Хибридни автомобили

Хибридното превозно средство е превозно средство, задвижвано от хибридна електроцентрала. Отличителна черта на хибридната електроцентрала е използването на два или повече енергийни източника и съответните двигатели, които превръщат енергията в механична работа. Някои източници на информация използват термина „хибриден двигател“, който е технически неправилен.

Въпреки разнообразието на енергийните източници (топлинна енергия от бензин или дизелово гориво, електричество, сгъстен въздух, компресирана енергия от сгъстен газ, слънчева енергия, вятърна енергия и др.) В индустриален мащаб хибридните превозни средства използват комбинация от двигател с вътрешно горене и електрически двигател.

Основното предимство на хибридния автомобил е значително намаляване на разхода на гориво и емисиите на вредни вещества в атмосферата, което се постига:

координирана работа на двигателя с вътрешно горене и електродвигателя;
използването на батерии с голям капацитет;
използване на спирачна енергия, т.нар регенеративно забавяне , което превръща кинетичната енергия на движение в електричество.
В същото време, много други иновативни разработки се използват в хибридните автомобили, които позволяват да се пести гориво и да се защити атмосферата, включително: система за промяна на времето на вентила ; система стоп-старт ; система за рециркулация на отработените газове ; Отоплителна система за охлаждаща течност с отработени газове; подобрена аеродинамика; електрически спомагателни устройства (водна помпа, климатик , сервоуправление и др.); гуми с намалено съпротивление при търкаляне.

Трябва да се отбележи, че по-големият ефект на хибридните автомобили се наблюдава при шофиране в градския цикъл, който се характеризира с чести спирания, работа в режим на празен ход. Когато се движат с постоянна висока скорост (извън цикъл), хибридите не са толкова ефективни.

В зависимост от естеството на взаимодействието между двигателя с вътрешно горене и електродвигателя се разграничават следните схеми на хибридни електроцентрали: сериен, паралелен, серийно-паралелен.

Последователна хибридна кола
С последователна схема, автомобилът се задвижва от електрически двигател. Двигателят с вътрешно горене е свързан само с генератор, който от своя страна захранва електрическия двигател и зарежда батерията .

В хибриден автомобил със серийна схема на централата, като правило, е възможно да се свърже към електрическата мрежа в края на пътуването. Такива автомобили се наричат Plug-in Hybrid (буквално – plug – in хибрид ). Изпълнението на тази функция включва използването на батерии с повишен капацитет (литиево-йонни батерии), води до намаляване на използването на двигатели с вътрешно горене и съответно за намаляване на вредните емисии.

Plug-in хибрид
Представителите на Plug-in Hybrid са автомобилите Chevrolet Volt, Opel Ampera. Те също така се наричат ​​електрически превозни средства с разширен обхват (електромобил с удължен обхват , EREV ). Тези автомобили имат способността да се придвижват до 60 км с батерия и до 500 км на енергия на генератора, задвижвана от двигателя с вътрешно горене.

Хибридна кола паралелна схема
В паралелна схема електрическият двигател и двигателят с вътрешно горене са монтирани по такъв начин, че да могат да работят независимо и съвместно. Това се постига чрез свързване на двигателя с вътрешно горене, електродвигателя и скоростната кутия с автоматично контролирани съединители.

Хибридни превозни средства, използващи паралелна верига се наричат на лека Hybrid (буквално – умерено или леко хибрид ). Те използват електрически мотор с ниска мощност (около 20 kW), което осигурява, като правило, допълнителна мощност при ускоряване на автомобила. В повечето проекти електрическият двигател, разположен между двигателя и скоростната кутия, също служи като стартер и генератор.

Слаб хибрид
Известни хибридни автомобили с паралелна верига са Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid, Hyundai Elantra Hybrid. Honda и нейният интегриран двигател Assist , IMA (буквално – интегриран двигател асистент) пионер в тази област .

При работа с IMA системата могат да се разграничат следните характерни режими:

Работа от електродвигателя.
Съвместната работа на двигателя с вътрешно горене и електродвигателя.
Работа от двигателя с вътрешно горене, като едновременно се зарежда батерията от електродвигателя в режим генератор.
Зареждане на батерията в режим на рекуперативно спиране.
Серийно паралелно хибридно превозно средство
В последователно паралелна схема, двигателят с вътрешно горене и електрическият двигател са свързани чрез планетарна скоростна кутия. В този случай мощността на всеки от двигателите може да се предава към задвижващите колела едновременно в съотношение от 0 до 100% от номиналната мощност. За разлика от паралелната верига, към веригата със серийно паралел се добавя генератор, който осигурява енергия за работата на електродвигателя.

Пълен хибрид
Хибридните автомобили, използващи серийно паралелна схема, се наричат Full Hybrid (буквално – пълен хибрид ). Известни пълни хибриди са Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid. Toyota и системата Hybrid Synergy Drive , HSD доминират в този сегмент на пазара на хибридни автомобили .

Енергийната централа на системата HSD е двигател с вътрешно горене (свързан с носителя на планетарната скоростна кутия), електромотор (свързан с зъбната предавка на планетарната скоростна кутия), генератор (свързан със слънчевата предавка на планетарната скоростна кутия).

Двигателят с вътрешно горене работи според цикъла на Аткинсън, в който посредствените индекси на мощността се реализират при ниски обороти, съответно се постига по-голяма ефективност на горивото и по-ниски вредни емисии.

Работата на системата Hybrid Synergy Drive включва следните режими:

Режимът на електрическото превозно средство, в което двигателят е изключен, и акумулаторната батерия захранва електрическия двигател.
Режим на движение с постоянна (крейсерска) скорост, при която мощността на двигателя се разпределя между задвижващите колела и генератора. Генераторът от своя страна захранва електрически мотор, чиято мощност се добавя към мощността на двигателя с вътрешно горене. Ако е необходимо, батерията се зарежда.
Принудителният режим, при който електрически двигател, задвижван от акумулаторна батерия, е свързан към двигателя с вътрешно горене, осигуряващ импулс на мощност.
Икономичен режим, при който батерията захранва генератора. Генераторът преобразува електрическата енергия в механична енергия, забавяйки въртенето на двигателя с вътрешно горене. В този случай въртящият момент на двигателя не се намалява, но се постига икономия на гориво.
Режим на спиране, при който електродвигателят работи като генератор, а електрическата мощност се използва за завъртане на слънчевата предавка в обратна посока, забавяйки скоростта на превозното средство.
Режимът на зареждане на батерията се извършва с помощта на двигател с вътрешно горене и генератор.