Одним із інноваційних рішень є гібридний автомобіль. Його конструкція призначена для підвищення паливної ефективності та зниження негативного впливу на навколишнє середовище. Це компроміс між звичними транспортними засобами на двигуні внутрішнього згоряння та екстремальними електрокарами, який припаде до смаку багатьом автомобілістам.
Що таке гібридний автомобіль
Насамперед варто розібратися, що таке гібрид. Це автомобіль, в якому встановлено два та більше джерел живлення. Найчастіше це комбінація двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), що працює на бензині чи дизелі, та електромотора. Завдяки конструктивним особливостям між ними розподіляються функції приводу та контролера динаміки роботи системи з метою підвищення її продуктивності при зниженні витрати палива.
Як працює гібридний автомобіль: принципи та схеми
Оцінити переваги гібридної конструкції допоможе розуміння принципів, як працює гібридний автомобіль. Цей процес складається з чотирьох основних етапів:
- Для початку руху АКБ (акумуляторна батарея) спрямовує заряд на блок електроживлення та електромотор.
- У процесі руху підключається ДВЗ. При цьому електромотори рівномірно розподіляють енергію по всіх системах авто, необхідних для руху. Залишок її генератор повертає в АКБ.
- На розгоні переважно працює ДВЗ, а електромотор підтримує динаміку системи.
- При гальмуванні ДВЗ продовжує роботу в штатному режимі, тоді як електромотор повертає енергію в блок управління електрикою для передачі її в АКБ.
Це узагальнений процес взаємодії гібридного механізму автомобіля. Залежно від конструктивних особливостей змінюються процеси взаємодії між ДВЗ та електромотором, іншими елементами.
Види гібридних автомобілів
Завдяки безперервному розвитку технологій конструкції гібридних автомобілів постійно вдосконалюються. Зараз на ринку представлено кілька різновидів гібридів, кожен із яких наділений своїми перевагами та обмеженнями.
За рівнем електрифікації (маркетингова класифікація)
Види гібридних автомобілів прийнято розрізняти за ступенем електрифікації, яка одночасно відповідає за продуктивність та екологічність транспорту. У технічному паспорті автомобіля буде вказано одну з позицій — мікрогібрид, MHEV, HEV або PHEV.
Мікрогібрид
Автомобіль оснащений системою рекуперації енергії «старт-стоп». Вона автоматично запускає двигун під час стоянки на світлофорі, в заторі, а потім — ще раз при натисканні на акселератор. Таким чином під час простою накопиченою енергією підживлюються різноманітні системи авто: кондиціонер, аудіосистема, підігрів сидінь. При цьому повноцінного електродвигуна, характерного для традиційних гібридів, ця система не має.
MHEV (м’який гібрид)
М’який гібрид (Mild Hybrid), MHEV — це система, в якій електромотор підтримує двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) в енерговитратних процесах, наприклад, на розгоні, русі на холостому ходу. При цьому електромотор виконує функцію стартера-генератора, підвищуючи паливну ефективність, але самостійно забезпечувати привод авто не може.
HEV (повний гібрид)
Повний гібрид (Full Hybrid) має повноцінний електромотор, який може перебирати на себе функції приводу. Це відбувається з метою зниження навантаження на ДВЗ та витрати палива, наприклад, при русі на низьких швидкостях у міському трафіку. Така система дозволяє ефективніше економити паливо, максимально навантажуючи електропривод.
PHEV (заряджаний гібрид)
Plug-in Hybrid, PHEV — це незвичайний різновид гібрида зі збільшеною батареєю, яку можна підзаряджати зовнішнім джерелом енергії. Вона дозволяє проїжджати на повній швидкості близько 80–90 км. Після її розрядки автомобіль переходить на ДВЗ. Порівняння заряджений гібрид vs електромобіль не зовсім коректне, оскільки батарея гібрида в кілька разів менша за повноцінного електрокара, але PHEV зберігає найкращі особливості автомобіля з альтернативним джерелом живлення..
За архітектурою силової установки (технічна класифікація)
Перед купівлею варто розібратися в технічних особливостях роботи різних типів гібридних авто. Це допоможе обрати оптимальний варіант відповідно до ваших очікувань і вимог до експлуатації.
Послідовний гібрид
Гібридна установка з простою конфігурацією трансмісії, яка використовує батарею для живлення двигуна:
- паливний бак подає газ або бензин у двигун для запуску його самого та генератора;
- генератор перетворює механічну енергію на електричну та заряджає батарею;
- батарея передає енергію контролерам, що керують напругою, яка подається в двигун;
- електродвигун, що отримав енергію, з’єднується з колесами через редуктор і приводить їх у дію.
У цій конструкції двигун відповідає тільки за зарядку батареї. Автомобіль може рухатися як із працюючим, так і з вимкненим двигуном, оскільки функцію прискорення виконує електродвигун.
Паралельний гібрид
У цій конструкції двигун та електромотор працюють разом, генеруючи енергію для приведення авто в рух. Така система вважається ефективнішою в перетворенні механічної енергії на електричну.
Паралельно-послідовний гібрид
Комбіновані гібриди об’єднують елементи роботи послідовної та паралельної конструкцій для підвищення продуктивності авто. У системі зберігається механічний зв’язок між паливним двигуном і колесами, як у паралельній системі. При цьому електромотор може використовуватися для приводу коліс, як у послідовній схемі. Як і в інших системах, комбінований гібрид може використовувати рекуперацію енергії під час гальмування та зарядки батареї.
Переваги та недоліки гібридних автомобілів
Головні переваги гібридних автомобілів можна виділити такі:
- Економія палива — висока ефективність порівняно з бензиновими та дизельними авто завдяки зниженню ваги та покращенню аеродинаміки, пріоритетному використанню електродвигуна при першій можливості.
- Мінімальне технічне обслуговування завдяки специфічній конструкції.
- Невелика вага завдяки застосуванню легких матеріалів, компактного двигуна.
Гібридні автомобілі зберігають свою цінність для перепродажу, оскільки в процесі експлуатації вимагали менше витрат на обслуговування. Своїм власникам вони обходяться вигідніше, ніж авто з двигуном внутрішнього згоряння.
Але в експлуатації гібридів є й деякі обмеження, які важливо врахувати перед купівлею:
- Висока початкова вартість — електро- та гібридні автомобілі поки що коштують дорожче, ніж із ДВЗ.
- Вища вартість страхового поліса через дорожчі технології виробництва, запчастини та ремонт.
- Порівняно невелика продуктивність — оскільки основним призначенням гібрида є зниження витрати палива, конструктори можуть досягати цього за рахунок зниження продуктивності.
- Дорога заміна акумулятора, виготовленого з дефіцитних ресурсів.
Гібридні автомобілі — це останнє слово автомобілебудування, яке все ще не досягло межі вдосконалення. Вони можуть стати оптимальним вибором для експлуатації в місті, економлячи паливо, фінанси на ремонт і обслуговування, а також забезпечуючи комфортне водіння в будь-яку погоду.
