Vad är ett hybridfordonssystem?

Nyligen får elfordon popularitet. Men fullverdiga elektriska fordon har en betydande nackdel - en liten kraftreserv utan laddning. Av denna anledning utrustar många ledande biltillverkare vissa av sina modeller med hybridenheter.

I grund och botten är en hybridbil ett fordon vars huvudsakliga drivlinje är en förbränningsmotor, men den drivs av ett elektriskt system med en eller flera elektriska motorer och ett extra batteri.

Idag används flera kategorier av hybrider. Vissa hjälper bara förbränningsmotorn i början, andra låter dig köra med elektrisk dragkraft. Tänk på funktionerna i sådana kraftverk: vad är deras skillnad, hur de fungerar samt de främsta och nackdelarna med hybrider.

Hybridmotorernas historia

Idén att skapa en hybridbil (eller en korsning mellan en klassisk bil och en elbil) drivs av stigningen i bränslepriser, strängare utsläppsstandarder för fordon och ökad körkomfort.

Utvecklingen av ett blandat kraftverk genomfördes först av det franska företaget Parisienne de voitures electriques. Den första användbara hybridbilen var dock skapandet av Ferdinand Porsche. I kraftverket Lohner Electric Chaise fungerade en förbränningsmotor som en generator för el, som drivde de två främre elmotorerna (monterade direkt på hjulen).

Fordonet presenterades för allmänheten 1901. Totalt såldes cirka 300 exemplar av sådana bilar. Modellen visade sig vara mycket praktisk, men dyr att tillverka, så ett sådant fordon kunde inte vara överkomligt för en vanlig bilist. Vid den tiden dök en billigare och inte mindre praktisk bil fram, utvecklad av designern Henry Ford.

Klassiska bensindrivna kraftverk tvingade utvecklarna att överge idén att skapa hybrider under många decennier. Intresset för grön transport har ökat med passeringen av Förenta staternas lagstiftning om främjande av elfordon. Det antogs 1960.

Tillfällighet, 1973, utbröt världens oljekris. Om amerikanska lagar inte har uppmuntrat tillverkarna att fundera på att utveckla överkomliga miljövänliga bilar, har krisen tvingat dem att göra det.

Det första fulla hybridsystemet, vars grundprincip fortfarande används idag, utvecklades av TRW 1968. Enligt konceptet, tillsammans med elmotorn, var det möjligt att använda en mindre förbränningsmotor, men samtidigt förlorade inte maskinens kraft, och arbetet blev mycket jämnare.

Ett exempel på en fullfjädrad hybridfordon är GM 512 Hybrid. Den drivs av en elmotor som accelererade fordonet till 17 km / h. Vid denna hastighet aktiverades förbränningsmotorn vilket förbättrade systemets prestanda, varför bilens hastighet ökade till 21 km / h. Om det fanns behov att gå snabbare stängdes elmotorn av och bilen accelererade på en bensinmotor. Hastighetsgränsen var 65 km / h.

VW Taxi Hybrid, en annan framgångsrik hybridbil, introducerades för allmänheten 1973.

Fram till nu försöker biltillverkare få hybrid- och allelektriska system till en nivå som skulle göra dem konkurrenskraftiga jämfört med klassiska ICE. Även om detta ännu inte har hänt, har många utvecklingar rättfärdigat de miljarder dollar som spenderats på deras utveckling.

Med början av det tredje årtusendet såg mänskligheten en nyhet som heter Toyota Prius. Den japanska tillverkarens hjärnskap har blivit synonymt med begreppet "hybridbil". Många moderna utvecklingar lånas från denna utveckling. Hittills har ett stort antal modifieringar av kombinerade installationer skapats, vilket gör att köparen kan välja det bästa alternativet för sig själv.

Hur hybridfordon fungerar

Förväxla inte en hybridmotor med ett helelektriskt fordon. I vissa fall är den elektriska installationen involverad. I stadsläge, till exempel när bilen befinner sig i en trafikstockning, leder användningen av en förbränningsmotor till överhettning av motorn samt till ökad luftföroreningar. I sådana situationer aktiveras den elektriska installationen.

Genom design består hybrid av:

• Huvudkraftenheten. Det är en bensin- eller dieselmotor.
• Elektrisk motor. Beroende på modifieringen kan det finnas flera av dem. Genom driftsprincipen kan de också vara olika. Till exempel kan vissa användas som en extra drivning för hjulen, medan andra - som en assistent för motorn när bilen startas från stillastående.
• Extra batteri. I vissa bilar har den en liten kapacitet, vars energireserv är tillräcklig för att aktivera den elektriska installationen under en kort period. I andra har detta batteri en stor kapacitet så att fordon kan röra sig fritt från el.
• Elektroniskt styrsystem. Sofistikerade sensorer övervakar driften av förbränningsmotorn och analyserar maskinens beteende, på grundval av vilken elmotorn är aktiverad / inaktiverad.
• Inverter. Detta är en omvandlare av den erforderliga energin som kommer från batteriet till en trefas elektrisk motor. Detta element fördelar också lasten till olika noder beroende på installationens modifiering.
• Generator. Utan denna mekanism är det omöjligt att ladda huvud- eller extrabatteriet. Precis som i konventionella bilar drivs generatorn av förbränningsmotorn.
• System för värmeåtervinning. De flesta moderna hybrider är utrustade med ett sådant system. Den "samlar in" ytterligare energi från sådana komponenter i bilen som bromssystem och chassi (när bilen rostar, till exempel från en kulle, samlar omvandlaren ut den frigjorda energin i batteriet).

Hybrid-drivlinorna kan manövreras individuellt eller i par.

Arbetsplaner

Det finns flera framgångsrika hybrider. Det finns tre huvudsakliga:

• konsekvent;
• parallell;
• seriell-parallell.

Seriell krets

I detta fall används förbränningsmotorn som elgenerator för drift av elmotorer. Faktum är att en bensin- eller dieselmotor inte har någon direkt anslutning till bilens växellåda.

Detta system tillåter installation av lågeffektmotorer med en liten volym i motorrummet. Deras huvuduppgift är att driva spänningsgeneratorn.

Dessa fordon är ofta utrustade med ett återhämtningssystem, genom vilket mekanisk och kinetisk energi omvandlas till elektrisk ström för att ladda batteriet. Beroende på batteriets storlek kan en bil täcka ett visst avstånd uteslutande på elektrisk dragkraft utan att använda en förbränningsmotor.

Det mest kända exemplet på denna kategori av hybrider är Chevrolet Volt. Den kan laddas som en vanlig elbil, men tack vare bensinmotorn ökar räckvidden avsevärt.

Parallell krets

Vid parallella installationer fungerar förbränningsmotorn och elmotorn i tandem. Elmotorns uppgift är att minska belastningen på huvudenheten, vilket leder till betydande bränslebesparingar.

Om förbränningsmotorn kopplas bort från växellådan kan bilen färdas ett visst avstånd från den elektriska dragkraften. Men den elektriska delens huvuduppgift är att säkerställa smidig acceleration av fordonet. Huvudkraftenheten i sådana modifieringar är en bensinmotor (eller diesel).

När bilen bromsar eller rör sig från förbränningsmotorn fungerar den elektriska motorn som en generator för att ladda batteriet. Tack vare förbränningsmotorn behöver dessa fordon inte ett högspänningsbatteri.

Till skillnad från sekventiella hybrider har dessa enheter högre bränsleförbrukning, eftersom elmotorn inte används som en separat kraftenhet. I vissa modeller, till exempel BMW 350E iPerformance, är elmotorn integrerad i växellådan.

Ett kännetecken för detta arbetsschema är ett högt vridmoment vid låga vevaxelhastigheter.

Seriell-parallell krets

Denna krets utvecklades av japanska ingenjörer. Det kallas HSD (Hybrid Synergy Drive). I själva verket kombinerar den funktionerna i de två första typerna av kraftverksdrift.

När bilen måste starta eller köra långsamt i en trafikstockning aktiveras elmotorn. För att spara energi med hög hastighet ansluts en bensin eller diesel (beroende på fordonsmodell).

Om du behöver accelerera kraftigt (till exempel när du går förbi) eller om bilen går uppåt fungerar kraftverket parallellt - elmotorn hjälper förbränningsmotorn, vilket minskar belastningen på den och som ett resultat sparar bränsleförbrukningen.

Den planetära anslutningen till en förbränningsmotor för bil överför en del av kraften till växellådans huvudtransmission och delvis till generatorn för laddning av batteri eller elektrisk enhet. I ett sådant schema installeras komplex elektronik som distribuerar energi beroende på situationen.

Det mest framträdande exemplet på en hybrid med serieparallell drivlinan är Toyota Prius. Vissa modifieringar av välkända japanska tillverkade modeller har dock redan fått sådana installationer. Ett exempel på detta är Toyota Camry, Toyota Highlander Hybrid, Lexus LS 600h. Denna teknik köptes också av vissa amerikanska bekymmer. Till exempel har utvecklingen hittat in i Ford Escape Hybrid.

Hybrid aggregerade typer

Alla hybridmotorer klassificeras i tre typer:

• mjuk hybrid;
• medelhybrid;
• full hybrid.

Var och en av dem har sin egen funktion såväl som unika egenskaper.

Mikro hybrid-drivlinje

Sådana kraftverk är ofta utrustade med ett återhämtningssystem så att kinetisk energi omvandlas till elektrisk energi och återförs till batteriet.

Drivmekanismen i dem är en starter (kan också fungera som en generator). Det finns ingen elektrisk hjuldrift i sådana installationer. Schemat används vid ofta startade förbränningsmotorer.

Mid-hybrid drivkraft

Sådana bilar rör sig inte heller på grund av elmotorn. Elmotorn fungerar i detta fall som assistent för huvudkraftenheten när belastningen ökar.

Sådana system är också utrustade med ett återhämtningssystem som samlar fri energi tillbaka i batteriet. Medelhybridenheter ger effektivare värmemotor.

Full hybridström

I sådana installationer finns en högeffektgenerator som drivs av en förbränningsmotor. Systemet aktiveras vid låga fordonshastigheter.

Systemets effektivitet manifesteras i närvaron av "Start / Stop" -funktionen, när bilen rör sig långsamt i en trafikstockning, men du måste accelerera kraftigt vid trafikljus. En funktion i en fullständig hybridinstallation är möjligheten att stänga av förbränningsmotorn (kopplingen kopplas ur) och driva en elektrisk motor.

Klassificering efter elektrifieringsgrad

I teknisk dokumentation eller i namnet på en bilmodell kan följande villkor finnas:

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

mikrohybrid

I sådana bilar är en konventionell motor installerad. De är inte elektriskt drivna. Dessa system är antingen utrustade med en start / stopp-funktion, eller är utrustade med ett regenerativt bromssystem (under bromsning laddas batteriet).

Vissa modeller är utrustade med båda systemen. Vissa experter anser att sådana fordon inte betraktas som hybridfordon, eftersom de bara använder en bensin- eller dieselkraftenhet utan integration i det elektriska drivsystemet.

Mild hybrid

Sådana bilar rör sig inte heller på grund av el. De använder också en värmemotor, som i föregående kategori. Med ett undantag - förbränningsmotorn stöds av en elektrisk installation.

Dessa modeller har inte svänghjul. Funktionen utförs av en elektrisk startgenerator. Det elektriska systemet ökar återbelastningen på lågeffektmotorn under hård acceleration.

Komplett hybrid

Dessa fordon förstås som fordon som kan täcka ett visst avstånd på elektrisk dragkraft. I sådana modeller kan vilket anslutningsschema som nämns ovan användas.

Sådana hybrider laddas inte från elnätet. Batteriet laddas med energi från det regenererande bromssystemet och generatorn. Avståndet som kan täckas på en enda laddning beror på batteriets kapacitet.

Hybrid plugins

Sådana bilar kan fungera som ett elektriskt fordon eller köra på en förbränningsmotor. Tack vare kombinationen av de två kraftverken tillhandahålls anständigt bränsleekonomi.

Eftersom det är fysiskt omöjligt att installera ett volymbatteri (i elektriska fordon tar det platsen som en bensintank), kan en sådan hybrid täcka upp till 50 km utan att ladda på en enda laddning.

Fördelar och nackdelar med hybridbilar

Just nu kan hybriden betraktas som en övergångslänk från en värmemotor till en miljövänlig elektrisk analog. Även om det slutliga målet ännu inte har uppnåtts finns det en positiv trend i utvecklingen av eltransport tack vare införandet av modern innovativ utveckling.

Eftersom hybrider är ett övergångsalternativ har de både positiva och negativa poäng. Plusserna inkluderar:

• Bränsleekonomi. Beroende på strömparets funktion kan denna indikator öka upp till 30% eller mer.
• Laddning utan att använda elnätet. Detta blev möjligt tack vare det kinetiska energiåtervinningssystemet. Även om full laddning inte inträffar, om ingenjörer kan förbättra omvandlingen, kommer elfordon inte alls behöva ett uttag.
• Möjligheten att installera en motor med mindre volym och effekt.
• Elektronik är mycket mer ekonomiskt än mekanik, de distribuerar bränsle.
• Motorn överhettas mindre och bränsle förbrukas när du kör i trafikstockningar.
• Kombinationen av bensin / diesel och elektriska motorer gör att du kan fortsätta köra om det höga batteriet är dött.
• Tack vare elmotorns drift kan förbränningsmotorn köras mer stabilt och mindre ljud.

Hybridinstallationer har också en anständig lista över nackdelar:

• Batteriet blir snabbare oanvändbart på grund av det stora antalet laddnings- / urladdningscykler (även i milda hybridsystem);
• Batteriet är ofta helt urladdat;
• Delar för sådana bilar är ganska dyra;
• Självreparation är nästan omöjligt, eftersom detta kräver sofistikerad elektronisk utrustning;
• Jämfört med bensin- eller dieselmodeller kostar hybrider flera tusen dollar mer;
• Regelbundet underhåll är dyrare;
• Komplex elektronik kräver noggrann hantering, och fel som uppstår kan ibland avbryta en lång resa;
• Det är svårt att hitta en specialist som korrekt kan justera driften av kraftverk. På grund av detta måste du tillgripa tjänsterna hos dyra professionella ateliers;
• Batterierna tolererar inte betydande temperatursvingningar och laddas ur själva.
• Trots miljövänligheten under drift av en elmotor är produktion och bortskaffande av batterier mycket förorenande.

För att hybrider och elfordon ska bli en verklig konkurrent till förbränningsmotorer är det nödvändigt att förbättra strömförsörjningen (så att de lagrar mer energi, men samtidigt inte är mycket omfattande), samt snabba laddningssystem utan att skada batteriet.

Frågor och svar:

Vad är ett hybridfordon? Detta är ett fordon där mer än en kraftenhet är inblandad i dess rörelse. I grund och botten är det en blandning av en elbil och en bil med en klassisk förbränningsmotor.

Vad är skillnaden mellan en hybrid och en konventionell bil? En hybridbil har fördelarna med en elbil (tyst drift av motorn och körning utan att använda bränsle), men när batteriladdningen sjunker aktiveras huvudmotorn (bensin).