pastuh83 (pastuh83) wrote,
pastuh83
pastuh83

Гибридный автомобиль

1


Первый серийный гибридный автомобиль Toyota Prius
Модель 1997 года

Гибри́дный автомоби́ль — автомобиль, использующий для привода ведущих колёс более одного источника энергии.

Современные автопроизводители часто прибегают к совместному использованию двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигателя, что позволяет избежать работы ДВС в режиме малых нагрузок, а также реализовывать рекуперацию кинетической энергии, повышая топливную эффективность силовой установки. Другой распространённый вид гибридов — автомобили, в которых ДВС совмещён с двигателями, работающими на сжатом воздухе.

Следует отличать от гибридов транспортные средства с электромеханической трансмиссией, такие как тепловозы, некоторые карьерные самосвалы (кроме последних разработок, где применен последовательный гибридный привод), тракторы типа ДЭТ-250 и танки.
2


2008 Toyota Estima-hybrid

3


Honda Civic Hybrid, 2006

Общий принцип

Первоначально идея «электрической коробки передач», то есть замены механической коробки передач электрическими проводами, была воплощена на железнодорожном транспорте и в большегрузных карьерных самосвалах. Применение этой схемы обусловлено значительными сложностями механической передачи значительного, и при этом изменяемого крутящего момента на колеса транспортного средства. Двигатели внутреннего сгорания (далее — ДВC) обладают определённой нагрузочной характеристикой (зависимостью отдаваемой мощности от частоты вращения вала), которая имеет оптимальные показатели только в узком интервале, который, как правило, смещён в сторону высоких оборотов. Частично этот недостаток компенсируют, применяя механические коробки передач, которые, однако, ухудшают общий КПД системы за счёт собственных потерь. Дополнительной сложностью является невозможность изменения направления вращения вала ДВС для обеспечения заднего хода машины. Нагрузочная же характеристика электродвигателя практически равномерна во всём диапазоне рабочих частот; он может быть мгновенно запущен, остановлен и реверсирован, а также не требует холостого хода, что позволяет исключить из трансмиссии механизм сцепления — а в некоторых случаях и полностью от неё избавиться, разместив электродвигатели непосредственно в колёсах (мотор-колесо).

При применении электротрансмиссии двигатель, работающий на обычном топливе, вращает электрогенератор; вырабатываемый ток через систему управления передаётся на электродвигатели, которые и приводят в движение транспортное средство. В этом случае уместно сравнение с размещённой на электромобиле электростанцией, вырабатывающей электричество для его движения. Схема работы гибридного автомобиля в целом аналогична, но значительно модифицирована, в первую очередь добавлением промежуточного накопителя энергии — как правило, аккумуляторной батареи, имеющей меньшую, чем у «чистого» электромобиля, ёмкость и, соответственно, вес.

Гибридный автомобиль сочетает в себе преимущества электромобиля и автомобиля с двигателем внутреннего сгорания: больший коэффициент полезного действия электромобилей[источник не указан 950 дней] (80—90 % по сравнению с 35—50 % у автомобилей с ДВС) и большой запас хода на одной заправке автомобиля с ДВС.

Типовые схемы
4

5
Картинки по запросу гибридные автомобили

По методу подключения двигателей и накопителя к приводу:
Последовательная: по сути является модификацией электромеханической трансмиссии с добавлением промежуточного накопителя. Двигатель внутреннего сгорания механически соединён только с электрогенератором, а тяговый электродвигатель — только с колёсами. Пример: Chevrolet Volt
Параллельная: и двигатель внутреннего сгорания, и электродвигатель механически соединены с колёсами посредством дифференциала, который обеспечивает возможность как их работы по отдельности, так и совместно. Эта схема используется в автомобилях с Integrated Motor Assist (Honda). Характеризуется простотой (возможно применение вместе с механической коробкой передач) и низкой стоимостью.
Последовательно-параллельная: двигатель внутреннего сгорания, генератор и электродвигатель механически связаны друг с другом и с колёсами посредством планетарного редуктора, что позволяет произвольно изменять потоки мощности между этими узлами. Схема реализована в автомобилях с Hybrid Synergy Drive (Toyota), например, Toyota Prius.
По типам накопителей:
Электрические:
На основе электрохимических аккумуляторов
На основе инерционных накопителей
Механические:
На основе пневматических аккумуляторов, гидроаккумуляторов с пневматическим накопителем.
На основе инерционных накопителей.
В качестве промежуточного накопителя, помимо аккумуляторных батарей, также могут использоваться батареи конденсаторов и ионисторы (суперконденсаторы). В случае применения накопителя энергии значительной ёмкости гибридный автомобиль имеет возможность двигаться без включения двигателя внутреннего сгорания — в «режиме электромобиля» (Chevrolet Volt). В случае, если зарядка накопителя может производиться не только от основного двигателя, но и от электрической сети, говорят о «подключаемом гибриде» (англ. Plug-in Hybrid).

Главное преимущество гибридного автомобиля — снижение расхода топлива и вредных выхлопов, что достигается полной автоматизацией управления работой двигателей с помощью бортового компьютера — начиная от своевременного отключения двигателя во время остановки в транспортном потоке, с возможностью немедленного возобновления движения без его запуска, исключительно на запасённой в накопителе энергии, и заканчивая более сложным механизмом рекуперации — использование кинетической энергии движущегося автомобиля при торможении для зарядки накопителя при работе электродвигателя в режиме электрогенератора. Как и в случае с электромеханической трансмиссией, двигатель внутреннего сгорания, как правило, работает на оптимальных режимах.

Причины начала разработок

Основной причиной начала производства легковых гибридов стал рыночный спрос на подобные автомобили, вызванный высокими ценами на нефть и постоянным ужесточением требований к экологичности автомобилей. Благодаря совершенствованию технологий и налоговым льготам производителям или покупателям гибридов такие автомобили иногда оказываются даже дешевле обычных. В ряде стран владельцам гибридов предоставляются и другие льготы — в частности, освобождение от уплаты дорожного налога, право пользования выделенной полосой на шоссе и бесплатными автостоянками, и т. д.

Гибридные автомобили стали компромиссным решением таких недостатков электромобилей, как значительная масса аккумуляторов и необходимость их длительной зарядки, недостаточно развитая инфраструктура зарядных станций и недостаточная дальность пробега.

История разработок

Первым автомобилем с гибридным приводом считается Lohner-Porsche, разработанный конструктором Фердинандом Порше в 1900 — 1901 годах.

В США гибридные автомобили начал разрабатывать Виктор Воук в 60-е — 70-е годы.

В 1980 году компания Volvo проводила эксперименты с маховиком, разгоняемым дизельным двигателем и используемым для рекуперации тормозной энергии. Впоследствии от этого проекта отказались в пользу гидравлических аккумуляторов.

В СССР
6
75
Гибрид Т-34 и МиГ-21: Необычное оружие инженерных войск

В Советском Союзе работы по разработке гибридных автомобилей велись, в частности, под руководством Нурбея Гулиа. На созданном им прототипе на базе грузовика УАЗ-450, в котором накопителем энергии являлся маховик, а трансмиссией — ленточный вариатор, удалось достичь экономии топлива около 45 %.
7
1

Еще 40 Лет Назад Их Собирали В Украине.

В Курске в 1972-73 годах Н. В. Гулиа были проведены испытания городских автобусов с маховичными гибридными агрегатами и вариаторами. Также были построены и испытаны гибридные силовые агрегаты для автобусов на основе гидропривода, в которых роль накопителя энергии выполняли баллоны со сжатым азотом и маслом. Несмотря на различные принципы действия этих «гибридов» эффективность их оказалась близкой друг к другу — расход топлива снижался примерно вдвое, а токсичность выхлопа — в несколько раз. Однако эти технологии не были востребованы советской автомобильной промышленностью.

Экономная эксплуатация

Основным движущим мотивом при разработке гибридных автомобилей послужило стремление повысить их экономичность, по возможности не жертвуя при этом остальными эксплуатационными характеристиками — скоростью, приёмистостью, пробегом на одной заправке и т. д. Экономия была достигнута, в том числе:

использованием двигателя внутреннего сгорания меньшей мощности и, соответственно, объёма;
работой двигателя в оптимальном режиме (например, по циклу Миллера);
его полной остановкой вместо работы на холостом ходу;
применением рекуперативного торможения с зарядкой аккумулятора (что также снижает износ тормозных колодок).
Постоянный контроль за работой всех систем гибридного автомобиля на их оптимальных режимах представляет собой весьма сложную задачу, решение которой не представлялось возможным до появления бортовых компьютеров.

Улучшенные ходовые характеристики

Двигатели для обычных автомобилей подбираются из расчёта пиковых нагрузок, в результате чего их полная мощность используется сравнительно редко, и является избыточной для значительной части времени их эксплуатации. В гибридных автомобилях в этом нет необходимости — в случае, когда тяговая нагрузка увеличивается, к энергии, вырабатываемой двигателем внутреннего сгорания добавляется энергия, запасённая в батареях, — поэтому на них устанавливают двигатели меньшей мощности, которые при этом работают в наиболее благоприятном для себя режиме. Такое перераспределение мощностей в некоторых моделях гибридных автомобилей осуществляется непосредственно в электрической передаче, а в других — в трансмиссии с прямой передачей крутящего момента («гибридно-совместный привод»).

Гибриды в спорте
8
Картинки по запросу гибриды в ссср

Все более стесненные технические регламенты гонок вынуждают конструкторов гоночных машин обращать внимание на нетрадиционные методы увеличения их эффективности. Гибридная силовая установка — один из таких методов. Впервые об их применении стали широко говорить в конце 90-х гг. когда три команды «Формулы-1» вели разработки такой системы, позволявшей заряжать аккумуляторы при торможении, чтобы затем выдать энергию в виде дополнительного разгонного импульса. Тогда ФИА запретила работу над этими системами из опасения неконтролируемого роста расходов. Однако реалии современного мира заставили вновь обратить внимание на эти системы. С 2009 г. разрешено использование таких систем в гонках Ф1. Их применение сулит много преимуществ — лучшие характеристики торможения, возможность кратковременного увеличения мощности, что может быть использовано для обгона соперников, кроме того двигатель работает в более выгодных режимах.


Porsche 911 GT3 Hybrid.
Гибридный автомобиль Toyota Supra HV-R выиграл 24 часовую гонку в Токайчи, а в 2008 году в гонке «24 часа Нюрбургринга» участвовала гибридная версия автомобиля Gumpert Apollo. В 2010 году Porsche 911 GT3 Hybrid с механической системой рекуперации лидировал в гонке, однако за два часа до её окончания сошёл с дистанции из-за поломки основного мотора. В гонках на выносливость гибридный привод сулит также дополнительное преимущество в виде большой экономичности, что позволяет реже проводить дозаправки и таким образом экономить время. С 2011 г регламент LMP1 будет допускать применение гибридных приводов, но направленных исключительно на экономию топлива, а не улучшение скоростных показателей.

В 2012 году гибридный автомобиль, разработанный Audi, выиграл гонку «24 часа Ле-Мана»; второе место занял гибрид фирмы Toyota. В том же году латвийская команда на гибридном «OSCar eO» успешно финишировала в ралли Дакар.

Существует студенческий класс спортивных гибридных автомобилей, когда учащиеся сами создают в рамках регламента уникальные конструкции. Соревнования проходят на трассе NASCAR New Hampshire Motor Speedway в США и Формула — 1 Silverstone. Есть участники данного направления и в России — команда Формула Гибрид МАДИ(ГТУ), впервые принявшие участие в 2009 году с автомобилем «Стрекоза». В 2010 году команда МАДИ вновь принимала участие в соревнованиях в США и заняла 15 место из 30. В 2011 году команды приняла участие в соревнованиях в Италии в Турине на испытательном треке IVECO.

Перспективы в России
9
Картинки по запросу гибридные автомобили

Группа "ГАЗ" планирует завершить разработку электрической версии легкого коммерческого автомобиля "Газель" к концу текущего года. Об этом агентству "Автостат" сообщил директор по развитию ГАЗа Павел Середа, добавив, что если на "Газель-Электро" появятся заказы, то в следующем году Горьковский автозавод готов начать производство модели. По словам П. Середы, электрическая "Газель" может быть востребована в центрах российских мегаполисов, а также в рамках проведения Олимпиады в Сочи в 2014 году.
Как отмечают в Группе "ГАЗ", основное преимущество электромобиля – низкая стоимость его эксплуатации. Достаточно высокая цена аккумуляторных батарей компенсируется тем, что стоимость 1 км пробега электромобиля в 5-6 раз меньше, чем автомобиля с бензиновым двигателем, и в условиях городского движения составляет всего 45 копеек. Кроме того,

В России группой ученых (В. В. Давыдов, А. И. Лаврентьев и др.) под руководством д. т. н. профессора Н. В. Гулиа (Московский государственный индустриальный университет) предложен метод радикального увеличения эффективности гибридного силового агрегата за счет резкого снижения потерь в трансмиссии. Применение специально разработанной дифференциальной системы разделения потоков мощности позволяет поднять КПД бесступенчатой трансмиссии гибрида до 95 % — 97 % и передавать через варьируещее звено не более 15 % от полной мощности. Однако в такой системе в качестве накопителя энергии обязательно должен применяться маховик с механическим отбором мощности — в противном случае разделение потоков мощности в трансмиссии гибрида будет неэффективным при рекуперативном торможении и разгоне автомобиля.

10
Картинки по запросу ё мобиль 2016
Ё-мобиль 2015


Ё-мобиль — проект, нацеленный на создание в далекой перспективе автомобиля, работающего на электричестве, получаемом от генератора с газовым (бензиновым, дизельным) роторно-лопастным двигателем и ёмкостного накопителя энергии. Разработка городского гибридного автомобиля была начата силами компании «ЯРОВИТ Моторс», а затем предложена Михаилу Прохорову в качестве предмета совместной деятельности[источник не указан 1761 день]. Сотрудничество «ЯРОВИТ» и Михаила Прохорова началось задолго до легкового гибрида — не позднее 2004 года, в котором тяжёлые грузовики «Яровит» проходили опытную эксплуатацию на предприятиях «Норильского Никеля», одним из совладельцев которого являлся Михаил Прохоров.


Двигатель ё-мобиль и его применение

Tags: Авто
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments