Как работает гибридная установка toyota

Принцип работы гибридного автомобиля

При отсутствии бензина машина способна работать только от электромотора, при разрядке – от ДВС, но в обычном режиме задействованы оба двигателя.

Работа осуществляется за счет синхронной работы бензинового и электрического двигателей.

При совместной работе топливный двигатель выполняет основную работу по созданию вращательного момента, выработке энергии для аккумуляторной батареи, а электромотор снимает с ДВС нагрузки, минимизирует резкие колебания, снижает количество вредных выхлопов, увеличивают запас хода.

При одновременной работе ДВС и электромотор помогают работать друг другу. ДВС заставляет двигаться генератор, за счёт этого электромотор получает дополнительную энергию. Электромотор, в свою очередь, снижает разгонные нагрузки ДВС, позволяя работать без резких разгонных нагрузок.

Особенности гибридных автомобилей

Одна из главных особенностей гибридов – компромиссность. Автомобилисты отмечают эффективное объединение преимуществ автомобилей с ДВС и транспортных средств с мотором.

Транспортные средства помогают сэкономить на топливе. Сильно экономия ощутима при езде в условиях интенсивного городского трафика, наличия пробок. Особенно это заметно у транспортных средств с системой рекуперации. А она есть у большинства современных гибридов. С помощью системы рекуперации можно возвращать энергию. Например, когда авто постоянно тормозит, мотор выполняет функцию генератора, осуществляет зарядку батареи.

Пользователи, испытывающие опасение из-за оснащённости транспортного средства высоковольтными батареями, приобретая современные гибридные автомобили могут быть уверены в безопасности: производители оснащают машины многоуровневыми автоматическими системами защиты (от поражения электротоком).

Силовые конструкции, крепления транспортных средств делают из композитных материалов (углеродное волокно, карбон), лёгких металлов (магний, алюминий). Снижение общего веса машины благоприятно сказывается на его технических характеристиках, создаются лучшие условия для движения. При ускорении на подъемах затрачивается меньше энергии.

Максимальная длина пробега достигается при езде на небольших и постоянных скоростях. В этом случае – наименьшее аэродинамическое сопротивление и наибольшая эффективность расхода топлива.

Типы гибридных агрегатов

• «Умеренные» или мягкие. Постоянно работает ДВС. Электромотор дополняет, поддерживает его. Главная цель – усилить мощность и эффективность двигателя. Примеры – Mercedes S 400 HYBRID, Honda-IMA.
• «Полные». Приводятся в движение электромотором на любом этапе движения: при поддержании стабильной скорости, при ускорении. На электрической тяге транспортное средство способно двигаться на достаточно большое расстояние. Аккумуляторную батарею от сети подзарядить нельзя. Пример – BMW X6 ActiveHybrid.
• Plug-in, передвигается как комбинированно: от ДВС + электротяги, так и только электричества. Только на батареях могут ездить, преимущественно, на средние расстояния. Как заряжать гибридный автомобиль такого типа, вопросов не возникает: авто легко подзарядить от розетки, как электрокар, а бензин из топливного бака у Plug-in активно преобразуется в электричество и сохраняется в батареях. Примеры — Toyota Prius PHV, Mitsubishi Outlander PHEV, Chevrolet Volt, Opel Ampera.

Отдельный тип составляют E-REVS (Extended-Range Electric Vehicles). Это промежуточный вариант между сугубо гибридом и электрокаром. У них есть ДВС и электромотор. Но ДВС используется не для движения, а именно для зарядки. Расход гибридного автомобиля E-REVS наиболее минимальный.

Иногда гибриды делят просто на HEV (гибридное электрическое транспортное средство) и PHEV (подключаемое гибридное транспортное средство). Второй вариант от первого отличается наличием дополнительной батареи в первоначальном варианте такого автомобиля. То есть за PHEV стоят гибриды, которые в первой типологии называются Plug-in, а за термином HEV стоят «умеренные» и «полные» гибриды.

Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

Взаимодействие электромотора и двигателя внутреннего сгорания может быть налажено по последовательной, параллельной и последовательно-параллельной схемам.

Последовательная схема

• Крутящий момент от ДВС передается генератору.
• Генератор вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы.
• Транспортное средство движется на электротяге.

Коробка передач у транспортных средств с последовательной схемой отсутствует. Батареи ставятся чаще всего никель-металлогидридные. При отключении ДВС авто хватает мощности и заряда для движения самостоятельно.

Схема хорошо подходит для техники, которая требует небольшой скорости передвижения, частого торможения. Это, например, городской транспорт, спецтехника в логистических комплексах. Схема хорошо совместима с технологией Kinetic energy recovery system (KERS) — системой восстановления кинетической энергии. Во время торможения транспортного средства она накапливается, при необходимости ускорения объекта — расходуется на эту цель.

Последовательная схема популярна и у производителей карьерных самосвалов. Для них не принципиальна высокая скорость, но крайне важный большой крутящий момент.

Последовательная схема обеспечивает возможность ДВС стабильно работать на неизменяемых оборотах, не требует от автопроизводителя установки коробки передач и сцепления.

Ограничение использования последовательных схем на практике обусловлено тем, что в процессе преобразования – достаточно большие потери энергии. Компоновка создаёт необходимость устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости, а аккумуляторные батареи достаточно крупногабаритные и высокие по стоимости. Для легковых автомобилей – это не самое удачное решение. Поэтому в данный момент последовательная схема наиболее интересна производителям большегрузного коммерческого транспорта. Впрочем, у некоторых легковых компактных авто такую схему также можно встретить. Характерный пример — Chevrolet Volt.

Параллельная схема

Эта схема характерна для гибридов, которые ездят с использованием и ДВС, и электромотора (то есть используется на «умеренных» или мягких гибридах). Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается, когда нужна дополнительная мощность (то есть когда ДВС трудно справляться с нагрузкой). Электромотор способен работать в качестве генератора. Блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от ДВС и мотора гибрида.

Компоновка исключает необходимость устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости. ДВС напрямую связан с ведущими колесами, и потери энергии небольшие. Топливная экономичность решения незначительная (в сравнении с транспортными средствами с последовательной и параллельно-последовательной схемой). Когда транспортное средство начинает тормозить, сохраненная энергия торможения запасается в аккумуляторной батарее. При ускорении энергия аккумулятора уходит на раскрутку электромотора, при этом расход топлива уменьшается на столько, сколько энергии удаётся аккумулировать при предыдущих торможениях.

Недостаток схемы – отсутствие возможности одновременно осуществлять подзарядку АКБ и приводить в движение колёса посредством мотора с электроприводом.

Параллельная схема удачна для транспортных средств, активно движущихся по трассе с малым количеством остановок.

Параллельная схема любима такими производителями как Honda, Hyundai, BMW, Volkswagen.
Взаимодействие электромотора и двигателя внутреннего сгорания может быть налажено по последовательной, параллельной и последовательно-параллельной схемам.

Последовательно-параллельная схема

Если использована последовательно-параллельная (комбинированная) схема, автомобиль при старте и на малых скоростях движется только на электрической тяге. Как и при последовательной схеме ДВС в этом случае работает на генератор.

При сильных разгонах, большой скорости крутящий момент на ведущие колеса передается одновременно от электромотора и ДВС. При подъеме транспортного средства электромотор получает от АКБ дополнительное питание и минимизирует генератор от сверхнагрузок.

Часть крутящего момента от ДВС благодаря планетарному механизму передается на колёса. Подачу мощности от ДВС и электромотора регулирует ЭБУ.

Последовательно-параллельная схема обеспечивает отличную топливную экономичность.

Функционально последовательно-параллельная схема одна из наиболее практичных. Но её берут в помощь далеко не все производители (хотя Ford, Nissan, Toyota Prius, Lexus прибегают к этой схеме весьма активно).

Не самая большая популярность к схеме при её отличных достоинствах связана с тем, что при выпуске транспортных средств требуется устанавливать дополнительный генератор. Требуется ёмкая аккумуляторная АКБ. Сложности есть и в электронике (особенно сложен электронный блок управления).

Преимущества использования гибридных автомобилей

• Независимость. Есть возможность ездить от топлива или электротяги.
• Существенное снижение расхода топлива даже в комбинированном режиме работы мотора.
• Существенно меньше вpeдныx выбpocoв в атмосферу по сравнению с машинами, оснащенными только ДВС.
• Возможность подстраховаться, если электромотор невозможно подзарядить от сети. Машина начинает ездить как обычное транспортное средство, заправленное топливом.
• Высокая эффективность при paбoтe нa xoлocтoм xoду и экономичность. Особенно это ощутимо при передвижении в условиях плотного трафика по городу (при правильном выборе гибрида под эти условия).
• Малошумность. Наиболее низкий уровень шума достигается во время движения на электрической тяге при езде на средней скорости.
• В холодное время года гибридный автомобиль (в отличие от транспортных средств, которые работают на дизтопливе) при корректном режиме эксплуатации (подробнее о нём — чуть ниже) нечувствительны к температуре окружающей среды.

Недостатки владения гибридными авто

Одна из ключевых проблем – зависимость от АКБ и регулярные нагрузки на неё. Необходимо постоянно помнить о том, что батарея может paзpяжaтьcя дo кpитичecкoгo cocтoяния. Рынок АКБ развивается, но большинство батарей располагает небольшим диапазоном рабочих температур.

Часто можно услышать, что гибридный автомобиль сложнее в сервисе и ремонте по сравнению с традиционным в обслуживании. Ведь, чтобы его обслужить нужны знания и автомеханики, и автоэлектрики. С кадрами по обслуживанию гибридов, увы, пока часто возникают проблемы. Впрочем, на практике ряд гибридов благодаря их конструктивным особенностям (например, многокомпонентной трансмиссии) сервис может оказаться даже дешевле нежели сервис авто с ДВC

Обслуживание и эксплуатация гибрида

Неприятных сюрпризов для автовладельца не будет, если они обратятся на сервис, который специализируется именно на СТО, где гибриды – не случайные, а постоянные объекты обслуживания.

Такие станции техобслуживания целенаправленно оснащаются их сканерами, тестерами, газоанализаторами, максимально подходящими для гибридов, проводят обучение персонала, в том числе посредством симуляторов типичных неисправностей.

• Автомобиль плохо или вообще не заводится.
• Есть проблемы с разгоном.
• Ощутимы плавающие обороты, «троение» двигателя.
• Растёт расход топлива.
• Замечено превышение уровня СО.
• Сломаны рулевые рейки.
• Вышли из строя турбины. Для поддержания гибридного авто в полном порядке рекомендуется выполнять техническое обслуживание. Экспресс-диагностика гибрида включает:
  • Проверку состояния высоковольтной батареи.
  • Проверку параметров ДВС.
  • Выявление ошибок посредством компьютерной диагностики.
  • циркуляционный насос системы охлаждения инвертора (помпы) — каждые 120 тыс. км пробега;
  • антифриз — каждые 2 года.

  Регулярно требуется визуальный осмотр радиатора охлаждения инвертора. В случае его засорения требуется немедленная чистка, так как это достаточно уязвимая деталь. Если авто долго простаивает, периодически необходимо производить запуск мотора. Хотя бы на 15 минут 1 раз в месяц.
  Стоимость ремонта зависит от объёма работ. Наиболее дорогостоящий ремонт получается, если из строя выходит электроника. Наиболее дорогостоящая запасная часть — аккумуляторная батарея.

  Отдельного внимания заслуживает эксплуатация гибрида автовладельцами в зимний период. Использование авто в холода не запрещено, но нужна подготовка: перед зимним сезоном обязательно продиагностируйте батарею. Во время эксплуатации поддерживайте зарядку АКБ на уровне не менее 70 процентов.

  Каковы перспективы HEV и PHEV?

  • Снижения веса батареи и автомобиля. Решение вопроса с батареей некоторые производители видят в переходе от никель-металл-гидридных и биполярных никель-водородных аккумуляторов.
  • Увеличение пробега при работе на электротяге.
  • Улучшение уровня поглощения ударных нагрузок.

  Классический HEV – это гораздо более дешевое решение для производства, чем гибридный автомобиль со штепсельным соединением. Он позволяет очень эффективно снизить расход топлива во время ежедневного вождения, особенно в городских условиях. Эффективность HEV зависит от условий, в которых водитель едет. При обсуждении различий между этими типами автомобилей также важно, как они функционируют в сознании потребителя и как различия в дизайне выражаются в отношении потребителей к этим решениям.

  Среди производителей, которые активно сосредоточили свои силы на HEV и PHEV — Toyota Hyundai, Ford, Subaru, Lexus, Ford, Volvo.

  Как работает гибридное авто

  В первую очередь, возникает вопрос: гибридные автомобили – что это такое? Гибридная машина – это автомобиль, который использует два или более источника энергии для передвижения. Обычно это сочетание двигателя внутреннего сгорания и электрического мотора, работающих параллельно или последовательно. В зависимости от конструкции гибридной системы, автомобиль может использовать энергию от двигателя внутреннего сгорания для зарядки батарей электрического двигателя, либо наоборот электрический двигатель может помогать двигателю внутреннего сгорания при ускорении.

  История гибридных двигателей

  Идея создания гибридных автомобилей впервые была высказана ещё в начале 20 века. Однако на практике такие автомобили появились только в конце 20 века. Первый гибридный автомобиль был создан компанией Toyota и назывался Toyota Prius. Он был выпущен в Японии в 1997 году и сразу же вызвал большой интерес. Кстати, покупка Toyota Prius с аукциона гораздо выгоднее, чем где-либо.

  Принцип работы гибридных автомобилей заключается в том, что они оснащены двумя источниками энергии – электрическим и бензиновым двигателями. При движении автомобиля, электродвигатель используется для старта и разгона, а бензиновый двигатель – для поддержания скорости на открытой дороге.

  

  Типы гибридных автомобилей

  Первое, что нужно знать – существует три основных вида гибридов. Первый так называемый «последовательный гибрид», в котором двигатель внутреннего сгорания механически не связан с колесами транспортного средства, а является приводом для генератора, вырабатывающего электричество, которое подается на электродвигатель, приводящий в движение колеса. Кроме этого, есть еще параллельный и последовательно-параллельный гибридные приводы, а также мягкие и микрогибриды. От этого меняется характеристика гибридов.

  Мягкие

  Мягкий гибрид (MHEV) – это автомобиль, который использует комбинацию двигателей внутреннего сгорания и электрических моторов для увеличения эффективности топлива и снижения выбросов. Однако, в отличие от полных гибридных автомобилей, мягкие гибриды не могут двигаться только на электрической энергии.

  В мягких гибридах электрический мотор помогает двигателю внутреннего сгорания во время ускорения и низкоскоростного движения, а также восстанавливает энергию при торможении и хранит ее в батарее. Однако, когда машина движется на скорости выше определенной, например, 50 км/ч, мотор перестает работать и автомобиль использует только двигатель внутреннего сгорания.

  Мягкие гибриды более доступны, чем полные гибриды, так как они не требуют дополнительного оборудования для зарядки, а батареи меньшего размера снижают стоимость автомобиля. Кроме того, они более экономичны и экологически чисты, чем автомобили с обычными двигателями внутреннего сгорания.

  

  Микрогибриды

  Микрогибрид сочетает в себе обычный внутреннего сгорания двигатель с электродвигателем небольшой мощности. Это позволяет снизить расход топлива и выбросы вредных веществ, но при этом не создает необходимость в установке большого и дорогостоящего набора аккумуляторов.

  В микрогибридах электродвигатель обычно работает в режиме помощи внутреннему сгоранию двигателю при разгоне и принимает участие в рекуперации энергии при торможении. Это значительно снижает нагрузку на двигатель и позволяет сократить расход топлива на 10-15% по сравнению с обычными автомобилями. Микрогибридные технологии используются в автомобилях массового производства различных марок, таких как Audi, BMW, Mercedes-Benz, Toyota и других. Они стали очень популярными среди автопроизводителей, так как позволяют улучшить экологические показатели автомобилей, не увеличивая их стоимость существенно.

  Параллельные

  В них двигатели внутреннего сгорания и электромотор могут работать одновременно для обеспечения максимальной мощности, а также могут работать по отдельности для более эффективного использования топлива.

  В параллельных гибридах двигатель внутреннего сгорания может приводить в движение автомобиль непосредственно, а также заряжать батарею, которая используется для питания электромотора. Электромотор может работать как самостоятельно, так и в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, чтобы обеспечить дополнительную мощность и экономию топлива.

  В отличие от последовательных гибридов, в которых двигатель внутреннего сгорания используется только для зарядки батареи и не приводит в движение автомобиль, параллельные гибриды могут работать в различных режимах и обеспечивать более высокую эффективность и экономию топлива. Однако, такие гибриды требуют более сложной и дорогостоящей технологии для своего производства. Отличным вариантом является Нonda Сivic Нybrid с аукциона.

  Последовательные

  Последовательные гибридные автомобили – это тип гибридных автомобилей, в которых двигатель с внутренним сгоранием (ДВС) работает не напрямую на колеса, а только для генерации электричества, которое затем передается на электрический двигатель, который непосредственно вращает колеса.

  В такой конфигурации ДВС работает постоянно на оптимальном режиме, чтобы генерировать необходимое количество электричества, которое затем используется для питания электрического двигателя и зарядки батарей. Это позволяет снизить расход топлива и выбросы вредных веществ.

  Однако у последовательных двигателей гибрида есть и некоторые недостатки, включая более сложную конструкцию и высокую стоимость, по сравнению с параллельными гибридами. Кроме того, при использовании электрического двигателя для передвижения на дальние расстояния, может потребоваться дополнительная зарядка батарей.

  Последовательно-параллельные

  Последовательно-параллельные гибридные автомобили объединяют в себе преимущества параллельной и последовательной конструкции. Они также известны как «полный гибрид» или «полноценный гибрид».

  В таких автомобилях двигатель сжигает топливо, как и в последовательной конструкции, но в качестве генератора используется двигатель-электромотор, как в параллельной конструкции. Таким образом, электромотор может работать как генератор электричества, заряжая батареи, а также использоваться для прямого привода автомобиля.

  В зависимости от того, какую задачу выполняет двигатель-электромотор, автомобиль может работать только на электрическом приводе, только на двигателе внутреннего сгорания или на обоих источниках энергии одновременно. Такой гибридный автомобиль обеспечивает высокий уровень экономии топлива и сниженные выбросы в атмосферу, а также хорошую производительность и дальность хода. Однако такие автомобили являются более дорогими и сложными в производстве, чем другие виды гибридов.

  

  Принцип работы гибридной машины

  Гибридная машина работает на двух источниках энергии: на электродвигателе и на двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Работа гибридного автомобиля может использовать оба источника энергии по отдельности или одновременно, в зависимости от текущей ситуации на дороге и требований водителя.

  В основе принципа гибридного автомобиля лежит система рекуперации, которая позволяет использовать энергию, выделяющуюся при торможении и движении вниз. Кинетическая энергия, которая обычно теряется в виде тепла при торможении, передается в гибридный аккумулятор, где затем используется для питания электродвигателя.

  В зависимости от режима работы, гибридная машина может двигаться только на электрическом двигателе, только на ДВС или на обоих источниках энергии. В режиме «электромобиль», автомобиль использует только электродвигатель, который питается из гибридного аккумулятора. При этом, электрический двигатель обеспечивает максимальную экономичность и экологичность, но его запас хода ограничен.

  Когда мощности электродвигателя не хватает для полной езды на автомобиле, то работает ДВС. При этом, электродвигатель также может использоваться для усиления мощности ДВС, что позволяет снизить расход топлива. Таким образом, гибридная машина может работать как на бензине, так и на электричестве, что обеспечивает большую экономичность и экологичность, чем обычный автомобиль с ДВС.

  

  Преимущества и недостатки такого авто

  Гибридные автомобили имеют плюсы и минусы.

  • Экономия топлива: благодаря использованию электрического двигателя в гибридной машине, можно значительно сократить расход топлива и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.
  • Надежность: благодаря тому, что гибридная машина имеет два двигателя, она более надежна в работе. Если один из двигателей выходит из строя, автомобиль все равно может продолжить движение на другом.
  • Более тихая работа: электрический двигатель работает более тихо, что делает езду на гибридном автомобиле более комфортной и приятной.
  • Высокая стоимость: гибридные автомобили обычно стоят дороже, чем традиционные автомобили с бензиновыми двигателями.
  • Сложность ремонта: гибридные автомобили имеют более сложную конструкцию, что может усложнить процесс ремонта и поддержки.
  • Ограниченная дальность: большинство гибридных автомобилей имеют ограниченную дальность по сравнению с традиционными автомобилями с бензиновыми двигателями.

  

  Обслуживание и использование гибрида

  Обслуживание и использование гибридного автомобиля не сильно отличаются от обычного автомобиля. Однако при эксплуатации гибридного автомобиля нужно учитывать некоторые особенности.

  Во-первых, необходимо регулярно проверять и обслуживать электрические компоненты гибридной системы, такие как батарея и электродвигатель, чтобы обеспечить оптимальную работу гибридной системы и продлить ее срок службы.

  Во-вторых, водители гибридных автомобилей должны знать, что при езде на электрическом двигателе, движение происходит без звукового сигнала двигателя, поэтому необходимо быть более внимательными и осторожными на дороге.

  Также при использовании гибридного автомобиля следует следить за уровнем заряда батареи, чтобы не допустить полного разряда, что может привести к проблемам с запуском двигателя. В некоторых моделях гибридных автомобилей, батарея может заряжаться при движении, поэтому рекомендуется использовать электрический режим езды при возможности. На больших скоростях и при активной езде на топливном двигателе, расход топлива может быть выше, чем у обычного автомобиля той же мощности.

  Гибридные автомобили: какими они бывают и зачем они нужны

  

  Электромобили пока стоят дорого и требуют частой зарядки. Если вам нужен экономичный транспорт на каждый день, лучше присмотреться к гибриду. Рассказываем, как работает гибридный автомобиль, в чем его преимущества, и что нужно знать перед покупкой.

  Принцип действия гибридного автомобиля

  Слово «гибридный» означает «смешанный». Гибридные автомобили используют два источника энергии — горючие нефтепродукты и электричество. В таких машинах больше одного мотора. Силовые агрегаты работают вместе, передавая мощность на колеса через сложную трансмиссию.

  Обычно электромотор помогает двигателю внутреннего сгорания в сложных ситуациях: при подъеме, при старте со светофора, при обгоне. Обороты основного мотора снижаются, замедляется износ, сокращается расход топлива, а динамика остается такой же или улучшается.

  Принцип работы некоторых гибридов позволяет авто стартовать на электротяге. Лучшие модели проезжают до 50–100 км без запуска двигателя внутреннего сгорания — в городе они едут бесшумно, с нулевым выхлопом.

  Есть и гибридные автомобили, в которых одна ось приводится бензиновым двигателем, а вторая — электрическим. Это позволяет повысить проходимость и улучшить управляемость, не усложняя схему автомобиля и почти не увеличивая расходы на его обслуживание.

  Преимущества и недостатки гибридов

  Главный плюс гибридного автомобиля — меньший расход топлива. Toyota Prius 2021 года потребляет 4,3 литров бензина на 100 км в смешанном цикле. Сопоставимая по мощности Skoda Octavia 1,6 MPI расходует 7,5 литров топлива в тех же условиях. При среднем годовом пробеге 16 000 км и стоимости бензина 50 рублей за литр машины потратят:

  • Skoda Octavia — 7,5 * (16 000 / 100) * 50 = 7,5 * 160 * 50 = 60 000 рублей;
  • Toyota Prius — 4,3 * 160 * 50 = 34 400 рублей.

  

  Годовая экономия — 25 600 рублей.

  Если учесть, что Toyota Prius может заряжаться от сети и проезжать около 30 км на электротяге, мы получим еще более впечатляющую цифру. Разделив среднегодовой пробег на число рабочих дней в году, получим 60 км в день. Половину из них гибрид проезжает на электричестве, затрачивая 5 кВт*ч энергии. Стоимость одного киловатта в Москве — 5,66 рублей. Тогда затраты равны:

  • бензин — 4,3 * (8 000 / 100) * 50 = 17 200 рублей;
  • электричество — (8000 / 30) * 5 * 5,66 = 7 550 рублей;
  • итого — 17 200 + 7 550 = 24 750 рублей.

  Годовая экономия — 35 250 рублей.

  Сниженный расход топлива гибридных автомобилей — не единственный плюс. Гибриды дольше обходятся без заправки. Toyota Prius может добраться от Москвы до Санкт-Петербурга без посещения АЗС. Если гибридная машина может двигаться на электротяге, она шумит намного меньше бензиновой — комфортнее как для пассажиров, так и для окружающих. Кроме того, электромотор развивает максимальный крутящий момент на малых оборотах — гибрид быстрее стартует с места.

  

  Минусы исходят из принципа действия гибридного автомобиля. Кроме двигателя внутреннего сгорания, ему требуются электромоторы, батареи, сложные агрегаты в трансмиссии и дополнительные блоки управления. Машина получается намного сложнее и стоит дороже. Стоимость подержанного Prius в нашем примере начинается от 1 миллиона рублей, новой Skoda Octavia — от 800 тысяч рублей, а б/у машины с бензиновым двигателем — от 450-500 тысяч рублей

  Часто приходится слышать о том, что гибридные автомобили требуют больше затрат на ремонт. Это популярный миф, расходы на обслуживание даже ниже. Бензиновый двигатель работает в максимально щадящих условиях и изнашивается медленнее. Но проблема с ремонтом существует: в России пока мало автомехаников, которые специализируются на гибридном приводе и электромоторах. Приготовьтесь к тому, что на специализированном СТО будет очередь.

  Классификация гибридных автомобилей по устройству

  Микрогибриды

  Вместо обычного стартера установлен мощный мотор-генератор. При плавном замедлении он вырабатывает электричество, заряжая батарею повышенной емкости. Двигатель внутреннего сгорания тратит меньше энергии на вращение обычного генератора или не тратит ее вовсе. Такую технологию устройства гибридов используют Mazda, Hyundai, BMW, Audi и другие бренды. Она сокращает расход топлива на 5–15 % в зависимости от манеры вождения.

  Мягкие (умеренные) гибриды

  Двигателю внутреннего сгорания помогает электромотор малой мощности до 30 лошадиных сил. Он включается в особо тяжелых условиях, чтобы снизить расход топлива и замедлить износ. Машина не может двигаться на электротяге. В лучшем случае она стартует бесшумно, а на скорости выше 5 км/ч запускается бензиновый двигатель. Источником питания служат компактные батареи или конденсаторы. Последние дешевле, надежнее и менее чувствительны к холоду. Технологию умеренного гибрида используют General Motors, Honda, BMW и даже Ferrari. Экономия топлива достигает 15–25 %.

  Параллельный гибрид

  Автомобиль может двигаться на чистой электротяге до 30–150 км без запуска двигателя внутреннего сгорания. Чаще всего дополнительный мотор установлен в силовом агрегате между основным двигателем и коробкой передач. Тогда его мощность невелика — до 50 лошадиных сил. Он работает самостоятельно, когда вы едете с постоянной скоростью 30–60 км/ч, без динамичных рывков. Такую конструкцию используют Volkswagen, Porsche, Audi и Mercedes-Benz.

  Если электромотор установлен отдельно, его мощность не ограничивается — у некоторых моделей она превышает 200 лошадиных сил. Соответственно, вы получаете лучшую динамику на чистой электротяге. Такую технологию предпочитают Toyota, BMW и Lexus.

  Иногда двигатель внутреннего сгорания и электромотор установлены на разных осях. Так удается получить полный привод с относительно простой механической схемой. Проходимость автомобиля повышается, расход топлива снижается, управляемость улучшается. По такой схеме работают гибридные авто Peugeot, Citroën, Nissan и FIAT.

  Последовательный гибрид

  Автомобиль всегда движется на электротяге. Запас хода — от 150–200 километров. Когда батарея разряжается, запускается двигатель внутреннего сгорания. Здесь он служит генератором, который не связан с колесами напрямую. Мотор работает в спокойном режиме при постоянных оборотах, поэтому изнашивается он намного медленнее, чем в обычных автомобилях. Расход топлива — от 1,5 до 3,5 литров на 100 км. Серийных примеров пока немного, можно вспомнить Chevrolet Volt и Opel Ampera.

  Параллельно–последовательный гибрид

  Такой гибридный автомобиль сочетает особенности двух конструкций. Когда он едет по ровной дороге с постоянным темпом, двигатель внутреннего сгорания вращает мощный генератор и заряжает батарею. Когда нагрузка повышается, включается электромотор, который ускоряет разгон и помогает преодолевать неровности. Такую схему довела до совершенства Toyota. Ее также можно встретить в Volvo и BMW.

  

  Перспективы гибридизации

  Гибридные автомобили изначально создавались для американского и японского рынков. Там были «обкатаны» технологии и испробованы разные варианты компоновки. Популярность гибридов растет — они появляются в других странах, включая Россию. Цена снижается, что делает их более доступными для широкой публики. В 2021 году гибридные машины стоит покупать ради их надежности, динамики и впечатляющего запаса хода. В ближайшие годы список преимуществ пополнится экономичностью. Если разница в цене будет окупаться за 4–5 лет, владеть гибридом будет намного выгоднее. Требования к двигателям внутреннего сгорания постоянно ужесточаются. Поэтому к 2030–2035 годам гибридные машины могут стать единственной альтернативой электрокарам.

  Как устроены гибридные автомобили

  

  Первый в мире бензоэлектрический автомобиль Lohner Electric Chaise был создан Фердинандом Порше ещё в 1899 году. В годы XX века интерес к гибридам возобновился вследствие роста цен на топливо и ужесточения экологических норм.

  Гибридная силовая установка сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор, что обеспечивает меньший расход топлива и снижает токсичность выхлопных газов. Однако чем экономичнее гибридный автомобиль, тем более ёмкие аккумуляторы ему требуются и, следовательно, тем выше его цена.

  В зависимости от того, какую роль в силовой установке играет электромотор, гибриды делятся на умеренные (mild hybrids) и полные (full hybrids). У первых электромотор служит помощником двигателю внутреннего сгорания, как, например, у хэтчбека Honda Insight. Вторые способны проехать некоторое расстояние на одной электротяге, как Lexus RX 400h. Есть ещё якобы микрогибриды — придуманный маркетологами термин для рекламы системы start/stop. Но последняя по сути — генератор с расширенными функциями. А мы говорим о схемах, где электродвигатели передают крутящий момент на колёса.

  В 1997 году на японском рынке дебютировал первый гибрид — Toyota Prius (вверху). А в фирма Honda представила американцам свой Insight.

  Последовательная гибридная схема

  Существует также три основные схемы устройства гибридных силовых установок: последовательная, параллельная и смешанная. Последовательная гибридная схема появилась первой (её придумал в 1899 году сам Фердинанд Порше), но в легковых автомобилях распространена меньше. По ней, например, построены силовые агрегаты карьерных самосвалов, некоторых автобусов и локомотивов. В последовательной схеме колёса приводит в движение электромотор, а малолитражный ДВС крутит генератор, вырабатывающий электроэнергию. Тут отсутствует необходимость в коробке передач и мощном двигателе внутреннего сгорания. Зато требуются аккумуляторы, как правило, никель-металлогидридные, большой ёмкости.

  Chevrolet Volt построен по последовательной схеме. Его ещё называют электромобилем с увеличенным запасом хода. На электротяге автомобиль делает бросок длиной 64 км. А при использовании вспомогательного турбомотора, заряжающего батареи, пробег на одной заправке может превышать 1024 км.

  Параллельная гибридная схема

  Самая распространённая сейчас схема — параллельная. Она запатентована ещё в 1905 году немцем Генри Пипером. Ей отвечают почти все умеренные гибриды. Они оснащаются мощным электромотором ( кВт), который помогает двигателю внутреннего сгорания при разгоне, а при торможении запасает рекуперативную энергию. В качестве трансмиссии, как правило, используются вариатор или планетарная передача.

  Хондовская гибиридная силовая установка IMA (Integrated Motor Assist) — пример параллельной схемы: на коленчатом валу двигателя вместо маховика размещён компактный электромотор-генератор.

  Один из последних образцов параллельной схемы — гибридная силовая установка седана BMW ActiveHybrid 7.

  Параллельные гибриды могут быть не только умеренными, но и полными, как, например, Audi Duo (1998). Эта модель могла проехать 50 км только на электромоторе, приводящем в движение задние колёса.

  Но компания Honda нашла возможным оснастить своё бензоэлектрическое купе шестиступенчатой «механикой». В качестве источника питания используются литиево-ионные или литиево-полимерные аккумуляторы. Умеренные гибриды не требуют ёмких батарей на борту, благодаря чему доступны по цене. Однако некоторые автопроизводители присматриваются к дорогущим суперконденсаторам, которые способны кратковременно отдавать ток очень высокой мощности.

  Последовательно-параллельная гибридная схема

  Распространены также смешанные, или, как их ещё называют, последовательно-параллельные гибриды. Классические представители этого семейства — хэтчбек Toyota Prius и Лексусы с индексом h, оснащённые фирменным «синергитическим» приводом HSD (Hybrid Synergy Drive). Чтобы объяснить принцип его работы мы приводим ниже наглядную демонстрацию.

  Благодаря планетарной передаче и возникает синергия — взаимодействие двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Тут ДВС крутит колёса в паре с электромотором, одновременно вращая генератор. В традиционной коробке передач нет необходимости: электроника регулирует обороты моторов и генератора, превращая такую систему в бесступенчатую трансмиссию ECVT.

  У BMW Active Hybrid X6 с бесступенчатой коробкой передач ECVT с несколькими планетарными рядами два электромотора. Один работает на малых скоростях. А другой запускает ДВС и затем служит генератором. Полноприводная трансмиссия xDrive сохранена.

  А вот у гибридного кроссовера Lexus RX 450h за привод на задние колёса отвечает дополнительный электромотор.

  Новое поколение Тойоты Prius научилось бегать на одной электротяге, правда, недалеко — всего два километра. Кроме того, в компании работают над подзаряжаемой plug in версией гибрида с литиево-ионными батареями вместо никель-металлогидридных и увеличенным до 20 км пробегом на батареях.

  Большинство двигателей, установленных на гибридах, — бензиновые. Многие работают по циклу Аткинсона с более коротким тактом сжатия и более эффективным рабочим процессом. Это обеспечивает лучшие экологические и экономические показатели. Распространение, казалось бы, более экономичных дизельэлектрических силовых установок сдерживает прежде всего то, что большинство гибридов продаются в не знакомой с дизелем Америке. Кроме того, дизельный мотор дороже бензинового, а это лишь увеличивает немалую цену гибрида.

  Читать:

  Как упорядочить по алфавиту в word