Существует большой интерес к полностью электрическим автомобилям, но гибридные транспортные средства также предлагают экономию топлива и экологические преимущества. Гибридные автомобили стремительно завоевывают популярность, и на то есть весомые причины. В условиях роста цен на топливо, ужесточения экологических требований и растущего интереса к снижению выбросов, гибриды стали выгодной и экологичной альтернативой традиционным автомобилям с бензиновыми и дизельными двигателями. Но как же они работают? В этой статье мы подробно разберем принцип работы гибридного автомобиля, его устройство, виды гибридных технологий и узнаем, какие преимущества и особенности делают эти машины такими востребованными.
Некоторые задаются вопросом, как работает гибридный автомобиль и является ли такой автомобиль газовым или электрическим. Проще говоря, ответ «да» для обоих — гибриды сочетают в себе газовый двигатель, батарею и электродвигатель, чтобы получить преимущества как газового, так и электрического двигателя. Кроме того, через свои тормозные системы гибриды могут «перерабатывать» кинетическую энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую. В отличие от полностью электрических транспортных средств, гибриды выделяют некоторые выбросы выхлопных газов. Это делает их хорошим выбором для водителей, которые хотят сэкономить топливо, не переходя на 100 процентов на электричество.
Сегодняшние гибриды бывают всех форм и размеров, от компактных хэтчбеков до трехрядных внедорожников. Многие из них превосходят своих коллег в дорожных тестах и преуспевают в рейтингах надежности.
Что такое гибридный автомобиль?
Гибридный автомобиль — это транспортное средство, которое использует комбинацию бензинового или дизельного двигателя и электрического мотора для привода в движение. Главная цель такой конструкции — максимально снизить расход топлива и уменьшить выбросы вредных веществ, используя возможности электрической тяги. В зависимости от условий движения, автомобиль может переключаться между двумя двигателями или использовать их одновременно, что помогает оптимально расходовать энергию.
Как работает гибридный автомобиль? Краткая история
Гибриды продаются в США с 2000 модельного года, когда крошечная каплевидная Honda Insight впервые попала в североамериканские дилерские центры. За его дебютом последовал Toyota Prius, который продавался в Японии с 1997 года. Вскоре «гибрид» стал сокращением для небольших, экономичных гибридных седанов.
С тех пор гибридные технологии стали обычным явлением, и многие распространенные модели предлагают гибридную трансмиссию. Транспортные средства «гибридизируются», чтобы улучшить экономию топлива, но некоторые гибриды, такие как пикап Ford F-150 Hybrid, используют свои гибридные силовые агрегаты для обеспечения дополнительной электрической мощности для буксировки или более быстрого ускорения.
Современные гибриды могут стоить столько же или меньше, чем сопоставимый автомобиль с газовым двигателем, или, по крайней мере, со временем сэкономить деньги. Большинство из них надежны и имеют высокие рейтинги удовлетворенности владельцев, и многие ездят лучше, чем их негибридные коллеги. Их не нужно подключать, и их можно заправить на любой заправке.
Основные компоненты гибридного автомобиля
Чтобы лучше понять, как работает гибридный автомобиль, разберем его ключевые компоненты:
- ДВС (двигатель внутреннего сгорания) — стандартный бензиновый или дизельный двигатель, который активируется при высоких нагрузках или когда требуется дополнительная мощность.
- Электромотор — основной источник энергии в режиме низкой нагрузки. Он может работать отдельно или вместе с ДВС для снижения расхода топлива.
- Батарея — аккумуляторная батарея, которая питает электромотор. Она заряжается во время работы двигателя или рекуперации энергии при торможении.
- Инвертор — преобразует постоянный ток из батареи в переменный, который необходим электромотору для работы.
- Устройство рекуперации энергии — система, преобразующая кинетическую энергию при торможении в электрическую, заряжая батарею.
Эти компоненты работают слаженно благодаря бортовому компьютеру, который отслеживает условия движения и в реальном времени регулирует использование энергии.
Итак, как работает гибридный автомобиль? Основные режимы
1. Режим электрического хода
Когда автомобиль движется на малых скоростях или в городских условиях, он может полностью перейти на питание от электромотора. Это позволяет минимизировать расход топлива и снизить шум. Электрический режим также удобен для поездок на небольшие расстояния, где работа ДВС была бы неэффективной.
2. Режим комбинированной работы
Когда требуется больше мощности, например, при разгоне или движении на высокой скорости, гибридный автомобиль использует одновременно и двигатель внутреннего сгорания, и электромотор. Такая комбинированная работа обеспечивает динамику и позволяет сократить расход топлива за счет распределения нагрузки между двигателями.
3. Режим подзарядки
В этом режиме происходит зарядка батареи, когда двигатель внутреннего сгорания работает более активно, или при использовании рекуперативного торможения. Рекуперативное торможение собирает энергию, теряемую при торможении, и направляет её обратно в батарею, что увеличивает её заряд.
Виды гибридных автомобилей
1. Мягкие гибриды (Mild Hybrid)
В мягких гибридах электромотор не может приводить автомобиль в движение сам по себе. Он лишь помогает ДВС, когда требуется дополнительная мощность, например, при разгоне. Мягкие гибриды являются самыми доступными, так как имеют небольшую батарею и менее сложную систему.
2. Полные гибриды (Full Hybrid)
Полные гибриды могут передвигаться как на электротяге, так и на ДВС, или используя оба одновременно. Это наиболее популярный вид гибридов, так как он сочетает в себе экономичность и мощность. Примером таких автомобилей служат Toyota Prius и Ford Fusion Hybrid.
3. Подключаемые гибриды (Plug-in Hybrid)
Подключаемые гибриды, или PHEV, могут заряжаться от внешнего источника питания, например, от розетки. Это позволяет автомобилю передвигаться на большей дистанции исключительно на электротяге, что делает его особенно выгодным для коротких поездок. Среди популярных PHEV — Mitsubishi Outlander PHEV и BMW 330e.
Гибридная технология
Гибриды сочетают в себе бензиновый двигатель, электродвигатель и аккумуляторную батарею. Электродвигатель приводит автомобиль в движение на низких скоростях (обычно до 30 миль в час, в зависимости от того, сколько заряда имеет батарея) или при низких требованиях к мощности, в то время как газовый двигатель включается на более высоких скоростях, где он более эффективен и делает большую часть своей мощности, или когда вам нужно быстро ускориться или подняться на холмы. Нет необходимости подключать автомобиль, потому что газовый двигатель заряжает аккумулятор автомобиля.
Гибриды также оснащены рекуперативными тормозами, которые захватывают импульс для создания электричества, когда автомобиль замедляется. Это электричество также используется для подзарядки батареи. Для сравнения, тормоза обычного автомобиля просто создают трение, которое превращается в непригодное для использования тепло.
Гибриды настолько экономичны, потому что они используют энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую
Хотя гибриды в целом более эффективны, чем их газовые аналоги, можно ожидать более высокой экономии топлива в городской езде (где электродвигатель оказывает большее влияние), чем на длинных участках шоссе на более высоких скоростях. Это противоположно тому, к чему мы привыкли с обычными транспортными средствами.
Эти компоненты работают слаженно благодаря бортовому компьютеру, который отслеживает условия движения и в реальном времени регулирует использование энергии.
Гибриды имеют мало недостатков
В старых гибридах водители, возможно, чувствовали легкое содрогание, когда включался газовый двигатель, а система рекуперативного торможения, возможно, затрудняла остановку. Большинство из этих проблем теперь исчезли, и испытания транспортных средств показывают, что большинство современных гибридов, как правило, ездят более плавно и имеют большую мощность, чем их негибридные аналоги.
Небольшое последствие заключается в том, что гибриды часто используют электронную бесступенчатую трансмиссию, форму вариатора, которая способствует улучшению экономии топлива, но также может демонстрировать монотонный «дребезжащий» звук от газового двигателя. Кроме того, водители могут заметить так называемое, ощущение «вспышки», когда двигатель внезапно, кажется, вращается громко, к примеру во время слияния шоссе или подъема на холм.
Несмотря на добавление всех этих дополнительных технологий, многие гибриды стоят примерно столько же, сколько и их негибридные версии. Если гибрид стоит дороже, наш анализ показал, что во многих случаях ежемесячная экономия топлива перевешивает любое увеличение ежемесячного платежа, экономя ваши деньги с первого дня. Гибридные батареи во многих долгоиграющих моделях доказали свою надежность на протяжении десятилетий и сотен тысяч миль.
Преимущества гибридных автомобилей
- Экономия топлива: Гибридные автомобили потребляют меньше топлива за счет использования электромотора на низких скоростях и во время остановок, что снижает общие эксплуатационные расходы.
- Снижение выбросов: Благодаря оптимальному использованию электродвигателя гибриды выбрасывают меньше CO₂ и других вредных веществ, что делает их экологичнее традиционных автомобилей.
- Увеличенный ресурс тормозной системы: Рекуперативное торможение снижает нагрузку на тормоза, что уменьшает их износ и продлевает срок службы.
Гибриды против электромобилей
Полностью электрические транспортные средства не имеют бензинового двигателя, и их нужно подключить для подзарядки аккумулятора. Они часто могут проехать более 200 миль на зарядке и могут заряжаться дома или на общественных зарядных устройствах.
Тем не менее, подзарядка электромобиля занимает гораздо больше времени, чем заправка автомобиля газом — от 20 минут до нескольких часов, в зависимости от того, сколько миль вам нужно и насколько мощное зарядное устройство, которое вы используете, — найти зарядную станцию на дороге не так просто, как найти заправочную станцию. Это делает гибриды более удобными для людей, которые не живут рядом с зарядными станциями для электромобилей, не могут заряжать прямо из дома или часто совершают длительные поездки.
Считается, что чистые электромобили более эффективны, чем гибриды, и часто стоят дешевле в обслуживании и ремонте. Однако в некоторых случаях гибрид может стоить дешевле в владении и эксплуатации, чем аналогичный электромобиль. Это особенно актуально для небольших внедорожников и компактных автомобилей.
Что насчет подключаемых гибридов?
В отличие от чистых электромобилей или обычных гибридов, подключаемые гибридные электромобили работают как гибрид, но также могут быть подключены к специальной розетке или зарядному устройству для электромобилей. Полностью заряженные, они могут работать в основном на электрической энергии примерно 20-40 миль (в зависимости от транспортного средства), пока они не перейдут обратно на обычную гибридную работу.
Тем не менее, из-за дополнительного веса их более крупных батарей, двигателей и бортового зарядного оборудования, подключаемый гибрид, как правило, стоят дороже и получают худший пробег, чем обычный гибрид, как только этот электрический заряд иссякнет. Если автомобиль заряжается ежедневно и у вас к примеру недлительная поездка на работу, автомобиль почти не будет потреблять топливо. Во всех остальных ситуациях расход топлива может быть выше, чем у обычного гибридного аналога.
Подходит ли вам гибрид?
Современные гибриды могут стоить столько же или меньше, чем сопоставимый автомобиль с газовым двигателем, или, по крайней мере, со временем сэкономить вам деньги. Большинство из них надежны и имеют высокие рейтинги от владельцев, и многие проявляют себя на дороге лучше, чем их негибридные коллеги. Их не нужно подключать, и их можно заправить на любой заправке.
Часто задаваемые вопросы:
1. Насколько часто нужно заряжать гибридный автомобиль? Для обычных гибридов зарядка не требуется, так как батарея заряжается автоматически при движении и торможении. Для подключаемых гибридов рекомендуется заряжать батарею от внешнего источника для максимальной эффективности.
2. Сколько служит батарея гибридного автомобиля? Срок службы батареи гибрида составляет в среднем 8-10 лет, однако производители предлагают гарантию на батарею до 100 тысяч километров или больше, в зависимости от модели.
3. Какие расходы на обслуживание гибридов? Техническое обслуживание гибридов мало чем отличается от обслуживания традиционных автомобилей. Благодаря системе рекуперативного торможения и меньшему износу двигателя затраты на обслуживание могут быть ниже, чем у автомобилей с ДВС.
4. Можно ли гибридный автомобиль использовать зимой? Гибриды работают и в зимнее время, но холод может снизить эффективность батареи. Современные гибриды оснащены системами, которые поддерживают нормальное функционирование аккумуляторов в холодных условиях.
Гибридные автомобили открывают новую эру вождения, сочетая в себе экономичность, экологичность и продвинутые технологии. Они подходят для различных условий, от городских поездок до дальних путешествий, и предлагают множество преимуществ для тех, кто хочет сократить расходы на топливо и уменьшить свой углеродный след. Выбор гибрида — это не только разумное вложение, но и шаг в будущее экологичных технологий.
