного двигателя стал иезуитский священнослужитель по имени Фердинанд Вербист. В 1665 году он начал работать над планами создания простых четырёхколёсных повозок, работающих на паровой и конной тяге. Но а первые серийные модели с гибридными двигателями увидели свет уже на рубеже 19-го и 20-го веков. На протяжении десяти лет, начиная с 1887 года французская Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпустила серию электромобилей и автомобилей с гибридными моторами. А в 1900 году компания General Electric создала гибридное авто с четырёхцилиндровым бензиновым двигателем. Компания Walker Vehicle Company of Chicago до 1940 года выпускала гибридные грузовые автомобили.

Конечно, на то время производство подобных автомобилей ограничивалось небольшими партиями и созданием разного рода прототипов. Однако в наше время острая нехватка нефтяных ресурсов и постоянно прогрессирующий экономический кризис побудили автомобильных конструкторов и разработчиков вернуться к истокам и возобновить выпуск автомобилей с гибридными двигателями.

Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях

Ну а теперь самое время разобраться с тем, что за агрегат гибридный двигатель и почему так рьяно стали производит автомобили с такими сердцами? Гибридный двигатель представляет собой систему двух связанных между собой двигателей: бензинового и электрического. Два двигателя могут работать как в связке, так и по отдельности, всё зависит от того, какой режим работы использован в данный момент. Процессом перераспределения «полномочий» управляет мощный компьютер, который в тот или иной момент решает какой из двигателей должен сейчас работать. Для передвижения в загородном режиме всю работу берёт на себя топливный двигатель, ибо аккумулятора на трассе хватает ненадолго. Для передвижения по городу включается электродвигатель.

Если же автомобиль подвергается большим нагрузкам или ему приходится часто и довольно интенсивно разгоняться, то оба двигателя работают уже вместе. Интересен тот факт, что пока автомобиль движется на топливном моторе, электрический в это время заряжается. Автомобиль с гибридным двигателем выбрасывает в атмосферу на 90% меньше веществ, чем привычные нам топливные моторы, и это несмотря на то, что в его состав входит и бензиновый агрегат тоже. Так же потребление бензина в городе можно свести к нулю, что, конечно же, не сказать о загородных поездках.

Давайте рассмотрим как автомобиль с гибридным двигателем трогается с места. В самом начале движения и на малых скоростях работают лишь аккумулятор и электрический двигатель. Энергия, что запасена в батарее питает энергетический центр, который далее распределяет её по электромоторам, которые уже и стартуют автомобиль с места бесшумно и очень плавно. После того, как набрана максимальная для электродвигателя скорость, подключается и бензиновый агрегат. Крутящий момент на ведущие колёса уже поступает от двух двигателей в одночасье. В процессе такой работы двигатель внутреннего сгорания отдаёт часть выработанной энергии на генератор, который далее и питает электродвигатели, разгружая АКБ, излишки же энергии передаются на аккумулятор, восполняя его, утраченный на начало движения, запас.

Если автомобиль движется в нормальном режиме, то автоматом используется ведущим лишь передний привод, в остальных же случаях распределение крутящего момента подаётся уже на две оси. В режиме ускорения крутящий момент на колёса поступает в основном от двигателя внутреннего сгорания, а если необходимо нарастить динамику, то в ход идут уже и электромоторы, дополняющие ДВС. Но вот более интересным моментом всё же является торможение. Электронный «мозг» автомобиля держит под контролем включение и выключение тормозных систем. Когда стоит подключить гидравлику, а когда и рекуперативное торможение, но предпочтение всё же отдаётся второму. То есть, когда водитель гибридного автомобиля нажимает на педаль тормоза, электродвигатели переходят генераторный рабочий режим, создавая тем самым тормозной момент на колёсах, при котором также вырабатывается электроэнергия, которая и подпитывает аккумулятор через распределительный энергоцентр. В этом то и утаилась вся суть «изюминки» гибридного двигателя.

В привычной же нам классике энергия, выделяемая при торможении расходуется в пустую, просто теряясь в пространстве как тепло от тормозных дисков и других деталей. Использование тормозной энергии очень эффективно в условиях города, когда частое торможение на светофорах – обычное дело. Система VDIM, которая является управляющей автомобильной динамикой, управляет работой всех автомобильных систем активной безопасности, объединяя их в единый «организм».

Пожалуй, первым удачным экземпляром, оснащённым гибридным двигателем, выпущенным в массы стал известный уже ныне «Prius» от компании Toyota. Этот чудо автомобиль расходует всего чуть более трёх литров бензина на каждые сто километров в городском режиме. Также японская компания пошла далее, выпустив свой люксовый гибридный кроссовер Lexus RX400h. Но и стоимость данного авто в среднем в пределах 70 000 у.е. Заметим, что первое поколение Toyota Prius уступало автомобилям того же класса с двигателями внутреннего сгорания по скоростным и мощностным характеристикам, в отличие от Lexus RX400h, который изначально составлял хорошую конкуренцию в своём классе.

После Toyota лидирующие мировые автомобильные концерны тоже не оставили без внимания использование гибридных двигателей, так как в этом было увидено решение глобальной проблемы загрязнения природной среды и топливной экономии. И так последовало объявление о создании гибридной грузовой и транспортной техники от компании Volvo Group. По их расчётам выпуск данной продукции со временем сократит потребление топлива на целых 35%.

Но при всём величайшем желании и расчётах автомобильных концернов, автомобили с гибридными двигателями пока что не раскупают по всему миру как горячие пирожки. Популярность гибридных автомобилей набирает обороты лишь в Канаде и Штатах. Спрос на гибриды среди американского населения вырос из-за резкого подорожания топлива, которое нещадно палили раньше. Ведь американский автопром всегда славился своими «мускул-карами» с невероятно мощными моторами и огромным потреблением горючей жидкости. Европейские автолюбители к автомобилям с гибридными двигателями отнеслись в целом нейтрально. Там заправляет достаточно экологичный и более экономичный, заслуживший доверие ветеран, - дизель.

Большая часть автомобилей Европы заправляются дизелем, что нельзя сказать о США. Более того автомобили с дизельными двигателями гораздо дешевле гибридных, к тому же проще и надёжнее в своей конструкции. Ведь всем известен такой постулат: «чем сложнее сконструирована система, тем менее её надёжность». Именно этот фактор и определяет количество гибридных автомобилей на территории нашей страны. Официально такие автомобили к нам не поставляют, а проблема СТО просто неминуема в случае поломки. Профильных СТО по ремонту гибридных двигателей попросту нет в нашей стране. А самостоятельно такой аппарат, думаем, вряд ли кто-то возьмётся чинить.

Устройство гибридного двигателя – описание схемы

Итак, мы с Вами вкратце рассмотрели, что такое гибридный двигатель и почему его применение не настолько распространено в мире, как того бы хотелось. Теперь хотелось бы «копнуть» поглубже и рассмотреть схему его строения. А ведь их существует три. Предлагаем начать с простейшей схемы, которая вызывает у нас наименьший интерес – это последовательный гибридный двигатель.

Последовательная схема гибридного двигателя

В данной схеме запуск автомобиля происходит от электрического мотора. Двигатель внутреннего сгорания находится в связке с генератором, питающим батарею аккумулятора. Гибридные автомобили с последовательной схемой силового агрегата (Plug-inHybrid), зачастую, выпускаются с возможностью подключения к электрической сети по окончанию поездки. Наличие данной функции подразумевает использование аккумуляторных батарей с большой энергоёмкостью, что существенно сокращает затраты топлива на использование двигателя внутреннего сгорания, что в свою очередь сокращает количество вредных выбросов в атмосферу. К таким автомобилям можно отнести Chevrolet Volt и Opel Ampera. Их так же называют электромобили с широким радиусом действия. Эти автомобили могут ехать лишь питаясь от аккумуляторной батареи со скоростью 60 км/ч и используя энергию генератора, приводящего в действие бензиновый двигатель целых 500 километров.

Параллельная схема гибридного автомобиля

При данной схеме параллельно подключенные двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель устанавливаются таким образом, что могут работать как отдельно друг от друга, так и вместе. Такой эффект достигается благодаря конструкции агрегата, в которой бензиновый двигатель, электромотор и трансмиссия соединены автоматически управляемыми муфтами. Автомобиль с такой схемой гибридного двигателя использует электромотор небольшой мощности, примерно в 20 кВт. Его основной задачей является добавление мощности ДВС во время ускорения автомобиля.

В большей части подобных конструкций электромотор устанавливается между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач. Он так же выполняет функции генератора и стартера. Известнейшими представителями среди автомобилей с последовательной схемой гибридного двигателя являются BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Данная схема появилась благодаря проявлению инициативы компании Honda с её системой Integrated Motor Assist - IMA. Работу данной системы можно подразделить на несколько характерных режимов:

- работа от электродвигателя;

- совместная работа электромотора и ДВС;

- работа от ДВС с параллельной зарядкой аккумуляторной батареи при помощи электромотора, который выполняет функцию генератора;

- подпитка аккумулятора в период рекуперативного торможения.

Последовательно-параллельная схема гибрида

В данной схеме электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания связываются при помощи планетарного редуктора. Это позволяет одновременно передавать мощность от каждого из моторов на ведущие колёса в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. Последовательно-параллельная схема отличается от предыдущей тем, что на первой установлен генератор, который создаёт энергию для работы электромотора.

Известными представителями автомобилей с такой схемой гибридного двигателя являются Toyota Prius, Ford Escape Hybrid , Lexus RX 450h. В данном сегменте «гибридного» рынка лидирует компания Toyota со своей системой Hybrid Synergy Drive - HSD. Силовой агрегат системы Hybrid Synergy Drive представлен следующим образом:

- ДВС связывается с планетарным редуктором;

- электродвигатель, который присоединён к коронной шестерне планетарного редуктора;

- солнечная шестерня планетарного редуктора соединенная с генератором.

Двигатель внутреннего сгорания работает в цикле Аткинсона, а значит на низких оборотах он вырабатывает малую мощь, результатом чего является лучшая топливная экономичность и меньшее количество выхлопных газов.

Авто с гибридным двигателем – плюсы и минусы

Положительные стороны гибридных двигателей

1. Самым важным плюсом автомобилей с гибридными двигателями является их экономичность. Топливный расход у таких автомобилей на 25% меньше чем у классических машин с двигателем внутреннего сгорания. А в условиях нашей ситуации с постоянно повышающимися цена на бензин это очень важный фактор.

2. Следующий не менее важный пункт Следующий по важности пункт среди положительных сторон гибридных двигателей – это экологичность. Гибридные автомобили наносят гораздо меньше урона нашей экологии чем классические. Это достигается благодаря более рациональному топливному расходу. А при полной остановке автомобиля, ДВС прекращает работать, передавая бразды правления электрическому мотору. Следовательно во время остановок гибридного автомобиля атмосфера не загрязняется выбросами СО2.

3. Батареи гибридных двигателей подзаряжаются от бензинового двигателя, чего нельзя сказать об электромобилях, что делает запас хода топливного двигателя гораздо большим. И ещё он может дольше обходиться без дозаправки.

4. Современные гибридные автомобили ничуть не уступают аналогичному классу традиционных по всем основным характеристикам. Так что развеем этот миф, которому многие, скорее всего верят.

5. В городских условиях с частыми остановками гибридные автомобили работают как электромобили.

6. Стоя на месте автомобиль с гибридным двигателем полностью бесшумен, так как он работает только на электродвигателе.

7. Заправка гибрида осуществляется бензином и таким же образом, как и традиционного автомобиля.

Минусы гибридных автомобилей

В мире нет ничего идеального, а значит и гибридные двигатели тоже имеют свои минусы.

1. И основным минусом является дорогой ремонт. Так как конструкция таких двигателей очень сложна, то и найти специалиста, который займётся устранением проблем, очень сложно. Этим и объясняется большая стоимость обслуживания гибридов.

2. Аккумуляторы, установленные на гибриды подвержены саморазрядке. Также они не переносят резких перепадов температур. А срок службы их сильно ограничен. Но до сих пор пока не выяснили то, какое влияние на окружающую среду оказывают аккумуляторы из-за чего утилизировать их является проблемной задачей.

Очевидно, конечно, что гибридные двигатели имеют больше плюсов чем минусов, но в нашей стране они не прижились пока что. Первая причина для этого – цена. Стоимость в Украине популярной Toyota Prius составляет от 850 000 гривен. А ведь он не только самый-самый в своей популярности, но и самый дешёвый. Также в России планировалось наладить выпуск гибрида под названием «Ё-мобиль», но проект был свёрнут. На сегодня самым мощным автомобилем с гибридным двигателем является BMW ActiveHybrid X6.

Борьба за экологию в наше время идёт полным ходом и очень рьяно, в связи с чем автолюбителей стимулируют к приобретению автомобилей с гибридными двигателями. Так в Америке владельцам таких автомобилей предоставляются определённые льготы и бесплатные места на парковках. В нашей стране также планируются вводиться похожие законы, в частности будут уменьшены пошлины на импорт автомобилей с гибридными двигателями. Бензиновые двигатели уже понемногу отходят на задний план, утрачивая свои позиции. И гибридные двигатели – один из основных шагов, которые предпринимаются для этого. Но пока ценовая категория этих автомобилей остаётся на том же уровне, спрос на них будет малый.

О ценах на авто с гибридными двигателями

Как и всё новое, необычное и интересное, автомобили с гибридными двигателями отличаются от своих классических собратьев большей стоимостью. Сегодня гибридные автомобили гораздо превышают в стоимости автомобили с аналогичными характеристиками, но с бензиновыми двигателями. Например, гибридная Toyota Camry превосходит по стоимости своего бензинового собрата почти на 7 000 долларов. Стоимость гибридной Honda Civic возросла на 4 000 долларов по сравнению со своей традиционной моделью. Lexus GS 450h – это прекрасный динамичный (от 0 до 100 всего за 5,9 секунд) автомобиль, который ещё и гораздо экономичнее аналогичных по мощности седанов с восьмицилиндровыми двигателями. Топливный расход этого автомобиля приблизительно 8 литров на 100 километров в смешанном цикле. Средняя розничная цена на этот автомобиль в Украине в среднем будет составлять около 80 000 долларов.

На тему внедрения гибридных автомобилей, конечно, можно рассуждать долго и занимать определённые позиции и отстаивать свои точки зрения, но ясно одно – будущее не за горами и скоро этот скачок будет совершён. Перемены в автомобилестроении грядут грандиозные! И надеемся это будет то, что нужно всем нам.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Гибридные автомобили. Принцип работы

ГИБРИДНЫЕ АВТО HEV

Популярные марки гибридных автомобилей

Традиционные гибридные автомобили часто ставят в один ряд с плагин-гибридами, однако, в отличие от последних, они не могут заряжаться от сети. Аккумуляторы обычных гибридов могут заряжаться только энергией, производимой ДВС, а точнее – рекуперативной энергией, образующейся в процессе торможения или избыточной работы двигателя. Гибриды способны проехать только на электротяге до 1,5 км на небольших скоростях и при небольшой снаряженной массе. Поэтому их нельзя назвать электромобилями в полном смысле слова, скорее, они – “электрифицированные” (electrified) автомобили.

Принцип работы гибридных автомобилей

Гибрид работает за счет рабочего союза двух моторов — бензинового и электрического. Оба двигателя работают синхронно с одной существенной разницей — основная работа по созданию вращательного момента приходится на топливный мотор, а электрический двигатель работает в качестве вспомогательного элемента. ДВС также отвечает за выработку энергии для питания аккумуляторов.

Автомобили с гибридной установкой могут передвигаться на чистом электричестве на небольшие расстояния, однако отлично экономят горючее и увеличивают запас хода на одной заправке. Гибридизация автомобильного парка распространяется на большинство социальных секторов. Например, полиция в Украине ездит на гибридных Mitsubishi Outlander или Toyota Prius.

Купить Chevrolet Volt в наличии в Украине

https://carusell.mobi/products/category/avto-v-nalichii

Купить Chevrolet Volt в США на аукционе Копарт

 https://www.copart.com/ru/search/chevrolet/?displayStr=Chevrolet&from=%2FvehicleFinder

Преимущества использования гибридных автомобилей

  • Экономная эксплуатация. Одно из главных достоинств машин подобной модификации. Для ее достижения необходимо сбалансировать все технические параметры, но одновременно сохранить полезные показатели стандартного авто: мощность, способность к разгону, скорость. Возможность накапливать кинетическую энергию во время тормоза помогает снизить износ тормозных колодок.
  • Экологическая чистота. Снижение затрат топлива позитивно повлияло на окружающую среду. Скопление машин на дорогах мегаполисов — обычное явление, а полная остановка двигателей в таком месте играет первостепенную роль. Проблему утилизации использованных аккумуляторов решили применением батарей меньшей емкости. Развитие гибридных механизмов для общественного транспорта и грузовых автомобилей еще сильнее улучшит экологию окружающей среды в городской местности.
  • Увеличение запас хода. Самый ценный ресурс — время. Если снизить заезды на заправки вполовину, то у владельца гибридной машины освободится достаточно времени для эффективного выполнения более важных дел.
  • Повторное применение энергии. В моторе на углеродном горючем убрали основной изъян — невозможность вернуть энергию обратно в топливо. Инженеры уже давно пытались разработать технологию, которая поможет сохранить энергию при движении для ее повторного использования. Однако пока только электрическую энергию удается сохранить дешево и с минимальными потерями. Для накопления используется батарея и специальные конденсаторы.

Основным преимуществом гибридов перед обычными автомобилями является меньший расход топлива. Например, гибрид Toyota Prius расходует в смешанном цикле всего 4,7 л бензина на 100 км пути. Однако, в сравнении со всеми вышеперечисленными видами электрических автомобилей, гибриды более затратны в обслуживании. 

Сегодняшние гибриды – это не только компактные седаны и хэтчбеки, но и внедорожники. Почти все автопроизводители имеют в своей модельной линейке хотя бы один гибрид.

 

Главный игрок на рынке гибридных автомобилей – это компания Toyota. За все время японский производитель реализовал более 5 миллионов гибридов. Собственно, Toyota и произвела первый в мире гибрид – Prius. Среди других гибридных среднеразмерных седанов можно назвать Ford Fusion (продающийся на рынке США), Honda Accord, Hyundai Sonata, Kia Optima и Toyota Camry.

Также, Toyota давно предлагает гибридный вариант среднеразмерного кроссовера Highlander, а в этом году к нему присоединится и гибридная версия популярного компактного кроссовера RAV4. В целом, число гибридных моделей Toyota, предлагающихся сегодня на мировом рынке, составляет более 20. 
Премиальный “тойотовский” суббренд Lexus тоже уже давно предлагает гибридную версию кроссовера RX.

 

Недостатки владения гибридными авто

  • Сложность производства. Изготовление гибридных машин сложнее и дороже традиционных моделей с ДВС. Аккумуляторы регулярно разряжаются. Американцы пытаются решить проблему высокой стоимости льготами. Мало производителей занимаются разработкой собственных гибридов. Сегодня самой удачной серийной гибридной версией считается Toyota Hybrid Synergy Drive.
  • Высокая цена некоторых экземпляров. Этот тезис является результатом того, что гибридные автомобили сложнее производить и тяжелее создать комплектующие. Естественно, некоторые модели стоят намного дороже, чем аналоги с ДВС.
  • Утилизация батарей. Автомобили с гибридным механизмом меньше, чем электрокары, но все же подвержены проблеме переработки аккумуляторов. Исследовательские центры еще мало изучают влияние выбрасываемых батарей на окружающую среду, но оно вполне может быть опасным.

В Украине нашли применение отработанным аккумуляторным батареям с гибридных авто. Они могут использоваться в качестве стационарных накопителей электроэнергии. 
Собранные вместе, снабжённые инвертором и сетевым фильтром 5-10 аккумуляторов от гибрида могут обеспечить несколько коттеджей или небольшой магазин (офис, промышленный объект) резервным питанием во время аварийных отключений на несколько часов. А 33 батареи для гибрида способны послужить буферным накопителем электричества для 50 домов и смогут питать их без поддержки сети 4-6 часов.
Такая система может заряжаться во время спада потребления энергии и выдавать мощность во время пика. Также аккумуляторные батареи с гибридных авто устраняют неравномерности в выработке энергии на ветровых и солнечных электростанциях.

Каждый владелец гибридной машины на личном опыте может узнать о недостатках и преимуществах подобного транспорта. Пока главным минусом является массивный и дорогой аккумулятор, который занимает много места в автомобиле. Гибридный транспорт станет популярнее, когда производители начнут ставить в машины надежные и небольшие батареи.

Взрывная смесь

Современная автопромышленность обзавелась еще одним перспективным направлением развития — гибридизация. Сотни производителей наперегонки изготавливают машины со смешанной силовой установкой. В таких автомобилях достаточно и плюсов, и минусов. Но давайте подробнее разберемся, с чего же все началось.

История гибридных автомобилей

Первый гибридный тандем ДВС с электромотором появился в 1905 году благодаря инженеру из Бельгии Генри Пайперу. Еще один талантливый изобретатель того времени — немец Фердинанд Порше. Его гибридное детище получило название Lohner Electric Chaise. Когда американский предприниматель Генри Форд добавил в производство конвейерную ленту, отрасль гибридных автомобилей начала увядать. Бензиновые машины начали собирать быстро, а стоили они дешево. Выгода и продавцу и покупателю.

Легендарное возвращение случилось в 1970-е годы, когда повысились требования к экологическим характеристикам машин. Тогда и вспомнила автоиндустрия о наработках 60-летней давности от Порше, Пайпера и других талантливых изобретателей. Компании одна за другой начали выпускать гибридные автомобили. Первыми прощупали почву немцы — Volkswagen, позже Audi. В 1990-е годы трудолюбивые японцы из Toyota пополнили ряды производителей экологичного транспорта — в 1997 году вышло первое поколение Toyota Prius.

Конкуренты долго не воспринимали всерьез старания японской компании. Электрическая начинка была слишком дорогой, такое производство почти не приносило дохода. Однако Toyota со временем научилась делать доступные батареи с повышенной емкостью, наращивала изготовление и снижала себестоимость. Не прошло и пару лет, как труды принесли результат. Японцы ушли далеко вперед в разработках гибридных агрегатов. Тут и спохватились другие производители. Пора что-то изготавливать, чтобы не попасть в аутсайдеры. 

Каковы будущие перспективы HEV?

По сравнению со стандартными автомобилями, гибриды намного эффективнее экономят топливо и более экологичные. Современные модели с гибридными установками для езды на малой скорости используют исключительно электродвигатель, соответственно полностью отсутствует количество вредных выбросов в атмосферу. В нашей стране гибридизация проходит медленно из-за нескольких причин:

  • недостаточно информации о преимуществах гибридных автомобилей;
  • большинство известных моделей — дорогостоящие люксовые модели.

Однако развитие и увеличение спроса на гибридный транспорт присутствует. Доля экологичного транспорта постепенно растет, как на внутренних рынках, так и на международной арене.

Купить гибридный автомобиль  из США Вы можете у компании CARuSELL Motors из наличия в Украине, или машин, которые в пути или под заказ из США, а также обратившись  по телефону 050 277 65 07
Гибриды - отличный способ сэкономить на топливе и уменьшить загрязнение окружающей среды.

Рекомендуем рассмотреть вариант покупки

АВТО ИЗ США

ВАМ ТАКЖЕ МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНО:

Гибридный автомобиль Chevrolet Volt →

Chevrolet Volt 2018 характеристики, обзор и фото →

Chevrolet Volt 2012 - Chevrolet Volt 2016, характеристики →

Chevrolet Volt обзор авто из Америки →

Шевроле Вольт плагин-гибрид из США →

Chevrolet Volt - электромобиль с увеличенным запасом хода →

Растаможка электромобилей 2019 →

Электромобили - главные преимущества покупки →

Купить бу Авто в Украине, советы при покупке  →

Часто задаваемые вопросы при покупке авто из США →

Покупка авто в США на аукционе. Как правильно купить бу авто  →

Срок доставки авто из Америки →

 

CARuSELL Motors                   

+38 050 277 65 07                 

                                                 

Что такое автомобиль гибрид?

Гибридный автомобиль (hybrid) представляет собой транспорт, который оснащается не привычным двигателем внутреннего сгорания, а так называемым гибридным силовым агрегатом. Главным отличием гибридных автомобилей является то, что транспортные средства данного типа приводятся в движение посредством использования нескольких источников энергии: тепловой и электрической. Другими словами, гибридная машина имеет на борту несколько типов двигателей, которые приводят в движение автомобиль.

Что касается самого понятия гибридного двигателя, то данный термин многими ошибочно понимается как особая силовая установка. На самом деле под «гибридом» следует понимать несколько двигателей разного типа, которые объединены в комплексную единую систему по преобразованию различных источников энергии в полезную работу. В современном автомобилестроении машины гибриды оснащаются двумя типами силовых агрегатов: электродвигатель работает в паре с двигателем внутреннего сгорания.

Содержание статьи

Основные преимущества и недостатки гибридных авто

Главным плюсом от использования тандема ДВС и электромотора стало заметное снижение расхода горючего. Показатель расхода топлива у современных гибридных машин до 30 % меньше по сравнению с обычными авто. Сжигание меньшего количества бензина или солярки одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные авто являются  более экономичными и дружелюбными к окружающей среде сравнительно с традиционными аналогами, которые оснащаются только ДВС. Также гибриды производят меньше шума в процессе работы.

Что касается электромобилей, гибридные решения сравнительно с электрокарами имеют больший запас хода, а также являются «универсальными» с точки зрения повседневной эксплуатации. Гибрид не требует обязательной зарядки от электросети и заправляется простым бензином. После сжигания топлива часть энергии накапливается в аккумуляторе, от которого приводится в действие электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора выступает рекуперация торможения, то есть преобразование кинетической энергии движущегося авто в электричество.

Также гибридные авто имеют целый ряд конструктивных решений и максимум вспомогательных систем для высокой экономичности и снижения уровня вредных выбросов: система старт-стоп, изменение фаз ГРМ, система EGR, подогрев ОЖ отработавшими газами и т.д.

К недостаткам гибридов эксперты относят высокую начальную стоимость, а также определенные сложности в процессе ремонта и обслуживания подобных машин. Еще одним минусом является возможный критический разряд аккумулятора гибрида и быстрый выход из строя данного элемента в условиях значительных колебаний температур.

Стоит добавить, что хотя гибридные машины демонстрируют высокие показатели экономичности в городском потоке (постоянные остановки, работа в режиме холостого хода, движение на малых скоростях), на трассе эффективность гибридной силовой установки не так заметна. Дело в том, что в основе работы гибридов лежит определенное распределение нагрузок между агрегатом на электротяге и двигателем на углеводородах. Для поддержания высокой скорости основная нагрузка ложится именно на ДВС, в результате чего расход топлива закономерно возрастает.

Как взаимодействует ДВС и электромотор в гибридах

Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из силовых установок задействуется при определенных условиях. Если машина простаивает или движение происходит на малой скорости, тогда колеса крутит электродвигатель. Для ускорения и дальнейшего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель. Последующее развитие технологии привело к тому, что на гибридах встречается несколько вариантов реализации взаимодействия привычного двигателя и электрического мотора. Такое взаимодействие может быть:

  • последовательным;
  • параллельным;
  • последовательно-параллельным;

Последовательное взаимодействие

Последовательная схема напоминает электромобили, так как движение транспортного средства реализуется посредством работы электромотора. ДВС в такой конструкции подключается к генератору, от генератора питание поступает на сам электродвигатель, а также параллельно происходит заряд аккумуляторной батареи. На одном заряде литий-ионного аккумулятора с увеличенной емкостью зачастую можно пройти около 50 км. пути, после чего задействуется ДВС, который продлевает указанный отрезок до 10 раз (около 500 км.)

Параллельное взаимодействие

Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как отдельной работы ДВС и электромотора, так и одновременное функционирование. Данная конструкция реализуется путем объединения при помощи специальных муфт электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Подобные автомобили гибридного типа получают маломощный электродвигатель, который не только движет автомобиль, но и отдает мощность при разгоне. Зачастую такой электромотор является стартером и автомобильным генератором, конструктивно занимая промежуточное положение между ДВС и КПП.

Последовательно-параллельное взаимодействие

В указанной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электромотор соединяются посредством планетарного редуктора. Особенностью данной схемы реализации является то, что каждая силовая установка может задействоваться и отключаться, отдавая при этом минимум или максимум мощности на колеса. Более того, указанная мощность отдается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, который питает электромотор гибрида.

Лидером на рынке гибридных автомобилей сегодня является корпорация Toyota, которая использует последовательно-параллельную реализацию под названием Hybrid Synergy Drive. 

Электрический двигатель, ДВС и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания отдает минимум мощности на «низах» (цикл Аткинсона), позволяя экономить топливо. Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:

  1. Экономичный режим движения только на электротяге с отключенным ДВС, во время которого электромотор питается от аккумулятора.
  2. Поддержание заданной скорости путем распределения мощности ДВС на колеса и генератор, от которого питается параллельно работающий электродвигатель. Также осуществляется дозарядка аккумулятора.
  3. Режим интенсивного ускорения и серьезных нагрузок, когда ДВС и электромотор работают параллельно. В данном режиме электрический двигатель питается от батареи, без отбора мощности у генератора.

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

  • Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
  • В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
  • Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
  • ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
  • Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды. Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.
Идея экономии горючего в гибридных авто состоит в том, чтобы при заряженном аккумуляторе как можно дольше двигаться только на электротяге на скоростях до 60 км/ч., чего зачастую хватает в плотном городском потоке. Также необходимо добавить, что система учитывает большое количество факторов: наружную температуру, степень прогрева ДВС и ОЖ, заряд батареи, движение под уклон или на горку и т.д. В разных условиях гибрид может задействовать ДВС, а может передвигаться только на электрической энергии.
  • Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
  • На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители ГБО производят оборудование, совместимое с электронным блоком управления гибридным авто.

Читайте также

  • Генератор в машине: что это такое?

    Принцип работы и устройство автомобильного генератора. Составные элементы генератора переменного тока в автомобиле: ротор, статор, обмотки, регулятор.

Как работает гибридный двигатель, автомобиль гибрид

Критическая ситуация с экологией и постоянный рост цен на топливо заставляют искать производителей транспорта новые решения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) усовершенствуются, модифицируются и «смешиваются» с электродвигателями. Для чего это делается, как работает гибридный двигатель, рассмотрим в сегодняшней публикации.

Идею соединить два агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель) новой не назовешь. В 1897 году французская компания Parisienne des Voitures Electriques начала производство авто с гибридными двигателями, а немногим позднее американская General Electric выпустила первый гибрид с бензиновым четырехцилиндровым двигателем. Но тогда такое новшество оказалась экономически нецелесообразным. Топливо было дешевым, а мощность автомобиля-гибрида уступала мощности традиционных моделей. Но времена изменились. Топливо дорожает, экологическая обстановка ухудшается. Автомобили со смешанными силовыми агрегатами стали актуальными и начали набирать популярность.

Простыми словами о сложном

Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.

Для движения по городу, когда от двигателя не требуется выработки большой мощности, используется электродвигатель. Во время движения по загородным трассам компьютер отключает электродвигатель и задействует топливный агрегат.

При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают двигатели, работающие на водороде.

Экономия электроэнергии в гибридных двигателях

Известно, что на движение автомобиля затрачивается огромное количество энергии. В связи с этим возникает закономерный вопрос: как электромотор даже в условиях малых нагрузок может долго работать без дополнительного прицепа с аккумуляторами. Чтобы понять принцип работы электродвигателя автомобиля, нужно проследить весь процесс от начала движения до остановки.

Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор. Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно.

При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора. При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС. Тормозной механизм автомобиля с гибридным двигателем устроен таким образом, что образовавшаяся во время торможения энергия, преобразовывается в электрическую и тоже идет на питание электромотора. Такое торможение получило название «рекуперативное».

Рассмотренный выше алгоритм работы описывает общую картину работы гибридного силового агрегата автомобиля. На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный.

Последовательная схема гибрида

Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора. Генератор, получая энергию от ДВС, преобразует ее в электрическую и запитывает электромотор, который приводит автомобиль в движение.

Такая схема, как правило, применяется в маломощных автомобилях (малолитражках). Но используемый аккумулятор имеет большую емкость, с возможностью зарядки от обычной электросети. Большая емкость АКБ позволяет минимизировать использование ДВС, то есть автомобиль может двигаться на электродвигателе, который питается только от аккумулятора. Chevrolet Volt – это одна из моделей автомобилей, в которой использована последовательная схема гибрида.

Параллельная схема гибридного автомобиля

Принцип работы параллельной схемы заключается в том, что ДВС и электромотор установлены таким образом, что появляется возможность их использовать как вместе, так и по отдельности. Но все же основная функция электромотора в такой схеме – это создание дополнительной мощности ДВС при ускорении. Кроме того электродвигатель выполняет функции стартера и генератора. Аккумуляторы при такой схеме не требуют дополнительной подзарядки, им хватает энергии, вырабатываемой при движении.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – модели с параллельной схемой гибридного двигателя.

Последовательно – параллельная схема гибрида

В этой схеме ДВС и электромотор связывает между собой планетарный редуктор, при помощи которого мощность от обоих двигателей передается на ведущие колеса.

Смешанная схема отличается от параллельной наличием генератора, создающего энергию для электродвигателя.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – это представители полного гибрида.

Положительные стороны гибридных двигателей

  1. Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
  2. Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
  3. Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
  4. В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
  5. Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
  6. Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
  7. В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
  8. Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.

Недостатки гибридов

  1. Высокая стоимость автомобиля.
  2. Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
  3. Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.

Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.

Как работают гибридные электромобили?

Подключаемые гибридные электромобили (PHEV) используют батареи для питания электродвигателя и другого топлива, такого как бензин, для питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Аккумуляторы PHEV можно заряжать от розетки или зарядного оборудования, от ICE или посредством рекуперативного торможения. Автомобиль обычно работает на электроэнергии до тех пор, пока аккумулятор почти не разрядится, а затем он автоматически переключается на использование ДВС.Узнайте больше о подключаемых гибридных электромобилях.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты подключаемого гибридного электромобиля

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электроприводом вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора, а также обеспечивает питание аксессуаров транспортного средства.

Порт зарядки: Порт зарядки позволяет автомобилю подключаться к внешнему источнику питания для зарядки тягового аккумулятора.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров автомобиля и зарядки вспомогательной батареи.

Электрогенератор: Вырабатывает электричество от вращающихся колес во время торможения, передавая эту энергию обратно в блок тяговых аккумуляторов. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Тяговый электродвигатель: Используя мощность от тягового аккумулятора, этот электродвигатель приводит в движение колеса транспортного средства. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Выхлопная система: Выхлопная система направляет выхлопные газы из двигателя через выхлопную трубу. Трехкомпонентный катализатор предназначен для уменьшения выбросов выхлопной системы при выходе из двигателя.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливный бак (бензин): В этом баке хранится бензин на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится двигателю.

Двигатель внутреннего сгорания (с искровым зажиганием): В этой конфигурации топливо впрыскивается либо во впускной коллектор, либо в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, а топливно-воздушная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. .

Бортовое зарядное устройство: Принимает входящую электроэнергию переменного тока, подаваемую через порт зарядки, и преобразует ее в мощность постоянного тока для зарядки тягового аккумулятора.Он также обменивается данными с зарядным оборудованием и отслеживает характеристики аккумулятора, такие как напряжение, ток, температуру и состояние заряда, во время зарядки аккумулятора.

Контроллер силовой электроники: Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Тяговый аккумулятор: Накапливает электроэнергию для использования тяговым электродвигателем.

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Тенденции в технологии гибридных двигателей

| Для Construction Pros

Гибридизация ведется долгое время, поэтому этот термин не нов, но он все еще развивается, поскольку новые источники энергии, технологии и мощности становятся доступными и доступными.Всего лишь короткое десятилетие назад основная дискуссия о гибридных решениях была сосредоточена вокруг параллельной гидравлической гибридной трансмиссии по сравнению с последовательной из-за ее способности захвата и высвобождения энергии с высокой плотностью. Поскольку гибридные источники питания, такие как батареи, эволюционировали, чтобы обеспечить более быстрое высвобождение энергии, и снизились в цене, они стали более разумными вариантами гибридных решений, встраиваемых в шасси или другие части машины.

Но все больше и больше производители двигателей видят убедительный аргумент в пользу гибридов, помимо повышения чистоты и эффективности; Гибридные двигатели позволяют использовать более низкую мощность и, следовательно, более компактные двигатели, а также предоставляют OEM-производителям и клиентам больше возможностей для оптимизации выбора топлива или мощности в зависимости от предпочтений и доступности.

Речь идет о сокращении габаритов

В последнее время производители двигателей уделяют особое внимание своим гибридным решениям. Kubota Engines, например, в прошлом году выпустила свою систему Micro Hybrid Technology, которая включает 48-вольтовый мотор-генератор вместо традиционного генератора переменного тока. Цель состоит в том, чтобы активировать возможности повышения мощности электродвигателя на 10 кВт только тогда, когда необходимо справляться с прерывистыми перегрузками, чтобы выбор двигателя не должен был основываться на пиковой энергии, а скорее на частых потребностях в мощности для обычных рабочих функций.

Подробнее о запуске гибридных технологий см. На сайте www.oemoffhighway.com/21076407.

По словам Котаро Сиозаки, менеджера по продвижению продаж в Kubota Corp., «Некоторые приложения, такие как вилочные погрузчики и колесные погрузчики [должны выбирать объем двигателя на основе] пиковой нагрузки, даже если количество времени, в течение которого они используют пиковую нагрузку, очень ограничено в начале работы. Из-за этого им приходится выбирать большие двигатели. Но, имея возможность получать энергию от батарей или электродвигателей, им не нужно полагаться на двигатель для получения полной мощности.

На выставке CONEXPO Кубота представил прототип микрогибридной системы V3307. Система интегрируется с электронной системой управления двигателем, что делает ее совместимой со многими существующими дизельными, бензиновыми, сжиженными и природными газовыми двигателями Kubota во всех диапазонах мощности. Используя независимую трансмиссию, система Micro-Hybrid поддерживает доступ к существующим положениям ВОМ обычного двигателя, что делает ее пригодной как для существующих, так и для новых приложений, для которых может потребоваться более компактная конструкция.

Смотрите и учитесь: Kubota Engine Details Micro-Hybrid Technology, www.oemoffhighway.com/21128550.

Речь идет об опциях

Брейден Каммауф, глава промышленного бренда FPT в Северной Америке, не хочет сообщать производителям, каким должен быть их выбор мощности. Модульный многомощный двигатель F28 от FPT недавно представил гибридную версию в Северной Америке на выставке CONEXPO 2020, добавив к ранее доступным дизельным и природным газам опциям компании.Универсальная конструкция делает F28 лучшим вариантом для сдачи в аренду от телескопических погрузчиков до генераторов.

По объему 3,4-литровый двигатель приближается к 2,2-литровому двигателю. Как такое возможно? «Легкая система рециркуляции отработавших газов» FPT и DOC (катализатор окисления дизельного топлива): «Поскольку у нас мало твердых частиц, нам не нужна большая фильтрация, поэтому наша установка может быть такой маленькой», - объясняет Каммауф. Благодаря сроку службы фильтра до 600 часов и всем точкам обслуживания на одной стороне двигателя, FPT Industrial позиционирует этот двигатель как надежный выбор для рынка аренды.«Когда мы настраивали этот двигатель, мы думали о легком строительном оборудовании, таком как телескопические погрузчики, которые поступят на рынок аренды».

Модульность - важный актив, позволяющий создавать наиболее универсальные решения для самых разнообразных приложений. Расширенный конфигуратор DEUTZ позволяет своим клиентам выбирать из модульного ряда приводных систем компании, включая дизельные, газовые, гибридные, электрические и водородные технологии. Приобретение компанией Futavis в Германии в 2019 году было инвестицией в разработку и использование аккумуляторных технологий в соответствии с стремлением компании создавать электрифицированные решения.

По словам председателя правления DEUTZ доктора Фрэнка Хиллера: «Решая задачу обеспечения устойчивости приводных решений в будущем, мы всегда открыты для всех технологий. Наш подход основан на разумных комбинациях электроприводов и двигателей внутреннего сгорания, которые дают возможность работать с нулевым выбросом углерода в будущем с использованием экологически безопасных видов топлива ». Одним из примеров является предлагаемый DEUTZ водородный двигатель TCG 7,8 ч3 - экономичная альтернатива другим технологиям с нулевым уровнем выбросов, таким как топливные элементы.

Еще раз подчеркнув приверженность рынкам аренды и оборудованию, DEUTZ представила систему электрического гибридного привода, специально разработанную для подъемных платформ для работы с малой нагрузкой. Гибридный двигатель DEUTZ D1.2 сочетает в себе компактный трехцилиндровый дизельный двигатель объемом 1,2 литра и электродвигатель на 48 В. Двигатель (а также D1.7, вариант объемом 1,7 литра) был разработан для удовлетворения растущих требований к эффективности малых подъемных платформ, траншейного оборудования и мини-погрузчиков с бортовым поворотом, насосных агрегатов, а также оборудования для газонов и сада.

Смотри и учись: DEUTZ излагает стратегию альтернативной энергетики, www.oemoffhighway.com/21125599

После презентации нескольких вариантов гибридных двигателей на выставке bauma 2019 Perkins представила гибридно-электрическую концепцию второго поколения, чтобы предложить OEM-производителям нулевую цену. выбросы, нулевой шум, только электрический режим. «Perkins нацелена на предоставление большего выбора и повышение ценности для наших клиентов. Гибридные концепции, которые мы демонстрируем, являются примерами технологий будущего, которые поднимут эффективность машин на новый уровень, - говорит Том Нанкервис, менеджер по маркетингу электрификации.«С нашим ассортиментом гибридных двигателей клиенты могут уменьшить размер своего двигателя и использовать гибридную мощность для пиковых нагрузок, или они могут снизить мощность дизельного двигателя, выбрав снижение расхода топлива до 20%».

Слушайте и учитесь: Perkins рассказывает о гибридных технологиях в двигателях, www.forconstructionpros.com/21122479

Для OEM-производителей, арендаторов и конечных пользователей гибридные транспортные средства останутся здесь. Вариации постоянно растут, и преимущества продолжают расти, поскольку производители двигателей исследуют более сложные пути и стратегии, чтобы выжать больше полезности из меньшего блока.

Как работают гибридные автомобили | HowStuffWorks

Устройство деления мощности является сердцем Toyota Prius. Это умная коробка передач, которая объединяет бензиновый двигатель, генератор и электродвигатель. Это позволяет автомобилю работать как параллельный гибрид - электродвигатель может приводить в действие автомобиль сам по себе, газовый двигатель может приводить в действие автомобиль самостоятельно или они могут приводить в действие автомобиль вместе. Устройство разделения мощности также позволяет автомобилю работать как гибрид серии - бензиновый двигатель может работать независимо от скорости автомобиля, заряжая батареи или обеспечивая питание колес по мере необходимости.Он также действует как бесступенчатая трансмиссия (CVT), устраняя необходимость в механической или автоматической коробке передач. Наконец, поскольку устройство разделения мощности позволяет генератору запускать двигатель, автомобилю не нужен стартер.

Устройство деления мощности представляет собой планетарный ряд (ниже). Электродвигатель соединен с зубчатым венцом зубчатой ​​передачи. Он также напрямую связан с дифференциалом, приводящим в движение колеса. Таким образом, независимо от скорости вращения электродвигателя и зубчатого венца зависит скорость автомобиля.


Планетарный редуктор Prius

Генератор соединен с солнечной шестерней зубчатой ​​передачи, а двигатель - с водилом планетарной передачи. Скорость коронной шестерни зависит от всех трех компонентов, поэтому все они должны постоянно работать вместе, чтобы контролировать выходную скорость.

Когда вы ускоряетесь, сначала электродвигатель и аккумуляторы обеспечивают всю мощность. Зубчатый венец устройства деления мощности соединен с электродвигателем, поэтому он начинает вращаться вместе с двигателем.Водило планетарной передачи, которое соединено с двигателем, неподвижно, поскольку двигатель не работает. Поскольку коронная шестерня вращается, планеты должны вращаться, что приводит к вращению солнечной шестерни и генератора. По мере ускорения автомобиля генератор вращается с любой скоростью, необходимой для того, чтобы двигатель оставался выключенным. Вы можете увидеть все это ниже:


Наблюдайте за устройством распределения мощности
Prius, когда автомобиль разгоняется от 0 до 30 миль в час.

Когда вы достигнете скорости примерно 40 миль в час (64 км / ч), включится бензиновый двигатель.Генератор внезапно меняет скорость, заставляя водило сателлита повернуться и запустить двигатель. Когда двигатель работает, он устанавливает постоянную скорость, в то время как генератор изменяет свою скорость, чтобы соответствовать выходной скорости электродвигателя. Если вы действительно сильно ускоряетесь, мотор будет потреблять дополнительную мощность от батарей. Как только вы наберете скорость на автостраде, автомобиль будет двигаться под действием газа и электроэнергии, при этом вся электроэнергия будет поступать от генератора.

Как и Insight, Prius не требует подзарядки; бортовой генератор автоматически поддерживает необходимый уровень заряда аккумуляторов.

И Honda, и Toyota имеют длительную гарантию на свои гибридные компоненты. Insight имеет восьмилетнюю / 80 000-мильную гарантию на большую часть трансмиссии, включая батареи, а Prius имеет восьмилетнюю / 100 000-мильную гарантию на батарею и гибридные системы. Двигатели и батареи в этих автомобилях обычно не требуют обслуживания в течение всего срока службы автомобиля (однако, если вам все же придется заменить батареи после истечения срока гарантии, это, вероятно, будет стоить вам несколько тысяч долларов).Двигатель не требует большего обслуживания, чем двигатель любого другого автомобиля, а поскольку оба гибрида имеют рекуперативное торможение, тормозные колодки могут даже прослужить немного дольше, чем у большинства автомобилей.

Получить гибридную мощность, безусловно, сложнее, чем использовать прямую бензиновую мощность или прямую электрическую мощность. В следующем разделе мы рассмотрим, почему гибридные технологии так желательны как для потребителей, так и для производителей автомобилей.

Компания Caterpillar представляет концепцию гибридного двигателя

На выставке CONEXPO-CON / AGG 2020 компания Caterpillar Inc.дает участникам возможность заглянуть в будущее двигателей Cat в дополнение к уникальным услугам и решениям, которые доступны сегодня, чтобы помочь нашим клиентам добиться успеха.

Краткий обзор Engine Insights

Прошли те времена, когда мы просматривали несколько приложений, чтобы получить ценную информацию на телефоне или планшете. Инновационные решения, предлагаемые цифровыми сервисами Cat, переносят полные телематические данные - независимо от бренда - на одну простую для понимания приборную панель. Это позволяет пользователям быстро получить доступ к важной диагностике двигателя, а также к местонахождению двигателя, что позволяет владельцам двигателей быть более активными, когда дело доходит до технического обслуживания и ремонта двигателя.

«Цифровые услуги Cat позволяют клиентам узнать местонахождение своих активов, связав их с помощью наших решений для подключения», - говорит Джамаал Крейтон, старший специалист по цифровой стратегии. «Это также обеспечивает компонент безопасности. У нас есть клиенты, которые находили оборудование, которое было украдено, потому что датчики в оборудовании отправляли отчеты о местоположении ».

Абоненты цифровых услуг Cat также могут использовать эту услугу, чтобы избежать простоев. Это связано с тем, что включенная технология позволит обслуживающему персоналу устанавливать исправления в устройство двигателя, вносить соответствующие обновления и запускать его в течение нескольких часов, а не недель.А когда время - деньги, минуты могут накапливаться.

Инновационные гибридные технологии

Компания Caterpillar продемонстрирует одну из концепций гибридных двигателей, которые она изучает, чтобы расширить текущий портфель решений, доступных для производителей оригинального оборудования (OEM). Гибридная концепция Cat C18 помогает оптимизировать производительность машины с помощью новейших технологий для сбора излишков энергии через параллельную гибридную систему, которая, при необходимости, будет возвращать энергию обратно в машину.Это дает возможность решать традиционные проблемы, связанные с расходом топлива, уровнями выбросов и требованиями к последующей обработке, новыми способами, которые приносят больше пользы производителям оборудования и конечным пользователям.

«Гибридная концепция C18, которую мы представили на CONEXPO, является одним из примеров того, как мы оцениваем различные технологии и услуги с целью предложить нашим клиентам большую ценность», - говорит Джеймс Гардинер, менеджер по разработке гибридных продуктов. концепция. «Гибридные системы предлагают множество преимуществ OEM и конечному пользователю: уменьшение габаритов двигателя, снижение уровня шума и выбросов, повышение производительности машины и многие другие повышения эффективности за счет надлежащей интеграции всей системы машины, включая двигатель, гибридную систему, трансмиссию и другие компоненты. с машиной.”

Двигатели на дисплее

Участники могут поближе познакомиться с Cat C9.3B и C3.6. Прохожие в северном зале также могут заметить на выставке промышленную силовую установку Cat C4.4.

Другие двигатели, представленные на стенде промышленных двигателей Cat (S84331), будут включать:

  • C1.1
  • C2.8
  • C7.1
  • C13B
  • C32

без проблем Техническое обслуживание с соглашением о ценности для клиента

Мы не называем это контрактом на техническое обслуживание, потому что это гораздо больше.Соглашение о потребительской ценности (CVA) - это спокойствие, безопасность со стороны опытных дилеров, простота владения и обслуживания.

«Эти соглашения действительно приносят пользу потребителю. Хотя нет никаких сомнений в том, что профилактическое обслуживание является основой каждого CVA, бесперебойная работа двигателя, передовая поддержка и долгосрочные отношения лежат в основе того, что мы делаем », - говорит Роб Крузики, менеджер по соглашению о ценности для клиентов.

Независимо от того, есть ли у вас одна единица оборудования или большой парк, услуги, содержащиеся в CVA, могут быть адаптированы к потребностям бизнеса клиента.

Как работают гибриды - подробности технологии гибридного синергетического привода Toyota

Компоненты гибридного автомобиля Toyota

Газовый двигатель

Основным источником энергии для гибридов Toyota остается бензиновый двигатель. Но это не обычные силовые агрегаты. Они созданы для обеспечения высокой эффективности и низкого уровня выбросов. Гибриды Prius и Camry основаны на четырехцилиндровом двигателе с циклом Аткинсона с высокой степенью расширения. Двигатели с циклом Аткинсона выжимают оптимальную энергию из сгорания бензина, увеличивая степень расширения и извлекая все до последней капли энергии из газо-воздушной смеси.Для большей мощности Highlander Hybrid оснащен двигателем V6 Otto, который повышает эффективность за счет сжатия топливной смеси перед зажиганием.

Электродвигатель привода

В результате отечественных технологий Toyota и работы, проделанной на чисто электрических транспортных средствах, электродвигатель с электрическим приводом представляет собой двигатель синхронного типа переменного тока, в котором используются постоянные неодимовые магниты и ротор, состоящий из уложенных друг на друга пластин из электромагнитной стали. Поскольку магниты расположены в оптимальной V-образной конфигурации, двигатель обеспечивает как высокую мощность, так и крутящий момент.

Блок управления мощностью

Блок управления мощностью - это мозг гибридной системы, объединяющий мощность газового двигателя и электродвигателя таким образом, который одновременно является бесшовным и обеспечивает высочайший уровень производительности. Блок содержит инвертор для преобразования постоянного тока от батареи в переменный ток для работы электродвигателя и преобразователь постоянного / постоянного тока для выработки тока 12 В. Кроме того, высоковольтная силовая цепь устройства повышает напряжение источника питания, что позволяет снизить ток и, как следствие, уменьшить размер инвертора.Больше силы. Меньше места.

Высоковольтная батарея

Гибридная никель-металлогидридная аккумуляторная батарея Toyota не требует подключения к электросети. Это связано с тем, что аккумулятор постоянно перезаряжается либо газовым двигателем через генератор в крейсерском режиме, либо электродвигателем во время замедления и рекуперативное торможение. А последняя батарея была усовершенствована за счет улучшенного материала электродов и новой конструкции соединения между элементами батареи.Испытания показывают, что аккумулятор сохраняет работоспособность до 300 000 км без ухудшения характеристик.

Генератор

Генератор синхронного типа переменного тока - это то, что нужно для зарядки аккумулятора и подачи энергии на мощный приводной электродвигатель (или двигатели в случае Highlander Hybrid) по мере необходимости. Чтобы обеспечить оптимальную мощность двигателя, генератор вращается на высоких скоростях, таким образом увеличивая диапазон об / мин с обычной максимальной выходной мощности 6500 до колоссальных 10 000 об / мин.Более высокая частота вращения увеличивает мощность в диапазоне средних скоростей и улучшает ускорение в диапазоне низких / средних скоростей. Результат - больше мощности, когда она вам нужна, без сжигания лишнего топлива.

Планетарная передача (устройство деления мощности)

Разделив мощность на два направления: механический и электрический, планетарная передача, также известная как «гибридная трансмиссия», может передавать мощность между двигателем, электродвигателем / генератором и колесами практически в любой комбинации, которую вы можете себе представить.Непосредственно связанный с двигателем вал вращения водила планетарной передачи внутри зубчатого механизма может передавать движущую силу на внешнюю коронную шестерню и внутреннюю солнечную шестерню с помощью шестерен. С другой стороны, вращающийся вал коронной шестерни напрямую связан с двигателем. Он передает приводную силу на колеса, а вал вращения солнечной шестерни напрямую связан с генератором. Поговорим о включении снаряжения.

Производительность системы

Запуск

При трогании с места, остановке на перекрестках и светофорах или движении с малой скоростью автомобиль приводится в действие только электродвигателем, потребляющим энергию от гибридной батареи через блок управления мощностью.Это не только экономит топливо и приводит к нулевым выбросам, но и электродвигатель также помогает процессу ускорения, мгновенно обеспечивая максимальный крутящий момент. Назовите это беспроигрышной ситуацией.

Разгон

Когда автомобилю нужно быстро разогнаться, чтобы обогнать другой автомобиль по шоссе, например, двигатель и электродвигатель привода объединяются, чтобы подавать мощность для плавного и мощного ускорения. Гибридная батарея вносит свой вклад, обеспечивая дополнительную энергию, необходимую для увеличения мощности привода.Комбинация прямой механической мощности от двигателя и электроэнергии от двигателя вместе с бесступенчатой ​​трансмиссией с электронным управлением (ECVT) обеспечивает быстрое ускорение, когда оно вам больше всего нужно.

Круиз

Во время движения и при нормальных условиях движения бензиновый двигатель и электродвигатель подают питание на колеса. На более высоких скоростях бензиновый двигатель выполняет большую часть работы, а электродвигатель включается, когда это необходимо; на более низких скоростях все наоборот.Мощность двигателя распределяется между колесами и генератором для максимальной эффективности с помощью планетарной передачи. Генератор приводит в действие электродвигатель, а также помогает заряжать гибридную батарею от избыточной мощности двигателя. Вот почему это называется системой гибридного синергетического привода: все это слаженно работает, обеспечивая потрясающие результаты.

Замедление / Тормоз

Для большинства автомобилей торможение означает потерю энергии из-за тепла и трения. Но когда вы убираете ногу с педали акселератора или тормозите гибридный автомобиль Toyota, вы действительно помогаете перезарядить аккумулятор и повысить эффективность системы.Благодаря системе рекуперативного торможения кинетическая энергия от колес преобразуется в электричество и передается электродвигателем в блок управления мощностью, а затем сохраняется в гибридной батарее. Другими словами, электродвигатель становится генератором, приводимым в движение колесами автомобиля. Эта система особенно эффективна при движении по городу. Повторно используемая энергия - теперь есть концепция.

Реверс

При включении заднего хода гибридного автомобиля в нормальных условиях работает только электродвигатель привода.Это потому, что блок управления мощностью отключает бензиновый двигатель, когда он не нужен - на низких скоростях или при движении накатом. Фактически, единственный раз, когда бензиновый двигатель включается при движении задним ходом, - это зарядка гибридной батареи.

Типы гибридных электромобилей (HEV) - x-engineer.org

Гибридный электромобиль (HEV) - это транспортное средство, которое использует два источника энергии для приведения в движение, один из которых составляет электрической энергии . В большинстве дорожных транспортных средств с гибридной трансмиссией используется двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в сочетании с электрической машиной (ЭМ).

По сравнению с обычным автомобилем, приводимым в движение ДВС, гибридный электромобиль способен выполнять следующие функции:

  • быстрый останов и запуск ДВС
  • рекуперация энергии во время торможения (рекуперативное торможение)
  • усилитель крутящего момента / усиление
  • электрический привод
  • выбег (опция)

Для получения более подробной информации о гибридных электромобилях, типах и их режимах работы, пожалуйста, прочтите статью Что такое гибридный электромобиль (HEV)?

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

Параллельная гибридная трансмиссия с двумя сцеплениями

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

Изображение: параллельный гибридный силовой агрегат с двумя сцеплениями

где:
ICE - двигатель внутреннего сгорания
EM - электрическая машина
TRN - трансмиссия
PE - силовая электроника

Первое сцепление между двигателем и электродвигателем позволяет двигателю быть отключенным от трансмиссии и двигаться в чистом режиме электромобиля.Кроме того, во время фаз замедления, отключив двигатель, мы можем устранить его тормозной эффект и повысить эффективность рекуперации кинетической энергии.

Второе сцепление позволяет отключить электрическую машину от трансмиссии и позволить автомобилю двигаться по инерции во время замедления. С точки зрения реализации второе сцепление является частью трансмиссии, а не отдельным компонентом.

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

Энергия

901 9013 Открыто состояние покоя
Режим Сцепление до состояния EM Сцепление после состояния EM
(1) Остановка и запуск двигателя Открыто / закрыто 9 Открыто / закрыто рекуперация Открыто Закрыто
Усилитель крутящего момента / усиление Закрыто Закрыто
Электропривод Открыто Закрыто
Закрыто Открыто

(1) при условии, что остановка / запуск двигателя выполняется с помощью дополнительного электрического стартера

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

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

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

Изображение: Nissan X-Trail hybrid
Кредит: Nissan

Гибридная система улучшает ходовые качества и расход топлива за счет использования двигателя для рекуперации энергии во время замедления и сохранения ее в батарее, а также поддержки двигателя за счет использования батареи для питания двигателя для езды на малой скорости и ускорения электромобиля.Кроме того, расход топлива увеличивается за счет использования аккумулятора для питания электронных компонентов автомобиля, когда автомобиль припаркован. Поскольку двигатель может быть отделен от трансмиссии, когда это необходимо, источник энергии как для двигателя, так и для двигателя может использоваться оптимально, что означает отсутствие потерь от трения двигателя при регенерации с двигателем, отделенным от трансмиссии, или во время движения электромобиля. .

В системе используется интеллектуальное 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 двигателем, а сцепление 2 установлено между двигателем и вариатором. Использование двигателя или мотора можно дифференцировать в зависимости от обстоятельств, выбрав «включено» или «выключено» для сцепления 1, что обеспечивает эффективное вождение.

Изображение: Nissan FF Hybrid Powertrain
Кредит: Nissan

Сцепление и двигатель гибридной системы спроектированы таким образом, чтобы вписаться в пространство 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. В качестве батареи системы была принята литий-ионная батарея с высокой выходной мощностью, разработанная для гибридов и обладающая отличными характеристиками разряда и зарядки.

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

Изображение: Nissan FR Hybrid Powertrain
Кредит: Nissan

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

Две муфты механически передают энергию двигателю и мотору. 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 достигается привод, который реагирует на ряд условий движения.

Литий-ионный аккумулятор гибридного автомобиля может разряжать 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 сокращается и, соответственно, способствует увеличению пробега.

Параллельная гибридная трансмиссия с трансмиссией с двойным сцеплением

В некоторых транспортных средствах, особенно с передним двигателем и передним приводом, упаковка компонентов имеет решающее значение из-за нехватки места. Установка муфты 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 трансмиссии с двойным сцеплением (DCT) и установка электрической машины на одном из входных валов после сцепления.

Изображение: Параллельный гибрид с трансмиссией DCT

В этой архитектуре электрическая машина интегрирована в подузел 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 механической траектории, отличной от траектории крутящего момента электрической машины.Крутящие моменты суммируются на зубчатом венце, соединенном 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 соединяются посредством двойного (двойного) мокрого сцепления.

В результате 7HDT300 представляет собой гибкую гибридную трансмиссию, пригодную для интеграции в легкие, полные и подключаемые гибридные электромобили. Полностью гибридный вариант трансмиссии включает в себя электрическую машину мощностью 40 кВт, которая позволяет электромобилю разгоняться до скорости 50-60 км / ч (в зависимости от области применения).

Изображение: Гибридная трансмиссия Getrag с двойным сцеплением 7HDT300
Кредит: Getrag

Изображение: Гибридная трансмиссия Getrag с двойным сцеплением 7HDT300 Интеграция электрической машины
Кредит: Getrag

Это решение позволяет отключение двигателя, открыв оба сцепления и чисто электромобиль.Отсоединение электрической машины от остальной трансмиссии также возможно путем отключения зубчатых синхронизаторов в трансмиссии.

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

Режим Состояние нечетных передач сцепления Состояние четных передач сцепления
(1) Остановка и запуск двигателя Открытая энергия Открыто Открыто Открыто
Усилитель крутящего момента / усиление Закрыто / Открыто Открыто / Закрыто
Электропривод Открыто Открыто
Открыто по инерции Открыто Зарядка в состоянии покоя Открыто Закрыто

(1) при условии, что остановка / запуск двигателя выполняется с помощью дополнительного электрического стартера

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

Гибридная трансмиссия с параллельным разделением осей

Другой тип параллельного гибридного электромобиля - это гибрид с разделением осей. В этой архитектуре одна ось (обычно передняя) приводится в движение двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией, а вторая ось приводится в движение электродвигателем и шестерней с фиксированным передаточным числом.

Изображение: параллельная гибридная трансмиссия с разделением оси

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

По сравнению с предыдущими параллельными гибридными решениями, гибрид с разделением оси не может заряжать аккумулятор, когда автомобиль неподвижен. Чтобы решить эту проблему, а также обеспечить непрерывный полный привод, двигатель оснащен вторичным ремнем, интегрированным в электрическую машину.Дополнительная электрическая машина, постоянно связанная с двигателем (архитектура P0), позволяет вырабатывать электроэнергию во время простоя и во время движения.

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

Изображение: Гибридная трансмиссия Peugeot 3008
Кредит: Peugeot

Передняя ось приводится в движение 2,0-литровым дизельным двигателем в сочетании с 6-ступенчатой ​​автоматической механической коробкой передач.Задний мост содержит электрическую машину с постоянным магнитом мощностью 20/27 (непрерывная / пиковая) кВт, соединенную с односкоростной коробкой передач. Вторичная электрическая машина мощностью 8 кВт соединена ремнем с двигателем, обеспечивает функцию остановки и запуска двигателя, а также при необходимости может вырабатывать электроэнергию, необходимую для работы электродвигателя (режим полного привода).

Изображение: гибридная трансмиссия с разделением оси
Кредит: Bosch

Гибридная трансмиссия серии

В серийной 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 серийном гибриде используются две электрические машины:

  • электрогенератор (подключенный к двигателю)
  • электродвигатель (подключенный к колесам через одноступенчатую коробку передач и дифференциал)

Есть и другие заметные различия между параллельный гибрид и последовательный гибрид. Поскольку нет прямой механической связи между двигателем и ведущими колесами, нет необходимости в трансмиссии.Это преимущество с точки зрения упаковки, поскольку для установки двигателя и генератора требуется меньше места.

Изображение: Series hybrid powertrain

Кроме того, отсутствует муфта между электродвигателем и ведущими колесами. Это преимущество с точки зрения упаковки, но оно не позволяет транспортному средству двигаться накатом, поскольку электродвигатель всегда будет подключен к ведущим колесам.

Что касается функций трансмиссии, серийный гибрид способен только:

  • Остановка и запуск двигателя
  • Рекуперация энергии
  • Электропривод
  • Зарядка в состоянии покоя

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

Еще один недостаток серийного гибрида - двойное преобразование энергии. Если батарея разряжена, энергия, необходимая для колеса, поступает от двигателя внутреннего сгорания после того, как она преобразуется в электрическую энергию. Это еще больше снижает общий КПД трансмиссии, когда двигатель является основным источником энергии.

Поскольку серийный гибрид не является гибким с точки зрения выходной мощности для широкого диапазона скоростей транспортного средства, он не подходит в качестве архитектуры гибридной трансмиссии для дорожных транспортных средств. Тем не менее, при установке двигателя меньшего размера с меньшей номинальной мощностью, чем тяговый электродвигатель, серийный 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 транспортного средства сцепление замыкается, и двигатель может передавать крутящий момент на ведущее колесо, таким образом трансмиссия становится параллельной гибридной.

Изображение: последовательно-параллельная гибридная трансмиссия

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

С точки зрения функций трансмиссии, последовательно-параллельный гибрид способен:

  • Остановка и запуск двигателя
  • Рекуперация энергии
  • Усиление / усиление крутящего момента
  • Электрический привод
  • Зарядка в состоянии покоя

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

Гибридная трансмиссия с разделением мощности

Гибридное транспортное средство с архитектурой с разделением 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 одиночный планетарный ряд (PSG) или несколько PSG.

Изображение: Гибридная трансмиссия с разделением мощности

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 / усиление крутящего момента
  • Электрический привод
  • Зарядка при остановке

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

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

Изображение: Toyota Prius hybrid
Кредит: Toyota

Передняя ось приводится в движение гибридной трансмиссией с разделением мощности .

На низких и средних скоростях автомобиля гибрид с разделением мощности может вести себя как последовательный гибрид s, где двигатель приводит в действие одну электрическую машину (генератор), которая, в свою очередь, вырабатывает электричество и приводит в действие вторую электрическую машину (двигатель). 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.

Изображение: Гибридная трансмиссия Toyota (1)
Кредит: Toyota

Изображение: Гибридный силовой агрегат Toyota (2)
Кредит: Toyota

В гибриде с разделением мощности также имеется 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 двигатель от электродвигателя. Гибрид с разделением мощности может существенно снизить расход топлива на низкой и средней скорости транспортного средства, но с минимальной выгодой на высокой скорости транспортного средства.

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

Параллельный HEV
с двумя сцеплениями
Параллельный HEV
с DCT
Раздельный HEV параллельный HEV Раздельный HEV
Останов и запуск двигателя Да Да Да Да Да Да
Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Усилитель крутящего момента / усиление Да Да Да Нет Да Да
Да Да Да Да Да
Выбег Да Да Нет Нет Нет Нет
Заправка при остановке Да Да Да Да Да Да Да
Номинальная мощность - мощность двигателя намного выше, чем мощность электрической машины - мощность двигателя намного превышает мощность электрической машины - мощность двигателя превышает мощность электрической машины - аналогично номинальная мощность двигателя и электрической машины - аналогичная номинальная мощность двигателя и одной электрической машины
- более низкая номинальная мощность второй электрической машины
- аналогичная номинальная мощность между двигателем и одной электрической машиной
- более низкая номинальная мощность второй электрической машины
Преимущества - гибкая конфигурация трансмиссии конфигурация
- может быть легко интегрирована с существующей традиционной трансмиссией
- для полной гибридной производительности требуется только одна электрическая машина
- требует минимального дополнительного места для установки электрической машины
- для полной гибридной производительности требуется только одна электрическая машина
- (1) непрерывный полный привод - гибкость в установке из-за отсутствия механической связи между электрическими машинами
- двигатель может работать в наиболее эффективной области 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 и средней скорости автомобиля
Недостатки - требуется фу Также должна быть интегрирована только автоматическая коробка передач - крутящий момент электромашины умножается только на половину (нечетную или четную) передаточного числа - Выбег невозможен из-за постоянного подключения или электрической машины
- требуется дополнительное место для установки сзади ось
- требуется две электрические машины с одинаковой номинальной мощностью
- динамические характеристики транспортного средства полностью зависят от крутящего момента и мощности электрической машины
- энергоэффективность из-за двойного преобразования мощности двигателя (механическая-электрическая-механическая)
- требуется две электрические машины
- двигатель и электрические машины связаны между собой механически, что требует дополнительного места для установки
- требуется две электрические машины
- отсутствие экономии топлива при высоких оборотах двигателя

(1) требует дополнительного ремня со встроенным стартер-генератором со стороны двигателя

Каталожные номера

[1] Bosch Auto Справочник по мотивам, 9-е издание, Wiley, 2014.
[2] Ули Кристиан Блессинг и др., Масштабируемая гибридная трансмиссия с двойным сцеплением, AutoTech Review, сентябрь 2015 г., том 4, выпуск 9.
[3] Ули Кристиан Блессинг, 7HDT300 - Сколько электроэнергии требуется двигателю внутреннего сгорания? , Международный VDI-Конгресс 2013, Фридрихсхафен.

гибридных мифов - Petawawa Toyota

Открыто только по предварительной записи - Продажи, запасные части и услуги по телефону: 613-735-1717 Электронная почта для продаж: [email protected] Адрес электронной почты службы поддержки: service @ petawawa.toyota.ca

С любыми новыми технологиями или системами, которые малоизвестны широкой публике, неизбежно возникают некоторые мифы и заблуждения. Система Toyota Hybrid Synergy Drive ничем не отличается. Итак, мы собрали некоторые из наиболее распространенных мифов и заблуждений, связанных с гибридной системой, чтобы установить рекорд

Гибридные автомобили

Toyota разрядятся, если вы их не подключите.

Абсолютно нет.

На самом деле, вам никогда не придется подключать гибридный автомобиль Toyota. Благодаря оригинальной системе рекуперативного торможения, которая преобразует потраченную впустую кинетическую энергию в электричество, а также способности восстанавливать избыточную энергию при движении в устойчивом темпе, аккумулятор автоматически заряжается. Это означает, что нет опасности выехать за пределы зоны действия аккумулятора. И вы заправляете гибрид Toyota так же, как любой другой автомобиль, представленный сегодня на рынке.

Гибрид Toyota может работать только на электричестве, если в автомобиле заканчивается бензин.

Нет, это не так. Хотя транспортное средство может работать в режиме «только электричество» с бензином в баке, оно не предназначено для работы без бензина. Фактически, водителям настоятельно рекомендуется держать свои бензобаки заправленными, поскольку эксплуатация автомобиля с пустым баком может привести к серьезному повреждению гибридной системы.

Мне нужны специальные знания или специальные права для вождения гибридного автомобиля.

Нет, для вождения гибридного автомобиля Toyota не требуется никаких специальных знаний. Гибрид управляется так же, как и обычный автомобиль: вы садитесь, поворачиваете ключ / нажимаете кнопку, включаете Drive - и вперед. Когда вы замечаете, что в нем заканчивается бензин, вы заполняете его. И вам не нужна специальная лицензия. Вам подойдут ваши стандартные водительские права.

Гибриды

Toyota могут работать только в режиме бензинового или электродвигателя.

Неправда. Поскольку гибриды Toyota - это так называемые «настоящие» или «полные» гибриды, они фактически могут работать в третьем режиме: при работе как газового двигателя, так и электродвигателя. Кроме того, благодаря устройству разделения мощности на колеса постоянно подается оптимальное соотношение мощности газового двигателя и электродвигателя.

Все гибриды одинаковые.

Фактически, существует три различных типа гибридов; последовательно, параллельно и последовательно / параллельно. В серийном гибриде электродвигатель приводит в движение колеса, и единственная задача двигателя - вырабатывать электричество.В параллельном гибриде двигатель служит основной движущей силой, а двигатель помогает в ускорении. Toyota использует последовательно-параллельную гибридную систему, в которой в качестве движущей силы используется как газовый двигатель, так и электродвигатель.

Гибрид с такой огромной топливной экономичностью не будет работать так же хорошо, как автомобиль, работающий только на двигателе внутреннего сгорания.

Одно время могло быть правдой, что топливная экономичность и высокая производительность несовместимы.Но гибриды Toyota созданы для работы как с , так и благодаря безупречной работе и интеграции газового двигателя и электродвигателя. Фактически, в стандартных условиях эксплуатации эти гибриды обеспечивают характеристики вождения и разгона автомобилей с гораздо большим рабочим объемом двигателя.

Гибриды Toyota требуют особого ухода.

Нет, график технического обслуживания и требования для гибрида аналогичны требованиям для автомобилей с традиционным двигателем. Что касается самой гибридной системы, то она не требует дополнительного обслуживания.

Аккумуляторная батарея может стать причиной поражения электрическим током или возгорания.

Гибриды Toyota не представляют дополнительных рисков по сравнению с обычными автомобилями. Аккумулятор полностью герметичен. Кроме того, все цепи высокого напряжения защищены от случайного прикосновения. Они отмечены, имеют цветовую кодировку и предупреждения, указывающие на их присутствие.

Гибрид Тойоты невозможно запустить без рывка.

Вовсе нет. Вы можете запустить гибридный автомобиль с помощью стандартного 12-вольтового источника постоянного тока. Подсоедините кабельные зажимы к точкам доступа под капотом и включите питание компьютера. Затем нажмите кнопку «Пуск» или поверните ключ.

Для эффективной работы гибридов Toyota необходим бензин с более высоким октановым числом.

Нет, гибриды могут очень эффективно работать на бензине с нормальным октановым числом .

Toyota Prius и гибридный автомобиль Honda Civic используют по существу одну и ту же гибридную систему.

Неверно.

Гибриды Toyota используют систему Hybrid Synergy Drive , которая автоматически находит наилучшее сочетание движущей силы газового двигателя / электродвигателя в зависимости от условий движения.Honda Integrated Motor Assist - это параллельная гибридная система с электродвигателем.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *