Гибридный автомобиль — транспорт, движение которого на небольших скоростях осуществляется при помощи электродвигателей за счет аккумуляторов. На больших скоростях подключается двигатель внутреннего сгорания, обеспечивая подзарядку аккумуляторов и движение автомобиля. Рассмотрим особенности данного типа транспорта и его работу.
Автомобили с комбинированными двигателями в зависимости от схемы подключения силовых агрегатов делятся на последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.
Рассмотрим вкратце каждый тип:
- Последовательная схема. Двигатель, работающий на жидком топливе, в процессе своей работы производит зарядку аккумуляторов с помощью вращения генератора. Данная энергия передается на электромоторы. Машины с таким способом подключения имеют возможность подключения к сети после остановки.
- Параллельная — в движении автомобиля принимают участие двигатели, как работающие на углеводородном топливе, так и электрические. В данный тип автомобиля устанавливаются электродвигатели с невысокой мощностью, которые, как правило, дополняют мощность основного бензинового двигателя при разгоне.
- Совмещенный тип — последовательно-параллельный. Распределение мощности работы двигателей может составлять от 0 до 100 процентов. При такой схеме работы электродвигатели питаются от энергии генератора.
Подробнее рассмотрим работу гибридного автомобиля, работающего по третьему типу.
Старт гибридного автомобиля
При начале движения энергия с аккумуляторной батареи поступает на блок управления электродвигателя. Он при помощи программного обеспечения распределяет энергию на электромоторы, которые могут располагаться в любой части автомобиля (спереди, сзади) или и там, и там одновременно. Главным достоинством данного автомобиля является плавное трогание, которое обеспечивается электроприводом.
Движение
Машина двигается при совокупной работе бензинового и электродвигателя. С помощью генератора, который вращает бензиновый двигатель, питаются электромоторы, а также заряжается батарея аккумулятора.
Разгон гибридного автомобиля
Ускорение автомобиля осуществляется с помощью бензинового двигателя, при этом же происходит зарядка батареи.
Торможение
Торможение автомобиля осуществляется рекуперативно. Электроэнергия, выработанная электродвигателями при торможении, возвращается через блок управления обратно в аккумуляторную батарею.
Особенности автомобиля с совмещенным электро- и бензодвигателем.
Электромоторы обеспечивают хорошие динамические характеристики автомобиля. С помощью бензинового двигателя автомобиль достигает наибольшей скорости.
Строение гибридного автомобиля
Аккумулятор
Для данного типа автомобиля используются нанотехнологичные аккумуляторы. Благодаря высокой плотности сборки пластин испарение воды в этих аккумуляторах низкое, что позволяет получить хорошие значения емкости и пускового тока. Положительная пластина аккумулятора изготавливается из специального сплава свинца, а отрицательная — из сплава, состоящего из свинца и солей кальция.
Заряд аккумулятора рассчитан на преодоление 200 тысяч километров, в дальнейшем требуется замена данного элемента.
Аккумуляторы можно заменить на суперконденсаторы. Они почти не ограничены в цикле зарядки/разрядки, что повышает надежность транспорта, КПД у конденсаторов достигает 99 процентов, на них не сказываются климатические условия, в то время как емкость аккумуляторов на холоде падает в несколько раз, следовательно, КПД снижается. Также зарядка аккумуляторов является долгим процессом и составляет приблизительно 5–6 часов, а зарядка конденсатора происходит моментально, что необходимо автомобилю, эксплуатируемого при езде в городских условиях.
Стоимость конденсаторов на порядок выше, чем у аккумуляторов.
Электродвигатель
Двигатель для данного автомобиля может работать на постоянном или переменном токе. Главной характеристикой данного электромотора является высокий крутящий момент при небольших габаритах. Также немаловажны другие показатели: скорость вращения, рабочее напряжение двигателя.
В современном автомобилестроении при производстве гибридных и электромобилей используют технологию мотор-колесо, которая позволяет исключить из состава редуктор, коробку передач и дифференциал.
Бензиновый двигатель
Как правило, на автомобиль данного типа используют двигатели с малым объемом.
Блок управления
Преимущества гибридного автомобиля:
- Экономичность. Потребление бензина сокращается на четверть.
- Экологичность. Эксплуатация таких автомобилей практически не нарушает экологическую обстановку благодаря минимальному расходу топлива. При остановке или стоянке транспорта бензиновый двигатель не работает, при этом выбросы в воздух не происходят.
- Не требует подзарядки от внешнего источника электроэнергии.
- Хорошо зарекомендован в городском режиме эксплуатации.
Недостатки:
- Дороговизна в ремонте. Обуславливается сложным устройством электродвигателя и нераспространенностью данного типа устройств.
- Недостаточно специалистов, разбирающихся в устройствах гибридных автомобилей.
- Необходимость утилизации использованных аккумуляторов.