Гибриды, или автомобильные 2 в 1а

У гибридных автомобилей теперь есть пять минут свободного времени, и они медленно, но верно вытесняют с рынка все более непопулярные дизели. И хотя известно, что они являются лишь переходным этапом на пути к полной электромобильности, на данный момент они являются самым интересным предложением среди альтернативных приводов. Особенно для тех водителей, которые ездят в основном по городу.

Словарь глядя, гибрид это то, что состоит из разных элементов, часто не соответствующих друг другу. Аналогично и с гибридами в автомобилестроении (также известными под английской аббревиатурой HEV -) — классический двигатель внутреннего сгорания, в целом не очень экологичный, взаимодействует с экологическим электроприводом. Бездумный кроссворд, к созданию которого принудили экологи? Нисколько.

Современные гибридные приводы — это системы, которые очень продуманно и успешно сочетают в себе технологические противоположности. Конструкторам таких автомобилей удалось добиться высокого уровня синергии, что выражается в высокой функциональности.

Еще несколько лет назад Гибридный автомобиль на улицах польских городов они представляли собой довольно экзотическую диковинку. Сегодня вид останавливающегося рядом с нами на светофоре гибрида не вызывает особых эмоций, ведь таких машин было очень много. Очень часто значок на кузове автомобиля с надписью Hybrid сопровождается таксистским «петухом» на крыше, и это не так.

Давно известно, что профессиональные перевозчики при выборе своего рабочего инструмента, т.е. автомобиля, руководствуются в первую очередь здравым смыслом, а не эмоциями или привлекательной линией кузова. Важны комфорт, низкая частота отказов и низкие эксплуатационные расходы. И так же, как когда-то Святым Граалем такси была популярная «дизельная бочка», то есть Mercedes W124, сейчас ею потихоньку становятся гибриды, особенно рафинированные модели концерна Toyota. А при добавлении к такой машине газовой установки проезд по городу почти ничего не стоит — можно упасть до 4-5 литров ГБО/100 км!

Неудивительно, что В конце концов, поляки более благосклонно отнеслись к гибридным автомобилям и в прошлом году довольно часто уезжали с ними из авторизованных автосалонов. За одиннадцать месяцев 2018 года в нашей стране было зарегистрировано 20 30 рабочих мест. такие машины. По сравнению с прошлым годом это на целых XNUMX% больше.

Toyota, которая на протяжении многих лет с большой решимостью разрабатывала гибридный привод, наконец-то получила награду за свои усилия и стала бесспорным лидером рынка с почти 13 XNUMX автомобилей. Продано легковых автомобилей HEV. Уже каждый третий автомобиль этого производителя, выходящий из дилерских центров, оснащен таким приводом. Статистика продаж других производителей также значительно увеличилась.

Щепотка истории

Первый гибридный автомобиль (на самом деле это была конная повозка с прикрепленными двигателями) назывался Армстронг Фаэтон и был спроектирован в 1896 году Гарри Э. Дей и построен фирмой Армстронга в Бриджпорте. 6,5-литровый Dey сочетал его с маховиком, приводящим в движение заднюю ось, и динамо-машиной, которая заряжала аккумуляторы. Накопленная энергия позволяла запускать двигатель внутреннего сгорания и приводила в действие освещение и электрическое сцепление. Phaeton также может похвастаться первой в мире полуавтоматической коробкой передач.

Однако самым известным гибридом прошлого является автомобиль, разработанный Фердинандом Порше в сотрудничестве с австрийской компанией Ludwig Lohner & Co. Гибрид Lohner-Porsche Mixte, также известен как Всегда живи, был впервые показан на всемирной выставке в Париже в 1900 году. Передние колеса устанавливались в ступицах (в более поздних версиях они были и на задней оси), а бензиновый двигатель выполнял роль генератора энергии.

Свинцово-кислотные батареи Mixte Hybrid состояли из 44 ячеек с рабочим напряжением 80 В и весили целых 1,8 тонны (вес всей машины — свыше 4 тонн). По этой причине машина могла передвигаться с максимальной скоростью 35 км/ч, но обладала внушительной по тем временам дальностью хода в 200 км.

 — основная концепция дизайна современных гибридных автомобилей — была разработана American Motors Corporation (AMC) в сотрудничестве с Gulton Industries и впервые применена в 1967 году в концептуальном автомобиле под названием Амитрон.

Однако фактически гибридная автомобилизация начала развиваться только в конце XNUMX века. Прорывом стал выход на рынок в 1997 году инновационной модели Toyota Prius — первый серийный автомобиль такого типа. Позже к Toyota присоединились и другие японские бренды: Toyota Lexus, Honda (модель Insight), Ниссан (Altima), затем американских производителей (включая первый гибридный внедорожник — Форд Эскейп Гибрид), а некоторое время также европейских и корейских компаний.

С момента дебюта Prius практически каждый любитель технологических новинок и проэкологических решений мог практически сразу зайти в автосалон Toyota и купить этот гибридный автомобиль. И хотя глобальные продажи Prius росли, в целом покупатели на протяжении многих лет относились к гибридным автомобилям с большим недоверием. Они были дороже автомобилей аналогичного класса с обычным приводом, а за счет инновационных решений потенциальный риск дорогостоящих поломок казался высоким. Время подтвердило эти опасения — в пользу гибридов.

Гибридное головокружение

Гибрид-гибрид неравный — технология альтернативных приводов уже настолько развита, что нельзя говорить об одном типе ГЭМ. Сколько компаний, столько и идей по их настройке. Классификации различаются, но наиболее распространено деление на мягкое (), параллельное, последовательное, смешанное и .

Мягкие гибриды

Это все более популярное решение, потому что оно имеет много преимуществ и остается намного дешевле и проще с точки зрения строительства. Двигатель внутреннего сгорания поддерживается небольшим электродвигателем, который питается от энергии, собранной во время торможения, хранящейся в небольшой литий-ионной батарее — например, в новом Kia Sportage с EcoDynamics + у него 0,46 кВтч.

Электродвигатель — это только помощник, особенно при трогании и разгоне, т.е. в ситуациях, когда двигатель внутреннего сгорания наименее экономичен. Кроме того, он заменяет генератор и стартер (последний намного быстрее, поэтому в таких автомобилях системы наконец-то работают как надо).

Во всей системе используется напряжение 48 В. Электродвигатель чаще всего устанавливается между коробкой передач и двигателем, к которому он подключается поликлиновым ремнем. Электрический блок передает усилие непосредственно на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, что выливается в дополнительные резервы мощности и крутящего момента, которые можно использовать, например, при обгоне. Кстати, можно немного сэкономить топливо (в среднем около 10%) и выбрасывать меньше ядовитых оксидов азота.

Диски можно найти, среди прочего от таких производителей, как Audi (модели A6, A7, Q8), Хендай и Киа (Hyundai Tucson i Kia Sportage), Рено (Гранд Сценик), Мерседес (класс С 200 Гибрид), Сузуки (обманчивая надежда i Baleno с системами ШВС).

Серийный гибрид

У серийного гибрида ситуация обратная — он отвечает за управление автомобилем, а ДВС играет роль т.н. , то есть приводит в действие генератор электроэнергии, питающий электроагрегат. По умолчанию автомобиль работает только на электричестве, а двигатель внутреннего сгорания запускается только тогда, когда энергия, запасенная в аккумуляторе, исчерпывается. Это позволяет вам расширить диапазон и дать вам время, чтобы оставаться под напряжением. Кроме того, поскольку двигатель внутреннего сгорания не связан напрямую с колесами, он практически постоянно работает в оптимальном диапазоне скоростей и с малой нагрузкой.

Серийные гибриды встречаются на рынке достаточно редко – к ним относятся BMW i3 в версии диапазон Extender Ораз Chevrolet Volt. Электродвигатель BMW i3 развивает мощность 170 л.с. и максимальный крутящий момент 250 Нм. Range Extender представляет собой 38-цилиндровый бензиновый двигатель мощностью 2 л.с. Это стоит дополнительно 20 тысяч. PLN и увеличивает дальность полета i3 со 160 км до примерно 300 км.

Параллельный гибрид

При параллельном гибридном приводе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель механически связаны с ведущими колесами, и мощность от обоих источников используется в той или иной степени в зависимости от дорожных условий и стиля вождения. Когда мы стартуем, маневрируем или движемся медленно (примерно до 50 км/ч), первую скрипку играет электродвигатель.

Это проявляется при более динамичной езде. двигатель внутреннего сгорания. Энергия, которую он производит, делится: большая часть используется для питания автомобиля, а остальная часть — для зарядки аккумулятора. Аккумулятор также подзаряжается во время рекуперативного торможения, когда электродвигатель работает как генератор. Поэтому при вождении гибрида мы должны тормозить плавно, с постоянным усилием и как можно дольше. Аналогично с замедлением. Именно в это время зарядка аккумуляторов становится наиболее эффективной.

В параллельном гибриде двигатель внутреннего сгорания остается доминирующим приводом, а задача электродвигателя — поддерживать его при больших нагрузках. Энергия, хранящаяся в аккумуляторе, в основном используется, когда мы начинаем или ускоряемся.

Смешанный гибрид

Смешанное расположение сочетает в себе черты параллельной и последовательной систем. Это наиболее распространенный вариант на рынке из-за доминирования гибридов Toyota, которые используют эту комбинацию в своих автомобилях. Систему под названием (HSD) можно найти, среди прочего в моделях Prius, Yaris, Auris, Camry, Венчик, RAV4 или Свеча-час. Он может работать только во время вождения электродвигатель, только бензин или оба. Система сама выбирает подходящие источники дисков, благодаря чему может оптимально использовать каждый из них. Наиболее важными компонентами этой системы являются бензиновый двигатель, электродвигатель, аккумулятор и инвертор, который регулирует ток, подаваемый на аккумуляторы и от аккумуляторов, и адаптирует напряжение, подаваемое на электродвигатель, для повышения эффективности.

Сердцем системы является планетарная передача, разделяющая привод между двигателем внутреннего сгорания и электрическим двигателем, с возможностью передачи его непосредственно на колеса и одновременной замены коробки передач.

Смешанный гибрид позволяет двигаться и проезжать небольшое расстояние по самому течению, например, при движении в пробке. Так как емкость аккумулятора у такого гибрида невелика, система быстро переключается в последовательный режим, при котором для подзарядки аккумуляторов включается двигатель внутреннего сгорания. Когда мы сильнее нажимаем на педаль газа, запускается параллельный режим, при котором в нашем распоряжении оба двигателя и вся мощность системы.

Систему также можно легко расширить до привода 4×4, добавив еще один электродвигатель, приводящий в движение вторую ось, как в случае с гибридной Toyota RAV4 или Лексузи РХ. Это позволяет отказаться от раздаточной коробки и ведущего вала и избежать повышенного сопротивления, давая возможность точного управления распределением крутящего момента между обеими осями.

Гибридный плагин

только и исключительно во время движения — путем торможения или использования двигателя внутреннего сгорания. Однако, если мы купим подключаемый гибридный автомобиль, также называемый PHEV (), мы можем дополнительно восполнить энергию аккумулятора с помощью вилки, подключенной к домашней сети 230 В, или через станция быстрой зарядкиточно так же, как и в случае с электромобилем.

В гибридах электродвигатель мощнее, чем в других гибридах, а аккумуляторы имеют гораздо большую емкость. Благодаря этому автомобиль может проехать большее расстояние в электрическом режиме – обычно около 30-50 км, что в большинстве случаев позволяет проехать всю дорогу до работы и обратно только на электричестве. Но и более длинные маршруты нам по плечу – ведь у нас в запасе есть двигатель внутреннего сгорания, который, к тому же, может. Момент переключения передач водитель выбирает сам, хотя может рассчитывать и на автоматический режим.

К недостаткам гибридов можно отнести большую снаряженную массу автомобиля (тяжелые аккумуляторы под полом) и значительный расход топлива при динамичной езде, а также цену, которая явно выше, чем в случае с обычными гибридами. В Польше серьезной проблемой также остается отсутствие разветвленной инфраструктуры станций быстрой зарядки.

Примеры гибридов включают: Подключаемый модуль Kia Optima Hybrid, Volkswagen Golf GTE, Гибридный модуль Volvo XC60, Киа Ниро PHEV, Плагин Toyota Prius, Хендай Ионик, Porsche Panamera S E-Hybrid, Рендж Ровер PHEV, Mitsubishi Outlander PHEV или BMW 330e iPerformance.

Дополнительные преимущества

Сами гибридные системы практически безотказны. Ломаются они крайне редко, а если не повезет, то найти хороший автосервис, специализирующийся на ремонте гибридов, особенно Тойоты и Лексуса, в наши дни не составляет большой проблемы.

Конечно, лучше не оставлять их с пресловутым мистером Хенио в мастерской «за углом», ведь обслуживание и ремонт гибридов зачастую требует подключения специализированного оборудования, а главное дополнительных знаний, хотя бы потому, что многие узлы работают под высокое напряжение. Также есть компании, которые предлагают профессиональную регенерацию аккумуляторов – замена вышедших из строя элементов и контроль оставшихся стоит от 1,5 тысяч. PLN (Prius 2-го поколения) до более чем 10 7 злотых. (немецкие премиальные бренды). Если батарея уже сильно разряжена (а такие встречаются в подержанных автомобилях, привезенных из-за границы) или серьезно повреждена, например, в результате аварии или наводнения, ее можно полностью заменить примерно за 300. злотых (Приус). Однако средний срок службы современных аккумуляторов (никель-металлогидридных в Prius и литий-ионных в других моделях) очень высок — они легко выдерживают 400-XNUMX тысяч. км.

Остальные узлы автомобиля и их обслуживание стоят примерно так же, как в автомобиле с традиционным приводом или дешевле. Ведь у нас нет стартера, генератора, клиновых ремней, а колодки и диски изнашиваются в несколько раз медленнее — из-за необходимости рекуперации энергии при торможении эти элементы срабатывают гораздо реже.

Менее нагружены и двигатели внутреннего сгорания, которые благодаря электрической опоре могут быть менее нагружены и, кроме того, работать по циклу Аткинсона, что обеспечивает более высокий КПД в диапазоне оптимальных оборотов и меньший расход топлива. Что касается трансмиссий, то Toyota использует планетарные коробки передач E-CVT, работающие в бесступенчатом режиме, которые, однако, работают по другому принципу, чем классические бесступенчатые трансмиссии, и, в отличие от них, принципиально не ломаются.

Другие производители чаще выбирают коробки передач с двойным сцеплением (например, Kia, Volkswagen) или классические автоматы (Volvo, Range Rover). Гибрид лучше всего работает в городе, где он часто разгоняется и тормозит, и в результате рекуперация кинетической энергии наибольшая. На долговечность гибридов также положительно влияет отсутствие простоев.

Однако розы без шипов не бывает. Недостатки гибридных автомобилей можно увидеть прежде всего при когда едем в тур — мало того что динамика получается средняя, ​​так еще и жгут зачастую больше чем дизели, но и обычные бензиновые машины. Подключаемые гибриды особенно прожорливы, когда их батарея полностью разряжена, и они полагаются только на двигатель внутреннего сгорания..

На трассе гибрид бензиновый или дизельный с дополнительным балластом. Для некоторых может быть недостатком то, что большинство гибридов не могут буксировать прицеп.

***

Рынок гибридов развивается очень динамично – практически все крупные производители автомобилей уже имеют их в своем предложении. Пока эта технология все еще совершенствуется и модифицируется, например, Toyota работает над литий-ионными аккумуляторами нового поколения с твердым электролитом, обладающими значительно большей энергоемкостью и меньшим временем зарядки. И хотя гибридный привод остается довольно тупиковой веткой развития автомобилестроения, он еще долго будет важным мостом между эрой двигателей внутреннего сгорания и «электрическим» будущим.