Гібридний автомобільГібридним автомобілем називається транспортний засіб, що приводиться в рух за допомогою гібридної силової установки. Відмінною особливістю гібридної силової установки є використання двох і більше джерел енергії і відповідним їм двигунів, що перетворюють енергію в механічну роботу. У деяких джерелах інформації використовується термін "гібридний двигун", який з технічної точки зору невірний.
Незважаючи на різноманіття джерел енергії (теплова енергія бензину або дизельного палива, електроенергія, енергія стисненого повітря, енергія стисненого зрідженого газу, сонячна енергія, енергія вітру та ін) в промисловому масштабі на гібридних автомобілях використовується комбінація двигуна внутрішнього згоряння та електродвигуна.
Головна перевага гібридного автомобіля полягає в істотному скороченні витрати палива і викидів шкідливих речовин в атмосферу, яке досягається:
узгодженій роботі ДВЗ і електродвигуна;
застосуванням акумуляторів великої ємності;
використанням енергії гальмування, т.зв. рекуперативне гальмування, перетворює кінетичну енергію руху в електроенергію.
Разом з тим, в гібридних автомобілях використовується безліч інших інноваційних розробок, що дозволяють економити паливо і берегти атмосферу, в тому числі: система зміни фаз газорозподілу; система стоп-старт; система рециркуляції відпрацьованих газів; система підігріву охолоджуючої рідини відпрацьованими газами; поліпшена аеродинаміка; електропривід допоміжних пристроїв (водяного , кліматичної установки, підсилювача керма та ін); шини із зниженим опором коченню.
Необхідно відзначити, що більший ефект від гібридних автомобілів спостерігається при русі в міському циклі, який характеризується частими зупинками, роботою в режимі холостого ходу. При русі з постійною високою швидкістю (приміський цикл) гібриди не так ефективні.
Залежно від характеру взаємодії двигуна внутрішнього згоряння та електродвигуна розрізняють такі схеми гібридних силових установок: послідовна, паралельна, послідовно-паралельна.
Послідовна схема гібридного автомобіляПри послідовній схемі автомобіль приводиться в рух від електродвигуна. Двигун внутрішнього згоряння з'єднаний тільки з генератором, який в свою чергу живить електродвигун і заряджає акумуляторну батарею.
У гібридному автомобілі з послідовною схемою силової установки, як правило, передбачається можливість підключення до електричної мережі після закінчення поїздки. Такі автомобілі носять назву Plug-in Hybrid (дослівно - підключається гібрид). Реалізація даної функції передбачає використання акумуляторів збільшеної місткості (літій-іонні акумулятори), призводить до скорочення використання ДВЗ і відповідно зниження шкідливих викидів.
Plug-in Hybrid
Представниками Plug-in Hybrid є автомобілі Chevrolet Volt, Opel Ampera. Їх ще називають електромобілями із збільшеним радіусом дії (Extended Range Electric Vehicle, EREV). Ці автомобілі мають можливість руху до 60 км на енергії акумуляторів і до 500 км на енергії генератора, що приводиться в дію ДВС.
Паралельна схема гібридного автомобіляУ паралельній схемі електродвигун і двигун внутрішнього згоряння встановлюються таким чином, що можуть працювати як самостійно, так і спільно. Це досягається шляхом з'єднання ДВС, електродвигуна і коробки передач за допомогою автоматично керованих муфт.
Гібридні автомобілі, що використовують паралельну схему, носять назву Mild Hybrid (дослівно - помірний гібрид). У них використовується електродвигун малої потужності (порядку 20 кВт), який забезпечує, як правило, додаткову потужність при прискоренні автомобіля. У більшості конструкцій електродвигун, розташований між ДВС і коробкою передач, виконує також функцію стартера і генератора.
Mild Hybrid
Відомими гібридними автомобілями з паралельною схемою є Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid, Hyundai Elantra Hybrid. Піонером у цій галузі є Honda і її система Integrated Motor Assist, IMA (дослівно - інтегрований помічник двигуна).
При роботі системи IMA можна виді наступні характерні режими:
Робота від електродвигуна.
Спільна робота ДВЗ і електродвигуна.
Робота від ДВЗ з одночасною зарядкою акумулятора від електродвигуна в режимі генератора.
Зарядка акумуляторної батареї в режимі рекуперативного гальмування.
Послідовно-паралельна схема гібридного автомобіляПри послідовно-паралельною схемою двигун внутрішнього згоряння і електродвигун з'єднані через планетарний редуктор. При цьому потужність кожного з двигунів може передаватися на привідні колеса одночасно в співвідношенні від 0 до 100% від номінальної потужності. На відміну від паралельної схеми в послідовно-паралельну схему доданий генератор, що забезпечує енергією роботу електродвигуна.
Full Hybrid
Гібридні автомобілі, що використовують послідовно-паралельну схему, носять назву Full Hybrid (дослівно - повний гібрид). Відомими повними гібридами є автомобілі Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid. У цьому сегменті ринку гібридних автомобілів панує компанія Toyota і її система Hybrid Synergy Drive, HSD.
Силова установка системи HSD являє собою двигун внутрішнього згоряння (з'єднаний з водило планетарного редуктора), електродвигун (з'єднаний з коронною шестірнею планетарного редуктора), генератор (з'єднаний з сонячною шестірнею планетарного редуктора).
Двигун внутрішнього згоряння працює по циклу Аткінсона, при якому реалізуються посередні показники потужності на низьких оборотах, відповідно досягається велика паливна економічність і менші шкідливі викиди.