Што такое гібрыдны аўтамабіль? Тыпы, схемы і прынцып працы

Гібрыдны аўтамабіль спалучае рухавік унутранага згарання (РУЗ) з электрарухавіком, што забяспечвае меншы расход паліва і зніжэнне выкідаў выхлапных газаў. Чым больш эфектыўная гібрыдная сістэма, тым больш магутныя акумулятары ёй патрэбныя — і, адпаведна, тым вышэйшы кошт. Вось усё, што вам трэба ведаць пра тое, як працуюць гібрыдныя аўтамабілі і што іх вылучае.

Мяккія гібрыды супраць поўных гібрыдаў: у чым розніца?

У залежнасці ад ролі, якую электрарухавік адыгрывае ў сілавой устаноўцы, гібрыды дзеляцца на дзве асноўныя катэгорыі: мяккія і поўныя.

• Мяккія гібрыды выкарыстоўваюць электрарухавік як памочніка рухавіку ўнутранага згарання. Вядомы прыклад — хетчбэк Honda Insight. Электрарухавік дапамагае пры разгоне, але не можа рухаць аўтамабіль самастойна.
• Поўныя гібрыды могуць праехаць пэўную адлегласць толькі на электрычнай цязе, без працы РУЗ наогул. Lexus RX 400h — класічны прыклад гэтага тыпу.

Існуе таксама трэцяя, слаба акрэсленая катэгорыя, якую часам называюць мікрагібрыдамі — маркетынгавы тэрмін для апісання аўтамабіляў з сістэмай старт/стоп. Аднак гэта па сутнасці ўсяго толькі ўдасканалены генератар, а не сапраўдная гібрыдная канструкцыя, бо ніводзін электрарухавік не перадае круцільны момант на колы.

3 асноўныя схемы гібрыдных сілавых устаноўак

Гібрыдныя сілавыя ўстаноўкі бываюць у трох асноўных канфігурацыях: паслядоўная, паралельная і паслядоўна-паралельная. Кожная мае свае адметныя характарыстыкі, перавагі і тыповыя выпадкі прымянення.

1. Паслядоўны гібрыд

Паслядоўны гібрыд — найстарэйшая канфігурацыя, вынайдзеная ў 1899 годзе Фердынандам Поршэ. У гэтай схеме:

• Колы прыводзяцца ў рух выключна электрарухавіком.
• Малалітражны РУЗ круціць генератар для выпрацоўкі электраэнергіі — ён ніколі не прыводзіць колы ў рух напрамую.
• Не патрэбныя ні традыцыйная каробка перадач, ні магутны рухавік унутранага згарання.
• Патрэбныя акумулятары вялікай ёмістасці (звычайна нікель-метал-гідрыдныя).

Сёння гэтая схема рэдка сустракаецца ў легкавых аўтамабілях, але шырока выкарыстоўваецца ў кар’ерных самазвалах, аўтобусах і лакаматывах.

2. Паралельны гібрыд

Запатэнтаваны ў 1905 годзе нямецкім інжынерам Анры Піперам, паралельны гібрыд на сённяшні дзень з’яўляецца самай распаўсюджанай канфігурацыяй. Ён ляжыць у аснове амаль усіх мяккіх гібрыдных аўтамабіляў. Асноўныя характарыстыкі:

• Магутны электрарухавік (звычайна 10–15 кВт) дапамагае РУЗ пры разгоне.
• Электрарухавік таксама аднаўляе і захоўвае энергію праз рэкуператыўнае тармажэнне.
• Звычайна выкарыстоўваецца варыятар (CVT) або планетарная перадача.
• Крыніцы энергіі ўключаюць літый-іённыя або літый-полімерныя акумулятары.
• У параўнанні з паслядоўнымі гібрыдамі патрэбна меншая ёмістасць акумулятара, што зніжае выдаткі.

Honda выкарыстала ўнікальны падыход, абсталяваўшы сваё бензінава-электрычнае купэ CR-Z шасціступеньчатай механічнай каробкай перадач. Некаторыя аўтавытворцы таксама вывучаюць суперкандэнсатары, якія здольныя выдаваць вельмі высокую магутнасць на кароткія прамежкі часу, як альтэрнатыву звычайным акумулятарам.

3. Паслядоўна-паралельны гібрыд

Паслядоўна-паралельная канфігурацыя спалучае элементы абедзвюх схем і найлепш прадстаўлена Toyota Prius і мадэлямі Lexus з пазнакай «h», усе яны працуюць на ўласнай сістэме Toyota HSD (Hybrid Synergy Drive).

Як гэта працуе:

• Планетарная трансмісія дазваляе РУЗ і электрарухавіку працаваць разам або незалежна.
• РУЗ прыводзіць колы ў рух, адначасова сілкуючы генератар.
• Традыцыйная каробка перадач не патрэбна — замест гэтага бартавая электроніка рэгулюе хуткасць рухавікоў і генератара.
• У выніку атрымліваецца ECVT (электрычны варыятар), які забяспечвае плаўную і эфектыўную перадачу магутнасці.

Якія рухавікі выкарыстоўваюць гібрыдныя аўтамабілі?

Пераважная большасць гібрыдных аўтамабіляў выкарыстоўвае бензінавыя рухавікі, многія з якіх працуюць па цыкле Аткінсана — канструкцыі з больш кароткім тактам сціску, якая павышае цеплавую эфектыўнасць і зніжае выкіды. Гэта робіць бензінава-электрычныя гібрыды выдатнымі па паказчыках як эканоміі паліва, так і ўздзеяння на навакольнае асяроддзе.

Дык чаму ж дызель-электрычныя гібрыды не больш распаўсюджаныя? Некалькі асноўных прычын:

• Найбуйнейшы рынак гібрыдаў — Паўночная Амерыка — гістарычна меў нізкі ўзровень распаўсюджання дызельных легкавых аўтамабіляў.
• Дызельныя рухавікі даражэйшыя ў вытворчасці, чым бензінавыя, што яшчэ больш павялічыла б і без таго значную надбаўку да кошту гібрыда.
• Бензінавыя рухавікі з цыклам Аткінсана ўжо дасягаюць выдатнай эфектыўнасці ў спалучэнні з электрарухавіком.

Гэта пераклад. Арыгінал можна прачытаць тут: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html