Kas ir hibrīdauto? Veidi, shēmas un darbības princips

Hibrīdauto apvieno iekšdedzes dzinēju (IDD) ar elektromotoru, kā rezultātā samazinās degvielas patēriņš un izplūdes gāzu emisija. Jo efektīvāka ir hibrīdsistēma, jo jaudīgākus akumulatorus tā prasa — un attiecīgi augstāka ir arī cena. Lūk, viss, kas jums jāzina par to, kā hibrīdauto darbojas un ar ko tie atšķiras.

Vieglie hibrīdi pret pilnajiem hibrīdiem: kāda ir atšķirība?

Atkarībā no tā, kādu lomu elektromotors pilda spēka pārvadā, hibrīdi tiek iedalīti divās galvenajās kategorijās: vieglajos un pilnajos.

• Vieglie hibrīdi izmanto elektromotoru kā iekšdedzes dzinēja palīgu. Plaši pazīstams piemērs ir hečbeks Honda Insight. Elektromotors palīdz paātrinājuma laikā, taču nespēj darbināt automašīnu patstāvīgi.
• Pilnie hibrīdi spēj nobraukt zināmu attālumu tikai ar elektroenerģiju, vispār nedarbinot iekšdedzes dzinēju. Šī tipa klasisks piemērs ir Lexus RX 400h.

Pastāv arī trešā, brīvi definēta kategorija, ko dažkārt dēvē par mikrohibrīdiem — tas ir mārketinga termins, ar ko apzīmē transportlīdzekļus ar start/stop sistēmu. Tomēr būtībā tas ir tikai uzlabots ģenerators, nevis īsta hibrīdsistēma, jo neviens elektromotors nepārvada griezes momentu uz riteņiem.

3 galvenās hibrīdu spēka pārvada shēmas

Hibrīdu spēka pārvadi ir trīs pamatkonfigurācijās: virknes, paralēlie un virknes-paralēlie. Katram no tiem ir savas atšķirīgās īpašības, priekšrocības un raksturīgie pielietojuma gadījumi.

1. Virknes hibrīds

Virknes hibrīds ir senākā konfigurācija, ko 1899. gadā izgudroja Ferdinands Porše. Šajā shēmā:

• Riteņus pilnībā darbina elektromotors.
• Neliela darba tilpuma iekšdedzes dzinējs griež ģeneratoru, lai ražotu elektroenerģiju — tas nekad tieši nedarbina riteņus.
• Tradicionāls pārnesumu kārba vai augstas jaudas iekšdedzes dzinējs nav nepieciešams.
• Nepieciešami liela tilpuma akumulatori (parasti niķeļa metālhidrīda).

Šī shēma mūsdienās vieglajos automobiļos ir mazāk izplatīta, taču to plaši izmanto karjeru pašizgāzējos, autobusos un lokomotīvēs.

2. Paralēlais hibrīds

Paralēlais hibrīds, ko 1905. gadā patentēja vācu inženieris Anrī Pīpers, mūsdienās ir nepārprotami visplašāk izmantotā konfigurācija. Tas ir gandrīz visu vieglo hibrīdu transportlīdzekļu pamatā. Galvenās īpašības:

• Jaudīgs elektromotors (parasti 10–15 kW) palīdz iekšdedzes dzinējam paātrinājuma laikā.
• Elektromotors arī atgūst un uzkrāj enerģiju, izmantojot rekuperatīvo bremzēšanu.
• Parasti tiek izmantots CVT (bezpakāpju pārnesumkārba) vai planetārais pārvads.
• Enerģijas avoti ietver litija jonu vai litija polimēru akumulatorus.
• Salīdzinājumā ar virknes hibrīdiem nepieciešama mazāka akumulatora ietilpība, kas saglabā zemākas izmaksas.

Honda izvēlējās unikālu pieeju, aprīkojot savu benzīna-elektrisko kupeju CR-Z ar sešpakāpju mehānisko pārnesumkārbu. Daži autoražotāji kā alternatīvu tradicionālajiem akumulatoriem pēta arī superkondensatorus, kas īsu brīžu spēj nodrošināt ļoti augstu jaudas atdevi.

3. Virknes-paralēlais hibrīds

Virknes-paralēlā konfigurācija apvieno abu shēmu elementus, un to vislabāk raksturo Toyota Prius un Lexus modeļi ar apzīmējumu “h”, kurus visus darbina Toyota patentētā HSD (Hybrid Synergy Drive) sistēma.

Kā tas darbojas:

• Planetārā transmisija ļauj iekšdedzes dzinējam un elektromotoram strādāt kopā vai neatkarīgi.
• Iekšdedzes dzinējs darbina riteņus, vienlaikus darbinot ģeneratoru.
• Tradicionāla pārnesumkārba nav nepieciešama — tās vietā motoru un ģeneratora ātrumu regulē borta elektronika.
• Rezultāts ir ECVT (elektriskā bezpakāpju pārnesumkārba), kas nodrošina vienmērīgu un efektīvu jaudas padevi.

Kādus dzinējus izmanto hibrīdauto?

Lielākā daļa hibrīdauto izmanto benzīna dzinējus, no kuriem daudzi darbojas pēc Atkinsona cikla — tas ir dizains ar īsāku saspiešanas gājienu, kas uzlabo termisko efektivitāti un samazina emisijas. Tas padara benzīna-elektriskos hibrīdus par lieliskiem snieguma ziņā gan degvielas ekonomijas, gan ietekmes uz vidi aspektā.

Tad kāpēc dīzeļa-elektriskie hibrīdi nav izplatītāki? Tam ir daži galvenie iemesli:

• Lielākajā hibrīdu tirgū — Ziemeļamerikā — vēsturiski dīzeļa vieglo automobiļu izmantojums ir bijis zems.
• Dīzeļdzinēju ražošana ir dārgāka nekā benzīna dzinēju, kas vēl vairāk paaugstinātu jau tā ievērojamo hibrīdu cenas piemaksu.
• Benzīna-Atkinsona cikla dzinēji jau sasniedz izcilu efektivitāti, kad tie ir savienoti ar elektromotoru.

Šis ir tulkojums. Oriģinālu varat lasīt šeit: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html