Какие бывают гибридные автомобили
Бензиновую или дизельную машину можно легко и быстро заправить, но топливо дорогое и его требуется много. С электромобилями все наоборот: зарядить батарею можно намного дешевле или даже бесплатно, но это занимает много времени. У гибридного автомобиля есть и двигатель внутреннего сгорания, и электромотор. Такая комбинация компенсирует недостатки каждого из них. Но гибриды устроены более сложно, чем автомобили с ДВС или электромобили.
Расскажем, какие бывают типы гибридных автомобилей, чем они друг от друга отличаются, какие у них преимущества и недостатки.
Рассылка Т—Ж для автомобилистов
Советы, как не переплатить за машину, в вашей почте дважды в месяц. Бесплатно
Подписаться
Подписываясь, вы принимаете условия передачи данных и политику конфиденциальности
Принцип работы гибридного автомобиля
У гибридного авто есть и ДВС, и электропривод. В городских условиях машину часто разгоняют и часто останавливают — в таком режиме ДВС не слишком эффективен. При разгоне автомобиль потребляет много топлива, а при остановке вся кинетическая энергия переходит в тепловую — нагреваются тормозные колодки и диски. Электропривод у гибридов частично компенсирует этот недостаток. Он помогает разгонять машину и уменьшает расход топлива, а при торможении энергия движения переходит в электрическую и заряжает аккумуляторные батареи.
Вместе с тем гибриды тяжелее и дороже автомобилей с ДВС такого же класса. Ремонтировать их тоже сложнее. Дополнительные расходы на обслуживание и ремонт гибрида могут превысить экономию на топливе — особенно если речь о варианте с большим пробегом.
Какие бывают типы гибридных автомобилей
Гибриды могут быть совершенно разными по конструкции. Общая черта — два тяговых двигателя, электрический и внутреннего сгорания. Трансмиссия и логика работы двигателей определяют тип гибридного автомобиля.
Микрогибрид
Это обычный автомобиль с ДВС, у которого нет электропривода на колеса. Получается, что это не настоящий гибрид. Но он может экономить топливо за счет систем «старт-стоп» , управления процессом заряда аккумулятора и рекуперации энергии при торможении.
Система «старт-стоп» есть у многих современных машин. Обычно она работает только когда автомобиль останавливается, например на светофоре. У микрогибридов, таких как Audi A6 55 TFSI quattro , электроника может заглушить двигатель и при движении накатом.
Генератор преобразует энергию вращения в электрическую. В обычных автомобилях двигатель вращает генератор, который постоянно питает электрические системы и подзаряжает аккумулятор. На это уходит 2—5% мощности двигателя. У микрогибридов при разгоне или обычном движении система управления отключает генератор от бортовой электросети. В это время все системы питает только аккумулятор. В таких машинах используют свинцово-кислотные батареи с напряжением от 12 до 48 В повышенной емкости и самых современных типов — EFB или AGM, которые нормально работают в этих режимах.
Когда автомобиль тормозит, вся его кинетическая энергия безвозвратно теряется — переходит в тепло нагретых тормозных дисков и колодок. Некоторые микрогибриды используют рекуперацию: при торможении преобразуют кинетическую энергию машины в электрическую и заряжают ею аккумулятор. Но так умеют делать не все модели: у большинства система управления просто отключает генератор во время разгона и вновь подключает, когда автомобиль тормозит.
Такие системы не позволяют значительно сэкономить на топливе или снизить вредные выбросы. По различным оценкам, все это сокращает расход топлива на 5—8% в идеальных условиях.
Мягкие гибриды — Mild Hybrid Electric Vehicle, MHEV
У каждого автомобиля есть стартер для запуска ДВС и генератор для зарядки аккумулятора. В мягких гибридах вместо них устанавливают стартер-генератор — небольшой электромотор, который заменяет оба этих устройства.
Кроме этих двух задач стартер-генератор помогает ДВС разгонять автомобиль, а при торможении преобразует кинетическую энергию в электрическую и заряжает аккумулятор. Но прямой связи с колесами у стартер-генератора нет, поэтому мягкий гибрид не может ехать только на электротяге без использования ДВС. Стартер-генератор работает от дополнительного литийионного аккумулятора небольшой емкости, 3—5 кВт·ч , и напряжением 48 В или выше. За счет этого можно сделать меньше сечение проводов, увеличить передаваемую мощность и уменьшить электрические потери.
В таких машинах часто ставят ДВС меньшего объема и мощности, но сохраняют динамику разгона благодаря электрической поддержке стартер-генератором. Общая экономия топлива за счет системы «старт-стоп» , рекуперативного торможения и ДВС меньшего объема может достигать 20%. Такие системы можно встретить у всех новых Volvo, у ряда моделей Geely, у Land Rover , а также у многих других.
Полный гибрид — Full Hybrid Electric Vehicle, FHEV
Машины этого класса уже могут двигаться на электротяге. Они экономичнее бензиновых аналогов на 30—50% . Есть три основных вида полных гибридов: параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.
Параллельный гибрид — машина, в которой есть и электромотор, и ДВС, причем оба привода могут работать совершенно независимо друг от друга. Конструктивно такие гибриды похожи на мягкие, но электродвигатель большей мощности дает возможность в некоторых режимах ехать на электротяге. Специальная муфта при этом отсоединяет ДВС от трансмиссии. Коробка передач в таких машинах — обычно классический автомат или вариатор.
Электрическая автономность у параллельных гибридов небольшая: высоковольтная никель-металлгидридная или литийионная батарея емкостью до 15 кВт·ч обеспечивает запас хода до 100 км. Не слишком мощный электродвигатель и небольшая батарея не позволяют резко разгоняться на электротяге. При недостатке мощности управляющая электроника запустит ДВС, чтобы подзарядить аккумуляторы и запитать электромотор.
Достаточно интересный подвид параллельных гибридов — машины с приводом одной оси от ДВС, а второй — от электромотора. Электромотор может работать в режиме генератора и заряжать тяговую батарею, когда автомобиль тормозит или когда едет по дороге на ДВС. Прямой механической связи между ДВС и электромотором внутри автомобиля нет. Они связаны лишь «внешней трансмиссией», в роли которой выступает дорожное покрытие. Такие гибриды по-английски называются through the road — «с помощью дороги».
Это достаточно простой способ превратить обычный автомобиль в полноприводный гибрид, поэтому некоторые производители широко используют такую схему в своих линейках гибридов. Например, у всех новых гибридных седанов, универсалов и внедорожников Volvo Recharge, а также седанов и внедорожников BMW — привод на переднюю ось от ДВС и на заднюю от электромотора.
Последовательный гибрид ближе к электромобилям, чем к автомобилям с ДВС. Один или несколько электромоторов вращают колеса, а ДВС вращает только генератор, который подзаряжает высоковольтные аккумуляторные батареи — никель-металлгидридные или литийионные. Прямой механической связи между ДВС и колесами в последовательных гибридах нет. Привод на колеса чисто электрический, поэтому нет и коробки передач.
В обычном автомобиле ДВС значительно меняет скорость вращения, если водитель нажимает на педаль газа или отпускает ее. В последовательном гибриде педаль управляет только электроприводом, а ДВС вращает генератор в небольшом оптимальном диапазоне скоростей. В таком режиме КПД двигателя выше, а расход топлива и вредные выбросы — ниже.
Когда машина тормозит, тяговые электромоторы работают в режиме генераторов и возвращают часть энергии движения в батареи. В среднем в городском режиме такой автомобиль потребляет 1—3 литра на 100 км пути. Это на 40—60% меньше, чем у обычной машины такого же класса. Сейчас эту схему применяют нечасто. Примеры моделей такого типа на рынке — BMW i3 REX или серия Nissan e-Power.
Параллельно-последовательный гибрид — автомобиль, у которого ДВС и электромотор могут работать одновременно. В движении планетарная трансмиссия постоянно плавно и бесступенчато регулирует подачу крутящего момента на колеса от бензинового и электрического двигателей. Электромотор разгоняет машину, а ДВС поддерживает постоянную скорость. А когда гибрид тормозит, электромотор работает как генератор и заряжает высоковольтную никель-металлгидридную или литийионную аккумуляторную батарею. У некоторых таких гибридов задний ход возможен только на электротяге. Самая известная модель параллельно-последовательного гибрида — Toyota Prius.
Гибридные модели Ford — это параллельно-последовательные гибриды. Их планетарная бесступенчатая трансмиссия похожа на ту, что использует в своих гибридах Toyota, но это собственная разработка Ford. Источник: ютуб-канал Ford News Europe
Подзаряжаемый гибрид — Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV
Самый совершенный вариант. Это не отдельный тип гибрида. Такая машина может быть любым полным гибридом — последовательным, параллельным или параллельно-последовательным, — но еще и способна заряжать емкие тяговые аккумуляторные батареи от внешней сети. Чтобы сократить время зарядки, в подзаряжаемые гибриды ставят только литийионные аккумуляторы: их можно заряжать большими токами. Такой гибрид можно использовать как электромобиль, хотя и с малым запасом хода — обычно 70—100 км. Разместить в автомобиле емкую батарею, бензиновый двигатель и электромотор достаточно сложно.
Если ездить на короткие расстояния, особенно по городу, и подзаряжать батарею от электросети, можно вообще обойтись без бензина. А если поехать в длительное путешествие, то расход топлива будет примерно на 70% меньше, чем у машины такого же класса с ДВС.
Один из популярных представителей подзаряжаемых гибридов — MINI Countryman с кузовом F60. Фотография: Trygve Finkelsen / Shutterstock
Преимущества и недостатки гибридных авто
Гибрид разгоняется быстрее бензинового автомобиля и потребляет меньше топлива. На гибриде больше запас хода и не нужно постоянно заряжать аккумуляторы — и это его преимущество перед электромобилем.
Но при покупке подержанного гибрида минусы могут перевесить плюсы. Гибриды дороже и сложнее в ремонте. Они не настолько массовые, как обычные автомобили, и запчасти гибридных силовых установок стоят дорого. Ремонтируют такие машины обычно в специализированных сервисах. Например, стартер-генератор для плагин-гибрида BMW 7 G11/G12 обойдется примерно в миллион рублей при рыночной цене автомобиля около четырех миллионов. Поэтому экономия на топливе у гибридных машин обычно не оправдывает разницу в цене и стоимости ремонта.
Цены на стартер-генератор для BMW 7 G11/G12. В автосервисах и у дилеров на 20—40% дороже. Источник: zzap.ru
Запомнить
- Гибридный автомобиль экономичнее, чем машина того же класса с ДВС, особенно в городских условиях. Расход топлива у дизельного авто может быть таким же .
- Хороший гибридный автомобиль — новый или почти новый. Ремонтировать гибрид дорого, экономия на топливе не окупит крупный ремонт.
- При коротких поездках заряжаемый гибрид можно использовать как электромобиль, расхода топлива не будет.
Константин Ищенко
Купили бы гибридный автомобиль? Расскажите какой:
А Вы точно «автоэксперт»? Почитал статью. Осталось впечатление, что Вы про гибриды информацию от бабушек на лавочке у подъезда узнавали (правда, надо отдать должное, что у одной из бабушек внучок на гибриде-то ездит).. После прочтения таких вот статеек у нас народ и шарахается от гибридов как чёрт от ладана, хотя в текущей ситуации как раз массовый переход на гибриды мог бы помочь многим людям сохранить свой кошелёк и сэкономить и на топливе и не обслуживании, но они этого не понимают. И после чтения вот таких вот «опусов» не поймут и дальше.
«Вместе с тем гибриды тяжелее и дороже автомобилей с ДВС такого же класса» вот прям «дороже»? А на сколько? Реальная разница в цене гибрид/негибрид одной и той же модели на первичке порядка 10%, иногда в цене автомобиля это набор каких-нибудь опций, или чуть более мощный двигатель. И это — оправдано, потому что гибрид реально динамичнее едет, т.е. покупатель не только экономить бензин будет, но и получать кайф от езды. Но читатель такой вот статьи сразу пугается «уууу, дорого, не буду брать». А то, что он «тяжелее» — это вообще не показатель, у гибрида мощности больше и везёт он веселее, как я уже сказал.
«Но гибриды устроены более сложно, чем автомобили с ДВС или электромобили.»
«Ремонтировать их тоже сложнее.» и опять автор пугает читателя: «бубубу, страшный и ужасный гибрид», читатель: «уговорил, брать не буду». А можно спросить: в ЧЁМ конкретно устройства гибрида сложнее, чем классического авто с ДВС? И ЧТО конкретно там сложно ремонтировать? И когда оно нужно? Например, на заре автомобилестроения, кузова автомобилей производились в каретных мастерских, из дерева, и в случае ремонта их можно было починить в любом сарае с помощью молотка, гвоздей и досок, а ремонт был необходим, даже без ДТП, в силу ненадёжной конструкции. А сейчас кузов надёжный, прочный, ходит многие годы и ремонта никакого не требует, сваривается на заводе, из металлов разных марок, оснащается подушками безопасности, но в случае серьезного ДТП его часто проще сдать в утиль, чем ремонтировать. Сложно? Да! Дорого? Да! Хотим мы кузов из каретной мастерской? НЕТ! Так и гибрид: он имеет много сложной и дорогой электрики и электроники, но фокус в том, что она НЕ ЛОМАЕТСЯ! А вот МЕХАНИЧЕСКИ гибрид устроен ПРОЩЕ, чем автомобиль с ДВС, поэтому он НАДЁЖНЕЕ и требует меньше ремонта и обслуживания! (тут я не имею в виду параллельные гибриды)
«Дополнительные расходы на обслуживание и ремонт гибрида могут превысить экономию на топливе» ну и в продолжение темы: никаких «дополнительных расходов на обслуживание» у гибридов — НЕТ! Более того, гибриды имеют МЕНЬШЕ узлов и агрегатов, которые требуют обслуживания и ремонта, чем обычный авто на ДВС, например: ДВС в гибриде не имеет навесного оборудования (стартер, генератор, ГУР), соответственно, нет приводного ремня и роликов, свечи ходят дольше, масло можно менять реже, КПП — отсутствует, в полноприводных автомобилях нет муфты межосевого дифференциала и кардана, не забываем и колодки, как пишет автор — они практически не используются, значит, менять их надо реже. (тут я опять не имею в виду параллельные гибриды).
«особенно если речь о варианте с большим пробегом» а это — вообще ШЕДЕВР. Это современные автомобили ДВС на турбомоторе и с роботом можно выкидывать на пробеге 150+, потому что стоимость надвигающегося капитального ремонта этих агрегатов может повергнуть в шок и ужас и реально съесть всю экономию на топливе от «современных технологий» (вот только сэкономил эти деньги кто-то другой, кто ездил на этой машине до вас), а то и залезть в карман ещё глубже а вот гибрид — он наоборот, ездит 500-600тыкм и дальше, экономит и есть не просит.
Типология гибридов.
Гибриды бывают ТРЁХ типов: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный. «Мягкий» гибрид — это разновидность параллельного, просто очень «дохлого», а «микрогибрид» — это и не гибрид вовсе, но если впихивать его в классификацию, то тоже можно отнести к параллельным, только уже не «дохлым», а уж совсем «немощным».
PHEV — это не тип гибрида ! Это большая батарейка и розетка.
«Электрическая автономность у параллельных гибридов небольшая: высоковольтная никель-металлгидридная или литийионная батарея емкостью до 15 кВт·ч обеспечивает запас хода до 100 км.» У любого гибрида «электрическая автономность» ограничивается возможностями батарейки, и если это не PHEV гибрид, то будет от силы 2-3 км, зачем тут это вообще упоминать? Не надо путать читателя, он и так запутался!
«Не слишком мощный электродвигатель и небольшая батарея не позволяют резко разгоняться. » Вот бы посмеялись с этого конструкторы BMW, а так же конструкторы всяческих гиперкаров, они-то делают параллельные гибриды именно для того, чтобы их автомобили резко разгонялись, а то им мощности ДВС не хватает и приходится добавлять электромоторами.
оказывается, закончились буквы
продолжу в следующем комментарии
https://journal.tinkoff.ru/guide/gibrid/