Kas yra hibridinis automobilis? Tipai, schemos ir veikimo principas

Hibridinis automobilis sujungia vidaus degimo variklį (VDV) su elektros varikliu, todėl sumažėja degalų sąnaudos ir išmetamųjų dujų kiekis. Kuo efektyvesnė hibridinė sistema, tuo galingesnių akumuliatorių jai reikia ir tuo didesnė kaina. Štai viskas, ką reikia žinoti apie tai, kaip veikia hibridiniai automobiliai ir kuo jie išsiskiria.

Lengvieji hibridai ir pilnieji hibridai: kuo jie skiriasi?

Priklausomai nuo to, kokį vaidmenį pavaroje atlieka elektros variklis, hibridai skirstomi į dvi pagrindines kategorijas: lengvuosius ir pilnuosius.

• Lengvieji hibridai elektros variklį naudoja kaip vidaus degimo variklio pagalbininką. Gerai žinomas pavyzdys – hečbekas Honda Insight. Elektros variklis padeda įsibėgėjant, tačiau pats vienas automobilio varyti negali.
• Pilnieji hibridai tam tikrą atstumą gali nuvažiuoti vien elektros varomi, visiškai neįjungdami vidaus degimo variklio. Klasikinis šio tipo pavyzdys – Lexus RX 400h.

Yra ir trečia, laisvai apibrėžta kategorija, kartais vadinama mikrohibridais – tai rinkodaros terminas, apibūdinantis transporto priemones su start/stop sistema. Tačiau iš esmės tai tėra patobulintas generatorius, o ne tikra hibridinė sistema, nes joks elektros variklis sukimo momento ratams neperduoda.

3 pagrindinės hibridinių pavarų schemos

Hibridinės pavaros būna trijų pagrindinių konfigūracijų: nuoseklios, lygiagrečios ir nuosekliai lygiagrečios. Kiekviena turi savitų savybių, privalumų ir tipinių taikymo atvejų.

1. Nuoseklusis hibridas

Nuoseklusis hibridas – seniausia konfigūracija, kurią 1899 m. išrado Ferdinandas Porše. Šioje schemoje:

• Ratus visiškai suka elektros variklis.
• Mažo darbinio tūrio vidaus degimo variklis suka generatorių, kad gamintų elektrą, – jis niekada tiesiogiai nesuka ratų.
• Tradicinės pavarų dėžės ar didelės galios vidaus degimo variklio nereikia.
• Reikalingi didelės talpos akumuliatoriai (paprastai nikelio metalo hidrido).

Ši schema šiandien lengvuosiuose automobiliuose pasitaiko rečiau, tačiau plačiai naudojama karjerų savivarčiuose, autobusuose ir lokomotyvuose.

2. Lygiagretusis hibridas

Lygiagretusis hibridas, kurį 1905 m. užpatentavo vokiečių inžinierius Henri Pieperis, šiandien yra neabejotinai plačiausiai naudojama konfigūracija. Ja remiasi beveik visi lengvieji hibridiniai automobiliai. Pagrindinės savybės:

• Galingas elektros variklis (paprastai 10–15 kW) padeda vidaus degimo varikliui įsibėgėjant.
• Elektros variklis taip pat atgauna ir kaupia energiją rekuperaciniu stabdymu.
• Paprastai naudojama CVT (bepakopė pavarų dėžė) arba planetinė pavara.
• Energijos šaltiniai – ličio jonų arba ličio polimerų akumuliatoriai.
• Palyginti su nuosekliaisiais hibridais, reikia mažesnės akumuliatoriaus talpos, todėl išlaidos mažesnės.

Honda pasirinko unikalų sprendimą ir savo benzininę-elektrinę kupė CR-Z aprūpino šešių pavarų mechanine pavarų dėže. Kai kurie automobilių gamintojai kaip alternatyvą įprastiems akumuliatoriams taip pat tiria superkondensatorius, kurie trumpą laiką gali tiekti labai didelę galią.

3. Nuosekliai lygiagretusis hibridas

Nuosekliai lygiagreti konfigūracija sujungia abiejų schemų elementus ir geriausiai atstovaujama Toyota Prius bei Lexus modelių su „h“ žyma, kuriuos visus varo Toyota patentuota HSD (Hybrid Synergy Drive) sistema.

Kaip tai veikia:

• Planetinė transmisija leidžia vidaus degimo varikliui ir elektros varikliui dirbti kartu arba atskirai.
• Vidaus degimo variklis suka ratus ir tuo pat metu varo generatorių.
• Tradicinės pavarų dėžės nereikia – variklių ir generatoriaus greitį reguliuoja borto elektronika.
• Rezultatas – ECVT (elektrinė bepakopė pavarų dėžė), užtikrinanti sklandų ir efektyvų galios perdavimą.

Kokius variklius naudoja hibridiniai automobiliai?

Didžioji dauguma hibridinių automobilių naudoja benzininius variklius, kurių daugelis veikia pagal Atkinsono ciklą – tai konstrukcija su trumpesniu suspaudimo taktu, gerinanti šiluminį naudingumą ir mažinanti taršą. Dėl to benzininiai-elektriniai hibridai puikiai pasižymi tiek degalų ekonomija, tiek poveikiu aplinkai.

Tai kodėl dyzeliniai-elektriniai hibridai nėra labiau paplitę? Yra kelios pagrindinės priežastys:

• Didžiausioje hibridų rinkoje – Šiaurės Amerikoje – dyzelinių lengvųjų automobilių paplitimas istoriškai buvo mažas.
• Dyzelinius variklius gaminti brangiau nei benzininius, todėl ir taip didelė hibridų kainos priemoka dar labiau išaugtų.
• Benzininiai Atkinsono ciklo varikliai, suporuoti su elektros varikliu, jau pasiekia puikų naudingumą.

Tai vertimas. Originalą galite skaityti čia: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html