Автомобили с гибридным двигателем, плюсы и минусы, принцип работы

Гибрид против бензина и электричества

Слева индикатор батареи. От дома до работы в пробке успевает зарядиться, но только благодаря старой батарее

Разница в эксплуатации гибридного и бензинового Honda Civic довольно велики. Начнем с расхода на топливо (без учета работы систем):

• по городу паспортный — 220 руб./100 км против 400 руб./км
• по городу реальный — 280 руб./100 км против 450 руб./км
• по трассе паспортный — 220 руб./100 км против 250 руб./км
• по трассе реальный — 230 руб./100 км против 280 руб./км
• смешанный цикл реальный — 300 руб./100 км против 370 руб./км
• пробка реальный — 200 руб./100 км против 400 руб./км

Налог на бензиновый Civic ниже, поскольку суммарная мощность двигателя ниже: среднестатистический Civic 8 того же модельного года оснащается агрегатом на 140 л.с., тогда как владелец Hybrid вынужден платить за оба мотора суммарной мощностью 200 л.с.

Шильдик “Hybrid” в России все равно ничего не дает

Региональные льготы или экспертиза для корректировки таможенных документов позволяют отказаться от оплаты второй части, тогда Hybrid оказывается выгоднее.

Скоро плюсов будет больше: в Ульяновской области с 1 января 2020 мощность электродвигателя не облагается налогом, а владельцы полностью электрического транспорта освобождаются от уплаты.

Тем не менее, основная проблема гибридной версии — высокая стоимость комплектующих. Новая батарея, которая в северном климате просится на замену спустя 10 лет, стоит от 200 тыс. руб., контрактная — 70 тыс. руб.

Поскольку машина оснащается только вариатором, каждые 5 лет рекомендуется (приходится, иногда чаще) менять КПП. Сейчас это не меньше 40 тыс. Капризный агрегат.

Разновидности и классификация гибрида

Из вышесказанного уже становиться понятно, что исполнений гибридных автомобилей по принципу использования электродвигателей очень много. Основными являются:

Последовательное исполнение. ДВС механически соединён только с электрогенератором, а тяговый электродвигатель — только с колёсами.

Параллельное исполнение. ДВС и электропривод одновременно механически соединены с колёсами с помощью дифференциала. В таком исполнении чаще всего ДВС и электропривода могут работать как по отдельности, так и совместно. Обычно в таких исполнениях присутствует стандартная КПП.

Последовательно-параллельное исполнение. ДВС, генератор и электродвигатель механически связаны друг с другом и с колёсами посредством планетарного редуктора. Это позволяет произвольно изменять потоки мощности между этими узлами.

Еще гибриды могут различаться по типу накопителей. У гибридных автомобилей, как правило, накопитель имеет меньшую ёмкость и вес, если сравнивать его с электромобилями. Накопители в гибридах бывают:

• Электрические. Представлены в виде электрохимических аккумуляторов.
• Механические. Представлены в виде пневматических аккумуляторов, гидроаккумуляторов с пневматическим накопителем

Некоторые электромобили способны передвигаться без запуска ДВС, то есть в режиме электромобиля. Если автомобиль можно заряжать от посторонней сети, то такой автомобиль называется “подключаемый гибрид”.

Привод дополнительных агрегатов в автомобилях с полным гибридным приводом

Основной проблемой является привод дополнительных агрегатов, которые при остановке двигателя должны работать. Приводимые ранее в действие посредством ДВС компоненты теперь должны работать только на электричестве.

Электрический вакуумный насос

Функции вакуумного насоса:

• обеспечение пониженного давления в усилителе тормозного усилия,
• поддержание подачи пониженного давления в режиме старт/стоп.

Электрогидравлический усилитель рулевого управления

Для работы усилителя рулевого привода во время автоматической остановки двигателя необходимо разъединить усилитель и ДВС и обеспечить независимую поддержку рулевого управления. Благодаря такой поддержке по мере необходимости одновременно обеспечивается оптимизация расхода топлива.

Компрессор кондиционера с электроприводом

Для обеспечения достаточной мощности охлаждения салона автомобиля во время автоматической остановки двигателя необходимо разъединить привод компрессора кондиционера и ДВС и обеспечить независимое кондиционирование салона, а также независимое охлаждение высоковольтной батареи. Это выполняется при помощи компрессора кондиционера с электрическим приводом. Благодаря такому охлаждению одновременно обеспечивается оптимизация расхода топлива. Электрический компрессор кондиционера отвечает за всасывание, сжатие хладагента и прокачивания его через систему. Электрический компрессор кондиционера в зависимости от температуры испарения плавно регулируется блоком управления кондиционера в диапазоне от 800 до 9000 мин^-1.

Как устроена гибридная Honda

Сразу и не скажешь, что гибрид

Сегодня рассказ сегодня будет о традиционном «параллельном» гибриде Honda Civic Hybrid 2009 года выпуска.

Автомобиль произведен для Европы и ввезен из Нидерландов после 5 лет эксплуатации, но уже 4 года радует нового владельца, второго в России.

Итоговая цена: чуть больше 400 тыс. рублей. Немного с учетом минимального пробега (50 тыс.) и комплектации: «люкс», родная и очень забавная электроника, полный набор опций и документов.

Двигатель Honda Civic Hybrid объемом 1.34 литра (с одним распредвалом и восемью клапанами) вместо маховика оснащен плоским электромотором — этот «гибрид» бензо- и электродвигателя развивает мощность 115 л.с.

Привод компрессора кондиционера так же является гибридным — и от двигателя, и от встроенного электромотора.

За стенкой огромная батарея, которая заставила изменить подвеску. Тяжела

Собственная мощность ДВС составляет «всего» 75 л.с., поэтому динамика на трассе довольно своеобразная — без участия электрического двигателя будет грустно.

За жестко зафиксированной спинкой заднего дивана Honda Civic Hybrid находится тяговая батарея на 15 кВт, которая состоит из 132-х никельметаллгидридных аккумуляторов и блока преобразователей.

Собственная масса узла — 55 кг, поэтому о легком демонтаже (чтобы зимой домой занести) даже и мечтать не стоит.

Тип средние гибриды

Устройство промежуточной трансмиссии

Классификация гибридных параллельных трансмиссий начинается с определения роли электрического мотора во всем силовом блоке авто. Если электромотор используется только как помощник ДВС, например, как в Honda Insight, трансмиссию относят к классу «умеренный гибрид». Мощность электромотора в гибридной трансмиссии среднего класса не превышает 60 кВТ.

Одну из своих последних инноваций в области гибридных трансмиссий использовала корпорация БМВ при создании модели BMW ActiveHybrid 7. Седан комплектуется КП в единственном исполнении – 8-миступенчатый «автомат».

Система полный гибрид

Lexus RX 400h оснащается системой “полный гибрид”

Если электродвигатель используется для передачи крутящего момента на колеса, применяется термин «полный гибрид» — такая трансмиссия использована в модели Lexus RX 400h. Автомобиль может передвигаться при помощи и ДВС, и энергии электродвигателя. В коробке передач отсутствует гидротрансформатор. Впервые в Европе схему полного параллельного гибрида установили в 1998 на комплектацию Audi Duo.

Микрогибрид

Трансмиссия авто, где генератор имеет дополнительные функции, часто называют классом «микрогибрид». Это автомобили, которые имеют систему старт/стоп, электромотор не передает свою энергию для движения колес. Микрогибридная схема позволяет только резко глушить мотор во время коротких остановок. Система запускается стартером, в автомобиле используется стандартная КП с встроенным импульсным насосом для скоростной подачи давления в масляные каналы КП.

Схема последовательно-параллельная

Смешанный тип гибридной трансмиссии исключает использование традиционной коробки передач. Совместная работа электродвигателя и ДВС происходит через использование планетарной передачи. Топливный мотор передает крутящий момент на колеса совместно с электромотором, одновременно происходит и работа генератора. Автоматическая регулировка оборотов осуществляется через электронный блок управления.

Планетарная передача

Такой тип бесступенчатой трансмиссии ECVT широко используется компанией Toyota в последнем модельном ряду Toyota Prius. Инженеры компании создали свою уникальную схему гибридной трансмиссии HSD. В схему устройства включили делитель мощности (планетарную передачу) и отдельный генератор.

При таком типе гибрида электромотор работает большую часть времени, топливный мотор использует для работы цикл Аткинсона, в то время как большинство ДВС работают по принципу Отто. Ноу-хау японских инженеров приобрели компании Форд и Ниссан для установки на свои полногибридные модели.

Что такое гибридный автомобиль и в чем его преимущества?

Первым делом необходимо знать, что главным отличием гибридного автомобиля от автомобиля с ДВС заключается в том, что в движение колёса приводит более чем один источник энергии. Сегодня автопроизводители совмещают работу двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с работой электродвигателя. Такой подход позволяет экономить топливо за счёт отключения ДВС в режиме малых нагрузок, а также использовать рекуперацию кинетической энергии, что способно увеличить дальность хода, не затрачивая дополнительные средства.

Говоря о положительных сторонах гибридного автомобиля, стоит заметить, что даже несмотря на использование топлива, он является куда более экологичным и экономичным. Два этих аспекта — основные факторы, на которые опираются люди, приняв решение пересесть на автомобиль с гибридным типом питания

Это особенно важно, когда эксплуатация автомобиля происходит в городских условиях с высокой загруженностью дорог

Общее описание

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) едва-едва поспевает за предъявляемыми к ним требованиями. С одной стороны, потребители с мечтами об одновременно мощном и экономичном моторе, с другой — экологи, ужесточающие нормы токсичности. А в завершение — геологи, все настойчивее напоминающие об истощении запасов «черного золота». Одним из вариантов решения этой проблемы являются гибридные силовые установки, состоящие из обычного ДВС и электродвигателя. В отличие от электромобилей и автомобилей на топливных элементах, которые все еще остаются «автомобилями будущего», гибриды уже с 1997 года выпускаются серийно.

Давайте сравним автомобиль с обычным ДВС и электромобиль. Обыкновенный автомобиль способен проехать без дозаправки четыре-пять сотен километров и при этом отравить атмосферу некоторым объёмом вредных веществ. Заправочных станций предостаточно в любом регионе, и пополнить запасы топлива можно за считанные минуты. Электромобиль может проехать на одном заряде батарей порядка 80-160 км. Он экологически чист, бесшумен и практически безупречен до того момента, пока не наступает очередь подзарядки аккумуляторов. У существующих в наше время «электрических» машин этот процесс длится несколько часов.

Гибридные автомобили берут все лучшее от обоих моторов: ДВС и электрического. Достоинство первого – в удобном энергоносителе, жидком топливе, а второго – в выдающихся моментных характеристиках. В отличие от ДВС, электромотор не нужно заводить и «раскручивать». Он может «стоять и ждать» не потребляя энергии. Но как только дали ток, сразу получили максимальную тягу на колесах. Электродвигатель эффективнее двигателя внутреннего сгорания в режиме частых стартов и стопов (т.е., при езде в городском цикле). Двигатель внутреннего сгорания, наоборот, более эффективен на постоянных, оптимальных для данного двигателя оборотах.

В гибриде оба двигателя работают друг на друга. ДВС крутит генератор и питает энергией электромотор. Тот, в свою очередь, позволяет ДВС работать без резких разгонных нагрузок, в наиболее благоприятных режимах. Практически все современные гибриды имеют систему рекуперации или, по-русски, «возврата энергии». Суть ее в том, что при торможении или при движении машины накатом, электродвигатели начинают крутиться от колес и работать как генераторы, заряжая батарею. Отсюда – меньший износ, экологичность и экономичность (особенно в городском цикле.)

Итак, перед нами технологичный прогрессивный автомобиль, в котором нивелируются недостатки и объединяются достоинства двух моторов. Но.., рано хлопать в ладоши, и послушаем, что говорят скептики.

Гибридные автомобили сложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, не любят морозов, подвержены саморазряду, срок службы их ограничен несколькими годами. А «экономность» гибрида прямо связана с состоянием АКБ. Кроме того, существует проблема утилизации отработанных батарей. Гибриды дороже в ремонте, да и за сам ремонт возьмется далеко не каждый. Кроме того, высокую экологичность и экономичность гибридов многие тоже ставят под сомнение. Так, ряд тестов, проведенных авторитетными автомобильными изданиями, показал, что гибриды дают заметную экономию топлива только в городе, при движении же в смешанном цикле незначительно, а за городом существенно проигрывают современным дизелям. Почетное звание «Самый экологичный автомобиль года» в 2007 и 2008 годах присуждалась также автомобилям с дизельными моторами.

Рассмотрим подробнее, какими бывают и как устроены гибриды.

По степени гибридизации их делят на «умеренные»,«полные» и plug-in. «Полный» в состоянии двигаться лишь на электричестве, не потребляя топлива. «Умеренный» всегда задействует ДВС, а электромотор подключается, если требуется дополнительная мощность. Гибрид с подзарядкой (plug-in hybrid) — такой гибрид можно включать в розетку для подзарядки. В результате обладатель подобного гибрида получает все преимущества электрического автомобиля, без самого большого недостатка: ограниченного пробега на одном заряде. Когда электрический заряд заканчивается, подключается ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид.

По принципу взаимодействия электрической и топливной составляющих авто, гибридные приводы принято разделять на три вида: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный.

Перспективы автомобилей-гибридов

Новизна технологии совмещенного мотора приводит к неполному пониманию автолюбителями, что же такое и как работает гибридный двигатель на подобном автомобиле. С учетом 20-летних разработок бренда Тойота у гибридов есть множество перспектив развития. Машины с облегченным кузовом, емкими и компактными аккумуляторами, простой и быстрой зарядкой, усовершенствованным режимом рекуперации в ближайшем будущем завоюют рынок.

У гибридных авто ДВС не подвергается критическим нагрузкам, а с учетом цикла Аткинсона его моторесурс выше, чем у стандартного двигателя. Для сокращения расходов на топливо машины оснащаются ГБО, совместимыми с электронными блоками управления. При внешней схожести с бензиновой техникой автовладельцы сталкиваются со сложностью обслуживания и огромным разбегом стоимости. Даже при отсутствии поломок и значительном пробеге цена машины окупиться через 5 лет. Но минимальные затраты на горючее стоят таких вложений.

Однако, будущее гибридного транспорта – только за моделями plug-in, которые реально экономят топливо. Плагины привлекательны бесшумным плавным электродвигателем, динамикой бензинового мотора, обеспеченной массивным электрическим бустом. Чтобы использовать машину полноценно, необходимо развитие зарядной инфраструктуры – установка специальных розеток на АЗС.

Состав гибридного силового агрегата

Гибридный мотор представляет собой установку, в которой совместно работают топливный (дизельный, газовый, бензиновый) и электрический двигатель. Они функционируют одновременно с распределением силовой нагрузки или осуществляют два независимых цикла.

Силовой агрегат нового поколения схематически состоит из следующих компонентов:

• электрического мотора;
• двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Аткинсона;
• аккумуляторного блока– литий-ионного или никель-металлгидридного;
• управляющей системы;
• генератора с высокой степенью энергоэффективности;
• модифицированной трансмиссии.

Производители гибридных машин акцентируют на использовании высококачественных конструктивных элементов, усилении трансмиссии, стоек сзади и спереди. Весь механизм находиться под контролем электронной системы, выполняющей слежение за авто во время движения и адаптацией всех элементов во время работы.

Принцип работы гибридного автомобиля

Рассматривать принцип работы автомобиля с гибридным двигателем целесообразно на примере выпущенной в 2004 г модели Lexus RX400h. Авто 2-й генерации признано пригодным для эксплуатации на городских дорогах. Схема взаимодействия узлов силового агрегата авто выглядит следующим образом:

1. Автомобиль начинает трогается на малых оборотах с помощью электромотора.
2. При достижении определенной скорости, на блок управления поступает информация о повышении напряжения в генераторе.
3. Система распределяет крутящий момент между электрическим и бензиновым двигателем.
4. При снижении скорости топливный мотор выключается, и вся работа выполняется электродвигателем.
5. Когда водитель давит на педаль газа, система снова запускается – уже два силовых агрегата отвечают за разгон.

Интересно знать!
Электродвигатель Лексуса 2 генерации способен разгонять авто до 60 -70 км/час.

Работа гибридного силового агрегата в разных режимах движения

Во время движения оба мотора работают одновременно. При передвижении по трассе в момент нажатия педали акселератора активен ДВС, но, когда водитель убирает ногу, электродвигатели вырабатывают энергию для АКБ. Емкость источника питания пополняется в момент нажатия на тормоз. Резкий разгон позволяет электромотору быстрее включаться в работу и накапливать мощность.

Во время торможения скопившаяся кинетическая энергия используется для подзарядки аккумулятора. Система данного типа эффективна в городских условиях, где постоянно приходиться разгоняться и притормаживать, но водители отмечают, что ДВС не всегда включается при подъеме.

Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:

• вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
• электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
• компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
• электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.

Важно!

Полный гибридный привод – единственный вариант гибридов, объединяющий функции старт-стопа, рекуперации, режим электротяги и систему E-Boost.

5) Nissan Leaf

Более лучшие показателя экономичности предлагает всем новая модель автомобиля Nissan Leaf, которая для 100 километров пути потребует у вас еще меньших денежных средств, чем вы затратили бы на предыдущем автомобиле, их хватит, чтобы купить 2,06 литра топлива. Машина оснащается 80кВт электрическим двигателем мощностью в 107 л.с., который питается от 24кВт батареи.

Максимальная дальность поездки на полной зарядке- 135 километров. Естественно, что пробег автомобиля будет зависеть непосредственно только от Вашего стиля вождения и от дорожных условий. При движении в пробке вы не сможете проехать и такой километраж пути.

Главная проблема автомобиля Nissan Leaf и других его электрических конкурентов, это достаточно приличный вес, который составляет 1496 кг, что, согласитесь с нами, для таких параметров машины слишком много.

Классификация по степени электрификации

Разбираясь в особенностях гибридных двигателей, поговорим и о различном применении электромоторов. Степень электрификации машины указывает на возможности электрической установки. В одном случае, она идёт как приложение, в другом — позволяет полноценно передвигаться на электротяге. Чтобы понять насколько прогресс ушёл вперёд, рассмотрим этапы электрификации последовательно.

Микрогибрид

Двигатель-микрогибрид представляет собой простейшую форму гибридизации. Автомобиль оснащается системой «Старт-Стоп», в которой электрическая установка используется, как стартер и генератор, но не передаёт энергию колёсам. Во время работы машины на холостом ходу блок управления глушит бензиновый двигатель, позволяя сэкономить топливо. В среднем расход в городе снижается на 10%.

Энергия, сохранённая от рекуперативного торможения, питает систему «Старт-Стоп» и бортовые устройства.

В силовую установку микрогибрида устанавливают штатную коробку передач с импульсным масляным насосом. В режиме «Старт-Стоп», пока двигатель не работает, необходимо сохранить элементы переключения включенными. Насос поддерживает давление масла в каналах КПП, чтобы после запуска двигателя, автомобиль был готов ехать спустя 0,3 с.

Мягкий гибрид

Термин «мягкий» или «умеренный» гибрид означает, что электромотор используется в автомобилях как лёгкая «поддержка» ДВС. Основную работу в режиме ускорения и штатного движения выполняет бензиновый двигатель. Суть использования электрической установки — помощь при трогании и ускорении автомобиля, а также для подзарядки батареи во время торможения. Мощность электродвигателя не превышает 50 кВт.

К гибридам подобного действия относятся: BMW 7 ActiveHybrid, Honda Civic Hybrid, Suzuki Smart Hybrid, Mercedes S 400 Hybrid.

Полный гибрид

Полноценный гибридный автомобиль способен работать на одном тяговом электромоторе при выключенном ДВС. Электрический двигатель заменяет сцепление, работает как генератор для заряда аккумуляторных батарей, в том числе в режиме рекуперативного торможения. В отличие от умеренного гибрида, здесь применяется электромотор мощностью 60 — 250 кВт.

Принцип полного гибрида реализован в Audi A1 и BMW X6 ActiveHybrid. В такие гибриды устанавливают мощные литий-ионные аккумуляторные батареи. Однако, при ёмкости в 12кВт/ч, накопитель электроэнергии сможет обеспечить пробег автомобиля не более 60 км. При низком уровне заряда ДВС подключается автоматически, но чтобы снизить потребление топлива и увеличить пробег электрического мотора, инженеры разработали Plung-In.

Гибриды плагины

Plung-In или гибрид-плагин по принципу работы схож с полным гибридом. Разница заключается в возможности подзарядки аккумулятора от внешней сети. Расстояние, которое может проехать машина на одной электрической тяге, характеризуется показателем PHEV.

Чтобы превратить гибридный двигатель в Plung-In, необходимо поставить дополнительное оборудование: зарядное устройство, дополнительный блок управления и блок батарей. Розетка для заряда располагается возле лючка для заправки топливного бака. Для подпитки батареи можно использовать домашнюю электросеть, учитывая рекомендации производителя.

Лучшие гибридные кроссоверы 2020 года

Все большую популярность в мире набирают кроссоверы, обладающие преимуществами традиционных и электрических автомобилей. На таких машинах комфортно передвигаться на любые расстояния, расходуя при этом незначительное количество топлива. Все больше производителей гибридов стараются создать доступные модели по невысокой стоимости.

Toyota C-HR

Благодаря своему стильному внешнему виду, кроссовер популярен среди молодежи. Огромное количество декоративных элементов помогают авто выделиться в потоке. Салон машины отделан тканью и кожей.

Тойота оснащена отличной мультимедийной системой. В движение автомобиль приводится гибридной установкой мощностью в 122 л.с. Все усилия передаются на переднюю ось посредством вариатора.

Geely FY11

Китайский кроссовер создан совместно со шведским брендом Вольво. Внешне машина походит на некоторые модели БМВ, так как над Geely FY11 работал дизайнер, создавший Х6. Стильный кроссовер придется по вкусу как молодому поколению, так и опытным автовладельцам.

Салон автомобиля выполнен из материалов высокого качества: ткани, кожи и пластика. Современная мультимедийная система с большим количеством опций приятно удивит своего владельца.

Приводится в движение гибрид бензиновой установкой 1,5 литра. Совместно с электродвигателем авто выдает 180 л.с. Машина оснащена семиступенчатой роботизированной коробкой передач.

Kia Niro

Из-за оригинального внешнего вида кроссовера не сразу угадывается бренд. Современный просторный салон оснащен качественной мультимедийной системой, комфортными сидениями. Вместительный багажник понравится автолюбителям, которые предпочитают дальние путешествия.

Основа гибрида – 1,6-литровый бензиновый двигатель. Вместе с электрическим мотором он выдает мощность в 146 л.с. В Kia Niro установлена шестиступенчатая роботизированная коробка передач, передающая усилия на передние колеса авто.

Mitsubishi Outlander PHEV

Данная модель уже давно завоевала сердца многих автолюбителей благодаря своим размерам и привлекательному внешнему виду.

Эргономичный салон автомобиля помогает комфортно расположиться как задним пассажирам, так и людям спереди. Оснащен Outlander 2,4-литровым бензиновым двигателем. На каждой оси установлено по электромотору.

Суммарная мощность агрегатов составляет почти 300 л.с. Покупателей кроссовера приятно порадует полный привод модели.