Як працуе гібрыдны рухавік, плюсы і мінусы эканамічнага матора
Змест
З'яўленне гібрыдных аўтамабіляў стала змушанай мерай аўтавытворцаў у пераходны перыяд ад рухавікоў унутранага згарання (ДВС) на вуглевадародным паліве да чысцейшых сілавых усталёвак. Тэхналогіі яшчэ не дазвалялі стварыць паўнавартасны электрамабіль, машыну на паліўных элементах або які-небудзь яшчэ з вялікага спісу, тэарэтычна магчымых кірункаў развіцця аўтаномнага транспарта, а запатрабаванне ўжо саспела.
Урады пачалі моцна заціскаць аўтапрам экалагічнымі патрабаваннямі, а спажыўцам хацелася ўбачыць якасны крок наперад, а не чарговыя мікраскапічныя паляпшэнні вядомага не першае стагоддзе матора на адным з прадуктаў перапрацоўкі нафты.
Які аўтамабіль завуць гібрыдам
Сілавы агрэгат прамежкавага этапу стаў уяўляць сабой камбінацыю з ужо адпрацаванай канструкцыі ДВС і аднаго ці некалькіх электраматораў.
Электрычная частка цягавой усталёўкі атрымлівае сілкаванне ад генератараў, злучаных механічна з бензаматорам ці дызелем, акумулятарных батарэй і сістэмы рэкуперацыі, якія вяртаюць у назапашвальнік энергію, якая вылучаецца пры тармажэнні аўтамабіля.
Усе шматлікія схемы практычнай рэалізацыі ідэі атрымалі назву гібрыдаў.
Часам вытворцы ўводзяць у зман кліентаў, называючы гібрыдамі сістэмы, дзе электрапрывад выкарыстоўваецца толькі для запуску асноўнага матора ў рэжыме "старт-стоп".
Паколькі сувязі электрарухавікоў з коламі і магчымасці руху на электрацязе тут няма, то такія машыны да гібрыдных адносіць некарэктна.
Прынцып працы гібрыдных рухавікоў
Пры ўсёй разнастайнасці канструкцый у падобных машын ёсць і агульныя рысы. Але адрозненні настолькі вялікія з тэхнічнага пункта гледжання, што фактычна гэта розныя аўтамабілі са сваімі перавагамі і недахопамі.
прылада
У склад любога гібрыда ўваходзяць:
- рухавік унутранага згарання са сваёй трансмісіяй, бартавой нізкавольтнай сеткай харчавання і паліўным бакам;
- цягавыя электрарухавікі;
- назапашвальныя акумулятарныя батарэі, часцей за ўсё досыць высакавольтныя, якія складаюцца з паслядоўна і раўналежна злучаных акумулятараў;
- сілавая электраправодка з высакавольтнай камутацыяй;
- электронныя блокі кіравання і бартавыя кампутары.
Забеспячэнне ўсіх рэжымаў працы комплекснай механічнай і электрычнай трансмісіі звычайна адбываецца аўтаматычна, на кіроўцу ўскладзена толькі агульнае кіраванне рухам.
схемы працы
Злучыць паміж сабой электрычны і механічны складнікі можна рознымі спосабамі, з часам вылучыліся ўстояныя канкрэтныя, часта прымяняюцца схемы.
Гэта не ставіцца да пазней якая з'явілася класіфікацыі прывада па ўдзельнай дзелі электрацягі ў агульным энергетычным балансе.
Паслядоўная
Самая першая схема, найболей лагічная, але цяпер мала выкарыстоўваная ў легкавых аўтамабілях.
Асноўнай яе задачай стала праца ў цяжкай тэхніцы, дзе кампактныя электрычныя вузлы паспяхова замянілі грувасткую механічную трансмісію, якой да таго ж вельмі цяжка кіраваць. Рухавік, як правіла гэта дызель, нагружаны выключна на электрагенератар і з коламі прама не злучаны.
Выпрацоўваемы генератарам ток можа выкарыстоўвацца для зарада цягавой батарэі, а тамака, дзе яна не прадугледжана, адпраўляецца непасрэдна да электраматораў.
Іх можа быць адзін ці некалькі, аж да ўсталёўкі на кожнае кола аўтамабіля па прынцыпе так званых матор-колаў. Велічыню цягі рэгулюе сілавы электрычны блок, а ДВС можа стала працаваць у самым аптымальным рэжыме.
Паралельная
Гэтая схема зараз найбольш распаўсюджаная. У ёй электраматор і ДВС працуюць на агульную трансмісію, а электроніка рэгулюе аптымальныя суадносіны выдатку энергіі кожным з прывадаў. Сувязь з коламі маюць абодва рухавіка.
Падтрымліваецца рэжым рэкуперацыі, калі пры тармажэнні электраматор ператвараецца ў генератар і подзаряжает назапашвальную батарэю. Некаторы час аўтамабіль можа рухацца толькі на яе зарадзе, асноўны ДВС заглушаны.
У шэрагу выпадкаў выкарыстоўваецца батарэя значнай ёмістасці, забяспечаная магчымасцю знешняга зарада ад бытавой сеткі пераменнага току або спецыялізаванай зараднай станцыі.
У цэлым роля акумулятараў тут невялікая. Затое спрашчаецца іх камутацыя, тут не патрэбныя ланцугі небяспечнай высокай напругі, а маса батарэі значна менш, чым у электрамабіляў.
Змешаная
У выніку развіцця тэхнікі электрапрывада і ёмістасці назапашвальнікаў роля электраматораў у стварэнні цягавага высілка павялічылася, што прывяло да з'яўлення найболей прасунутых сістэм паслядоўна-раўналежнай схемы.
Тут старт з месца і рух на невялікіх хуткасцях вырабляюцца на электрычнай цязе, а ДВС падключаецца толькі, калі запатрабуецца высокая аддача і пры вычарпанні акумулятараў.
Абодва матора могуць працаваць у рэжыме прывада, а прадуманы электронны блок сам выбірае куды і як накіроўваць энергетычныя патокі. Кіроўца можа сачыць за гэтым на графічным інфармацыйным дысплеі.
Ужываецца дадатковы генератар, як у паслядоўнай схеме, які можа даваць энергію электраматорам ці зараджаць акумулятар. Рэкуперацыя тармазной энергіі адбываецца праз рэверс цягавага электрарухавіка.
Так уладкованыя шматлікія сучасныя гібрыды, у прыватнасці адзін з самых першых і вядомых Toyota Prius
Як працуе гібрыдны матор на прыкладзе Таёта Прывус
Гэты аўтамабіль выпускаецца ўжо ў трэцім пакаленні і дасягнуў вызначанай ступені дасканаласці, хоць канкуруючыя гібрыды працягваюць нарошчваць складанасць і эфектыўнасць канструкцый.
Асновай прывада тут з'яўляецца прынцып сінэргіі, па якім у стварэнні крутоўнага моманту на колах могуць у любым спалучэнні ўдзельнічаць ДВС і электраматор. Раўналежнасць іх працы забяспечвае складаны механізм планетарнага тыпу, дзе струмені магутнасці змешваюцца і праз дыферэнцыял перадаюцца на кіроўныя колы.
Крананне з месца і стартавае паскарэнне выконвае электраматор. Калі электроніка вызначае, што яго магчымасцяў нядосыць, падлучаецца эканамічны бензінавы рухавік, які працуе па цыкле Аткінсана.
У звычайных аўтамабілях з маторамі Ота такі тэрмічны цыкл ужываць нельга з-за пераходных рэжымаў. Але тут іх забяспечвае электрарухавік.
Выключаны рэжым халастога ходу, калі ў Toyota Prius аўтаматычна запускаецца ДВС, то для яго адразу ж знаходзіцца праца, дапамагаць у разгоне, зараджаць батарэю ці забяспечваць кліматычную ўстаноўку.
Увесь час маючы нагрузку і працуючы на аптымальных абарачэннях ён мінімізуе выдатак бензіну, знаходзячыся ў самай выгоднай кропцы сваёй вонкавай хуткаснай характарыстыкі.
Традыцыйны стартар адсутнічае, паколькі такі матор можна запусціць толькі раскруціўшы яго да значных абарачэнняў, што і робіць які рэверсуецца генератар.
Акумулятары маюць розную ёмістасць і напруга, у найболей складанай подзаряжаемой версіі PHV гэта ўжо суцэль звычайныя для электрамабіляў 350 вольт пры 25 А*ч.
Добрыя якасці і недахопы гібрыдаў
Як і ўсякі кампраміс, гібрыды саступаюць чыстым электрамабілям і звыклым класічным на нафтавым паліве.
Але пры гэтым даюць выйгрыш па шэрагу ўласцівасцяў, якія для кагосьці выступаюць галоўнымі:
- спрашчэнне сродкаў, якія прымяняюцца для барацьбы са шкоднымі выкідамі ДВС;
- дасягненне некаторай эканоміі паліва, як бы гэта ні аспрэчвалася;
- магчымасць перамяшчэння на чыстай электрацязе там, дзе прымяненне ДВС забаронена;
- дастаткова простае нарошчванне заяўленай магутнасці;
- немагчымасць, у адрозненне ад электрамабіля, застацца без энергіі ўдалечыні ад электрычнай сеткі.
Усе недахопы злучаны з ускладненнем тэхнікі:
- патрэбнасць у пісьменным персанале, спецыяльна навучаным рабоце з гібрыдамі;
- павелічэнне масы транспартнага сродку, на што таксама марнуецца паліва;
- больш высокі кошт аўтамабіля;
- пройгрыш электрамабілям з-за захавання ДВС і ўсяго, што з ім звязана;
- пакуль яшчэ недастаткова адпрацаваныя тэхналогіі і адсутнасць адзінага падыходу да канструявання;
- дрэнная экалагічнасць у вытворчасці батарэй і іх утылізацыі.
Магчыма, што вытворчасць гібрыдаў захаваецца і пасля поўнага знікнення класічных аўтамабіляў.
Але адбудзецца гэта толькі калі будзе створаны адзіны кампактны, эканамічны і добра кіраваны рухавік на вуглевадародным паліве, які стане добрым дадаткам да электрычнага аўтамабіля будучыні, істотна падвысіўшы яго пакуль недастатковую аўтаномнасць.
