Что такое гибридный привод и как он работает?
Гибридный привод — это использование в одном автомобиле двух взаимосвязанных агрегатов — двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. В зависимости от потребностей они могут работать одновременно или попеременно, что существенно снижает эксплуатационные расходы и расход топлива. Основная задача электропривода – поддержка бензинового агрегата при трогании с места и ускорении .
Важным элементом этой системы также является емкий аккумулятор, запасающий энергию, и простая планетарная передача, соединяющая ДВС, генератор и электродвигатель, соединенные с колесами , благодаря чему бензиновый агрегат не подвергается чрезмерным нагрузкам и работе на слишком высоких скоростях. низкие или слишком высокие скорости.
Несомненно, самым большим преимуществом гибридного привода является эффективная система рекуперации энергии при торможении , не требующая внешних источников питания для зарядки аккумулятора. Электродвигатель выполняет функцию генератора , а избыточная энергия, собранная в аккумуляторе, используется для питания автомобиля без использования двигателя внутреннего сгорания.
Типы гибридных приводов
Каждый гибридный автомобиль представляет собой комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Однако существует три типа систем, отличающихся способом подключения обоих накопителей.
Серийный гибрид
В этой системе двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор, который приводит в действие электрический агрегат, задача которого — приводить в движение колеса . Избыточная энергия сохраняется в аккумуляторе, и когда ее количество падает до определенного уровня, двигатель внутреннего сгорания перезапускается и возобновляет процесс зарядки. Ток также восстанавливается при торможении автомобиля. Эта система содержит два электропривода — генератор и электродвигатель . Однако для него не требуется коробка передач, что, как и в автомобилях с традиционным приводом, могло бы стать причиной дорогостоящего ремонта.
В гибридных автомобилях mHEV электродвигатель поддерживает только двигатель внутреннего сгорания. Электродвигатель предназначен для работы в качестве стартера и генератора переменного тока, а также для питания внутренних систем. Его конструкция также обеспечивает рекуперацию энергии при торможении и разгружает двигатель внутреннего сгорания при ускорении, что приводит к снижению расхода топлива. Характерной особенностью таких автомобилей является частое отключение двигателя внутреннего сгорания – при движении, торможении или стоянке на месте.
Гибридные автомобили mHEV хорошо работают в городском потоке, где маневры торможения и ускорения чрезвычайно распространены. Поскольку производители не особо рекламируют их, некоторые водители могут не подозревать, что они используют гибридный автомобиль.
HEV-гибридные автомобили
Автомобили, отнесенные к категории полных гибридов, оснащены электродвигателем, выполняющим две задачи. Первая — поддержать двигатель внутреннего сгорания и обеспечить экономию топлива — аналогично типу mHEV. Второй — управлять автомобилем самостоятельно, что возможно благодаря более мощному электродвигателю. При этом запас хода на аккумуляторе невелик – он составляет максимум несколько километров. В результате эта функция используется практически только в городах.
Электродвигатели, установленные в автомобилях HEV, аналогично автомобилям mHEV, получают энергию во время работы двигателя внутреннего сгорания и торможения. При этом их конструкция не допускает внешней зарядки, как в случае с подключаемыми гибридами.
Гибридные автомобили PHEV
Третья группа гибридов (подключаемые модули, PHEV) позволяют в полной мере воспользоваться преимуществами вождения без выбросов. Это возможно благодаря тому, что автомобили оснащены емкими аккумуляторами, заряжаемыми от розетки. При этом – благодаря наличию двигателя внутреннего сгорания – аккумулятор не обязательно должен быть таким большим, как в электромобилях. Это, в свою очередь, положительно сказывается на времени, необходимом для зарядки аккумулятора.
Гибридные автомобили PHEV идеально подходят как для повседневной езды по городу, так и на чуть более длинных маршрутах (используя только электричество, они могут проехать максимум несколько десятков километров). При этом наличие электродвигателя поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания, что позволяет снизить расход топлива и повысить производительность.
Самое эффективное использование
Гибридная технология позволяет завести автомобиль, используя только электрический двигатель. Более того, энергия, запасенная в аккумуляторе, позволяет проехать до нескольких километров без необходимости включения двигателя внутреннего сгорания, а частое торможение восстанавливает энергию и постоянно подзаряжает аккумулятор . Это делает гибридные автомобили идеальными для езды в перегруженных городах – с полностью заряженной батареей поездка на небольшое расстояние, постоянно останавливаясь и заводясь, может оказаться даже бесплатной.
По этой причине гибридный привод часто используется в городских автобусах, трамваях с двигателем внутреннего сгорания и мусоровозах . Если использовать такое транспортное средство каждый день в течение многих часов, вложения быстро окупятся, а выброс токсичных выхлопных газов будет незначительным . То есть сочетание приятного (экономного) и полезного!
Стоимость гибридных автомобилей
Многие водители до сих пор ассоциируют гибридные легковые автомобили с гораздо более высокой стоимостью, чем стандартные автомобили. В действительности, однако, цена покупки электромобиля с двигателем внутреннего сгорания сопоставима (или даже ниже), чем у дизельного двигателя . Однако меньший расход топлива и меньшие затраты на обслуживание автомобиля позволяют существенно экономить при его эксплуатации. Гибриды также характеризуются высокой остаточной стоимостью (ценой на момент перепродажи), поэтому их покупку можно рассматривать как инвестицию, которая окупится почти вдвое даже через несколько лет. От чего это происходит?
Меньше расход топлива
В случае с машинами с традиционным приводом езда на дальние расстояния однозначно более экономична. Самое топливозатратное — трогаться с места. Однако в автомобилях с гибридной системой этот принцип совершенно иной, поскольку при движении автомобиля и при его медленном движении двигатель внутреннего сгорания заменяется электроприводом. Благодаря этому расход топлива при преодолении повседневных городских пробок минимален или даже равен нулю. Электрическая система также поддерживает двигатель внутреннего сгорания во время ускорения , поэтому такое решение также снижает затраты за пределами города.
Дешевое обслуживание
Экономия, связанная с меньшим расходом топлива в гибридных автомобилях, — это еще не все. Благодаря более простой конструкции и меньшему количеству движущихся частей владельцы этих автомобилей также почувствуют выгодную разницу при их обслуживании . Электрическая система полностью не требует технического обслуживания и проверок, а поскольку она поддерживает двигатель внутреннего сгорания в периоды наибольшей нагрузки , это также снижает частоту его отказов.
Кроме того, установленные гибридные аккумуляторы рассчитаны на бесперебойную работу в любых условиях на протяжении всего срока службы автомобиля, а тормозная система благодаря меньшему износу колодок и дисков (при торможении электродвигателем) до трех раз более долговечны , чем в автомобилях с обычными приводными агрегатами.
Однако наибольшая экономия достигается за счет отсутствия наиболее подверженных отказам компонентов, используемых в бензиновых автомобилях, в том числе: генератора, стартера, клинового ремня турбины и фильтра DPF . Редуктор также заменен на надежный планетарный механизм гораздо более простой конструкции.
Будущее гибридных приводов
Гибридные приводы являются спасательным кругом для защиты окружающей среды. Благодаря низкому уровню выбросов выхлопных газов эти автомобили имеют свободный доступ в зоны, к которым предъявляются даже самые строгие стандарты загрязнения . Их владельцы также могут рассчитывать на многочисленные привилегии и финансовые выгоды, такие как снижение расходов на парковку, налоги и страховку (или их полное отсутствие). Таким образом правительства штатов хотят убедить владельцев автомобилей с традиционным приводом перейти на их электрическую версию.
Предлагаемые льготы заманчивы, но больше всего убеждает перспектива экономии. Гибридные приводы просто выгодны – при преодолении городских пробок они генерируют минимальные затраты, а в дальних поездках защищают ДВС от чрезмерной нагрузки при запуске и ускорении.
Поэтому кажется неизбежным, что гибридные автомобили захватят автомобильный рынок в ближайшие несколько лет. Это удобная, экономичная и экологическая альтернатива традиционным приводам, которые в результате интенсивного использования становятся все более требовательными и отказоустойчивыми . В свою очередь, нынешние инновационные гибриды, вероятно, будут заменены полностью электрическими автомобилями.