Гибридная силовая установка — принцип работы

В поисках современных решений существующих проблем производители создают новые виды двигателей, совершенствуют конструкции автомобилей и внедряют улучшенные технологии. Результатом подобной работы стало появление гибридного автомобиля. Сейчас многие с большой уверенностью говорят, что именно так будут выглядеть машины на дорогах в ближайшем будущем.

Термин «гибридный» обозначает автомобиль, который имеет больше одного источника энергии. Мы привыкли к тому, что все автомобили используют двигатель внутреннего сгорания на бензиновом или дизельном топливе. Также раньше были известны так называемые электромобили. Сейчас же производители стараются привлечь покупателей, повышая экономию топлива, поэтому они объединяют двигатель внутреннего сгорания и электромотор в одном автомобиле.

Особенности конструкции

Гибридная силовая установка действительно обладает рядом преимуществ перед традиционными автомобилями.

Главная особенность гибридного двигателя заключается в том, что благодаря ему удается избежать работы двигателя при малых нагрузках, что в сочетании с рекуперацией кинетической энергии заметно повышает эффективность расхода топлива.

Если рассмотреть такой автомобиль более детально, то удастся выделить несколько основных элементов:

• бензиновый мотор;
• электрогенератор;
• гибридная трансмиссия;
• электродвигатель задних и передних колес;
• батарея высокой емкости;
• блок управления силовой системой.

Подобные идеи уже появлялись раньше в том числе в СССР в 70-х годах, часть из них даже находила свое воплощение в различных видах железнодорожного транспорта, карьерной техники и прототипах городских автомобилей. В частности это касается генератора и других. Используя преимущества электромоторов и ДВС гибридный автомобиль способен показать более высокий коэффициент полезного действия, что собственно и является главной целью создания подобных машин.

Данные идеи стали особенно актуальны в наше время в условиях повышения цен на топливо.

Подробнее о новинке Российского рынка — автомобиле с гибридной силовой установкой «Ё-мобиль»:

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ отмечают следующие черты:

• экономичность;
• экологическая чистота;
• улучшенные ходовые характеристики;
• увеличенная дальность пробега;
• возможность повторного использования энергии движения.

В то же время на данный момент имеются свои недостатки. В частности это высокая сложность конструкции, вследствие чего увеличивается себестоимость. Из-за этого многие мировые автомобильные компании отказываются или откладывают на неопределенный срок создание подобных образцов. Также усложняется техническое обслуживание, возникают трудности с утилизацией аккумуляторных батарей и т.

д.

Принцип работы

Электромотор используется для того, чтобы тронуться с места и дальнейшей езды на малых скоростях. При первичном разгоне батарея начинает отдавать свою энергию, направляя ее на блок управления электропитанием и затем непосредственно на электрические двигатели.

Во время движения в обычном режиме используется одновременно бензиновый двигатель и электромотор. Нагрузка распределяется между ними равномерно. Генератор производит зарядку батареи во время движения, когда в работу вступает ДВС.

Во время разгона основная нагрузка ложится на бензиновый двигатель. Если требуется улучшить динамику, то в дело вступает электромотор. В этом режиме вновь происходит зарядка батареи за счет энергии движения.

Во время торможения гибридная силовая установка использует кинетическую энергию и преобразует ее в электрическую, которая в свою очередь направляется на блок управления электропитанием. Бензиновый двигатель функционирует в нормальном режиме. За счет преобразования кинетической энергии торможения происходит зарядка высоковольтной батареи.

Отсюда можно понять, что гибридные автомобили гораздо более эффективны в работе, хотя бы за счет того, что используется кинетическая энергия, которая до этого просто расходовалась впустую. Кроме того производители устанавливают на свои машины самые современные двигатели внутреннего сгорания и сложные компьютерные системы.

Используя только электрические моторы, можно проехать порядка 100 километров, что также является одним из преимуществ.

Многие специалисты сейчас достаточно уверенно говорят, что это современная система расходования топлива и энергии, в которой так нуждались автомобили. В ближайшее время гибридные установки будут продолжать развиваться и совершенствоваться. Если удастся устранить существующие недостатки — сложность конструкции и более высокую стоимость — то подобные машины завоюют лидерство буквально за несколько лет.

Остается только подождать новых шагов от мировых автомобильных компаний и посмотреть своими глазами, что же у них получится.

Фото

Toyota Yaris Hybrid

Toyota FT-Bh концепт гибрид

Toyota FT-Bh концепт гибрид 2

Салон Toyota FT-Bh на гибридной силовой установке

Концепт автомобиля будущего

Видео

Также вам будет интересно посмотреть следующее видео о гибридной силовой установке:

Гибридные установки изменят подход к проектированию в авиастроении — Российская газета

На Международном военно-техническом форуме «Армия-2021» представлен макет гибридной силовой установки (ГСУ), способной сделать эксплуатацию летательных аппаратов более эффективной.

Что такое гибридная силовая установка? Это симбиоз газотурбинного двигателя и электромотора. КПД газотурбинного мотора, отвечающего за привод винтов самолетов и вертолетов, близок к своему пределу. Новая технология компенсирует недостаток мощности классической силовой установки электромотором, открывая немалые возможности для развития авиационной отрасли. Представленный на форуме макет ГСУ разработан петербургским предприятием Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха «ОДК-Климов». Демонстратор гибридной силовой установки мощностью 500 киловатт будет создан на базе вертолетного двигателя ВК-650В, пояснили разработчики.

О широком применении технологии говорили участники дискуссии, организованной недавно «ОДК-Климов». Двенадцать ведущих экспертов — представители структур, заинтересованных в создании ГСУ, поделились своим мнением о перспективах гибридизации.

Одним из объектов ее применения, отметили они, может стать воздушное судно со сверхкоротким взлетом и посадкой. Проект аппарата под названием «Партизан», способного взлетать и приземляться на пятидесятиметровой площадке, разработан НИИ имени С.А. Чаплыгина. Силовая установка включает восемь электродвигателей, обеспечивающих привод винтов для дополнительного обдува крыла, увеличивая тем самым подъемную силу. Другая экспериментальная новинка принадлежит исследовательскому центру института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова. Как объяснил его директор Антон Варюхин, она продемонстрирована на летающей лаборатории на базе Як-40.

Важнейшим преимуществом ГСУ, отметил представитель Фонда перспективных исследований Ян Чибисов, является возможность создания летательных аппаратов различной архитектуры. Например, это может быть циклолет, легкий аппарат с вертикальным взлетом и посадкой, беспилотник, которому предстоит стать полноразмерной летающей машиной, предназначенной в том числе для использования в интересах министерства обороны. Наличие аккумулятора в составе силовой установки значительно повышает безопасность полета, так как появляется резервный источник энергии на случай отказа газотурбинного двигателя, подчеркнул представитель НИИ имени Чаплыгина Дмитрий Смирнов. У ГСУ большой потенциал, полноценно раскрыть который можно только на новых летательных аппаратах, считает он.

Новая технология компенсирует недостаток мощности классической силовой установки, открывая немалые возможности для развития авиации

Внедрение гибридных установок изменит сам подход к проектированию в авиастроении, полагает директор программ Национального центра вертолетостроения имени М. Л. Миля и Н.И. Камова Алексей Ефремов. ГСУ проектируется для конкретного летательного аппарата. Принципиально улучшить его характеристики помогут совместные усилия разработчиков двигателей и создателей воздушных судов.

Отдельная тема — создание мощных электрических машин для гибридных технологий. Как известно, энергоэффективность аккумуляторов уступает энергоэффективности углеродного топлива. Бак с керосином и газотурбинный двигатель легче, чем электрический с батареями, что важно для авиации. Директор НИИ «ЭТКиС» Вячеслав Вавилов считает, что энергозатраты электрических машин, входящих в ГСУ, должны составлять 10-15 киловатт на килограмм веса самолета. Необходим прорыв в аккумуляторных технологиях. Поиски решения ведутся в разных направлениях. Научный сотрудник Московского физико-технического института Дмитрий Семененко допускает идею использования водорода как наиболее энергоемкого вида топлива.

В новейших установках на легких самолетах в сегменте малой и региональной авиации есть большая заинтересованность. Как сообщил представитель Уральского завода гражданской авиации Сергей Радюк, предприятие готовит к выпуску аппарат «Байкал», призванный заменить Ан-2. Он является потенциальным объектом применения гибридных двигателей. Не за горами и развитие рынка аэротакси, активность которого прогнозируется к 2025 году. Двухдвигательный вертолет дороже однодвигательного, отмечает главный конструктор ГСУ компании «ВР-Технологии» Сергей Баранов, но гибридизация позволяет, повысив безопасность схемы, получить «полуторадвигательный» вертолет с внедрением электрической части всего на 10 процентов дороже. По мнению руководителя направления логистики Центра инноваций «Газпромнефть-Снабжение» Олега Егорова, беспилотники, оснащенные инновационными моторами, могли бы быть полезными при обеспечении нефтедобывающего производства в труднодоступных районах.

Проявляет интерес к силовой установке нового поколения и минобороны. Гибридный подход известен в конструкции субмарин. Но для воздушного флота тяжелые аккумуляторные батареи представляют собой проблему. По словам заместителя начальника 5-го управления НИИ кораблестроения и вооружения ВУНЦ ВМФ Игоря Максимова, в морской авиации ожидают от ГСУ топливной эффективности. Испытательная площадка министерства — ГЛИЦ имени В.П. Чкалова — готова подключиться к работе, если решение будет найдено, отметил заместитель начальника управления центра Владимир Париевский.

Как подчеркнул заместитель директора программы перспективных двигателей вертолетов «ОДК-Климов» Михаил Шемет, потенциальных объектов применения ГСУ немало — и в воздушном, и в морском, и в наземном транспорте. Но авиация может стать локомотивом в реализации нового проекта, для чего необходимо объединить усилия всех профессионально значимых сторон, определив точки внедрения инновации. Роль интегратора в этом процессе участники дискуссии отводят государству, способному поддержать инициативу с помощью комплексной целевой программы, как главному заинтересованному лицу в развитии нового направления отечественного двигателестроения.

Авиадвигатели будущего.

Гибридная силовая установка — новый путь для авиации

Основные производители авиационных двигателей в настоящее время уделяют повышенное внимание созданию гибридных силовых установок (ГСУ), в составе которых комбинируется тепловой двигатель (поршневой или газотурбинный) и электрический мотор. Данная комбинация позволяет существенно повысить топливную эффективность летательного аппарата, снизить вредные выбросы и повысить экономичность эксплуатации.

Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в госкорпорацию «Ростех»), являясь одним из крупнейших мировых игроков на рынке авиадвигателей, также уделяет существенное внимание развитию ГСУ. Макет гибридной силовой установки для авиации впервые представлен на Международном авиационно-космическом салоне — МАКС-2021.

Гибридный подход

Развитие ГСУ и их интеграция в состав летательных аппаратов различного назначения является одной из наиболее актуальных тенденций развития рынка авиадвигателей: комбинация ГТД и электрического мотора позволяет частично решить основные проблемы современной авиации.

Мировой опыт показывает, что практически все крупные производители силовых установок для авиации в той или иной степени ведут работы по созданию ГСУ. В частности, американская компания Pratt & Whitney в середине июля 2021 года заручилась поддержкой правительства Канады для совершения первого полета турбовинтового гибридного авиадвигателя: ожидается, что он позволит существенно снизить вредные выбросы в атмосферу. Одновременно предполагается существенная экономия топлива, которая в случае интеграции ГСУ на региональные турбовинтовые пассажирские и транспортные самолеты может составить до 30%. 

Гибридная силовая установка (ГСУ) представляет собой симбиоз теплового и электрического двигателя. В качестве теплового используется поршневой или газотурбинный. В авиационной ГСУ электрическая часть подключается на взлете и посадке летательного аппарата, в то время как основная часть полета происходит за счет только тепловой машины. ГСУ считается одним из наиболее перспективных направлений развития современного двигателестроения.

«Электрификация силовых установок действительно открывает новые возможности для авиации. И не только в части экологических требований, о которых сейчас так много говорят. В перспективе использование ГСУ может повысить надежность и функциональность платформ с однодвигательными компоновками, надежность и скорость вертолетов, для пассажирской авиации решить проблему шума в населенных пунктах, где небольшие взлетно-посадочные полосы расположены в черте города, и улучшить взлетно-посадочные характеристики», — сообщил ранее в интервью ТАСС заместитель генерального директора ОДК по стратегии Михаил Ремизов.

Продолжение

Американская корпорация United Technologies Corporation (UTC) также ведет разработки в сфере гибридных авиадвигателей и их установки на различные летательные аппараты. В частности, корпорация представила «проект 804» — демонстратор легкого турбовинтового самолета Dash 8 канадской компании Bombardier, у которого вместо одного из двигателей установлена ГСУ мощностью 2 МВт.

В настоящее время образец проходит ряд испытаний. Примечательно, что наиболее важной заявленной целью «проекта 804» является снижение расходов топлива и повышение экономической эффективности перевозок. По данным компании, самолет, оснащенный ГСУ, позволит перевозить от 30 до 50 пассажиров на дистанции от 200 до 250 морских миль (370–463 км) и совершать полет в течение одного часа.

На эту тему

В начале июня 2021 года британская компания Rolls-Royce начала испытания первых компонентов собственной гибридной силовой установки на базе AE2100 для авиации. Ее общая мощность составит 2,5 МВт. Сроки создания AE2100 не уточняются, однако Rolls-Royce неоднократно сообщала о намерении существенно снизить выброс вредных веществ к 2030 году. Вполне вероятно, что именно к этому периоду и завершится разработка ГСУ. Ранее разработка этой ГСУ велась Rolls-Royce в сотрудничестве с европейским концерном Airbus, однако в апреле 2020 года совместный проект был закрыт, и британская компания продолжила самостоятельную разработку этой установки.

Французская группа компаний Safran активно ведет разработку ГСУ для вертолетов и коммерческих самолетов. Предполагается, что на рубеже 2040–2050-х годов данные силовые установки будут доминировать в портфеле заказов компании. Вертолетная ГСУ разработки Safran выполнила первое тестовое испытание в июле 2018 года, мощность образца составила 100 кВт. 

Американская корпорация General Electric создает в сотрудничестве с компанией XTI ГСУ TriFan, предназначенную для легких пассажирских и транспортных самолетов. Ее мощность составит порядка 1 МВт, максимальная мощность — около 1,4 тыс. л.с. При установке на легкий самолет Denali компании Cessna Catalyst позволяет перевозить до четырех человек на дальность до 1,6 тыс. морских миль (3 тыс. км) на скорости до 285 узлов (527 км/ч). Работы находятся в активной стадии, ожидается, что готовый образец ГСУ будет создан к началу 2030-х годов. 

Разработки гибридного авиадвигателя ведут и китайские производители двигателей, однако о создании каких-либо демонстраторов или готовых образцов на данный момент неизвестно.

ОДК на рынке гибридных силовых установок

Проект по созданию демонстратора отечественной ГСУ, предназначенной для летательных аппаратов, был инициирован ОДК в августе 2020 года, головным исполнителем и разработчиком было определено АО «ОДК-Климов» (входит в ОДК госкорпорации «Ростех»). Демонстратор гибридной установки последовательной схемы мощностью 500 кВт (680 л.с.) будет создан на базе двигателя ВК-650В. В ходе МАКС-2021 корпорация представила макет отечественной ГСУ на базе легкого беспилотного летательного аппарата (БЛА).

Турбовальный двигатель ГСУ

© Пресс-служба ОДК

Как сообщили ТАСС в ОДК, ожидается, что начало испытаний демонстратора пройдет уже в ближайшее время. «Начало испытаний запланировано на середину 2022 года, а второй этап по созданию демонстратора ГСУ планируется завершить в 2024 году», — проинформировали в корпорации.

Опытно-конструкторская работа по созданию силовой установки запланирована на 2024–2028 годы, а в настоящий момент определяется летательный аппарат, на который будет устанавливаться ГСУ. «Рассматривается несколько типов беспилотных летательных аппаратов, в том числе двойного применения. Подготовка к серийному производству ГСУ будет инициирована в 2025 году, а запуск серийного производства — в 2029 году», — сообщил ТАСС заместитель директора программы перспективных двигателей «ОДК-Климов» Михаил Шемет.

Применение ГСУ позволит повысить топливную эффективность и безопасность полетов, снизить вредные выбросы, увеличить тяговооруженность летательного аппарата, обеспечить возможность быстрого форсирования мощности за счет электрической части, а также увеличить ресурс и надежности силовой установки. Как ожидается, отечественная разработка не будет уступать иностранным аналогам.

Основные параметры разрабатываемых иностранных ГСУ не предаются широкой огласке, так как работы находятся в активной фазе разработки, поэтому конкретные сравнения затруднительны. Тем не менее следует отметить высокие заложенные значения удельных параметров электрических элементов ГСУ относительно мирового уровня — электрических машин, блоков силовой электроники, химических источников тока

Михаил Шемет

заместитель директора программы перспективных двигателей «ОДК-Климов»

В настоящий момент в качестве газотурбинного привода гибридного авиамотора выбран перспективный двигатель ВК-650В.  

ГСУ как драйвер развития новых технологий

Разработка ГСУ позволит дать существенный скачок развитию технологий в области электрических машин, химических источников энергии и силовой электроники с высокой удельной мощностью и низкими массогабаритными показателями. Одновременно проводятся работы в смежных отраслях — в частности, в настоящее время изучается возможность применения биотоплива для ГТД — это радикально сократит уровень вредных выбросов. «Данные разработки ведутся, но в настоящий момент научно-исследовательская работа ОДК не сконцентрирована на этой задаче», — сообщили ТАСС в корпорации.

Проводятся исследования и по созданию полностью электрических двигателей для авиации. «Создание полностью электрических силовых установок является перспективным направлением — в РФ и мире ведутся работы по их разработке», — отметили в ОДК.

Как проинформировали в корпорации, коммерциализация ГСУ в ближайшей перспективе будет ограничена мощностью 1–1,5 МВт. Вместе с тем развитие технологий позволит в средней перспективе создавать установки мощностью до 3 МВт для региональных и транспортных летательных аппаратов.

Блок силовой электроники ГСУ

© Прес-служба ОДК

Полученный научно-технический задел в области гибридных технологий может быть использован не только для отрасли авиадвигателестроения, но и автопрома, морского и железнодорожного транспорта, а также электромашиностроения, электроники и источников тока.

Гибридная установка может применяться в качестве двигателя и для военной техники. «ГСУ позволяет повысить тяговооруженность и маневренность летательного аппарата за счет дополнительной мощности от электрической части. Появляется возможность создавать летательный аппарат с новыми архитектурами», — подчеркнул Шемет.

Гибридные двигатели для морской техники

ОДК уделяет внимание применению технологий ГСУ и в других сферах. В частности, ведется создание такой установки для различной морской техники. «Одной из целей текущей научно-исследовательской работы является создание демонстратора ГСУ морского применения мощностью 200–250 кВт (270–340 л.с.). Потенциальными объектами применения второго создаваемого демонстратора могут быть скоростные маломерные суда различного назначения, в том числе разъездные суда, спасательные и патрульные катера и другие объекты. Кроме того, полученный научно-технический задел будет использован для создания ГСУ судов большей размерности», — проинформировали в ОДК.

На эту тему

По состоянию на середину 2021 года, на коммерческом рынке в наибольшей степени представлены ГСУ морского и наземного применения. Необходимо подчеркнуть, что ввиду высоких требований к массе и надежности силовой установки авиационного применения вывод на рынок конкурентоспособного изделия требует развития технологий электрических элементов гибридной установки. «Коммерческий продукт (ГСУ для авиации — прим. ТАСС) можно ожидать в течение пяти — десяти лет», — подытожили в ОДК.

В начале февраля 2021 года начался этап наземных отработок самолета — летающей лаборатории с демонстратором ГСУ, в состав которого входит сверхпроводящий электрический авиадвигатель. Разработка этой установки ведется Центральным институтом авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в состав НИЦ «Институт им. Н.Е. Жуковского») в широкой кооперации отечественных предприятий в рамках госконтракта с Минпромторгом России.

Дмитрий Федюшко
ТАСС благодарит за помощь в подготовке материала пресс-службу ОДК

Как работает гибридный двигатель? Принцип эффективности

Силовая гибридная установка современного транспортного средства представляет собой сочетание обычного двигателя и электрического мотора. В результате такой гибрид обеспечивает не только минимальных расход топлива, но и относительную чистоту выхлопных газов. Сразу же заметим, что экономичность находится в прямой зависимости от емкости аккумуляторных батарей – чем больше их емкость, тем выше цена собственно автомобиля.

В зависимости от роли электромотора в силовой установке гибрида подразделяются на:

• умеренные, в которых электродвигатель является лишь помощником двигателя. Такие авто имеют идентификацию mild hybrids;
• полные – такие машины в состоянии преодолеть некоторое расстояние исключительно на электрической тяге. Такой двигатель называется full hybrids.

Вы можете услышать и о, так называемых, микрогибридах, но это, по сути, не более чем удачное маркетинговое решение, предназначенное больше для рекламных целей. Микрогибрид — это разновидность генератора с более широкими функциями. Нас же больше интересуют гибридные двигатели, в которых крутящий момент передается сразу на колеса автомобиля. Заметим, что гибриды имеют свойство преобразовывать кинетическую энергию и накапливать ее в виде электроэнергии во время торможения.

Принцип работы гибридного двигателя

В современных гибридных авто используется несколько схем подключения:

• Последовательная схема подразумевает двигатель малой мощности, соединенный с генератором электричества. Электродвигатель в такой схеме имеет привод непосредственно к колесам. В этом случае ДВС никогда не приводит колеса в движение – он предназначен лишь для питания мощной аккумуляторной батареи.
• Параллельная схема – это сложная системы, в которой автоматические муфты соединяют воедино двигатель, электромотор и трансмиссию. Эта схема позволяет как одновременное, так и раздельное использование электрического двигателя и ДВС для приведения колес во вращательное движение. Электромотор эффективно разгоняет транспортное средство и выполняет рекуперативное торможение.
• Последовательно-параллельная схема – нечто среднее между описанными выше вариантами.

Компоненты гибридного автомобиля

• Двигатель внутреннего сгорания – такой же, как и в традиционном авто, разве что меньшего объема.
• Самый обычный топливный бак.
• Электромотор, совмещающий функции как силового агрегата, так и генератора, когда авто притормаживает.
• Генератор, предназначенный исключительно для производства электроэнергии.
• АКБ для хранения электроэнергии гибридного авто. Если в обычном ДВС аккумулятор предназначен исключительно для питания электрических цепей, то в гибриде он еще может и питать силовую установку для движения транспортного средства.

За гибридами будущее… А пока, интернет-магазин автозапчастей Фортуна готов предложить владельцам традиционных авто все для ремонта и ТО по разумной цене!

Как работает гибридная силовая установка Lexus RХ400h. Гибридный двигатель -это экономия и двойная тяга Автомобиль с гибридным двигателем

Всё больше, в последнее время, человек задумывается об экологии. Не исключением становится и автоиндустрия. С каждым годом повышаются экологические стандарты, а с этим модернизируются и усовершенствуются двигатели транспортных средств. Гибридный двигатель – одно из решений улучшения экологичности использования автомобиля.

Что такое гибридный двигатель

Что же такое гибридный двигатель и его устройство? Само слово «гибрид» переводится с латыни, как «помесь». По факту – это помесь классического варианта силового агрегата и электромотора. Так, привод ведущих колёс ведётся путём вращения при помощи обычного двигателя внутреннего сгорания или электромотором.

Каждый из силовых агрегатов выполняет в движение определённую функцию. Так, когда транспортное средство стоит в городских пробках, то движение осуществляется при помощи электромотора, а вот на трассе в работу вступает бензиновая силовая установка.

Плюсы «гибрида»

Пожалуй, самым большим плюсом в использовании гибридного силового агрегата является его экономичность. Как правило, такой мотор потребляет на 25-30% меньше горючего, от стандартных бензиновых двигателей.

Вторым позитивным моментом является – высокая экологическая норма. Поскольку уменьшается расход топлива, то в экосистему идёт меньше выбросов отработанных выхлопных газов.

Третьим плюсом становится то, что батареи для электромотора заряжаются от бензинового двигателя и если они сядут, то всегда можно переключиться на бензин. Сюда же можно отнести одинаковые технические характеристики. По мощностным характеристикам «гибрид» ничем не уступает обычному мотору.

Лучше всего «гибридный» двигатель чувствует себя в городском цикле использования, где есть частые остановки. В таком случае, в основном, работает сам электромотор. Во многих странах на «гибридных» автомобилях ездит городская полиция.

Минусы использования «гибрида»

Первым минусом, который стоит отметить, является дорогой ремонт гибридных моторов. Производители «гибрида» объясняют это тем, что силовой агрегат является конструктивно сложным, что в обслуживании, так и в восстановлении.

Аккумуляторные батареи гибридного движка, достаточно чувствительные к перепадам и снижению температуры, из-за чего при падении ниже -15 градусов Цельсия, они быстро разряжаются, и эксплуатация проводится в основном на бензине.

Высокая стоимость самого транспортного средства с гибридным мотором. Не каждый автолюбитель способен позволить себе машину, которая стоит 20 000 $. Несмотря на это, ряд стран ввели льготные налоги на растаможивание, регистрацию и использование гибридных движков, чтобы стимулировать покупателей к покупке данных автомобилей. На территории стран СНГ это пока не сделалось.

Современные показатели

Toyota лидирует по количеству гибридов и активно выпускает эти автомобили с 1997 года, причём в модификациях как обычных автомобилей серии Prius, кроссоверов серии Lexus RX400h, так и автомобилей люкс-класса — Lexus LS 600h.

По итогам 2006 года во всём мире было продано более полумиллиона только модели Prius. Технологию гибридного привода Toyota HSD лицензировали Ford(Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid).

Массовое производство гибридных автомобилей сдерживается дефицитом никель-металлогидридных аккумуляторов.

В 2006 году в Японии было продано 90410 гибридных автомобилей, что на 47,6 % больше, чем в 2005 году.

В 2007 году продажи гибридных автомобилей в США выросли на 38 % в сравнении с 2006 годом. Гибридные автомобили в США занимают 2,15 % рынка новых легковых автомобилей. Всего за 2007 год в США было продано около 350000 гибридных автомобилей (без учёта продаж корпорации GM).

Всего с 1999 года до конца 2007 года в США было продано 1 002 000 гибридных автомобилей.

Вывод

Как показывает современная тенденция, всё больше автомобилистов начинает предпочитать гибридные силовые агрегаты. Они более экономичные, бесшумные и экологичные. Недостатком использования является дорогой ремонт, и чувствительность батарей к перепаду температуры.

Гибридный автомобиль (hybrid) представляет собой транспорт, который оснащается не привычным двигателем внутреннего сгорания, а так называемым гибридным силовым агрегатом. Главным отличием гибридных автомобилей является то, что транспортные средства данного типа приводятся в движение посредством использования нескольких источников энергии: тепловой и электрической. Другими словами, гибридная машина имеет на борту несколько типов двигателей, которые приводят в движение автомобиль.

Что касается самого понятия гибридного двигателя, то данный термин многими ошибочно понимается как особая силовая установка. На самом деле под «гибридом» следует понимать несколько двигателей разного типа, которые объединены в комплексную единую систему по преобразованию различных источников энергии в полезную работу. В современном автомобилестроении машины гибриды оснащаются двумя типами силовых агрегатов: электродвигатель работает в паре с двигателем внутреннего сгорания.

Читайте в этой статье

Основные преимущества и недостатки гибридных авто

Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из силовых установок задействуется при определенных условиях. Если машина простаивает или движение происходит на малой скорости, тогда колеса крутит электродвигатель. Для ускорения и дальнейшего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель. Последующее развитие технологии привело к тому, что на гибридах встречается несколько вариантов реализации взаимодействия привычного двигателя и электрического мотора. Такое взаимодействие может быть:

• последовательным;
• параллельным;
• последовательно-параллельным;

Последовательное взаимодействие

Последовательная схема напоминает электромобили, так как движение транспортного средства реализуется посредством работы электромотора. ДВС в такой конструкции подключается к генератору, от генератора питание поступает на сам электродвигатель, а также параллельно происходит заряд аккумуляторной батареи. На одном заряде литий-ионного аккумулятора с увеличенной емкостью зачастую можно пройти около 50 км. пути, после чего задействуется ДВС, который продлевает указанный отрезок до 10 раз (около 500 км.)

Параллельное взаимодействие

Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как отдельной работы ДВС и электромотора, так и одновременное функционирование. Данная конструкция реализуется путем объединения при помощи специальных муфт электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Подобные автомобили гибридного типа получают маломощный электродвигатель, который не только движет автомобиль, но и отдает мощность при разгоне. Зачастую такой электромотор является стартером и автомобильным генератором, конструктивно занимая промежуточное положение между ДВС и КПП.

Последовательно-параллельное взаимодействие

В указанной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электромотор соединяются посредством планетарного редуктора. Особенностью данной схемы реализации является то, что каждая силовая установка может задействоваться и отключаться, отдавая при этом минимум или максимум мощности на колеса. Более того, указанная мощность отдается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, который питает электромотор гибрида.

Лидером на рынке гибридных автомобилей сегодня является корпорация Toyota, которая использует последовательно-параллельную реализацию под названием Hybrid Synergy Drive.

Электрический двигатель, ДВС и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания отдает минимум мощности на «низах» (цикл Аткинсона), позволяя экономить топливо. Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:

1. Экономичный режим движения только на электротяге с отключенным ДВС, во время которого электромотор питается от аккумулятора.
2. Поддержание заданной скорости путем распределения мощности ДВС на колеса и генератор, от которого питается параллельно работающий электродвигатель. Также осуществляется дозарядка аккумулятора.
3. Режим интенсивного ускорения и серьезных нагрузок, когда ДВС и электромотор работают параллельно. В данном режиме электрический двигатель питается от батареи, без отбора мощности у генератора.

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

• Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
• В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
• Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
• ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
• Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды. Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.

Идея экономии горючего в гибридных авто состоит в том, чтобы при заряженном аккумуляторе как можно дольше двигаться только на электротяге на скоростях до 60 км/ч., чего зачастую хватает в плотном городском потоке. Также необходимо добавить, что система учитывает большое количество факторов: наружную температуру, степень прогрева ДВС и , заряд батареи, движение под уклон или на горку и т.д. В разных условиях гибрид может задействовать ДВС, а может передвигаться только на электрической энергии.

• Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
• На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители производят оборудование, совместимое с гибридным авто.

Читайте также

Как самостоятельно помыть и высушить мотор подручным средствами. Основные советы и рекомендации для безопасной мойки двигателя своими руками.

Увеличение числа автотранспорта в мире и ряд экологических проблем, с которыми столкнулось человечество последние пару десятилетий, привело к серьезным изменениям в сфере автомобильной промышленности.

Продиктованы они, в первую очередь, существенно ужесточившимися экологическими нормами и возросшей ценой топлива, в связи с чем автопроизводители вынуждены искать способы снизить количество токсических выбросов и общий расход топлива в автомобилях.

При этом, несмотря на появление электромобилей, разработок транспортных средств с топливными элементами, единственным действенным способом на сегодня оказалось создание машин с гибридными двигателями – наиболее простой путь «вписаться» в эконормы и предложить потребителю удобный в использовании продукт.

О том, что представляет собой рынок машин «гибридов» сегодня, мы и постараемся рассказать в данном материале, ведь сегодня многие потенциальные покупатели не представляют, что значит гибридный автомобиль и какие преимущества предлагает.

Гибридные автомобили – что это такое?

Принцип транспортного средства, построенного на гибридной схеме, весьма прост. В его основу положен принцип обычного бензогенератора, когда силовой агрегат транспортного средства вращает генератор и осуществляет зарядку тяговой батареи.

Видео — как устроен гибридный автомобиль:

В свою очередь, энергия батареи позволяет автомобилю какое-то время двигаться исключительно на электрической тяге с «нулевым» количеством токсичных выбросов. После того, как энергия в батареях иссякнет, в работу снова включается бензиновый мотор, который позволяет продолжать движение и при этом восполняет заряд в аккумуляторных батареях.

Надо сказать, что наряду с этой схемой существует и другая, носящая название plug-in hybrid. В ней аккумулятор заряжается не только от мотора, но и от обычной бытовой электросети, а его емкости достаточно для поездок на небольшие расстояния (как правило, около 30-40 километров). По факту это значит, что доехать до работы и обратно вы можете, совершенно не используя бензиновый двигатель (и, соответственно, не тратя топлива).

Преимущества машин с гибридным двигателем

Наверняка многие зададутся вопросом, а для чего вообще «городить огород» с аккумуляторами, электромоторами, батареями и двигателем внутреннего сгорания? Что дает гибридная схема силовой установки?

Перед тем, как ответить на этот вопрос, стоит вспомнить, когда «традиционный» автомобиль расходует наибольшее количество топлива. Известно, что максимальный расход (и, соответственно, токсичность выбросов) приходится на этап разгона до крейсерской скорости, а также в городском режиме движения при частых разгонах-торможениях.

Видео — как можно улучшить гибридный автомобиль:

Таким образом, электропривод в машинах с гибридной силовой установкой вступает в действие именно в этих режимах. При полностью заряженной батарее «гибрид» начинает движение на электротяге, а при достижении определенного скоростного порога (в зависимости от модели он составляет от 20 до 40 километров в час) в действие вступает двигатель внутреннего сгорания.

При этом наиболее широкий ряд «гибридов» от Тойота представлен непосредственно в Японии и США. На внутрияпонском рынке машины продаются под маркой Тойота, а в Америке по традиции наиболее популярен Лексус (в России, надо сказать, наибольшая часть гибридных авто также продается под этой торговой маркой).

Наиболее насыщенным с точки зрения количества гибридных авто от Тойота по праву стоит считать рынок Японии. На него компания выводит все новейшие модели, на которых «обкатывает» технологии, которые должны пойти в серию на «глобальных» моделях.

Подавляющее большинство современных автомобилей в качестве силового агрегата используют двигатель внутреннего сгорания . На фоне постепенного истощения запасов нефти, а также возрастающих требований к экологичности, автоинженеры разрабатывают новые технологии, позволяющие отказаться от использования углеводородов в качестве топлива или, как минимум, снизить расход.

Решить эту проблему можно двумя способами: установить вместо ДВС электромотор или гибридный двигатель. К последнему прибегают многие автомобильные марки.

Как видно из названия, подобный силовой агрегат представляет из себя классический двигатель внутреннего сгорания и одновременно электродвигатель, объединенные в одно целое. По многим причинам такое решение предпочтительнее одной только электрической тяги.

На сегодняшний день электромобиль имеет серьезные минусы. Наиболее значимые из них – это отсутствие развитой сети электрозаправок, а также недостаточная дальность поездки без дозарядки (у разных моделей электромобилей она составляет от 80 до 160 км).

К тому же на то, чтобы полностью зарядить батареи потребуется несколько часов, а значит, мобильность такого авто ограничивается поездками от дома до работы и обратно.

Тем не менее, нельзя забывать и про плюсы электромотора, среди которых более высокий КПД (у ДВС максимальный КПД достигается только на определенных оборотах), отсутствие каких-либо выбросов, большой крутящий момент.

Электрический двигатель, в отличие от работающего на нефтепродуктах, не нуждается в постоянной подаче топлива. Он может находиться в выключенном состоянии сколь угодно долго, пока на него не будет подано напряжение. При подаче электричества он практически моментально передает колесам максимальную тягу.

Гибридный двигатель совместил преимущества обоих моторов, благодаря чему достигается экономичность, экологичность и неплохие динамические характеристики.

Принцип работы гибридных двигателей

Гибридный двигатель устроен таким образом, что оба мотора работают, условно говоря, друг на друга. Двигатель внутреннего сгорания крутит генератор и снабжает энергией электромотор, а тот позволяет «напарнику» работать в оптимальном режиме без резких колебаний и нагрузок. К тому же, гибриды обычно оснащаются системой рекуперации кинетической энергии KERS (аналогичную той, что применяется на болидах Формулы-1).

Эта система позволяет заряжать аккумуляторные батареи во время торможения и при движении машины накатом. Принцип ее работы в том, что при торможении колеса приводят в действие электромотор, который в этом случае сам играет роль генератора и заряжает аккумуляторы. Особенно полезна KERS при езде по городу в режиме «тронулся-остановился».

По степени гибридизации силовые агрегаты разделились три типа: «умеренные», «полные» и plug-in. В «умеренных» постоянно работает двигатель внутреннего сгорания, а электромотор включается только тогда, когда необходима дополнительная мощность.

Автомобиль с «полным» гибридом способен двигаться на одной электротяге, не расходуя горючего.

Plug-in, как и полный гибрид, может передвигаться только на электричестве, но имеет возможность заряжаться от розетки, совмещая таким образом все преимущества электромобиля, и избавляясь от его главного недостатка — ограниченного пробега без подзарядки. Когда заряд батарей кончается, plug-in работает как обычный гибрид.

Схемы взаимодействия электромотора и ДВС

Инженеры разных компаний по-разному подходят к вопросу гибридного двигателестроения. Современные машины оснащаются гибридными двигателями, построенными по одной из трех схем взаимодействия топливной и электрической составляющей, которые будут рассмотрены ниже.

Последовательная схема

Это наиболее простой вариант. Принцип его работы заключается в следующем: крутящий момент от ДВС в данном случае передается исключительно генератору, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль при этом движется только на электротяге.

Также для зарядки аккумуляторной батареи применяется система рекуперации кинетической энергии. Своим названием данная схема обязана последовательным преобразованиям энергии: энергия сгорания топлива двигателем внутреннего сгорания превращается в механическую, затем в электрическую при помощи генератора и снова в механическую.

Плюсы такой конструкции заключаются в следующем:

• ДВС всегда работает на неизменных оборотах, с максимальным КПД;
• нет необходимости оснащать автомобиль мощным и прожорливым двигателем;
• не нужно сцепление и коробка передач;
• автомобиль способен передвигаться и с выключенным двигателем внутреннего сгорания за счет энергии, запасенной аккумуляторной батареей.

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

1. потери энергии в процессе преобразований;
2. большой размер, вес и высокая стоимость аккумуляторных батарей.

Наибольшая эффективность такой схемы достигается при движении с частыми остановками, когда активно работает KERS. Поэтому она нашла применение в городском транспорте. Также гибридные двигатели с последовательной схемой применяются в карьерных самосвалах, которым для работы важен большой крутящий момент и не требуется высокая скорость.

Параллельная схема

Принцип работы «параллельного» гибридного двигателя полностью отличается от вышеописанного. Автомобили с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, ездят с использованием и ДВС, и электромотора. Электродвигатель в таком случае должен быть обратимым, т.е. способным работать в качестве генератора. Согласованная работа обоих моторов достигается посредством компьютерного управления.

В зависимости от режима езды блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от обоих элементов гибрида. Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается когда нужна дополнительная мощность (при трогании, ускорении), при торможении и замедлении он работает как генератор.

Плюсы подобной компоновки в том, что нет необходимости устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости, потери энергии намного меньше, чем при последовательной схеме, поскольку ДВС напрямую связан с ведущими колесами, а кроме того, сама по себе конструкция довольно проста, а значит, дешева.

Основные минусы схемы – меньшая топливная экономичность по сравнению с другими вариантами и низкая эффективность в городских условиях. Машины с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, наиболее эффективны при движении по трассе.

По данной схеме построены гибридные автомобили марки Хонда. Главный принцип руководства компании: схема гибридного двигателя должна быть как можно более простой и дешевой, а функция электромотора заключается лишь в помощи ДВС сэкономить максимально возможное количество топлива. У этой марки существует две гибридных модели – Civic (снят с производства в 2010 году) и Insight.

Последовательно-параллельная схема

Последовательно-параллельная схема представляет собой совмещение первых двух. В параллельную схему добавлен дополнительный генератор и делитель мощности. Благодаря этому автомобиль при трогании и на малых скоростях движется только на электрической тяге, ДВС только обеспечивает работу генератора (как при последовательной схеме).

На высоких скоростях крутящий момент на ведущие колеса передается и от двигателя внутреннего сгорания. При повышенных нагрузках (например, при подъеме в гору), когда генератор не в силах обеспечить требуемый ток, электромотор получает дополнительное питание от аккумулятора (параллельная схема).

Поскольку в системе имеется отдельный генератор, заряжающий аккумуляторную батарею, электромотор используется только для привода ведущих колес и во время рекуперативного торможения . Через планетарный механизм (он же делитель мощности), часть крутящего момента от ДВС частично передается на колеса и частично отбирается для работы генератора, который питает либо электромотор, либо аккумуляторную батарею. Электронный блок управления все время регулирует подачу мощности из обоих источников.

Плюсы последовательно-параллельного гибридного двигателя данной схемы, в максимальной топливной экономичности и высокой экологичности. Минусы системы – сложность конструкции и высокая стоимость, поскольку требуется дополнительный генератор, достаточно емкая аккумуляторная батарея и сложный электронный блок управления.

Применяется последовательно-параллельная схема на автомобилях марки Тойота (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), а также на некоторых моделях Лексус. Подобными гибридными двигателями оснащаются машины Ford Escape Hybrid и Nissan Altima Hybrid.

гибридная силовая установка Авиация России

Фото © Embraer Компания Embraer представила концепцию экологически чистых самолётов пассажировместимостью от 9 до 50 кресел, предназначенных для регионального авиасообщения. Семейство под брендом Energia планируется ввести в эксплуатацию в период с 2030 по 2040 годы. В перспективную линейку входят четыре […]

Подробнее

Фото © Pipistrel Aircraft В ближайшие десятилетия электрические самолёты не смогут оказать заметного влияния на путешествия по воздуху, поскольку аккумуляторные батареи не будут обладать достаточной электрической ёмкостью, чтобы обеспечить перелёт на большие расстояния. А заявления, что такие самолёты вскоре изменят […]

Подробнее

Снижению эмиссии CO₂ в авиационном секторе был посвящен обзорный семинар Международной организации гражданской авиации ИКАО, прошедший с 31 августа по 3 сентября 2021 года в формате видеоконференции. Мероприятие стало заключительным в цикле из шести предварительных семинаров ИКАО в 2021 году. […]

Подробнее

Первый российский беспилотник с гибридной силовой установкой (ГСУ) ZALA 421-16E5G совершил полёт продолжительностью 12 часов по маршруту Ижевск — Йошкар-Ола — Ижевск. При этом БПЛА преодолел расстояние более 1100 км. ГСУ беспилотника оснащена буферной аккумуляторной батареей, которая обеспечивает работу аппарату […]

Подробнее

В рамках Международного авиакосмического салона МАКС-2021 Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») показал несколько перспективных разработок, посвященных гибридным (ГСУ) и электрическим силовым установкам. Самой впечатляющей стала летающая лаборатория Як-40 с ГСУ […]

Подробнее

Компания «ОДК-Климов» показала на военно-техническом форуме «Армия-2021» макет гибридной силовой установки (ГСУ) для аппаратов морского применения. На его основе планируется разработать двигатель для скоростных маломерных судов, сообщили в пресс-службе ОДК. Макет ГСУ посетители форума «Армия» могут увидеть в числе экспонатов […]

Подробнее

Именно авиация благодаря более жестким требованиям к созданию техники является локомотивом развития гибридных силовых установок, которые также можно будет применять в наземном транспорте и на флоте. В рамках мероприятия, организованным в рамках МАКС-2021 АО «ОДК-Климов», обсуждались перспективы, ограничения и преимущества […]

Подробнее

21 июля, во второй день работы авиасалона МАКС-2021, совершил первый полёт экспериментальный самолёт Як-40ЛЛ (б/н 87251) с работающим демонстратором технологий гибридной силовой установки (ГСУ) с электродвигателем на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП). Ранее для участия в авиасалоне самолёт выполнил перелёт из Новосибирска […]

Подробнее

В программе демонстрационных полётов авиасалона МАКС-2021 участвует летающая лаборатория укороченного взлёта и посадки, созданная СибНИА на базе самолёта ТВС-2МС. Самолёт показал впечатляющие возможности, оторвавшись от ВПП через пять секунд после начала разбега. Экспериментальное ВС оснащено дополнительной распределённой силовой установкой с […]

Подробнее

В состав макета, представленного на стенде Объединенной двигателестроительной корпорации, входит газотурбинный двигатель, электрические двигатели, блоки силовой электроники, электрогенератор и блок аккумуляторных батарей. Макет ГСУ создан на платформе перспективного беспилотного летательного аппарата с четырьмя поворотными винтами. «В 2022 году мы планируем […]

Подробнее

Гибридные двигатели на катерах и яхтах

Электрические моторы устанавливают на лодках с 1838 года. Принцип их работы прост. Электродвигатель подключают к аккумуляторной батарее, а контроллер регулирует количество оборотов винта и скорость движения судна. Но даже с аккумуляторами большой емкости запас хода у лодки с электромотором ограничен. После того как тяговые аккумуляторы разрядятся для их зарядки приходится запускать двигатель внутреннего сгорания или возвращаться на базу и подключать зарядное устройство к береговой электросети. В результате электроустановка работает менее эффективно, чем дизельный двигатель с правильно подобранным дополнительным оборудованием.  При этом она оказывается тяжелее, стоит дороже и занимает больше места.

Чтобы затраты на электромотор оказались оправданными, аккумуляторная батарея большой емкости и мощное зарядное устройство должны работать эффективнее традиционного двигателя

Транспортное средство с гибридной силовой установкой использует для движения две независимые системы привода. Чаще всего это двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. В настоящее время гибридные двигатели – это основная технология в автомобильной промышленности, которая постепенно получает распространение и в судостроении.

Отличительная особенность гибридных энергосистем — накопитель энергии, благодаря которому бортовое оборудование может использовать несколько источников мощности. На катерах и яхтах это дизельный двигатель, береговая электрическая сеть, ветрогенератор, солнечные панели или гидрогенератор. Полученная из разных мест электрическая энергия сохраняется в аккумуляторах, позволяя гибридной установке длительное время работать на созданном запасе или сразу направляется потребителям.

Последовательная гибридная установка

Гибридную установку, состоящую из дизельного генератора переменного или постоянного тока и электродвигателя называют последовательной. Генератор увеличивает запас хода и питает электромотор, после того как разрядятся аккумуляторы. Чаще всего используют DC генератор на постоянных магнитах, для которого электромотор это единственная и самая большая нагрузка. Электромотор в последовательной установке должен быть достаточно мощным, чтобы противостоять неблагоприятным условиям, в которых может оказаться судно.

Режим работы при котором электродвигатель, вращающий гребной винт, напрямую работает от генератора называется дизель-электрическим

Эффективность использования последовательной гибридной установки зависит от скорости движения. Испытания, проведенные на яхте длиной 14,5 метров с дизельным двигателем мощностью 75 л.с показали, что на скорости 4 узла гибрид сохраняет 50% топлива. Но поскольку в этом режиме потребление топлива у традиционной системы также не высокое, экономия в литрах оказывается не значительной.

Удельное потребление топлива вдоль рабочей кривой винта в зависимости от скорости яхты. Данные испытаний в реальных условиях дизельного двигателя мощностью 75 л.с на яхте длиной 48 футов (14,5 м) и весом 16 тонн. На графике видна неэффективность обычной силовой установки при небольших нагрузках и медленной скорости судна. Точки пересечения горизонтальных линий с рабочей кривой отображают оптимальную скорость для различных режимов работы двигателя — дизель-электрического или от аккумуляторов. Выше этих скоростей эффективнее двигатель внутреннего сгорания

С ростом скорости экономия топлива снижается, и при 6,8 узлах двигатель внутреннего сгорания становится эффективнее (пороговая скорость). Если электродвигатель работает от аккумуляторных батарей, а не напрямую от генератора, то из-за того, что КПД аккумуляторов составляет 80-90%, удельный расход топлива на валу возрастает, и пороговая скорость снижается до 5,4 узлов.

 Так же, как и в двигателях внутреннего сгорания эффективность электродвигателей падает при небольших оборотах и низких нагрузках. Чем мощнее двигатель, тем выше скорость, при которой возрастают потери. Последовательный гибрид станет экономически оправданным, если большую часть времени судно будет двигаться со скоростью ниже пороговой, лишь иногда превышая ее.

 Альтернативные источники энергии

В основе гибридной установки лежит шина, с помощью которой электродвигатель и бортовое оборудование подключают к источникам электрической энергии. Для катеров и яхт такие источники — это береговая сеть, солнечные панели, ветро или гидрогенератор. Каждый кВтч выработанный без помощи двигателя внутреннего сгорания снижает удельный расход топлива, а в некоторых случаях не моторные источники энергии компенсируют всю потребляемую мощность.  Например:

1. Небольшой паром, работающий на коротком маршруте,заряжает аккумуляторные батареи во время высадки и посадки пассажиров от береговой электрической сети. 20-30 минут работы мощного зарядного устройства достаточно, чтобы подготовить судно к новой поездке.
2. На скоростных парусных катамаранах за счет регенерации судно создает большой запас энергии, который сохраняется в аккумуляторах и используется для питания электродвигателя. Свободная площадь на катамаране позволяет дополнительно устанавливать солнечные панели большой мощности.
3. Электрический двигатель на яхте, часто используется только чтобы войти и выйти из гавани, а в остальное время яхта двигается под парусом.

Во всех трех примерах судно работает на электрической тяге, а генератор находится в резерве для аварийных ситуаций и длительных поездок.  Чем меньше работает генератор во время движения судна, тем экономичнее гибридная установка. Суммарное удельное потребление топлива у нее будет ниже, чем у традиционной системы, несмотря на то, что во время работы генератора расход топлива может быть больше.

В настоящее время, кроме регенерации, которая используется только на парусных яхтах, основных источников альтернативной энергии два – солнце и ветер. Их полноценному использованию мешают два обстоятельства – низкая удельная мощность устройств, вырабатывающих электричество и невысокая плотность хранимой в аккумуляторах энергии.

Каждый раз, когда в водоизмещающем режиме судно разгоняется выше предельной скорости, его сопротивление резко возрастает, мощности, генерируемой не связанными с двигателем источниками энергии становится недостаточно и аккумуляторные батареи быстро разряжаются. Последовательная гибридная установка не может поддерживать длительное время скорость движения выше пороговой без использования генератора и в этом режиме проигрывает двигателю внутреннего сгорания.

Напряжение системы

Самое большое сечение кабеля которое без затруднений можно использовать на судне – 2/0 AWG (70 мм2). Такой кабель рассчитан на ток 300 А, что при напряжении 12 вольт эквивалентно потребляемой мощности 12 х 300 = 3600 Вт. Чтобы не превышать уровень 300 А и использовать более мощные устройства увеличивают напряжение в системе.

Последовательные гибридные системы на судах длиной более 25 футов (7,5метров) используют напряжения от 70 до 700 вольт. При токе 300 ампер это дает мощность до 200 кВт. Высокое напряжении заставляет тщательно учитывать вопросы безопасности и устанавливать большое количество последовательно соединенных аккумуляторов. Чем больше аккумуляторов, тем больше проблем с их балансировкой и контролем и тем больше число потенциальных точек отказа.

Параллельные гибридные установки

В параллельной гибридной установке внешний электродвигатель дополняет уже установленный двигатель внутреннего сгорания. Электромотор подключают к валу, вращающему винт, с помощью муфты, благодаря чему он может работать как одновременно, так и независимо от основного двигателя.

Параллельная гибридная установка Fischer Panda. Цифрами на схеме обозначены: 1. Электрический двигатель 2. Контроллер EasyBox 3. Панель управления GD2 4. Рычаг управления 5. Электромагнитная муфта 6. Зарядное устройство 7. Береговое подключение 8. Инвертoр для оборудования 220 Вольт EasyBox – это сердце силовой установки. В нем находится блок управления электромотором, блок предохранителей, зарядное устройство и разъемы для подключения рычага управления, контрольной панели и аккумуляторной батареи.

При параллельной компоновке электродвигатель не обязательно должен быть очень мощным, его должно хватать для движения со скоростью ниже пороговой или выполнения маневров, а на высокой скорости винт вращает двигатель внутреннего сгорания.  Менее мощный электродвигатель эффективнее на небольших скоростях, однако в параллельной установке он может работать только от аккумуляторов, которые являются источником дополнительных потерь энергии. Однако несмотря на потери в аккумуляторной батарее общая эффективность параллельной установки выше, чем последовательной.

Емкость аккумуляторов при параллельной установке меньше, чем при последовательной, а значит меньше их объем, вес и стоимость. Если придерживаться ограничения тока в 300 ампер, то максимальная мощность двигателя составит 300 ампер × 48 вольт = 14,4 кВт. Этого достаточно для маневрирования в гавани на яхте длиной 18-20 м.

В параллельном гибриде во время работы двигателя внутреннего сгорания электромотор может работать как генератор. При этом винт может вращаться или быть отключен. На парусных яхтах электромотор подключают к выходному валу таким образом, что во время движения под парусом винт вращает ротор электромотора и двигатель работает как гидрогенератор, заряжая аккумуляторные батареи

Работа электродвигателя в режиме генератора позволяет питать бортовую электрическую систему постоянного тока, и силовая установка оказывается более компактной, чем автономный генератор

Преимущества гибридного двигателя

Оба типа установок позволяют использовать электродвигатель для маневрирования в гавани и передвижения в водоемах, где запрещено использовать двигатели внутреннего сгорания. Принять решение о установке гибридного двигателя можно после сравнения крейсерской и пороговой скорости судна. Если пороговая скорость в дизель электрическом режиме выше крейсерской, то последовательная гибридная установка большую часть времени будет работать эффективнее дизельного двигателя. Если регулярная скорость больше пороговой, но используются дополнительные источники энергии, то расход топлива будет меньше, чем при работе двигателя внутреннего сгорания.

Если на судне планируется устанавливать вспомогательный генератор, то параллельная гибридная установка может заменить его. Как правило она работает эффективнее, чем генератор переменного тока, стоит не дороже его, занимает меньше места и не требует монтажа выхлопной, охлаждающей и топливной системы. Электродвигатель в этом случае оказывается дополнительным бонусом.

Преобразование гибридных автомобилей и электромобилей

Дополнительная информация

Обычное транспортное средство может быть преобразовано в гибридное электрическое транспортное средство (HEV), гибридное транспортное средство с подключаемым модулем (PHEV) или полностью электрическое транспортное средство (EV). И HEV можно преобразовать в PHEV или EV. Такие преобразования предоставляют возможности, выходящие за рамки того, что доступно у производителей оригинального оборудования (OEM). Сертифицированные установщики могут экономично и надежно преобразовать многие большегрузные автомобили для работы только на электричестве или для повышения эффективности традиционных транспортных средств.

Системы, используемые для преобразования автомобилей в HEV и PHEV, требуют сертификации Агентства по охране окружающей среды США (EPA). См. Страницу «Конверсии» для получения информации о правилах и стандартах, которые применяются ко всем видам переоборудования альтернативных видов топлива и усовершенствованных транспортных средств.

Транспортные средства с полной массой менее 10 000 фунтов, потребляющие более 48 вольт электричества и имеющие максимальную скорость более 25 миль в час, должны соответствовать Федеральному стандарту безопасности транспортных средств 305 «Транспортные средства с электрическим приводом: утечка электролита». и предотвращение поражения электрическим током.

Преобразование гибридных электромобилей

Преобразование обычного автомобиля в HEV может быть привлекательным вариантом для автопарков, стремящихся повысить топливную эффективность и снизить выбросы.

Некоторые компании проводят переоборудование находящихся в эксплуатации автомобилей. Если гибридная система будет установлена ​​на находящемся в эксплуатации транспортном средстве, это транспортное средство должно иметь достаточную грузоподъемность, чтобы обеспечить дополнительный вес и требования к пространству компонентов гибридной системы. В некоторых случаях переоборудование может повлиять на заводскую гарантию автомобиля.Для преобразования HEV требуется сертификация EPA или Калифорнийского совета по воздушным ресурсам (CARB).

XL Fleet — это производитель, предлагающий систему преобразования HEV.

Преобразование гибридных электромобилей

HEV могут быть преобразованы в PHEV путем добавления дополнительной емкости аккумулятора и бортового зарядного оборудования. Некоторые переделанные автомобили могут достигать 100 миль на галлон бензинового эквивалента (MPGe), пока вспомогательная аккумуляторная батарея не разрядится, и в этот момент транспортное средство действует как HEV.

В некоторых случаях переоборудование может повлиять на заводскую гарантию автомобиля. Для переоборудования PHEV требуется сертификация EPA или CARB.

Переделка электромобилей

Транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания можно преобразовать в электромобиль, полностью сняв двигатель и добавив аккумуляторную батарею, один или несколько электродвигателей, высоковольтные кабели и контрольно-измерительные приборы. Чтобы максимально увеличить дальность движения электромобиля, такие преобразования часто выполняются на меньших и более легких транспортных средствах.Особое внимание следует уделить пространству, доступному для размещения дополнительных аккумуляторов и электродвигателей, а также способности исходного шасси выдерживать дополнительный вес и размещение этих компонентов, при этом соблюдая требования по выбросам и ударопрочности.

Ни EPA, ни CARB не требуют сертификации электромобилей до тех пор, пока в них не добавляется устройство, производящее выбросы при сгорании топлива.

Превратите свой автомобиль в подключаемый гибрид за 3000 долларов

После пяти лет исследований студенты Университета Среднего Теннесси установили полный подключаемый гибридный комплект в штатную Honda Accord 1994 года выпуска.Эта установка позволяет сократить расход топлива на 50–100% благодаря двум электродвигателям, передающим мощность непосредственно на задние колеса, в результате чего передние колеса с приводом от двигателя работают с небольшими усилиями. Стоимость всех запчастей составляет около 3000 долларов, и их можно применить практически к любому автомобилю.

Энергия для двигателей поступает от литий-ионно-фосфатной батареи, которая находится в багажнике. Аккумулятор в исследовательском автомобиле большой и уродливый, поэтому он может легко передавать данные, но серийная версия будет «размером с ручную кладь», — сказал главный исследователь профессор Чарльз Перри.

Сдвоенные трехфазные бесщеточные двигатели постоянного тока расположены в пустом салоне вокруг задних тормозов. Они приводят в действие колеса напрямую, а не через приводной вал, как у других гибридов. Каждый двигатель производит 200 фунт-футов крутящего момента. На установку уже поданы заявки на четыре патента, все из которых будут принадлежать университету для финансирования будущих исследований.

Перри сказал: «Вся суть заключалась в том, чтобы продемонстрировать возможность добавления электродвигателя к заднему колесу автомобиля без изменения тормозов, подшипников, подвески — чего-либо механического.

Перри говорит, что эта конструкция предназначена для водителей, которые ездят «по городу», так как запас хода ограничен примерно 35 милями на одной зарядке, и как только автомобиль разгоняется до 40 с лишним миль в час, система отключается.

Перри разговаривает с потенциальными инвесторами, чтобы собрать средства для создания и демонстрации производственной версии их конструкции. О следующих шагах Перри сказал: «Нам нужно немало денег, чтобы получить подтверждение продукта. Мы достигли продемонстрированной технологии, а не проверенной технологии. Инвесторы хотят видеть проверенные на практике производительность и надежность.Мы должны пройти через этот переход от осуществимости к настоящему жизнеспособному продукту ».

Содержимое

Это содержимое также можно просмотреть на сайте, с которого оно создано.

Превратите старый автомобиль в гибрид — Новости Матери-Земли

ФОТО: ИНФОРМАЦИЯ О МАТЕРИ ЗЕМЛЕ

Дэйв Артур показывает некоторые компоненты своего модифицированного электродвигателя.

Транспортные средства, работающие на альтернативных источниках энергии, ходят по страницам MOTHER с 1970 года. Нашим ответом на энергетический кризис в то время стал ряд исследований спирта, этанола, бензина и сверхэффективных дизельных двигателей. Но в 1979 году Дэйв Артурс, тогдашний житель Спрингдейла, штат Арканзас, разработал проект, сочетающий в себе форматы электрических и газовых двигателей, из-за чего даже усилия на разработку в Детройте за миллиард долларов казались пустой тратой времени.

Используя детали, которые он купил менее чем за 1500 долларов, Дэйв спроектировал и построил систему двигателя для своего Opel GT, которая могла продвигать автомобиль на 75 миль или более на одном галлоне бензина! Опель Дэйва был гибридным электромобилем.То есть автомобиль приводился в движение как электродвигателем, так и обычным двигателем внутреннего сгорания. Набор батарей на шесть вольт обеспечивал прямую мощность для электрического привода, в то время как эффективный двигатель газонокосилки мощностью шесть лошадиных сил работал непрерывно, вырабатывая энергию и заряжая батареи. Сочетание силовых установок сделало автомобиль удивительно универсальным. Одни только батареи можно было использовать для поездок на расстояние менее 25 миль, но автомобиль имел неограниченный запас хода, пока работал генераторный двигатель, а водитель не имел склонности к дрэг-рейсингу.Вдобавок, если возникнет проблема с электрической силовой установкой, Opel сможет двигаться только на пяти-сильном двигателе со скоростью 30 миль в час. Дэйв сообщил, что объединение скрещиваний прошло так хорошо, что поначалу редакторы MOTHER’S были более чем скептически настроены. Было решено, что единственный способ эффективно проверить конструкцию — это построить свою собственную.

Несколько недель спустя у нас был гибридный двигатель, удобно расположенный в шасси Subaru 1973 года. Мы решили установить генераторный двигатель немного большего размера, но наша машина все равно набирала 83 балла.6 миль на галлон, работал безупречно и выделял минимум загрязняющих веществ при движении по шоссе. Идея стала популярной среди читателей MOTHER, и в течение следующего года 60 000 человек обратились с просьбой о планах переоборудовать свои машины. Как можно было представить, с 1979 года технологии развивались довольно быстрыми темпами, и недавно мы были рады услышать, что Дэйв снова был за чертежной доской, преобразовывая двигатель пикапа Toyota 1980 года в еще более эффективный гибрид электрического двигателя. и газовые форматы.Результаты просто лучше, чем когда-либо. МАТЬ говорила с Дэйвом в его доме в Фаяттевилле, штат Арканзас, о его проектах.

Основные сведения об электричестве

Если после уроков по физике прошло больше нескольких лет, а разговоры Дейва об усилителях и вольтах оставляют вас в темноте, вот короткое напоминание. Динамическое электричество — это просто электричество — количество освобожденных электронов или отрицательно заряженных атомных частиц, приведенных в движение. Ампер, или ампер, — это единиц измерения количества электронов, проходящих через проводник (в большинстве случаев через медный провод).Другими словами, ампер — это единица измерения количества электричества. Когда электроны проходят по проводу, они сталкиваются с сопротивлением других атомов и частиц. Ом — это мера этого сопротивления. Вольт — это мера силы электрического потока, которая заставляет один ампер электричества проходить через один ом сопротивления. Например, батарея на девять вольт способна генерировать поток электричества в девять ампер через провод с сопротивлением в один ом.

Как изменился формат гибридного автомобиля с 1979 года?

Несмотря на то, что за последнее десятилетие в конструкции двигателей внутреннего сгорания произошло немало разработок, технология аккумуляторов сделала настоящий скачок. Это удача для гибридного автомобиля, поскольку электродвигатель обеспечивает львиную долю мотивации. В основном аккумуляторы становятся легче и мощнее. Шестивольтовые батареи были единственными типами, подходящими для моих целей еще в 70-х годах. Вы когда-нибудь видели одну из тех старых шестивольтовых батарей? Они монстры.Мне пришлось использовать шесть, чтобы генерировать соответствующий ток, а при весе 75 фунтов за штуку очень значительное количество энергии батареи было потрачено на самообслуживание. Новые модели весят точно так же, но производят вдвое больше мощности. В результате дальность плавания теперь была увеличена, как и средняя крейсерская скорость. Я использую батареи глубокого цикла с мощностью запуска в холодном состоянии 1314 ампер. Я настоятельно рекомендую схему на 36 В, поэтому вам понадобятся как минимум три из этих 12-вольтовых батарей. Большинство автомобилей потребляют 150-200 ампер на скорости 45 миль в час.При поиске батареи сравните резервную емкость и количество пластин на батарею. Большое число указывает на возможность глубокого цикла и сильноточный выход. Одна батарея, которую я нашел, имеет 186 пластин и выходную мощность 75 А, 12 В на 100 минут.

Но разве обычный двигатель по-прежнему питает аккумулятор?

Совершенно верно. Это обязательно, если вы хотите путешествовать на расстояние более 25 миль. Малогабаритный двигатель внутреннего сгорания должен работать с постоянной частотой вращения, если используется дальнобойный привод, снабжающий батареи энергией.Я установил три 12-вольтовых мощных автомобильных аккумулятора — последовательно — «питаемых» 10-амперным генератором, чтобы выполнить эту работу. Затем небольшой двигатель приводит в действие генератор. Но я решил, что мне нужно немного больше мощности в новом пикапе, поэтому я решил отказаться от еще одного бензинового двигателя мощностью 5 л.с. в пользу дизельного двигателя мощностью 9 л.с. Это примерно 20-сильный бензиновый двигатель. Оказалось, что это идеальная аранжировка. Он обладает огромным крутящим моментом, выдерживает очень большие нагрузки без остановки и невероятно надежен.

Можно ли зарядить аккумуляторы дома, если вы хотите использовать их в короткой поездке?

Конечно.Либо зарядное устройство на 36 В может использоваться для зарядки всех трех батарей одновременно, либо модель на 12 В (что намного дешевле) может использоваться для зарядки каждой батареи по отдельности. Любой из них можно подключить к стандартной домашней розетке. Стоимость электроэнергии здесь, в Арканзасе, составляет 74 за киловатт-час. При таком расчете стоимость эксплуатации гибрида в электрическом режиме составляет менее копейки за милю. Но диапазон ограничен количеством и типом используемых батарей. Если вы хотите ездить на большие расстояния только на электроприводе, необходимо соответственно увеличить аккумуляторную батарею.

Как мне найти правильный аккумулятор для моей машины?

Типичный гибридный электромобиль весом 2500 фунтов потребует примерно 200 ампер при напряжении 36 вольт для скорости 45 миль в час. Используя такую ​​информацию, вы сможете выбрать аккумулятор, который лучше всего подходит для вашего конкретного случая. Например, два блока 186-пластинчатых 12-вольтовых батарей (шесть батарей) имеют девять киловатт-часов. Чтобы преодолеть 45 миль по открытой дороге, требуется 7,2 кВт / ч. С этой аккумуляторной системой у вас должен быть хороший час езды на одних батареях.

Как происходит процесс конвертации?

Это может случиться по-разному. Самая простая модификация, которую вы можете сделать, даст вам параллельный гибрид . Добавьте электродвигатель к существующему двигателю автомобиля с помощью приводных ремней, установите электрическое сцепление (очень похожее на воздушный компрессор), и на этом все. Оригинальный двигатель и электродвигатель работают в тандеме, что значительно снижает расход топлива. Недостатком этого метода является то, что большой газовый двигатель должен постоянно работать.Было бы лучше, если бы вы могли работать на газе или электричестве независимо друг от друга. Гибрид серии выполняет это. В этой конструкции (используемой в грузовике) небольшой дизельный двигатель косвенно обеспечивает движущую силу автомобиля. Другими словами, он приводит в действие генератор, чтобы обеспечить электричеством электродвигатель. У этого метода есть несколько преимуществ. Дизельный двигатель может работать с постоянным числом оборотов в минуту, соответствующим его максимальной экономии топлива, а электричество, производимое генератором, можно шунтировать непосредственно на приводной двигатель или в аккумуляторную батарею.Одно из главных достоинств серийного гибрида — его эффективность. Тратится очень мало энергии. Каждый раз, когда вы спускаетесь и каждый раз останавливаетесь, у вас есть возможность превратить эту инерцию в электричество. Понимаете, электродвигатель, который приводит в движение автомобиль, также является генератором. Мотор и генератор — это практически одно и то же животное, пока мы говорим об электричестве постоянного тока. А когда вы замедляетесь, вы на самом деле «понижаете скорость»: это увеличивает частоту вращения двигателя, превращая его в генератор, который вырабатывает электроэнергии для аккумуляторов.Если вы посмотрите на амперметр, вы действительно увидите, как электричество возвращается в батареи, когда это происходит. Это не только энергоэффективно, но и снижает износ тормозов, поскольку замедляет грузовик.

Почему вы выбрали пикап для своей новой конструкции?

Мне просто пришлось переделать старый грузовик. Любую машину можно использовать (хотя чем легче, тем лучше) в качестве гибрида. Мне нужен был тестовый автомобиль, способный демонстрировать различные версии, как последовательные, так и параллельные, поэтому я остановился на полноприводном пикапе, потому что сзади достаточно места для двигателя / генератора, в то время как оригинальный двигатель остается спереди.Задние колеса приводятся в движение электродвигателем; спереди оригинальный газовый двигатель. У автомобилей, модифицированных дома, вероятно, будет удален оригинальный двигатель, но мне нужно было продемонстрировать и то, и другое, чтобы продемонстрировать эффективность, производительность и т. Д. Грузовик модифицирован путем полного удаления заднего ведущего вала и установки на двигатель короткого ведущего вала и электрического сцепления. Короткий ведущий вал по длине такой же, как и передний ведущий вал.

Какую производительность вы получаете?

Электродвигатель работает и ускоряется лучше всего на низких оборотах, в отличие от бензинового двигателя, у которого большая часть крутящего момента приходится на высокие обороты.Таким образом, в зависимости от технического обслуживания, зарядки и т. Д. Вы разгоняетесь с нуля до 40 миль в час за шесть-восемь секунд. Генератор с приводом от двигателя может обрабатывать потребность главного двигателя на скорости около 50 миль в час. «Накопленная» в батареях энергия вступает в игру на более высоких скоростях, обеспечивая дополнительный толчок при прохождении и подъеме на холмы. Передачу можно изменить, если требуется более высокая производительность, но грузовик никогда не предназначался для обжига. Я стремился к надежности и эффективности. Пусть энтузиасты скорости придумают нагнетатель, если захотят!

Но разве вождение грузовика не сильно отличается от вождения обычного автомобиля?

Это точно так же.Слышен небольшой гул от электродвигателя и небольшой шум от дизельного двигателя, но на самом деле уровень шума в кабине ниже, чем в обычном автомобиле.

Какой пробег вы получаете при работающем дизельном двигателе?

Пробный пробег на 25 миль с использованием дизельного двигателя мощностью девять л.с. показал, что галлон топлива может дать достаточную силу тока при 36 вольт, чтобы проехать два часа на скорости 45 миль в час. Это 90 миль на галлон. Если бы местность была немного менее холмистой, средняя скорость была бы ближе к 55 милям в час.Однако важно понимать, что движение с частыми остановками сокращает дальность действия и снижает эффективность из-за сильного потребления тока (600 ампер) при взлете. Вот тут-то и появляется импульсный ток (мощность запуска) аккумулятора. Большая часть езды по городу, безусловно, повлияет на общую экономию топлива.

Свинцово-кислотные батареи по-прежнему не лучшие друзья природы. Они собираются оставаться на свалках еще долго после того, как мы уйдем, все время протекая свинцом и кислотой.Насколько серьезной была проблема в вашем дизайне?

Если вы будете осторожны, никогда не выбрасывайте аккумуляторы в грузовике. Когда они исчерпаны, они могут быть дешево восстановлены производителем. Проблема в том, чтобы заставить потребителей захотеть, чтобы их переработала. Здесь, в Арканзасе, для того, чтобы как можно меньше батарей и загрязняющих веществ попало на свалки, на любого покупателя батареи, который не принесет с собой старую, наложен штраф в размере 10 долларов.Все эти старые батареи возвращаются и подлежат восстановлению.

Переоборудование Opel обошлось вам в 1500 долларов. Что случилось с ценами на оборудование с 1979 года?

Основными расходами были и остаются электродвигатели, которые фактически являются стартерными двигателями некоторых коммерческих реактивных двигателей. Часто излишки можно получить всего за 300–400 долларов. Новый обойдется вам примерно в 800 долларов. Электропроводка, батареи и реле обычно стоят около 400 долларов, генератор — около 200 долларов. Последней — и наиболее изменчивой крупной ценой — является двигатель внутреннего сгорания.Легкий автомобиль может прекрасно работать на 5-сильном двигателе, который использовался в моей первой машине. Вы будете выписывать чек всего на 200–300 долларов за этот чек, но если потребуется дополнительная мощность и двигатель большего размера, расходы вырастут. Мой дизельный двигатель обошелся мне примерно в 1200 долларов. Однако важно помнить, что все эти расходы значительно сократятся, если вы захотите заняться поиском и торговлей. Внимательный покупатель может потратить всего 2000 долларов на все, хотя я знаю людей, которые выкладывались вдвое больше за совершенно новое оборудование и установку на заказ.

Считаете ли вы этот процесс очень практичным, если конверсия будет стоить 2000 долларов с самого начала?

На самом деле это очень практично, если у вас есть старый автомобиль или грузовик с серьезными проблемами с двигателем, которые вы все еще хотите оставить. Я не предлагаю вырвать двигатель из своего нового 93-го года, но старый автомобиль, у которого все еще есть хорошее шасси, будет надежно работать в течение многих лет на гибридном приводе, увеличивая пробег в два-три раза и производя лишь небольшую часть топлива. загрязняющие вещества в процессе.

Сколько лет проработает накопитель, прежде чем начнутся проблемы?

Вы можете не поверить в это, но я все еще использую тот же электродвигатель, который я установил в Opel в 1979 году, а этот двигатель был построен в 1952 году! На нем более 100000 миль, и единственное, что ему когда-либо требовалось, — это 8 долларов на запчасти. Единственная возможная проблема с электродвигателем — это перегрев, поэтому я решил использовать охлаждающий вентилятор и запускать его непрерывно. Самым слабым звеном в цепи, очевидно, является двигатель внутреннего сгорания.Двигатель газонокосилки мощностью 5 л.с., который я использовал в Opel, прослужил всего несколько лет, но был настолько дешев, что его замена не представляла особого труда. В конце концов я решил, что новый дизайн заслуживает инвестиций в дизельное топливо, которое я купил новым в 1980 году. Он до сих пор работает отлично. Я думаю, что шасси развалится раньше, чем двигатель.

Что ждет гибридный дизайн?

Сейчас я экспериментирую с роторным двигателем. Одним из его больших преимуществ является то, что его можно модифицировать для работы практически на любом топливном спирте, арахисовом масле и т. Д.Я также разработал несколько планов для людей, которым нужен максимальный запас хода. Мои новейшие банки могут выдержать пробег автомобиля более 100 миль. Этого более чем достаточно для большинства пригородных поездок. НАСА уже разработало мощные батареи, которые могут полностью зарядиться за считанные минуты. Эта технология станет дешевле и доступнее, и я ожидаю, что в недалеком будущем заправочные станции будут предлагать устройства быстрой зарядки для аналогичных аккумуляторных батарей в дополнение к обычному топливу. Лучшие эксперименты действительно только начались.

Опубликовано 1 июня 1993 г.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Узнайте о послушном темпераменте наследственной американской подопытной свиньи и о ее привычках собирать пищу и помогите сохранить их, продвигая осведомленность о породе.

Автор и птицевод Гейл Дамеров рассказывает, как защитить свое стадо от крупных и мелких хищников в вашем районе.

Традиционные методы землепользования, применяемые коренными народами Америки, прокладывают путь к более устойчивому будущему.

Советы по установке гибридной батареи

»Блог NAPA Know How

(Примечание редактора: эта статья с советами по установке гибридной батареи предназначена для опытных читателей, которые знакомы с работой с собственными автомобилями.В случае сомнений обратитесь к специалистам в вашем местном офисе NAPA AutoCare.)

В течение многих лет отраслевые эксперты предсказывали упадок традиционных пожирателей газа и рост электромобилей. Это давно обещанное электрическое будущее могло быть только недавно. В отчете Morgan Stanley, опубликованном в сентябре 2017 года, говорится, что «к 2050 году по всему миру будет использоваться около миллиарда электромобилей, достигнув паритета с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания.”

Благодаря этой новой технологии, мы увидели, что первые шаги производителей автомобилей в области экспериментальных технологий гибридных транспортных средств вырастают на новый рынок, который создает жизнеспособные возможности для ремонта. NAPA Solutions воспользовалась этой растущей возможностью, заняв лидирующие позиции на рынке запчастей, предоставив наиболее обширную замену гибридных аккумуляторных батарей для наиболее востребованных приложений для гибридных автомобилей. NAPA Solutions подтверждает свое обещание качества, предлагая полную годовую непропорциональную и неограниченную гарантию на пробег, соответствующую оригинальному производителю оборудования.В качестве дополнительной ценности для своих клиентов NAPA Solutions также предлагает оперативную техническую линию (866.933.2911 или подключитесь через Интернет на NAPASolutionsChat.com), чтобы помочь с установкой сложных гибридных батарей. Команда технического чата собрала наиболее часто задаваемые вопросы об установке гибридной батареи, переработала их и разработала следующий список быстрых технических советов:

Технические советы по гибридной батарее

Перед установкой:

• Всегда проверяйте состояние автомобиля 12 аккумулятор вольт при замене аккумулятора гибридного автомобиля.12-вольтная батарея должна иметь минимум 11,2 вольт под нагрузкой для правильного питания компьютеров автомобиля, включая гибридный блок управления двигателем. Если напряжение ниже 11,2 В, замените аккумулятор на 12 В.
• Проверьте этикетку с аккумулятором и убедитесь, что вы не получили новый аккумулятор по истечении срока «НЕ УСТАНАВЛИВАЙТЕ ПОСЛЕДНЮЮ ДАТУ», чтобы обеспечить правильную установку.
• Убедитесь, что охлаждающий вентилятор гибридной батареи не забит мусором и что воздуховоды установлены правильно и не имеют зазоров, которые могут вызвать утечку воздуха.
• Используйте диагностический прибор технического специалиста, чтобы убедиться, что инвертор работает правильно.
• Выполните сброс ЭБУ высоковольтной аккумуляторной батареи при установке новой аккумуляторной батареи.
• При замене аккумулятора Toyota, Nissan или Lexus требуется правильно установленная сервисная вилка для активации аккумулятора. Сервисные разъемы входят в комплект поставки аккумулятора и бывают двух разных типов: двухступенчатые и трехступенчатые.
  • Двухступенчатые вилки требуют, чтобы технический персонал просто вставил вилку в соответствующую розетку и подтолкнул ее до заблокированного положения.
  • Трехступенчатые вилки требуют, чтобы техник вставил сервисную вилку в розетку (серийный номер указывает вверх), нажмите на ручку вверх, а затем вниз, пока она не встанет на место со щелчком.Об этом последнем шаге часто забывают, что приводит к невозможности запуска.

Диагностика дисбаланса блока ячеек / связанных с температурой Коды неисправностей:

• Убедитесь, что воздухозаборник вентилятора не заблокирован мусором. Забор воздуха часто упускается из виду, потому что он напоминает небольшой динамик внутри автомобиля, который из-за его расположения может быть заблокирован от мелких предметов, таких как куртки, продуктовые пакеты или зонтики.
• Проверьте охлаждающий вентилятор и воздуховоды, чтобы убедиться, что на них нет шерсти домашних животных, пыли или другого мусора.Также проверьте воздуховод, соединяющий вентилятор, чтобы убедиться, что он зафиксирован на месте и нет ли отверстий или зазоров, которые могут привести к утечке воздуха и перегреву аккумулятора.
• Используйте диагностический прибор для проверки правильности работы вентилятора.

Ознакомьтесь со всеми батареями, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о советах по установке гибридной батареи поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Гибриды 101: Руководство по гибридным автомобилям

Двигатели и экономия топлива
Большинство гибридов используют небольшие, эффективные четырехцилиндровые газовые двигатели. Некоторые внедорожники, спортивные автомобили или гибриды роскошных автомобилей предназначены для повышения производительности и используют двигатели V6 или V8. Большинство гибридов в большинстве ситуаций тише и менее напряжены, чем их эквивалентные модели, работающие только на газе.

Гибриды обычно поставляются с бесступенчатой ​​трансмиссией (CVT).Некоторые гибриды, обычно европейские модели, используют обычные автоматические трансмиссии или автоматические ручные типы с двойным сцеплением.

Ведущие колеса
Гибриды могут быть переднеприводными, задними или полноприводными. Большинство гибридов малых и средних автомобилей имеют передний привод, а гибриды автомобилей класса люкс — заднеприводные. Полноприводные версии Toyota Highlander и Lexus RX 450h номинально являются передними, но могут приводить в движение задние колеса с помощью дополнительного электродвигателя на задней оси. Он легкий, простой и эффективный, и мы обнаружили, что он работает достаточно хорошо.

Батареи
Обычные гибридные никель-металлогидридные батареи быстро заменяются литий-ионными батареями, которые меньше и легче для большей эффективности.

Гибридные модели

, работающие на никель-металлогидридных гибридных батареях, как правило, имеют очень хорошую надежность в нашем Ежегодном автоматическом опросе наших подписчиков. Литий-ионные аккумуляторы слишком новы, чтобы иметь подтвержденный долгосрочный послужной список. Автопроизводители обязаны давать гарантию на аккумуляторы любого гибрида в качестве элемента контроля выбросов в течение восьми лет и 80 000 миль в большинстве штатов.Примерно в 10 штатах они обязаны давать на них гарантию на 10 лет или 150000 миль, поэтому автопроизводители заинтересованы в том, чтобы сделать их долговечными. Вне гарантийного срока стоимость замены новых никель-металлогидридных батарей может достигать 3000 долларов, но замены происходят относительно редко. А использованные батареи доступны по гораздо меньшей цене. Батареи в некоторых старых автомобилях Ford и Honda Hybrids были более проблемными, чем в более популярных Toyota.

Замена и установка гибридной батареи

Замена и установка гибридной батареи

Замена и установка гибридной батареи — это услуга, которую должны выполнять только специалисты.Вот почему так много людей в районе Menlo Atherton привозят свои гибридные автомобили в Menlo Atherton Auto Repair. Menlo Atherton Auto Repair уже восемь лет подряд признается лучшим магазином в районе Менло-Атертон, а также является домом для специалистов по ремонту гибридных аккумуляторов. Это калифорнийская компания, которая знает, как позаботиться о нуждах калифорнийских водителей.

Правильное обслуживание вашего гибрида

Мы предлагаем широкий спектр услуг, связанных с вашим гибридным автомобилем и аккумуляторной батареей, которые выполняются на экспертном уровне.Эти услуги включают в себя:

• Замена аккумулятора гибрида
• Ремонт аккумулятора гибрида
• Полное обслуживание аккумулятора гибридного автомобиля

В нашей утвержденной ААА мастерской по обслуживанию работают опытные специалисты, обладающие опытом, необходимым для того, чтобы вы всегда получали максимальную отдачу. от вашего гибридного автомобиля. Когда ваши гибридные батареи работают правильно, вы сможете максимально эффективно расходовать топливо.

У нас есть подходящие услуги для вас

Мы упрощаем обслуживание вашего гибридного автомобиля в соответствии с вашим графиком и с вашим уровнем удовлетворения.У нас есть служба поддержки в нерабочее время, которую вы можете использовать, чтобы оставить свой автомобиль на ремонт рано утром. Мы предлагаем бесплатный бесплатный трансфер, который доставит вас туда, куда вам нужно, после высадки вашего автомобиля, а затем заберет вас, когда ваш автомобиль будет готов.

Оставим вас в пути

Если вы собираетесь на время оставить свой автомобиль у нас, воспользуйтесь нашими услугами по аренде автомобилей по разумным ценам. Вы можете отбуксировать свой автомобиль прямо к нам в любое время дня и ночи, и мы сразу же приступим к работе с вашим автомобилем.Мы также предлагаем услуги по ремонту шин, и на нашем сайте вы найдете купоны для экономии денег.

Позвольте Menlo Atherton Auto Repair отремонтировать ваш автомобиль и позаботиться о том, чтобы вы максимально эффективно использовали гибридные аккумуляторы. Позвоните нам, чтобы договориться о встрече, или принесите свой автомобиль и позвольте нам осмотреть.

(PDF) Разработка гибридной газовой и электрической установки для автомобилей с прямым впрыском топлива

124 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R.97 NR 1/2021

В конечном итоге были закуплены электродвигатели с контроллерами

, что является компромиссом между требуемой мощностью

и допустимыми размерами при обеспечении функции повышения

. Для питания двигателей BLDC

(бесщеточный двигатель постоянного тока) использовались контроллеры (рис.5), в которых реализован метод управления FOC

(полевое управление) с модулятором SVPWM

(пространственно-векторная широтно-импульсная модуляция)

. .Эти контроллеры относятся к семейству контроллеров с гальванической изоляцией

. В этом типе решения сильноточная часть

отделена от управляющей части контроллера

. Следовательно, требуется два типа источника питания.

Сильноточная часть питается от батареи, а управляющая часть

питается от отдельного источника напряжения,

обычно свинцово-кислотная батарея. В проекте использовались две модели электродвигателей

.Первый, с маркировкой: QS 8000W

273 (50H) E-car Export / V2, был установлен в ступицах колес

задней оси автомобиля Audi A3 (рис. 6). Вторая модель привода

: Golden Motor HPM-20 кВт (рис. 7) была установлена ​​на остальных автомобилях

на задний карданный вал

. Один двигатель в VW Touareg и два двигателя

работают параллельно на общем валу (Ford F-150).

Прототип аккумуляторной батареи

Прототип аккумуляторной батареи

спроектирован и изготовлен на базе популярных и легко доступных

отдельных 18650 ячеек емкостью 2500 мАч каждая.

Полная батарея установленных аккумуляторов, например В автомобиле Audi A3

спроектировано как последовательное соединение 20 модулей

с номинальным напряжением 3,64 В. Каждый из 20 модулей

представляет собой параллельное соединение 40 ячеек 18650, размещенных в пластиковых держателях

. Элементы, соединяющие отрицательный полюс и положительный полюс

, изготовлены из алюминиевого листа с дополнительными медными разъемами

, которые минимизируют падение напряжения.

Фиг.9. Аккумуляторная батарея, установленная в автомобиле с двигателем

контроллеры

Выводы

В статье представлены избранные результаты исследований и разработок

, связанных с проектом исследований и разработок

, выполняемым в отношении разработки и интеграции

гибридные системы с использованием электропривода

и системы LPG в автотранспортных средствах. В статье

представлена ​​лишь часть результатов работы и общая концепция

без детального анализа результатов исследования

в связи с тем, что проект еще не завершен.Проведенное исследование

и сбор данных в реальных условиях дороги

позволит провести сравнительную оценку, таким образом,

выявит преимущества и недостатки данного решения

. Проект ориентирован на модульность и повторяемость

элементов разрабатываемой системы. На этапе выбора электродвигателей

с взаимодействующими с ними преобразователями

было определено одинаковое значение номинального напряжения питания цепей питания

на уровне 72В.Такой подход

был оправдан как с экономической, так и с технической точки зрения

— снижение общих затрат на материалы системы

и стандартизация отдельных элементов

(аккумуляторный модуль, модули BMS и электрические жгуты).

С другой стороны, со временем оказалось неоптимальным

с точки зрения эффективности гибридных систем (значительные

токов, потери мощности и уровень генерируемых помех

).Комбинация электрической гибридной системы

и системы LPG, предназначенной для непосредственного впрыска топлива двигателей

, значительно снижает затраты на эксплуатацию автомобиля,

с более низкими затратами, связанными с модернизацией и

приобретением описанного решения. Кроме того, сжиженный нефтяной газ на

намного безопаснее для окружающей среды, чем другие ископаемые виды топлива. Это может быть

одной из альтернатив чисто электрическим транспортным средствам, которые в настоящее время являются относительно дорогими

и сталкиваются с отсутствием

соответствующей инфраструктуры.Эта система является ответом на

потребностей автомобильной промышленности, которые в настоящее время составляют

вон за счет двигателей с прямым впрыском топлива и электрического гибридного привода

.

Источник финансирования:

Проект, финансируемый Европейским Союзом: Ось приоритета I

Повышение потенциала и конкурентоспособности экономики региона

. Подмера 1.2.1: Поддержка передачи

знаний, инноваций, технологий и

коммерциализации результатов НИОКР и развития

НИОКР на предприятиях в рамках реализации

проекта №РППД.01.02.01-20-0051 / 16-

Разработка гибридной газогазовой установки электрического

электроснабжения автотранспортных средств.

Авторы: др инż. Марек Корзеневский, Политехника Белостоцкая,

Выдзял Электричны, ул. Wiejska 4d, 15-351 Białystok, E-mail:

[email protected]; Centrum Badawczo Rozwojowe ALEX

Sp. z o.o. E-mail: [email protected]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] ebrowski K., T. Detka, K.Malek, Анализа porównawcza

danych г raportów dotyczących emisji СО2 Ораз całkowitych

kosztów posiadania pojazdu elektrycznego ж odniesieniu сделать

pojazdu г napędem konwencjonalnym, Maszyny Elektryczne —

Zeszyty Problemowe, (2018), NR 3, 161-170

[2] Król E., Porównanie emisji zanieczyszczeń pojazdów z

napędem elektrycznym i spalinowym, Napędy i Sterowanie,

(2017), № 7/8, 140-143

[3] Патил К.R., Khanwalkar PM, Thipse SS, Kavathekar KP

и Rairikar SD, Разработка двигателя на смеси HCNG

с контролем выбросов NOx, Вторая международная конференция

по возникающим тенденциям в машиностроении и технологиях,

Nagpur (2009) , 1068-1074

[4] Мустафа К.