Вот как работает гибрид

1. Наиболее очевидная экономия в результате использования гибрида - более низкое сгорание.
2. Как работает гибридный привод?
3. Как именно это выглядит с технической стороны?
4. Наличие гибрида просто окупается.

Хотя на польских дорогах по-прежнему царят традиционные двигатели внутреннего сгорания, гибридные транспортные средства все более четко обозначают свое присутствие. Это все еще не наш первый выбор, если мы ищем экономию топлива, что очень жаль, потому что гибриды уже не прихоть, а реальная альтернатива экономичной дизельной или газовой установке. Как это работает и почему оно того стоит?

Давайте начнем прямо с моста, то есть с объяснения того, какова экономия, полученная в результате использования гибрида. Экологический аспект здесь является лишь одним из факторов, привлекающих потенциальных покупателей к гибридам. Обычные сбережения гораздо чаще мотивируются.

Можно спросить, где экономия, если автомобили с гибридным приводом стоят дороже? Беглого взгляда на конфигуратор, такой как Toyota, достаточно, чтобы убедить вас, что даже Auris Premium в бензиновом исполнении и автоматической коробке передач и Auris Premium в гибридном варианте делят более 10 000 злотых.

Однако достаточно заглянуть глубже и задуматься на мгновение, чтобы увидеть, как быстро переплаченная сумма может быть возвращена нам.

Это первое поколение Toyota Prius.

Наиболее очевидная экономия в результате использования гибрида - более низкое сгорание.

Современные двигатели внутреннего сгорания теоретически не плохо выпадают в этой области. Результат, по крайней мере заявленный, на уровне 6 литров в городе в случае с автомобилем С-сегмента уже не вызывает удивления, и мы считаем, что это вполне приемлемая стоимость. Между тем, сравнимый гибрид в городском цикле "глотает" всего лишь ... наполовину. Как гибрид Auris, так и предстоящий Prius 2016, двигаясь по городу, сжигают, по словам производителя, 3-4 литра бензина.

Другая, чуть более заметная экономия - это деньги, которые мы экономим на том, чего гибрид не имеет. Речь идет о деталях, ремонт или замена которых на современных автомобилях может привести к плачу каждого водителя. Достаточно спросить любого, кто заменил турбокомпрессор, сцепление или ... сажевый фильтр.

Гибрид этих элементов не имеет, а это значит, что они не могут сломаться. Это означает, что помимо экономии за счет снижения затрат на топливо мы также экономим на обслуживании.

В случае отдельного клиента эти сбережения могут все еще казаться относительно небольшими. Однако, когда мы умножаем количество автомобилей, имеющихся в нашем автопарке, и рассчитываем затраты с этой точки зрения, экономия оказывается действительно значительной, что прекрасно иллюстрирует инфографика в конце статьи.

Как работает гибридный привод?

Гибридный привод, хотя и сложный, имеет довольно простую цель - устранить недостатки традиционного двигателя внутреннего сгорания. В частности, тот факт, что двигатели внутреннего сгорания способны эффективно работать только в относительно узком диапазоне вращения. Следовательно, необходимо использовать коробку передач и сцепление, чтобы автомобили могли двигаться динамично. Однако даже самая лучшая традиционная многоскоростная трансмиссия не полностью уменьшает эти недостатки, и двигатель внутреннего сгорания все еще вынужден работать неоптимально.

Гибридный привод предназначен для преодоления или полного устранения этих недостатков. Однако, чтобы понять, как это работает, вам нужно взглянуть на три разных типа гибридного привода:

1. Серийный гибрид - двигатель внутреннего сгорания не механически связан с колесами транспортного средства, но является приводом для генератора, который питает электродвигатель, который затем приводит в движение колеса. Интересно, что это гибридное решение имеет ... более 100 лет! Автомобили с таким приводом были сконструированы Анри Пипером (1899) и Фердинандом Порше (1900). Тот же самый двигатель все еще можно найти в тепловозах. Серийная система обеспечивает комфортную работу двигателя и плавное, динамичное вождение. Это связано с тем, что электродвигатель обеспечивает максимальный крутящий момент с момента запуска автомобиля. К сожалению, последовательная система также связана с потерями энергии, обусловленными необходимостью ее двукратного преобразования (из механической энергии в электрическую и из электрической в ​​механическую).
2. Mild Hybrid - здесь электродвигатель поддерживает только двигатель внутреннего сгорания, который механически связан с колесами. Электрический двигатель, установленный, например, на валу, соединяющем двигатель внутреннего сгорания с трансмиссией, поддерживает автомобиль во время ускорения или движения в гору, то есть в ситуациях, требующих высокого крутящего момента. Однако легко догадаться, что такая система увеличивает динамику транспортного средства и снижает расход топлива, а также позволяет использовать двигатель внутреннего сгорания меньшего размера, но не устраняет упомянутые элементы традиционного привода, такие как коробка передач или сцепление.
3. Гибрид в серии - параллельный - это комбинация первых двух решений. Двигатель внутреннего сгорания механически связан с колесами, которые также приводятся в движение электродвигателем. Последняя энергия может подаваться генератором, подключенным к двигателю внутреннего сгорания, и аккумулятором, который также служит для накопления энергии, восстановленной во время торможения.

Это третье решение, используемое Toyota в своих автомобилях. Этот тип гибрида можно найти в Prius, Yaris, Auris, готовящемся к выпуску Rav4 Hybrid, а также в гибридных Lexus.

Принцип этого типа привода основан на использовании дифференциальной передачи, задача которой состоит в том, чтобы «суммировать и делить в желаемых пропорциях скорость и крутящий момент, создаваемый или потребляемый отдельными компонентами системы: двигателем внутреннего сгорания, генератором, электродвигателем и колесами». Кроме того, направление потока мощности (которое является произведением скорости вращения и момента силы) зависит от конкретной ситуации (о которой в данный момент). В двух словах и упрощении, работа дифференциальной передачи сводится к оптимизации отдельных параметров системы привода, чтобы она была максимально эффективной.

Так выглядит плагин Toyota Prius.

Как именно это выглядит с технической стороны?

Дифференциальный редуктор представляет собой тип планетарного редуктора, чьи планетарные редукторы связаны с помощью вилки с валом двигателя. Ротор генератора MG1 соединен с осью центральной стойки, которая также может выступать в роли электродвигателя. Внешняя зубчатая рейка соединена с ротором электродвигателя MG2, который может действовать как генератор, и с трансмиссионным валом.

MG1 и MG2 - это трехфазные двигатели переменного тока с генераторами с неодимовыми постоянными магнитами, которые отличаются практически только по мощности - это около 30 и 50 кВт соответственно. Вся система дозаправки представляет собой высоковольтную никель-металлогидридную батарею (около 200 В), контроллер питания, который контролирует поток электроэнергии в системе, и компьютер, который управляет всем. Дополнительная обычная батарея 12 В до сих пор используется для питания электроники и аксессуаров.

Давайте посмотрим, как эта договоренность работает в разных ситуациях:

Начиная и обратно.

В начале поездки двигатель внутреннего сгорания остается выключенным, и автомобиль затем движется в режиме EV, то есть исключительно с использованием электрической энергии (и, таким образом, может проехать до 2 км). Контроллер мощности преобразует постоянный ток от аккумулятора в трехфазный переменный ток с точно контролируемой мощностью и частотой, подавая его на двигатель MG2, который затем приводит в движение колеса через трансмиссию и дифференциал.

Городское вождение и ускорение

Только тогда, когда двигатель нуждается в большей динамике, заходит голос двигателя внутреннего сгорания, который запускается двигателем-генератором MG1. Большая часть крутящего момента и часть оборотов двигателя внутреннего сгорания проходит через дифференциальную передачу на колеса, перемещая транспортное средство. Однако избыточное вращение двигателя внутреннего сгорания проходит через MG1, который затем действует как генератор. С другой стороны, MG2, работающий от контроллера мощности с током, генерируемым MG1, поддерживает крутящий момент двигателя внутреннего сгорания. Если спрос высокий, он дополнительно поддерживается током батареи.

Это звучит очень сложно, и на самом деле это так, но опять же все сводится к правильному использованию ресурсов, производимых двигательной установкой. Здесь ничего не теряется, оно не используется в избытке, что можно увидеть в следующих дорожных ситуациях.

Дорожное вождение.

Поскольку нагрузка на автомобиль при движении даже мала, колеса приводятся в движение двигателем внутреннего сгорания с использованием зубчатых колес. Часть мощности в этой ситуации передается на MG1, который затем заряжает аккумулятор.

Рекуперативное торможение.

В автомобиле внутреннего сгорания, когда мы нажимаем педаль тормоза, «единственным» является замедление или остановка автомобиля. Между тем, в гибриде для восстановления используется тормозной момент, то есть рекуперация энергии. Это означает, что торможение работает в два этапа - когда транспортное средство отпускает или мягко тормозит, его кинетическая энергия перемещает MG2, который затем действует как генератор. Вырабатываемое им электричество накапливается в батарее и может быть повторно использовано в режиме EV. Только на втором этапе торможения приводятся в действие тормозные механизмы.

Гармония всей двигательной установки напоминает в своей работе превосходную трансмиссию с электронным управлением, бесступенчатую трансмиссию и ... на самом деле это так. Гибридный автомобиль ведется как обычная машина, но вместо классической коробки передач вы найдете e-CVT (электрическую бесступенчатую коробку передач), бесступенчатую коробку передач, дополненную режимом EV и рекуперацией во время торможения. Эта гармония ведет непосредственно к низкому сгоранию и, следовательно, к минимальному выбросу углекислого газа, основным преимуществам гибрида.

Транспортные средства с гибридным приводом часто путают с чисто электрическими транспортными средствами, но это ошибочное предположение, потому что в гибриде, несмотря на использование EV в определенных ситуациях, вся энергия, используемая для движения, является эффектом сжигания бензина через поршневой двигатель. За исключением гибридов Plug-in, мы не заряжаем аккумуляторы в гибридном автомобиле от электросети - достаточно заправиться бензином.

Многие люди также обеспокоены сроком службы никель-металлогидридных аккумуляторов, что вполне понятно, особенно если мы хотим, чтобы гибридный автомобиль был приобретен на вторичном рынке. На практике, однако, аккумуляторы обладают такой жизнеспособностью, как и остальная часть автомобиля за период его многолетней эксплуатации. Аккумулятор никогда не перегружается и не перезаряжается, поскольку его точная работа контролируется компьютером. На аккумуляторы также распространяется 10-летняя гарантия, что в сочетании с «недостатками», описанными в начале, означает, что Toyota Prius является лидером во многих рейтингах надежности транспортных средств - оптимизация системы привода напрямую ведет к снижению потребления. Следовательно, даже если купить гибрид на вторичном рынке, он будет потенциально менее экстренным, чем автомобиль с традиционным двигателем того же возраста.

Тойота Приус 2016

Наличие гибрида просто окупается.

Toyota с момента запуска Prius первого поколения продала более 8 миллионов различных моделей гибридных автомобилей. Вы можете подумать, что это относительно мало, но давайте учтем, что эта технология также относительно молода, но она набирает обороты из года в год, и, следовательно, все больше и больше транспортных средств появляются на дорогах.

Кроме того, в конечном итоге, наличие гибрида начинает приносить все больше и больше преимуществ. На данный момент это не только преимущества, связанные с сохранением или защитой окружающей среды, но и более «ощутимые». Например, все большее число европейских городов закрывают доступ к своим центрам для автомобилей, которые не отвечают соответствующим стандартам выбросов CO2. Гибрид в любом таком городе имеет бесплатный вход в зоны ограниченного доступа. Скидки за парковку, более низкие сборы и, что немаловажно, гораздо более низкий налог, а в некоторых странах даже освобождение от уплаты налога также появляются чаще.

Нет сомнений в том, что в ближайшие несколько лет, прежде чем автомобильная промышленность станет автономной, автомобили с гибридным приводом станут таким стандартом, как современные двигатели внутреннего сгорания, а нынешнее положение гибридов займет ... электромобили.

С таким большим количеством преимуществ, как практических, финансовых, так и экологических, использование гибрида скоро станет чем-то очевидным. Глядя на то, насколько продвинута эта технология и насколько далеко впереди традиционных решений, я не сомневаюсь в этом. Хотя на нашем дворе, несмотря на растущую популярность гибрида, нам нужно преодолеть еще одно препятствие - ценовой аргумент.

Хотя я убежден, что со временем и эта разница будет достаточно скомпенсирована, так что обладание автомобилем с традиционным приводом просто не будет выгодно в мире.

Похожие

Комментарии