Hva er et hybridbilsystem?

Nylig øker elektriske kjøretøy popularitet. Imidlertid har fullverdige elektriske kjøretøyer en betydelig ulempe - en liten strømreserve uten å lade. Av denne grunn utstyrer mange ledende bilprodusenter noen av modellene sine med hybridenheter.

I utgangspunktet er en hybridbil et kjøretøy hvis viktigste drivlinje er en forbrenningsmotor, men den drives av et elektrisk system med en eller flere elektriske motorer og et ekstra batteri.

I dag brukes flere kategorier av hybrider. Noen hjelper bare forbrenningsmotoren i starten, andre lar deg kjøre med elektrisk trekkraft. Tenk på funksjonene til slike kraftverk: hva er deres forskjell, hvordan de fungerer, samt de viktigste fordeler og ulemper med hybrider.

Hybridmotorers historie

Ideen om å lage en hybridbil (eller en krysning mellom en klassisk bil og en elbil) er drevet av økningen i drivstoffpriser, tøffere utslippsstandarder for kjøretøy og større kjørekomfort.

Utviklingen av et blandet kraftverk ble først utført av det franske selskapet Parisienne de voitures electriques. Den første gjennomførbare hybridbilen var imidlertid etableringen av Ferdinand Porsche. I kraftverket Lohner Electric Chaise fungerte en forbrenningsmotor som en generator for strøm, som drev de to elektriske motorene foran (montert direkte på hjulene).

Kjøretøyet ble presentert for publikum i 1901. Totalt ble det solgt rundt 300 eksemplarer av slike biler. Modellen viste seg å være veldig praktisk, men dyr å produsere, så en vanlig bilist hadde ikke råd til et slikt kjøretøy. Videre dukket det den gang opp en billigere og ikke mindre praktisk bil, utviklet av designeren Henry Ford.

Klassiske drivstoffmotorer med bensin tvang utviklere til å forlate ideen om å lage hybrider i mange tiår. Interessen for grønn transport har vokst med passering av USAs lov om lovgivning om elektrisk transport. Den ble adoptert i 1960.

Ved en tilfeldighet brøt verdens oljekrise ut i 1973. Hvis amerikanske lover ikke har oppfordret produsenter til å tenke på å utvikle rimelige miljøvennlige biler, tvang krisen dem til å gjøre det.

Det første fullhybridsystemet, hvis grunnleggende prinsipp fortsatt brukes i dag, ble utviklet av TRW i 1968. I følge konseptet, sammen med den elektriske motoren, var det mulig å bruke en mindre forbrenningsmotor, men maskinens kraft gikk ikke tapt, og arbeidet ble mye jevnere.

Et eksempel på et fullverdig hybridbil er GM 512 Hybrid. Den ble drevet av en elektrisk motor, som akselererte kjøretøyet til 17 km / t. Ved denne hastigheten ble forbrenningsmotoren aktivert, noe som forbedret ytelsen til systemet, på grunn av hvilken hastigheten på bilen økte til 21 km / t. Hvis det var behov for å gå raskere, ble elmotoren slått av, og bilen ble akselerert allerede på bensinmotoren. Fartsgrensen var 65 km / t.

VW Taxi Hybrid, en annen vellykket hybridbil, ble introdusert for publikum i 1973.

Til nå prøver bilprodusentene å bringe hybride og elektriske systemer til et nivå som vil gjøre dem konkurransedyktige sammenlignet med klassiske forbrenningsmotorer. Selv om dette ennå ikke har skjedd, har mange utbygginger rettferdiggjort de milliarder av dollar som er brukt på deres utvikling.

Med begynnelsen av det tredje årtusen så menneskeheten en nyhet kalt Toyota Prius. Hjernebarnet til den japanske produsenten har blitt synonymt med begrepet "hybridbil". Mange moderne utviklinger er lånt fra denne utviklingen. Til dags dato har det blitt opprettet et stort antall modifikasjoner av kombinerte installasjoner, som gjør at kjøperen kan velge det beste alternativet for seg selv.

Hvordan hybridbiler fungerer

Ikke forveksle en hybridmotor med et komplett elektrisk kjøretøy. Den elektriske installasjonen er involvert i noen tilfeller. For eksempel i bymodus, når bilen er i trafikkork, fører bruken av en forbrenningsmotor til overoppheting av motoren, samt til økt luftforurensning. I slike situasjoner er den elektriske installasjonen aktivert.

Etter design består en hybrid av:

• Hovedkraftenheten. Det er en bensin- eller dieselmotor.
• Elektrisk motor. Det kan være flere av dem avhengig av modifiseringen. Etter handlingsprinsippet kan de også være forskjellige. Noen kan for eksempel brukes som et ekstra drivverk for hjulene, mens andre - som en assistent til motoren når du starter bilen fra et sted.
• Ekstra batteri. I noen biler har den en liten kapasitet, hvis energiforsyning er tilstrekkelig til å aktivere det elektriske installasjonen i en kort periode. I andre har dette batteriet en stor kapasitet slik at kjøretøyer kan bevege seg fritt fra strøm.
• Elektronisk kontrollsystem. Sofistikerte sensorer overvåker driften av forbrenningsmotoren og analyserer maskinens atferd, på basis av hvilken den elektriske motoren er aktivert / deaktivert.
• Inverter. Dette er en omformer for den nødvendige energien som kommer fra batteriet til en trefaset elektrisk motor. Dette elementet fordeler også belastningen til forskjellige noder, avhengig av endring av installasjonen.
• Generator. Uten denne mekanismen er det umulig å lade hoved- eller tilleggsbatteriet. Som i vanlige biler drives generatoren av forbrenningsmotoren.
• Systemer for varmegjenvinning. De fleste moderne hybrider er utstyrt med et slikt system. Den "henter" ekstra energi fra slike komponenter i bilen som bremsesystem og chassis (når bilen kaster, for eksempel fra en bakke, samler omformeren den frigjorte energien inn i batteriet).

Hybride drivlinjer kan betjenes enkeltvis eller i par.

Arbeidsplaner

Det er flere vellykkede hybrider. Det er tre hovedtyper:

• konsistent;
• parallell;
• seriell-parallell.

Seriekrets

I dette tilfellet brukes forbrenningsmotoren som generator for elektrisitet for drift av elektriske motorer. Faktisk har en bensin- eller dieselmotor ingen direkte forbindelse med bilens girkasse.

Dette systemet tillater installasjon av lite effektmotorer med et lite volum i motorrommet. Deres viktigste oppgave er å drive spenningsgeneratoren.

Disse kjøretøyene er ofte utstyrt med et utvinningssystem, der mekanisk og kinetisk energi konverteres til elektrisk strøm for å lade batteriet. Avhengig av batteriets størrelse, kan en bil reise en viss avstand utelukkende på elektrisk trekkraft uten å bruke en forbrenningsmotor.

Det mest kjente eksemplet på denne kategorien hybrider er Chevrolet Volt. Den kan lades som en vanlig elbil, men takket være bensinmotoren økes rekkevidden betydelig.

Parallell krets

I parallelle installasjoner fungerer forbrenningsmotoren og den elektriske motoren i tandem. Oppgaven til den elektriske motoren er å redusere belastningen på hovedenheten, noe som fører til betydelig drivstoffbesparelse.

Hvis forbrenningsmotoren kobles fra transmisjonen, er bilen i stand til å dekke en viss avstand fra det elektriske trekkverket. Men hovedoppgaven til den elektriske delen er å sikre jevn akselerasjon av kjøretøyet. Hovedkraftenheten i slike modifikasjoner er en bensin (eller diesel) motor.

Når bilen bremser eller beveger seg fra forbrenningsmotorens arbeid, fungerer den elektriske motoren som en generator for å lade batteriet. Takket være forbrenningsmotoren trenger disse kjøretøyene ikke et høyspentbatteri.

I motsetning til sekvensielle hybrider har disse enhetene et høyere drivstofforbruk, siden den elektriske motoren ikke brukes som en separat kraftenhet. I noen modeller, for eksempel BMW 350E iPerformance, er den elektriske motoren integrert i girkassen.

Et trekk ved dette arbeidsopplegget er et høyt dreiemoment ved lave hastigheter på veivakselen.

Seriell-parallell krets

Denne ordningen ble utviklet av japanske ingeniører. Det kalles HSD (Hybrid Synergy Drive). Faktisk kombinerer den funksjonene til de to første typene drift av kraftverk.

Når bilen trenger å starte eller bevege seg sakte i et trafikkork, blir den elektriske motoren aktivert. For å spare energi i høyt tempo er en bensin- eller diesel-motor (avhengig av kjøretøymodell) tilkoblet.

Hvis du trenger å akselerere kraftig (for eksempel ved forbikjøring) eller bilen går oppover, fungerer kraftverket i parallell modus - elmotoren hjelper forbrenningsmotoren, noe som reduserer belastningen på den, og som et resultat sparer drivstofforbruket.

Planettilkoblingen til en forbrenningsmotor med bil overfører en del av strømmen til transmisjonens hovedgir, og delvis til generatoren for å lade batteriet eller den elektriske stasjonen. I et slikt opplegg er det installert kompleks elektronikk som fordeler energi i henhold til situasjonen.

Det mest fremtredende eksemplet på en hybrid med en serie-parallell drivlinje er Toyota Prius. Noen modifikasjoner av kjente japanskproduserte modeller har imidlertid allerede mottatt slike installasjoner. Et eksempel på dette er Toyota Camry, Toyota Highlander Hybrid, Lexus LS 600h. Denne teknologien ble også kjøpt av noen amerikanske bekymringer. For eksempel har utviklingen funnet veien inn i Ford Escape Hybrid.

Hybride aggregattyper

Alle hybrid drivlinjer er klassifisert i tre typer:

• myk hybrid;
• medium hybrid;
• full hybrid.

Hver av dem har sin egen funksjon så vel som unike egenskaper.

Micro hybrid drivverk

Slike kraftverk er ofte utstyrt med et utvinningssystem slik at kinetisk energi blir konvertert til elektrisk energi og returnert til batteriet.

Drivmekanismen i dem er en startmotor (kan også fungere som en generator). Det er ingen elektrisk hjuldrift i slike installasjoner. Opplegget brukes med hyppige starter av forbrenningsmotoren.

Middels hybrid drivlinje

Slike biler beveger seg heller ikke på grunn av elmotoren. Den elektriske motoren fungerer i dette tilfellet som assistent for hovedenheten når belastningen øker.

Slike systemer er også utstyrt med et utvinningssystem som samler gratis energi tilbake i batteriet. Medium hybride enheter gir mer effektiv varmemotor.

Full hybrid drivlinje

I slike installasjoner er det en høyeffektgenerator, som drives av en forbrenningsmotor. Systemet aktiveres i lave hastigheter.

Systemets effektivitet kommer til uttrykk i nærvær av "Start / Stopp" -funksjonen, når bilen beveger seg sakte i et trafikkork, men du må akselerere kraftig ved trafikklysene. Et trekk ved den komplette hybridinstallasjonen er muligheten til å slå av forbrenningsmotoren (koblingen er koblet ut) og drive en elektrisk motor.

Klassifisering etter grad av elektrifisering

I teknisk dokumentasjon eller i navnet på en bilmodell kan følgende vilkår være til stede:

• microhybrid;
• mild hybrid;
• komplett hybrid;
• plug-in hybrid.

Microhybrid

I slike biler er en konvensjonell motor installert. De er ikke elektrisk drevet. Disse systemene er enten utstyrt med en start / stopp-funksjon, eller er utstyrt med et regenerativt bremsesystem (når du bremser, lades batteriet).

Noen modeller er utstyrt med begge systemene. Noen eksperter mener at slike kjøretøyer ikke regnes som hybridkjøretøyer, fordi de bare bruker en bensin- eller dieselkraftenhet uten integrering i det elektriske drivsystemet.

Mild hybrid

Slike biler beveger seg heller ikke på grunn av strøm. De bruker også en varmemotor, som i forrige kategori. Med ett unntak - forbrenningsmotoren støttes av en elektrisk installasjon.

Disse modellene har ikke svinghjul. Funksjonen utføres av en elektrisk startgenerator. Det elektriske systemet øker rekylen til laveffektmotoren under hard akselerasjon.

Komplett hybrid

Disse kjøretøyene er kjøretøy som kan reise en viss avstand på elektrisk trekkraft. I slike modeller kan ethvert tilkoblingsskjema nevnt ovenfor.

Slike hybrider lades ikke fra strømnettet. Batteriet lades med energi fra det regenererende bremsesystemet og generatoren. Avstanden som kan dekkes på en enkelt lading, avhenger av batteriets kapasitet.

Hybrid plugins

Slike biler kan fungere som et elektrisk kjøretøy eller fungere fra en forbrenningsmotor. Takket være kombinasjonen av de to kraftverkene er det anstendig drivstofføkonomi.

Siden det fysisk er umulig å installere et voluminøst batteri (i elektriske kjøretøyer tar det stedet for en bensintank), kan en slik hybrid dekke opptil 50 km på en enkelt lading uten å lade opp.

Fordeler og ulemper med hybridbiler

For øyeblikket kan hybrid betraktes som en overgangsforbindelse fra en varmemotor til en miljøvennlig elektrisk analog. Selv om det endelige målet ennå ikke er oppnådd, er det en positiv trend i utviklingen av elektrisk transport, takket være innføringen av moderne innovative utviklinger.

Siden hybrider er et overgangsalternativ, har de både positive og negative poeng. Plussene inkluderer:

• Drivstofføkonomi. Avhengig av bruk av strømparet, kan denne indikatoren øke opptil 30% eller mer.
• Lading uten bruk av strømnettet. Dette ble mulig takket være det kinetiske energigjenvinningssystemet. Skjønt full lading ikke forekommer, hvis ingeniører kan forbedre konverteringen, vil ikke elektriske kjøretøy i det hele tatt trenge stikkontakt.
• Muligheten til å installere en motor med mindre volum og kraft.
• Elektronikk er mye mer økonomisk enn mekanikk, de fordeler drivstoff.
• Motoren overopphetes mindre, og drivstoff forbrukes når du kjører i trafikkork.
• Kombinasjonen av bensin / diesel og elektriske motorer lar deg fortsette å kjøre hvis høykraftsbatteriet er dødt.
• Takket være driften av den elektriske motoren kan forbrenningsmotoren kjøre mer stabilt og mindre støy.

Hybride installasjoner har også en anstendig liste over ulemper:

• Batteriet blir raskere ubrukelig på grunn av det store antallet lade- / utladningssykluser (selv i milde hybridsystemer);
• Batteriet er ofte helt utladet;
• Deler til slike biler er ganske dyre;
• Selvreparasjon er nesten umulig, siden dette krever sofistikert elektronisk utstyr;
• Sammenlignet med bensin- eller dieselmodeller koster hybrider flere tusen dollar mer;
• Regelmessig vedlikehold er mer kostbart;
• Kompleks elektronikk krever nøye håndtering, og feil som oppstår kan noen ganger avbryte en lang reise;
• Det er vanskelig å finne en spesialist som riktig kan justere driften av kraftverk. På grunn av dette må du ty til tjenestene til dyre profesjonelle atelierer;
• Batteriene tåler ikke betydelige temperatursvingninger og blir utladet selv.
• Til tross for miljøvennlighet under drift av en elektrisk motor, er produksjon og avhending av batterier svært forurensende.

For at hybrider og elektriske kjøretøy skal bli en ekte konkurrent til forbrenningsmotorer, er det nødvendig å forbedre strømforsyningen (slik at de lagrer mer energi, men samtidig ikke er veldig voluminøse), samt raske ladesystemer uten å skade batteriet.

Spørsmål og svar:

Hva er en hybridbil? Dette er et kjøretøy der mer enn én kraftenhet er involvert i bevegelsen. I utgangspunktet er det en blanding av en elbil og en bil med en klassisk forbrenningsmotor.

Hva er forskjellen mellom en hybrid og en vanlig bil? En hybridbil har fordelene til en elbil (stille drift av motoren og kjøring uten å bruke drivstoff), men når batteriladingen synker, aktiveres hovedkraftenheten (bensin).