Что такое гибридные авто, как они работают: плюсы и минусы

Почему не электрический двигатель?

Honda Civic Hybrid (I). Самый простой, доступный и эффективный при длительных поездках гибрид

Очевидно, что при текущей стоимости бензина электромобиль должен быть выгоднее. Но электрокар без подзарядки столько не ездит.

Электрозаправочных станций нет. И на трассах, и в Ульяновске: их всего 3, каждая лежит вне основного маршрута следования потока.

Дешёвые японские автомобили с пробегом из Владивостока немногим лучше, поскольку имеют свои особенности: низкую остаточную ёмкость аккумулятора, низкий клиренс, малую ёмкость салона и багажника.

Фактически, популярные старые электрические «японцы» подходят только для движения по городу: в среднем они способны проехать до 100-140 км летом. То есть есть шанс домой не приехать.

Тем не менее, «японки» в Поволжье дешевы, за ними не нужно ехать ни в Москву, ни во Владивосток. Ремонт и обслуживание проводится на месте в полном объеме, есть официальный сервис. Кроме того, на месте в наличии можно найти любые запчасти: оригинальные и с разбора.

Новые модели с большим запасом хода будут вдвое дороже, да и покупка «Теслы» за МКАДом тот ещё квест. Тем не менее, и они не дают возможность доехать до Самары или Казани, так как предлагают не больше 400 км хода. Это только в одну сторону — а нужно еще вернуться.

Последовательно-параллельные гибриды

В 90-х годах, Тойота разработала оригинальный мотор, который объединял в себе последовательную и параллельную схемы. Данный силовой агрегат лёг в основу революционного хэтчбека Toyota Prius — первого в мире серийного гибрида. Машина была оснащена бензиновым четырёхцилиндровым ДВС, двумя электродвигателями и планетарным редуктором, соединяющим их между собой.

На сегодняшний день Приус выпускается в таких версиях: обычный гибрид и подзаряжаемый гибрид.

В схеме Toyota Prius инженерам удалось совместить сразу все сценарии:

1. эффективное накопление электроэнергии при рекуперативном торможении;
2. возможность двигаться только на топливе или только на электроэнергии;
3. задействование обоих источников энергии одновременно;
4. зарядка аккумуляторной батареи от ДВС в то время, когда авто стоит.

Кроме того, средству передвижения такой конструкции, не нужна КПП: планетарный редуктор с электродвигателями выступают как бесступенчатая трансмиссия.

Сегодня мы можем наблюдать уже четвёртую генерацию гибридной силовой установки. Производитель дал ей имя Hybrid Synergy Drive и ставят это оборудование не только на Приус, но и на остальные гибриды Тойоты и Лексуса. Возможно, HSD могла бы стать ещё более распространённой, однако данная система защищена патентами Toyota.

Достоинства:

• высокая эффективность;
• простота конструкции;
• низкая масса.

Недостатки:

• управляющая электроника имеет относительно сложное устройство;
• стоимость.

Заявленная экономия горючего: до 40%.

Где можно встретить: Toyota Prius, Lexus RX 450h, BMW X6 ActiveHybrid, Mercedes ML 450 Hybrid.

Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях

Если уж мы начали о смешении технологий, то следует пояснить, как это касается и затронутой нами темы. Гибридный мотор также сочетает в себе два вида: топливный (бензин/дизель) и электрический. Этот коктейль, конечно, несовершенен, но привнес в жизнь автомобилистов много положительного. Но об этом чуть ниже, а для начала следует разобрать принцип работы гибридного двигателя.

Топливная часть такого мотора может работать совместно с электрической, но возможно и осуществление совершенно независимых циклов. Конечно, машины с гибридным двигателем снабжаются компьютерами, которые и распределяют правильно нагрузку на обе части. Так, за городом, где важна мощность силового агрегата, в дело вступает бензиновая или дизельная технология, к тому же, на трассе не так губительны для человека выхлопные газы.

А вот в городе преимущественно работает электрическая составляющая, потому что такой вариант чище и экономичнее. Автомобили с гибридным двигателем умеют сами себя обслуживать, касается это электрической части мотора. Электрический компонент не бездельничает, пока работает топливный, он аккумулирует вырабатываемую энергию, чтобы потом снова пустить ее в дело.

Основные преимущества

Несмотря на довольно высокую стоимость автомобилей с гибридными двигателями, всё больше людей склоняются к их покупке. Как основные полюсы они отмечают:

Охрана окружающей среды

Снижение количества выхлопных газов позволяет сделать воздух в городе и на всей планете несколько чище, а это уже польза для всех.
Автомобиль не требует внешней электрической зарядки, что немаловажно. Расход топлива тоже значительно снижается и владелец авто получает довольно большую экономию денег.
Все модели такого типа имеют хорошие технические характеристики, часто превосходящие характеристики обычных автомобилей.

Минусы гибридных автомобилей

Наряду с перечисленными плюсами «гибриды» имеют и ряд негативных сторон, к которым можно отнести:

• Очень высокая стоимость самого автомобиля.
• Высокая сложность в конструкции влечет за собой высокую стоимость обслуживания.
• Недостаточно развитая система автосервисов. Сложность гибридной конструкции требует хороших знаний и высококлассных специалистов в автомастерских, что не всегда возможно, особенно в удаленных населённых пунктах.
• При выходе из строя батарей хозяину авто придётся довольно долго искать место доступной утилизации.

Знают, значит купят

Также выяснилось, что, чем больше потребитель знает о машине на аккумуляторах, тем больше шансов на то, что он ее купит. 55% из тех, кто заявил о том, что хорошо разбирается в транспортных средствах с альтернативной силовой установкой, проявляет интерес к покупке такого автомобиля. Для тех, кто ничего не знает, показатель составил 22%.

Кроме того, респондентам задали такой вопрос: будете ли вы рассматривать возможность приобретения электрокара при покупке следующего автомобиля, если его стоимость будет сопоставима с машиной, под капотом которой установлен бензиновый агрегат, затраты на содержание и техническое обслуживание окажутся меньше, пробег на одной зарядке составит более 321 км, а на зарядку потребуется не больше часа?

Положительный ответ дали 57% опрошенных, из тех, кто разбирается в электромобилях, утвердительно ответили 62%, среди молодежи «да» сказали 70%. «По мере появления на рынке новых молодых покупателей предлагается все больше привлекательных моделей машин с электромотором, – отметил Гиллис. – Поскольку потребители все больше интересуются новинками, мы прогнозируем значительный рост числа заинтересованных в покупке американцев».

Ремонт на несколько тысяч долларов

Когда Американская федерация потребителей спрашивала американцев о готовности приобрести электромобиль, перечисляя его основные характеристики, делала она это не просто так. Дело в том, что в следующем году на американском рынке появятся два автомобиля с примерно такими же характеристиками – Chevrolet Bolt и Tesla Model 3, стоимость которых составит соответственно 30 тыс. долл. и 27,5 тыс. долл. На зарядку им потребуется час или два.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Принцип работы гибридных двигателей основан на комбинировании возможностей ДВС и электромотора. Бензиновый агрегат развивает максимальный крутящий момент на высоких оборотах, в то время, как электрический двигатель — на низких. Объединение установок позволяет исключить из конструкции механизмы преобразования механической энергии, увеличить КПД силового агрегата и снизить расход топлива.

Полная конструкция

Автомобиль с гибридным мотором устроен иначе, чем привычные машины с ДВС. Здесь под днищем находятся:

• двигатель внутреннего сгорания;
• один или несколько электрических моторов;
• блок аккумуляторных батарей.
• для управления и преобразования энергии установлен электронный блок с инвертором.

Источником энергии в гибридном двигателе служит ДВС, работающий на бензине или дизеле. Мощность, преобразованная генератором, запускает тяговый электродвигатель и заряжает аккумуляторные батареи. Именно от блока аккумуляторов электромотор получает дополнительное питание, если не будет хватать энергии генератора.

Инвертор преобразует постоянный ток высоковольтного аккумулятора в 3-фазный переменный ток большего напряжения. Энергия используется для:

• управления электромотором;
• обратной конвертации тока с генератора для подзарядки батареи;
• питания бортовой электросети.

Конструктивно инвертор представляет собой корпус с набором электронных плат и транзисторными сборками.

Общий принцип работы гибридного автомобиля рассмотрим далее.

Функционирование двигателя

Режим совместной работы ДВС и электромотора зависит от конструктивного устройства гибридного силового агрегата и режима движения автомобиля. Так, в начале движения бензиновый двигатель не всегда нужно запускать. Машина тронется за счёт работы электрического мотора, питающегося от батареи.

Электромотор поддерживает работу автомобиля на холостом ходу: при стоянке на светофоре, временной остановке. В это время ДВС отключен, до те пор, пока хватает мощности электротяги. Обычно бензиновый мотор подключается на скорости 60км/ч. При больших нагрузках, например, для заезда в горку, понадобится двойное усилие обоих агрегатов. В таком режиме автомобиль сможет проехать более 500 км.

Отличительно, как работает гибридный двигатель во время торможения. Тормозная система привычного автомобиля с ДВС преобразует кинетическую энергию в тепловую, рассеивая её в воздухе. Гибриды оснащены системой рекуперации, т.е. возвращения. При замедлении движения электромотор переключается в режим генератора, отдавая электрическую энергию в аккумуляторную батарею.

Схемы взаимодействия электромотора и ДВС

Инженеры разных компаний по-разному подходят к вопросу гибридного двигателестроения. Современные машины оснащаются гибридными двигателями, построенными по одной из трех схем взаимодействия топливной и электрической составляющей, которые будут рассмотрены ниже.

Последовательная схема

Это наиболее простой вариант. Принцип его работы заключается в следующем: крутящий момент от ДВС в данном случае передается исключительно генератору, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль при этом движется только на электротяге.

Также для зарядки аккумуляторной батареи применяется система рекуперации кинетической энергии. Своим названием данная схема обязана последовательным преобразованиям энергии: энергия сгорания топлива двигателем внутреннего сгорания превращается в механическую, затем в электрическую при помощи генератора и снова в механическую.

• ДВС всегда работает на неизменных оборотах, с максимальным КПД;
• нет необходимости оснащать автомобиль мощным и прожорливым двигателем;
• не нужно сцепление и коробка передач;
• автомобиль способен передвигаться и с выключенным двигателем внутреннего сгорания за счет энергии, запасенной аккумуляторной батареей.

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

1. потери энергии в процессе преобразований;
2. большой размер, вес и высокая стоимость аккумуляторных батарей.

Наибольшая эффективность такой схемы достигается при движении с частыми остановками, когда активно работает KERS. Поэтому она нашла применение в городском транспорте. Также гибридные двигатели с последовательной схемой применяются в карьерных самосвалах, которым для работы важен большой крутящий момент и не требуется высокая скорость.

Параллельная схема

Принцип работы «параллельного» гибридного двигателя полностью отличается от вышеописанного. Автомобили с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, ездят с использованием и ДВС, и электромотора. Электродвигатель в таком случае должен быть обратимым, т.е. способным работать в качестве генератора. Согласованная работа обоих моторов достигается посредством компьютерного управления.

В зависимости от режима езды блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от обоих элементов гибрида. Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается когда нужна дополнительная мощность (при трогании, ускорении), при торможении и замедлении он работает как генератор.

По данной схеме построены гибридные автомобили марки Хонда. Главный принцип руководства компании: схема гибридного двигателя должна быть как можно более простой и дешевой, а функция электромотора заключается лишь в помощи ДВС сэкономить максимально возможное количество топлива. У этой марки существует две гибридных модели – Civic (снят с производства в 2010 году) и Insight.

Последовательно-параллельная схема

Последовательно-параллельная схема представляет собой совмещение первых двух. В параллельную схему добавлен дополнительный генератор и делитель мощности. Благодаря этому автомобиль при трогании и на малых скоростях движется только на электрической тяге, ДВС только обеспечивает работу генератора (как при последовательной схеме).

На высоких скоростях крутящий момент на ведущие колеса передается и от двигателя внутреннего сгорания. При повышенных нагрузках (например, при подъеме в гору), когда генератор не в силах обеспечить требуемый ток, электромотор получает дополнительное питание от аккумулятора (параллельная схема).

рекуперативного торможения

Плюсы последовательно-параллельного гибридного двигателя данной схемы, в максимальной топливной экономичности и высокой экологичности. Минусы системы – сложность конструкции и высокая стоимость, поскольку требуется дополнительный генератор, достаточно емкая аккумуляторная батарея и сложный электронный блок управления.

Применяется последовательно-параллельная схема на автомобилях марки Тойота (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), а также на некоторых моделях Лексус. Подобными гибридными двигателями оснащаются машины Ford Escape Hybrid и Nissan Altima Hybrid.

Мне нравится1Не нравится

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Конструктивная схема гибридного двигателя выбирается исходя из проектных характеристик автомобиля: требуемой мощности, скорости разгона, расхода топлива и т.д. Различают последовательную, параллельную и комбинированную схемы.

Последовательная схема

Гибридная система автомобиля с последовательной компоновкой была придумана Порше в 1899 году. Схема включает в себя ДВС с генератором, тяговый электродвигатель и аккумуляторные батареи. По этой схеме двигатель внутреннего сгорания запускает генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую, питая электрический мотор. В свою очередь электродвигатель воздействует на ведущие колёса, приводя машину в движение.

Большая ёмкость аккумуляторов позволяет автомобилю в некоторых режимах работать только на электрической энергии, при выключенном ДВС. Батареи заряжаются от генератора, когда потребляемая мощность электромотора невысока, например, во время размеренного движения. Однако, в режиме ускорения мощности генератора может не хватать, и тогда недостаток энергии компенсирует аккумулятор.

Электрический мотор вращается в любом направлении, что позволяет упростить конструкцию автомобиля, убрав сцепление и коробку передач. А при установке электродвигателей с редуктором в ведущие колёса, можно обойтись и без дифференциала. Подобная схема встречается на карьерных самосвалах БелАЗ и городских автобусах ЗИЛ. В легковых автомобилях встречается редко.

Параллельная схема

Гибридные двигатели с параллельной системой могут приводить автомобиль в движении от ДВС, тягового электромотора или их совместной работы. Часто электрический двигатель устанавливают вместо маховика, используя электромотор в качестве генератора и стартера для трогания и остановки автомобиля. Аккумуляторные батареи подзаряжаются во время рекуперативного торможения.

Параллельная схема подходит для автомобилей небольшой мощности. За счёт использования малоёмких батарей снижается вес и начальная стоимость машины. Подобная конструкция встречается в моделях Honda Insight, BMW 7 ActiveHybrid.

Последовательно-параллельная схема

По сути данная схема представляет собой доработку параллельной. Особенность гибридных двигателей с последовательно-параллельной системой — наличие делителя мощности в трансмиссии. Энергия ДВС разделяется на 2 потока в соответствии с режимом движения автомобиля. Часть мощности переходит к ведущим колёсам, другая — к накопителю электрической энергии.

Для реализации подобной компоновки необходим менее мощный ДВС, но с высокой эффективностью. Например, двигатель, работающий по циклу Аткинсона с коротким тактом сжатия. По такой схеме построены Toyota Prius и Lexus RX.

https://www.youtube.com/watch?v=k1nG8PkP28E&feature=youtu.be

Ford Kuga

В топ среди гибридных автомобилей также попал бензиново-электрический кроссовер Kuga от американского производителя Ford.

Это довольно доступный гибридный легковой автомобиль, хоть и не самый дешёвый на рынке. Но свою стоимость оправдывает на 100%.

Свежий Ford Kuga стал уже третьим поколением семейства. Причём на него производитель возлагает большие надежды. Как минимум повторить успехи предшественников, реализованных только в Европе в количестве свыше 1 миллиона экземпляров.

Компания Ford впервые предлагает сразу 3 версии кроссовера на электротяге. Это обычный гибрид, заряжаемый, а также полностью электрический автомобиль.

В основе новинки лежит свежий Ford Focus. Помимо классических двигателей внутреннего сгорания, в линейке доступна гибридная версия. Создана она на базе дизельного ДВС и электромотора. В сумме это даёт 150 лошадиных сил. В итоге расход падает до 4 литров на 100 километров. И это только обычный гибрид.

Заряжаемая версия стала ещё более экономичной. Это отличный гибридный автомобиль для тех, кто решил выбрать минимальный расход. Если исходить из заявленных характеристик, то на 100 километров автомобилю достаточно 1,2 литра топлива, а также 15,8 кВт энергии. По задумке инженеров, только на электротяге кроссовер должен проходить до 56 километров.

На практике это не совсем совпадает с реальностью. Владельцы рекомендуют рассчитывать на то, что при пустом баке, но при заряженной батарее, своим ходом машина пройдёт 40-45 километров.

В 2021 году Ford предлагает свой Kuga с электромотором на 131 лошадиную силу. Он работает вместе с 2,5-литровым бензиновым четырёхцилиндровым ДВС на 152 лошадки. В сумме это даёт 225 лошадиных сил.

Представители Ford заявляют, что на полный заряд батареи от обычной бытовой розетки требуется 6 часов. Если подключиться к мощному зарядному устройству, то всего 3,5 часов.

Думая о том, какой гибридный автомобиль будет лучше для себя выбрать, обратите внимание на технические и эксплуатационные характеристики. PHEV версия гибридного Ford Kuga весит почти 1850 килограммов

До показателей спортивных кроссоверов далеко. Максимальная скорость 200 километров в час, а с места до сотни нужно потратить 9,2 секунд времени

PHEV версия гибридного Ford Kuga весит почти 1850 килограммов. До показателей спортивных кроссоверов далеко. Максимальная скорость 200 километров в час, а с места до сотни нужно потратить 9,2 секунд времени.

У некоторых возникают сомнения касательно коробки передач. Сюда решили поставить бесступенчатый вариатор CVT. Хотя автомат всё же тоже напрашивался. Возможно, его добавят чуть позже.

Машина получилась практичной, очень вместительной, комфортной и безопасной. Хороший выбор для города, а также для дальних семейных поездок.

Сбережение энергии

Человечество всегда тревожили проблемы экологии, а именно загрязнения окружающей среды. Чтобы свести загазованность воздуха от машин к минимуму, нужно уменьшить выбросы отработанных газов. Сейчас подобные методы сохранения чистоты планеты являются еще и экономически выгодными. Приобретая недорогие эко — товары, покупатель не только экономит свои денежные средства, но и всячески помогает окружающей среде.

Мир в лице крупных государств всеми способами борется с обильным расходом энергоресурсов. Вместе с тем топливо, нефть и бензин постоянно растут. Из этого следует, что вам лишь выгодно приобретать технологии, сберегающие энергию.

Плюсы и минусы автомобиля гибрида

Гибрид авто имеет массу достоинств. Среди них:

• Расход бензина в пробках сокращается на 20-25 процентов.
• АКБ подзаряжается во время движения.
• Возможность зарядки от сети мощностью 220 в.
• Мгновенный разгон (за 7 секунд машина ускоряется до 100 км/ч).
• Мало выбросов углекислого газа в окружающую среду.
• Отличная работа (КПД) в городской среде.
• Уменьшение износа деталей тормозной системы.
• Режим электродвигателя отличается бесшумностью.

При покупке гибрида обнаруживаются и недостатки. На трассах выгоды гибридных машин не так очевидны. Аккумуляторы нового типа не характеризуются большим сроком службы. Напротив, любой резкий скачок температурных режимов может стать причиной преждевременной поломки. А утилизация отработанного мотора – целая проблема для автолюбителя.

Тем не менее, достоинства автомобиля оцениваются по высшему разряду. При покупке электромобиля потребителя сдерживают только цены. Впрочем, и ремонт, и стоимость запасных частей обойдутся дороже. Не каждый профессионал возьмется за восстановление сложной конструкции движка.

Обслуживание и эксплуатация гибрида в зимний период

Бытует мнение, что, когда наступают холода, электромобиль гибрид не используется: аккумулятор категорически не переносит критических температур и выходит из строя. На практике собственники машин активно эксплуатируют свое движимое имущество даже при – 26 градусов при соблюдении некоторых условий эксплуатации транспортного средства:

• Перед началом сезона проводится диагностика батареи.
• При наступлении зимнего периода собственник поддерживает зарядку АКБ до 70 процентов.
• Если владелец не планирует пользоваться автомобилем зимой, то не нужно забывать заводить машину не менее чем три раза в неделю.
• При разрядке батареи возможно «прикурить» средство передвижения. Для этого не рекомендуется нажимать на педаль газа. Для восстановления работоспособности автомобиля достаточно положить провода на батарею, подождать некоторое время и начинать заводить стартер.

В гараже гибридный автомобиль не хранится. Он просто готовится к зимнему сезону. На станции технического контроля проверяются следующие компоненты и агрегаты: дроссельную заслонку, свечи, катушку зажигания. Обязательная диагностика проводится раз в год.

Марки гибридных автомобилей

Первый электромобиль был изобретен еще в 1899 году Фердинандом Порше и с тех пор началась «гибридизация», но серийно машины будущего стали выпускаться только ровно через век. Первопроходцем считается Toyota Pirus, вышедшая с конвейера в Японии в 1997 году.

В России на сегодняшний момент предлагаются следующие виды гибридных машин:

• Audi Q Данное транспортное средство имеет мощность 245 лошадиных сил и разгоняется до максимальной скорости в 222 км/ч. Благодаря электромотору к базовой стоимости автомобиля прибавляется 1 миллион рублей. Таким образом, цена поднимается до 2 миллионов 500 рублей. Audi Q Автомобиль разгоняется до 100 км ровно за 7.3 секунд. Расход топлива равняется 6.2 л на 100 км.
• BMW ActiveHybrid Стоимость данной модели составляет 5 миллионов рублей.
• Cadillac Escalade. Американец по праву признан городским хэтчбеком. Его характеристики: полный привод, мотор 337 лошадиных сил, скорость до 180 км/ч.
• Lexus RX400h — это доступная марка для среднего класса. За 1 миллион 200 тысяч будущий владелец получает минимальный расход бензина в городских условиях – до 3,9 литров.

• Honda Civic Hybrid — Очень надежный и экономичный автомобиль.

• Mercedes-Benz S Гибрид-седан считается самой дешевой моделью. Мотор и электродвигатель имеют суммарную мощность 299 лошадиных сил.
• Toyota Prius. Эта марка – самая дешевая в России (1 миллион 200 тысяч рублей). Он ускоряется за 10,4 секунд и экономит топливо из расчета 3,7 на трассе и 3,9 – в пробках.

Электродвигатель рассматривается автолюбителями как альтернативный источник энергии. Его заводская установка позволяет придать автомобилю небывалую динамичность, мощность. Кроме того, у автолюбителя не возникает проблем с «зелеными» правозащитниками. Также учтите, при осуществлении выгодной покупки собственники могут заезжать на заправочную станцию не чаще, чем 2 раза в неделю. Шагайте в ногу со временем и приобретайте автомобиль будущего!

Lexus UX

Цена

от 2 316 000 ₽

от 2 848 000 ₽

Модель была представлена на женевском автосалоне в 2018 году. Пришла она на смену не пользовавшемуся большим спросом хэтчбеку CT.

Авто, построенное на платформе GA-C, имеет длину кузова, равную 4,495 метрам при колёсной базе в 2640 мм.

Оснащается кроссовер 2,0-литровым двигателем Dynamic Force, мощностью 178 л. с., работающим в паре с электрическим мотором. Гибридная модификация является полноприводной: на задней оси установлен отдельный электродвигатель, отвечающий за вращение задних колёс. Со слов производителя, расход топлива составляет 4,8 литра.

Минимальная стоимость Lexus UX 250h – 2,848 млн. рублей: за эти деньги покупатель получить гибридное транспортное средство, но без адаптивной подвески и системы навигации. Версию F Sport можно купить за 3,1 млн. рублей, а топовая комплектация под названием Feel стоит 3,736 млн. рублей (она включает вентилируемые сиденья и проекционный дисплей).