Гибридные автомобили. Достоинства и недостатки

Гибридный автомобиль – высокоэкономичный автомобиль, движимый системой «электродвигатель – двигатель внутреннего сгорания» (далее двигатель), питаемый как горючим, так и зарядом электрического аккумулятора. Главное преимущество гибридного автомобиля – снижение расхода топлива и вредных выхлопов. Это достигается полным автоматическим управлением режима работы системы двигателей с помощью бортового компьютера, начиная от своевременного отключения двигателя во время остановки в транспортном потоке, с возможностью продолжения движения без его запуска, исключительно на энергии аккумуляторной батареи, и заканчивая более сложным механизмом рекуперации – использования электродвигателя как генератора электрического тока для пополнения заряда аккумуляторов.

Гибридная силовая установка сочетает в себе современный двигатель внутреннего сгорания, технологически совмещенный с электромоторами. Весь комплекс управляется электронной системой, и конечно же все компоненты отличаются высочайшим качеством. Гибридная силовая установка управляет расходом энергии в зависимости от условий движения автомобиля.

Начало движения (для начала движения и при движении на малых скоростях используется только электромотор):

– при наборе скорости батарея направляет свою 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.

Распределение энергии находится под контролем в целях обеспечения максимальной эффективности. При необходимости генератор также осуществляет зарядку батареи, отдавая ему излишки энергии.

Разгон:

– бензиновый двигатель разгоняет автомобиль, работая в нормальном режиме;

– для улучшения динамики дополнительная энергия поступает от электромотора;

– при работе в нормальном режиме бензиновый двигатель также снабжает энергией генератор;

– генератор может направлять 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 автомобиля работает в обычном режиме.

Задачи гибридной силовой установки:

1. Обеспечение высоких эксплуатационных характеристик и набора скорости за счет мгновенной подачи энергии.

2. Сохранение энергии при торможении: часть энергии преобразуется в электричество, остальное – в тепловую энергию (в сравнении с обычным автомобилем, у которого на "тепло" уходят все 100%).

3. Обеспечение автомобиля самой современной системой управления расходом энергии.

4. Снижение массы и размеров компонентов.

Схемы подключения двигателей гибридного автомобиля:

– Последовательная схема (рисунок 7.1) – 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. На сегодняшний день представителями Plug-in Hybrid являются модели Chevrolet Volt, Opel Ampera.

– Параллельная схема (рисунок 7.2 а) – 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) (рисунок 7.2 б) – 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.

Рисунок 7.1 - Последовательная схема подключения двигателей гибридного автомобиля

а) б)

Рисунок 7.2 - Последовательная схема подключения двигателей гибридного автомобиля:

а - параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля;

б -последовательно-параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля