Kas ir hibrīda transportlīdzekļu sistēma?

Nesen elektriskie transportlīdzekļi iegūst popularitāti. Tomēr pilnvērtīgiem elektriskajiem transportlīdzekļiem ir ievērojams trūkums - neliela jaudas rezerve bez uzlādēšanas. Šī iemesla dēļ daudzi vadošie automašīnu ražotāji dažus savus modeļus aprīko ar hibrīdvienībām.

Būtībā hibrīdauto ir transportlīdzeklis, kura galvenais spēka agregāts ir iekšdedzes dzinējs, bet to darbina elektriskā sistēma ar vienu vai vairākiem elektromotoriem un papildu akumulatoru.

Mūsdienās tiek izmantotas vairākas hibrīdu kategorijas. Daži palīdz iekšdedzes motoram tikai sākumā, citi ļauj jums vadīt, izmantojot elektrisko vilci. Apsveriet šādu spēkstaciju iezīmes: kāda ir to atšķirība, kā tās darbojas, kā arī galvenie hibrīdu plusi un mīnusi.

Hibrīddzinēju vēsture

Ideju izveidot hibrīdauto (vai klasiskās automašīnas un elektriskās automašīnas krustojumu) virza degvielas cenu kāpums, stingrāki transportlīdzekļu izmešu standarti un lielāks braukšanas komforts.

Jauktās spēkstacijas izstrādi vispirms veica Francijas uzņēmums Parisienne de voitures electriques. Tomēr pirmais darbspējīgais hibrīdauto bija Ferdinanda Porsche radīšana. Lohner Electric Chaise elektrostacijā iekšdedzes dzinējs kalpoja kā elektroenerģijas ģenerators, kas darbināja divus priekšējos elektromotorus (uzstādīti tieši uz riteņiem).

Transportlīdzeklis tika prezentēts sabiedrībai 1901. gadā. Kopumā tika pārdoti apmēram 300 šādu automašīnu eksemplāri. Izrādījās, ka modelis ir ļoti praktisks, taču tā ražošana ir dārga, tāpēc šāds transportlīdzeklis nevarētu būt pieņemams parastam auto entuziastam. Turklāt tajā laikā parādījās lētāka un ne mazāk praktiska automašīna, kuru izstrādāja dizainers Henrijs Fords.

Klasiskie benzīna spēka agregāti daudzus gadu desmitus piespieda izstrādātājus atteikties no idejas radīt hibrīdus. Interese par videi draudzīgiem transporta veidiem ir palielinājusies, pieņemot Amerikas Savienoto Valstu elektrotransporta veicināšanas likumprojektu. Tas tika pieņemts 1960. gadā.

Sakritības dēļ 1973. gadā izcēlās pasaules naftas krīze. Ja ASV likumi nav mudinājuši ražotājus domāt par videi draudzīgu automašīnu pieejamību par pieņemamu cenu, tad krīze ir spiesta to darīt.

Pirmo pilno hibrīdu sistēmu, kuras pamatprincips tiek izmantots arī mūsdienās, TRW izstrādāja 1968. gadā. Saskaņā ar koncepciju kopā ar elektromotoru bija iespējams izmantot mazāku iekšdedzes motoru, taču mašīnas jauda netika zaudēta, un darbs kļuva daudz vienmērīgāks.

Pilnvērtīga hibrīda transportlīdzekļa piemērs ir GM 512 Hybrid. To darbināja elektromotors, kas paātrināja transportlīdzekļa ātrumu līdz 17 km / h. Ar šo ātrumu tika aktivizēts iekšdedzes dzinējs, uzlabojot sistēmas darbību, kā dēļ automašīnas ātrums palielinājās līdz 21 km / h. Ja radās nepieciešamība braukt ātrāk, elektromotors tika izslēgts, un automašīna tika paātrināta jau ar benzīna motoru. Ātruma ierobežojums bija 65 km / h.

VW Taxi Hybrid, vēl viens veiksmīgs hibrīdauto, sabiedrībā tika prezentēts 1973. gadā.

Līdz šim autoražotāji cenšas panākt hibrīdu un pilnīgi elektrisko sistēmu līmeni, kas padarītu tās konkurētspējīgas salīdzinājumā ar klasiskajām ICE. Lai gan tas vēl nav noticis, daudzi notikumi ir attaisnojuši miljardiem dolāru, kas iztērēti to attīstībai.

Sākoties trešajai tūkstošgadei, cilvēce ieraudzīja jaunumu ar nosaukumu Toyota Prius. Japāņu ražotāja idejas ir kļuvušas par sinonīmu jēdzienam "hibrīdauto". No šīs attīstības tiek aizgūti daudzi mūsdienu sasniegumi. Līdz šim ir izveidots liels skaits kombinēto instalāciju modifikāciju, kas ļauj pircējam izvēlēties sev labāko variantu.

Kā darbojas hibrīdauto

Nejauciet hibrīda motoru ar pilnu elektrisko transportlīdzekli. Dažos gadījumos ir iesaistīta elektroinstalācija. Piemēram, pilsētas režīmā, kad automašīna ir sastrēgumā, iekšdedzes dzinēja izmantošana izraisa motora pārkaršanu, kā arī paaugstinātu gaisa piesārņojumu. Šādām situācijām tiek aktivizēta elektroinstalācija.

Pēc konstrukcijas hibrīds sastāv no:

• Galvenais barošanas bloks. Tas ir benzīna vai dīzeļdzinējs.
• Elektriskais motors. Atkarībā no modifikācijas tie var būt vairāki. Pēc darbības principa tie var būt arī dažādi. Piemēram, dažus var izmantot kā papildu piedziņu riteņiem, bet citus - kā dzinēja palīgu, iedarbinot automašīnu no vietas.
• Papildu akumulators. Dažās automašīnās tam ir maza ietilpība, kuras enerģijas rezerve ir pietiekama, lai īsu laiku aktivizētu elektroinstalāciju. Citās valstīs šim akumulatoram ir liela ietilpība, lai transportlīdzekļi varētu brīvi pārvietoties no elektrības.
• Elektroniskā vadības sistēma. Izsmalcināti sensori uzrauga iekšdedzes dzinēja darbību un analizē mašīnas darbību, pamatojoties uz kuru tiek iedarbināts / deaktivizēts elektromotors.
• Invertors. Tas ir nepieciešamās enerģijas pārveidotājs, kas nāk no akumulatora uz trīsfāžu elektromotoru. Šis elements arī sadala slodzi dažādiem mezgliem, atkarībā no instalācijas modifikācijas.
• Ģenerators. Bez šī mehānisma nav iespējams uzlādēt galveno vai papildu akumulatoru. Tāpat kā parastajās automašīnās, arī ģeneratoru darbina iekšdedzes dzinējs.
• Siltuma atgūšanas sistēmas. Lielākā daļa mūsdienu hibrīdu ir aprīkoti ar šādu sistēmu. Tas "savāc" papildu enerģiju no tādām automašīnas sastāvdaļām kā bremžu sistēma un šasija (automašīnai braucot, piemēram, no kalna, pārveidotājs atbrīvoto enerģiju savāc akumulatorā).

Hibrīdos spēka agregātus var darbināt atsevišķi vai divatā.

Darba shēmas

Ir vairāki veiksmīgi hibrīdi. Ir trīs galvenie:

• konsekventi;
• paralēli;
• sērijveida paralēli.

Sērijas ķēde

Šajā gadījumā iekšdedzes dzinējs tiek izmantots kā elektrības ģenerators elektromotoru darbībai. Faktiski benzīna vai dīzeļdzinējam nav tieša sakara ar automašīnas transmisiju.

Šī sistēma ļauj motortelpā uzstādīt mazjaudas motorus ar nelielu tilpumu. Viņu galvenais uzdevums ir vadīt sprieguma ģeneratoru.

Šie transportlīdzekļi bieži ir aprīkoti ar rekuperācijas sistēmu, caur kuru mehāniskā un kinētiskā enerģija tiek pārveidota par elektrisko strāvu, lai uzlādētu akumulatoru. Atkarībā no akumulatora lieluma automašīna var veikt noteiktu attālumu tikai ar elektrisko vilci, neizmantojot iekšdedzes motoru.

Slavenākais šīs hibrīdu kategorijas piemērs ir Chevrolet Volt. To var uzlādēt kā parastu elektromobili, taču, pateicoties benzīna dzinējam, diapazons ir ievērojami palielināts.

Paralēla ķēde

Paralēli uzstādot, iekšdedzes dzinējs un elektromotors darbojas tandēmā. Elektromotora uzdevums ir samazināt galvenās vienības slodzi, kas ļauj ievērojami ietaupīt degvielu.

Ja iekšdedzes dzinējs ir atvienots no transmisijas, automašīna spēj veikt noteiktu attālumu no elektriskās vilces. Bet elektriskās daļas galvenais uzdevums ir nodrošināt vienmērīgu transportlīdzekļa paātrinājumu. Galvenais spēka agregāts šādās modifikācijās ir benzīna (vai dīzeļa) dzinējs.

Kad automašīna palēnina vai pārvietojas no iekšdedzes dzinēja darba, elektromotors darbojas kā ģenerators, lai uzlādētu akumulatoru. Pateicoties iekšdedzes motoram, šiem transportlīdzekļiem nav nepieciešama augstsprieguma baterija.

Atšķirībā no secīgiem hibrīdiem, šīm vienībām ir lielāks degvielas patēriņš, jo elektromotoru neizmanto kā atsevišķu barošanas bloku. Dažos modeļos, piemēram, BMW 350E iPerformance, elektromotors ir integrēts pārnesumkārbā.

Šīs darba shēmas iezīme ir liels griezes moments ar mazu kloķvārpstas ātrumu.

Sērijas-paralēlā ķēde

Šo shēmu izstrādāja japāņu inženieri. To sauc par HSD (Hybrid Synergy Drive). Faktiski tas apvieno pirmo divu elektrostaciju darbības funkcijas.

Kad automašīnai jāsāk vai jāatrodas lēnām sastrēgumā, tiek iedarbināts elektromotors. Lai taupītu enerģiju lielā ātrumā, ir pievienots benzīna vai dīzeļa (atkarībā no transportlīdzekļa modeļa) motors.

Ja jums ir nepieciešams strauji paātrināties (piemēram, apdzenot) vai automašīna brauc kalnā, elektrostacija darbojas paralēlā režīmā - elektromotors palīdz iekšdedzes motoram, kas samazina tā slodzi, kā rezultātā ļauj ietaupīt degvielas patēriņu.

Automašīnas iekšdedzes dzinēja planetārais savienojums daļu enerģijas pārnes uz transmisijas galveno pārnesumu un daļu ģeneratorā, lai uzlādētu akumulatoru vai elektrisko piedziņu. Šādā shēmā ir uzstādīta sarežģīta elektronika, kas sadala enerģiju atbilstoši situācijai.

Spilgtākais hibrīda piemērs ar sērijveida paralēlo spēka piedziņu ir Toyota Prius. Tomēr dažas labi zināmu japāņu modeļu modifikācijas jau ir saņēmušas šādas instalācijas. Piemērs tam ir Toyota Camry, Toyota Highlander Hybrid, Lexus LS 600h. Šo tehnoloģiju iegādājās arī daži amerikāņu koncerni. Piemēram, attīstība ir atradusi ceļu Ford Escape Hybrid.

Hibrīdu agregātu veidi

Visus hibrīdos spēka agregātus klasificē trīs tipos:

• mīksts hibrīds;
• vidējs hibrīds;
• pilnīgs hibrīds.

Katram no tiem ir sava funkcija, kā arī unikālas īpašības.

Mikro hibrīda spēka agregāts

Šādas spēkstacijas bieži ir aprīkotas ar rekuperācijas sistēmu, lai kinētiskā enerģija tiktu pārveidota par elektrisko enerģiju un atgriezta akumulatorā.

Piedziņas mehānisms tajos ir starteris (var darboties arī kā ģenerators). Šādās iekārtās nav elektriskas piedziņas. Shēma tiek izmantota, bieži ieslēdzot iekšdedzes motoru.

Vidējs hibrīda spēka agregāts

Arī šādas automašīnas nepārvietojas elektromotora dēļ. Elektromotors šajā gadījumā kalpo kā galvenā barošanas bloka palīgs, kad slodze palielinās.

Šādas sistēmas ir aprīkotas arī ar rekuperācijas sistēmu, kas akumulatorā savāc brīvu enerģiju. Vidēji hibrīdie agregāti nodrošina efektīvāku siltuma dzinēju.

Pilna hibrīda spēka piedziņa

Šādās iekārtās ir lielas jaudas ģenerators, kuru darbina iekšdedzes dzinējs. Sistēma tiek aktivizēta ar mazu transportlīdzekļa ātrumu.

Sistēmas efektivitāte izpaužas "Start / Stop" funkcijas klātbūtnē, kad automašīna sastrēgumā pārvietojas lēnām, bet pie luksoforiem strauji jāpaātrinās. Pilnīgas hibrīda instalācijas iezīme ir spēja izslēgt iekšdedzes motoru (sajūgs ir izslēgts) un vadīt elektromotoru.

Klasifikācija pēc elektrifikācijas pakāpes

Tehniskajā dokumentācijā vai automašīnas modeļa nosaukumā var būt šādi termini:

• mikrohibrīds;
• viegls hibrīds;
• pilnīgs hibrīds;
• spraudņu hibrīds.

Mikrohibrīds

Šādās automašīnās ir uzstādīts parasts motors. Tie nav elektriski darbināmi. Šīs sistēmas ir vai nu aprīkotas ar starta / apturēšanas funkciju, vai arī ir aprīkotas ar reģeneratīvo bremžu sistēmu (bremzējot akumulators tiek uzlādēts).

Daži modeļi ir aprīkoti ar abām sistēmām. Daži eksperti uzskata, ka šādi transportlīdzekļi netiek uzskatīti par hibrīdiem transportlīdzekļiem, jo ​​tie izmanto tikai benzīna vai dīzeļdzinēja bloku bez integrācijas elektriskās piedziņas sistēmā.

Viegls hibrīds

Arī šādas automašīnas nepārvietojas elektrības dēļ. Viņi izmanto arī siltuma dzinēju, tāpat kā iepriekšējā kategorijā. Ar vienu izņēmumu - iekšdedzes motoru atbalsta elektroinstalācija.

Šiem modeļiem nav spararata. Tās funkciju veic elektriskais starteris-ģenerators. Elektriskā sistēma palielina mazjaudas motora atsitienu cietā paātrinājuma laikā.

Pilnīgs hibrīds

Šos transportlīdzekļus saprot kā transportlīdzekļus, kas spēj veikt zināmu attālumu ar elektrisko vilci. Šādos modeļos var izmantot jebkuru iepriekš minēto savienojuma shēmu.

Šādi hibrīdi netiek uzlādēti no elektrotīkla. Akumulators tiek uzlādēts ar enerģiju no reģeneratīvās bremžu sistēmas un ģeneratora. Attālums, ko var veikt ar vienu uzlādi, ir atkarīgs no akumulatora jaudas.

Hibrīdie spraudņi

Šādas automašīnas var darboties kā elektrisks transportlīdzeklis vai darboties ar iekšdedzes motoru. Pateicoties abu elektrostaciju kombinācijai, tiek nodrošināta pienācīga degvielas ekonomija.

Tā kā fiziski nav iespējams uzstādīt apjomīgu akumulatoru (elektriskajos transportlīdzekļos tas aizņem benzīna tvertnes vietu), šāds hibrīds ar vienu uzlādi bez uzlādes var nobraukt līdz 50 km.

Hibrīdauto priekšrocības un trūkumi

Šobrīd hibrīdu var uzskatīt par pārejas saiti no siltuma dzinēja uz videi draudzīgu elektrisko analogu. Lai gan galīgais mērķis vēl nav sasniegts, pateicoties modernu novatorisku izstrādņu ieviešanai, elektriskā transporta attīstībā ir vērojama pozitīva tendence.

Tā kā hibrīdi ir pārejas iespēja, tiem ir gan pozitīvi, gan negatīvi punkti. Plusi ietver:

• Degvielas ekonomija. Atkarībā no strāvas pāra darbības šis indikators var palielināties līdz 30% vai vairāk.
• Uzlāde, neizmantojot elektrotīklu. Tas kļuva iespējams, pateicoties kinētiskās enerģijas atgūšanas sistēmai. Lai gan pilnīga uzlāde nenotiek, ja inženieri var uzlabot pārveidošanu, elektriskajiem transportlīdzekļiem vispār nebūs nepieciešama kontaktligzda.
• Iespēja uzstādīt mazāka tilpuma un jaudas motoru.
• Elektronika ir daudz ekonomiskāka nekā mehānika, tā izplata degvielu.
• Dzinējs mazāk pārkarst, un, braucot sastrēgumos, tiek patērēta degviela.
• Benzīna / dīzeļa un elektrisko dzinēju kombinācija ļauj turpināt braukt, ja lieljaudas akumulators ir izlādējies.
• Pateicoties elektromotora darbībai, iekšdedzes dzinējs var darboties stabilāk un mazāk trokšņot.

Hibrīdām iekārtām ir arī pienācīgs trūkumu saraksts:

• Liela uzlādes / izlādes ciklu skaita dēļ akumulators kļūst ātrāk neizmantojams (pat vieglas hibrīdās sistēmās);
• Akumulators bieži ir pilnībā izlādējies;
• Šādu automašīnu detaļas ir diezgan dārgas;
• Pašlabošana ir gandrīz neiespējama, jo tam ir nepieciešama sarežģīta elektroniskā iekārta;
• Salīdzinot ar benzīna vai dīzeļa modeļiem, hibrīdi maksā par vairākiem tūkstošiem dolāru vairāk;
• Regulāra apkope ir dārgāka;
• Sarežģīta elektronika prasa rūpīgu apstrādi, un radušās kļūdas dažkārt var pārtraukt garu braucienu;
• Ir grūti atrast speciālistu, kurš varētu pareizi pielāgot spēkstaciju darbību. Tādēļ jums ir jāizmanto dārgu profesionālu ateljē pakalpojumi;
• Baterijas nepieļauj būtiskas temperatūras svārstības, un tās pašas izlādējas.
• Neskatoties uz videi draudzīgumu elektromotora darbības laikā, akumulatoru ražošana un iznīcināšana ir ļoti piesārņojoša.

Lai hibrīdi un elektriskie transportlīdzekļi kļūtu par īstu konkurentu iekšdedzes dzinējiem, ir jāuzlabo barošanas avoti (lai tie uzkrātu vairāk enerģijas, bet tajā pašā laikā nebūtu ļoti apjomīgi), kā arī ātri uzlādējamas sistēmas, nekaitējot akumulatoram.

Jautājumi un atbildes:

Kas ir hibrīdauto? Šis ir transportlīdzeklis, kura kustībā ir iesaistīts vairāk nekā viens spēka agregāts. Būtībā tas ir elektromobiļa un automašīnas ar klasisku iekšdedzes dzinēju sajaukums.

Kāda ir atšķirība starp hibrīdu un parasto automašīnu? Hibrīdauto ir elektromobiļa priekšrocības (klusa dzinēja darbība un braukšana, neizmantojot degvielu), bet, krītoties akumulatora uzlādei, tiek iedarbināts galvenais spēka agregāts (benzīns).