Принцип роботи гібридного автомобіля

Запуск системи:
Система подачі енергії включається, коли електронний ключ дає підтвердження, що водій перебуває в салоні. При включенні запалювання система здійснює перевірку нормальної роботи всіх датчиків, двигуна, електромотора, генератора і батареї. Після цього перемикачі на різних компонентах високовольтної системи, таких як електромотор, генератор і батарея, включаються - машина готова до поїздки.
Відключення системи:
Після відключення запалення і до того, як водій покине салон автомобіля, компоненти високовольтної системи відключаються, і після підтвердження відключення цих систем комп'ютер управління гібридною системою також відключається.
Управління потужністю двигуна:
Система здійснює контроль за споживанням енергії по всьому автомобілі. Вона визначає, чи потрібно зупинити бензиновий двигун і задіяти замість нього електромотор або продовжувати рух автомобіля за рахунок роботи бензинового двигуна. Система приймає ці рішення, грунтуючись на поточному стані автомобіля, тобто виходячи з потреби в прискоренні, а також на сигналах стану, що подаються комп'ютером акумулятора. При першому запуску автомобіль починає працювати від свого електромотора, але за умови, що температура навколишнього повітря не занадто низька і заряд акумулятора достатній. Для того щоб привести в рух автомобіль з використанням електроенергії, двигун спочатку запускається від генератора і одночасно система виробляє розрахунок енергії, необхідної для всього автомобіля. Далі система розраховує умови руху, при яких буде забезпечена максимальна ефективність, необхідна для вироблення цієї кількості енергії, і направляє двигуну сигнал на встановлення певної кількості оборотів. У подальшому контроль за кількістю обертів двигуна здійснює генератор. Потужність двигуна контролюється за рахунок обліку потужності, що витрачається безпосередньо на рух автомобіля, потужності, виробленої електричними пристроями, і потужності, необхідної для допоміжного обладнання та підзарядки батареї. За рахунок оптимізації контролю потужності двигуна забезпечується підвищена економічність витрати палива.
Контроль руху:
Загальна потужність гібридної силової установки складається з поєднання потужностей бензинового двигуна і електромоторів. На малих швидкостях більшу кількість енергії надходить від електромоторів. Така комбінація створює відчуття плавного контролю над потужністю. Навіть якщо бензиновий двигун використовується не постійно, особливо в умовах частих зупинок при русі, ніколи не відчувається нестачі потужності.
Контроль регенеративного гальмування:
Для оптимізації кількості зберігається енергії система гальмування, керована електронікою, приймає рішення про те, коли слід використовувати гідравлічні гальма, а коли - регенеративне гальмування. Система намагається застосовувати регенеративне гальмування якомога частіше з метою оптимізації процесу збереження енергії.
Переваги автомобілів з гібридною установкою
1. Економна експлуатація
Економна експлуатація - головна перевага гібридів. Щоб досягти її, необхідно було шукати баланс, тобто врівноважити всі технічні показники машини, але при цьому зберегти всі корисні параметри звичайного автомобіля: його потужність, швидкість, здатність до швидкого розгону, і безліч інших, дуже важливих характеристик, закладених в сучасних автомобілях. Мало того, здатність накопичувати енергію, у тому числі і не втрачати даремно кінетичну енергію руху під час гальмування, а заряджати акумуляторні батареї, крім основних явних переваг, привнесло автолюбителям деякі побічні «дрібні радості», наприклад, менший знос гальмівних колодок.
Як була досягнута економія:
-Зниженням обсягу та потужності двигуна;
-Робота двигуна в оптимальному і рівномірному режимі, у значно меншій залежності від умов їзди;
-Повна зупинка роботи двигуна, коли це необхідно;
-Можливість руху тільки на електродвигунах;
-Рекуперативне гальмування з зарядкою акумулятора.
Вся ця система до такого ступеня складна, що стала можлива повною мірою тільки в сучасних умовах, з застосуванням досить непростих алгоритмів роботи бортового комп'ютера. Навіть правильне й ефективне (з точки зору безпеки) гальмування здійснюється бортовим комп'ютером.
2. Екологічна чистота
Зниження витрати вуглецевого палива, негайно позначилося на екологічній чистоті. Повна зупинка роботи двигунів в місцях скупчення автомобілів на дорогах міст, і насамперед у пробках, має найбільшу першорядну роль. Застосування ж акумуляторних батарей, набагато меншої місткості, ніж в електромобілях, знизила проблему утилізації використаних акумуляторів. Розвиток гібридної технології в громадському транспорті, і для вантажних автомобілів, ще більше поліпшить екологічну обстановку міст.
3. Хороші ходові характеристики
Тепер немає необхідності встановлювати двигун з розрахунку пікових навантажень експлуатації. У момент, коли необхідне різке посилення тягової навантаження, в роботу включаються одночасно як електро-, так і звичайний двигун (а в деяких моделях і додатковий електродвигун). Це дозволяє заощадити на установці менш потужного двигуна внутрішнього згоряння, що працює основний час в найбільш сприятливому для себе режимі. Таке рівномірний перерозподіл і накопичення потужності, з наступним швидким використанням, дозволяє використовувати гібридні установки в автомобілях спортивного класу і позашляховиках. Незважаючи на те, що електродвигуни мають досить сильним крутним моментом в перерахунку на масу і габарити двигуна, в порівнянні з іншими двигунами, розробники все-таки в ряді моделей встановлюють не надто потужні електродвигуни, зменшуючи їх габарити. При цьому, з метою підсумовування потужностей, застосовуються комбіновані схеми передачі крутного моменту, з прямою передачею механічного крутного моменту, безпосередньо від двигуна. Така схема називається «гібридно-спільний привід».
4. Збільшення дальності пробігу
Час - це найцінніший ресурс для людини. Виняток половини заїздів на заправні станції, і навіть більшої кількості таких заїздів, при їзді по місту, вивільняє в автовласника деяку кількість часу для інших великих і важливих справ.
5. Збереження та повторне використання енергії
Усунутий головний недолік двигуна на вуглецевому паливі - неможливість повернення енергії назад в вуглецеве паливо. Інженери з транспорту давно намагалися зберегти енергію руху при гальмуванні, щоб її повторно використовувати. Наприклад, застосовувалися спеціальні конструкції з великою маховиком. Але тільки електричну енергію вдається зберегти з самими мінімальними втратами і максимально дешево. Як накопичувач застосовуються як акумулятори, так і спеціальні конденсатори.
6. Звичайна заправка паливом
У електромобілів поки є один великий недолік - необхідність зарядки акумулятора. Процес довгий, і вимагає деякого спеціально обладнаного пункту зарядки. Таким чином він стає непридатним для тривалих і далеких поїздок. Але вже розроблені технології, що дозволяють заряджати літій-іонні акумулятори з електродами з наноматеріалів до 80% ємності за 5-15 хвилин.
У гібридного автомобіля цей недолік усунуто. Заправка здійснюється за звичною схемою, звичайним вуглецевим паливом, тоді, коли це необхідно, і подальший рух можна негайно продовжити.
У міському циклі експлуатації гібридний автомобіль 80% часу працює в режимі електромобіля. У лютому 2006 року автолюбителі з США змогли зламати електронну систему управління Toyota Prius, і навчилися примусово перемикати автомобіль у режим електромобіля. Французька компанія PSA Peugeot Citroen до 2010 року почне серійне виробництво гібридних версій Peugeot 307 і Citroen C4. В автомобілях передбачено режим електромобіля на швидкостях менше 50 км / год . Водій може за бажанням включати режим електромобіля.
Недоліки автомобілів з гібридною установкою
1. Висока складність
Гібридні автомобілі складніше і дорожче традиційних автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння. Акумуляторні батареї мають невеликий діапазон робочих температур, схильні саморазряду. Крім того, вони дорожче в ремонті. Досвід автоіндустрії США говорить про те, що автомеханіки беруться за ремонт гібридних автомобілів з великим небажанням. США намагаються вирішити проблему дорожнечі податковими пільгами.
Далеко не всі великі автовиробники змогли створити власну гібридну систему. Компанія Porsche відмовилася від спроб самостійного виробництва гібридного автомобіля. Компанія Mitsubishi спочатку не намагалася створити гібридний автомобіль, а сконцентрувала всі свої зусилля на розробці електромобілів. Найбільш вдала на сьогодні серійна розробка - Hybrid Synergy Drive (вимовляється [хайбрід сінеджі драйв]) компанією Toyota.
2. Утилізація акумуляторів
Гібридні автомобілі, як і електромобілі, хоч і в меншій мірі, схильні до проблеми утилізації акумуляторів. Вплив викидаються акумуляторів на навколишнє середовище, мабуть, ніхто не досліджував. А адже воно може бути небезпечним.
3. Висока вартість деяких моделей.
Природно складність і "нетрадиційність" створення деяких моделей тягне за собою збільшення ціни на автомобілі.
Екологія і нафтова дійсність - чого можна чекати?
Екологія і нафтова дійсність
Нещодавно опубліковану доповідь Міжурядової групи експертів ООН дає можливість зрозуміти, що близько 90% від всіх змін клімату (аж ніяк не на нашу користь) - це підсумок дії людства на навколишнє середовище. Кожен чув жахливі історії про те, що одного разу арктичні льоди розтануть, рівень води в океані підніметься, і цілі регіони виявляться затопленими. Останнім часом лякають слова «парниковий ефект» у всіх на слуху. Діяти потрібно рішуче і вже зараз. Братися за вирішення цієї проблеми можуть багато, але просто не хочуть і тим самим ставлять під загрозу майбутні покоління.
За словами Ганса Верольма (Hans Verolme), директора дослідницьких програм з кліматичних змін Всесвітнього Фонду дикої природи (WWF), погіршення умов життя мільярдів людей і зниження добробуту економік багатьох країн прямо залежать від глобальних змін клімату. Вчені стверджують, що якщо не скоротити викиди двоокису вуглецю найближчим брешемо, людству доведеться зіткнутися з несподіваними й непередбачуваними наслідками своїх же помилок, і те, що здавалося неможливим, в кінці кінців відбудеться
На щастя, деякі успішні компанії вже зараз готові понести збитки, піти назустріч екологам і всіляко протистояти лихо, що насувається. Зовсім недавно, наприклад, 150 компаній з Європи, Сполучених Штатів, Китаю та Австралії на конференції в Буенос-Айресі. підписали документ-прохання про прийняття урядами держав заходів по боротьбі з негативними чинниками, що викликають глобальне потепління. Серед організацій, що беруть участь у проекті, можна відзначити розробника мобільних телефонів Nokia, відому всім спортсменам компанію Nike, а також Britsh Airways, eBay, L `Oreal. Як бачимо, бізнесмени зацікавлені у підтримці приватними і державними структурами програм з посилення контролю за екологією виробництва товарів та надання послуг, заохочення «зелених» ініціатив.
Кінець осені 2007 року для ринку нафти ознаменувався непередбачуваними ціновими рекордами, десятками мільйонів доларів доходів для одних учасників і збитків для інших. У цей період ціна нафти встигла подолати кілька рубежів і впритул наблизилася до позначки в $ 100, хоча на початку цього року на ринку за барель викопного палива платили всього $ 50. Серед факторів, що впливають на зростання цін на чорне золото, багато експертів відзначають нестабільність долара, ситуацію в Іраку, Туреччини, природні катаклізми, невизначеність у відносинах з Іраном.
Крім зростання цін, стикаємося ще з однією проблемою вже недалекого майбутнього - нафту скоро закінчиться, тому що є одним з вичерпаних ресурсів. На перших парах брак сировини індустрія відчувати не буде, однак для задоволення потреб енергетиків добувачам вже зараз необхідно запускати нові потужності для виробництва нафти. За прогнозами аналітиків, обсяги необхідних капіталовкладень в сегмент ближче до 2030 року можуть перевищити 5 трильйонів доларів.
Може здатися дуже дивним, проте слід зазначити, що практично абсолютна залежність індустрії від викопних джерел енергії (до 90% у 2030 році) може спровокувати нестачу їжі для мільярдів людей! На перший погляд, немає будь-якого зв'язку між цими двома абсолютно різними секторами. Однак розглянемо таку ситуацію - нафта дорожчає, і споживач намагається знайти альтернативу чорному золоту. Один з варіантів - біопаливо, що виробляється з сільськогосподарських культур. Фермери готові віддати значну частину угідь під вирощування технічних зернових, і до певного моменту це буде вигідно. З іншого боку, на збільшення вартості продуктів харчування впливає зростання цін на експорт, викликане тією ж нестабільністю на ринку нафти. Щоб знайти вихід із ситуації, що склалася, економісти пропонують реформувати сільське господарство і звернутися до забутого в позаминулому столітті натуральному виробництву.
Саме тому що гібридні двигуни значно знижують шкідливі викиди в атмосферу, при цьому не втрачаючи ходових якостей і залишаючись звичним для всіх видом транспорту, який не потрібно заново освоювати і рекламувати людству, можливо пора поглянути в майбутнє, де водій автомобіля перестане бути ворогом екологу.
Гібриди сьогодні у світі
Toyota лідирує за кількістю гібридів і активно випускає ці автомобілі з 1997 року, причому в модифікаціях як звичайних автомобілів серії Prius, джипів-позашляховиків серії Lexus RX 400h, так і автомобілів люкс-класу - Lexus LS 600h.
За підсумками 2006 року в усьому світі було продано понад півмільйона тільки моделі Prius. Технологію гібридного приводу Toyota HSD ліцензували Ford (Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid). Масове виробництво гібридних автомобілів стримується дефіцитом нікель-метал-гідридних акумуляторів.
У 2006 р . в Японії було продано 90410 гібридних автомобілів, що на 47,6% більше, ніж у 2005 р .
У 2006 році продажі гібридних автомобілів у США виросли на 22% у порівнянні з 2005 роком. Гібридні автомобілі в США займають 1,5% ринку нових легкових автомобілів. Усього за 2006 рік у США було продано 251000 гібридних автомобілів (без обліку продажів Saturn VUE Green Line корпорації GM).
У 2007 році продажі гібридних автомобілів у США виросли на 38% у порівнянні з 2006 роком. Гібридні автомобілі в США займають 2,15% ринку нових легкових автомобілів. Всього за 2007 рік у США було продано близько 350000 гібридних автомобілів (без обліку продажів корпорації GM).
Всього з 1999 р . до кінця 2007 р . в США було продано 1002000 гібридних автомобілів.
Гібридні автомобілі сьогодні в Росії:
На думку більшості експертів, для вітчизняного споживача століття гібридизації ще не настав. Розробники лише придивляються до нашого ринку і обережно викидають в павільйони автосалонів дрібні партії нових моделей гібридів.
Причин такої поведінки виробників автомобілів може бути декілька. Перший фактор - ціни. Якщо за кордоном гібрид обходиться покупцеві всього на пару тисяч доларів дорожче, то в нашій країні інший раз доводиться переплачувати у кілька разів більше. На ринку Росії не працює перевірена схема окупності витрат і розрекламованій економії.
Інша причина - банальне незнання більшістю наших співвітчизників простих речей - «що це таке» і «як це працює». (Інформацію про гібриди дивіться за посиланням - http://www.biauto.ru/info.shtml)
Безсумнівно, в найближчому майбутньому гібриди на вітчизняних дорогах будуть залишатися надбанням заможних людей - або як іграшку на пару місяців, або як полюбився засоби пересування на кожен день.

Перспективи гібридних автомобілів - гібриди сьогодні і завтра
Багато споживачів стверджують, що їздити на гібриді сьогодні модно. Спасибі компаніям, що займаються рекламою гібридних автомобілів. Своє завдання - впровадити у свідомість людини, що це їзда на екологічно більш чистому автомобілі вітається громадськістю, - вони небезрезультатно виконують. Про це нам говорить статистика і останні новини:
-Toyota оголосила про намір до 2007 року збільшити обсяг випуску гібридних автомобілів (автомобілів, оснащених одночасно двигуном внутрішнього згорання і електромотором) до 300 тисяч на рік, а до 2012 року взагалі перейти виключно на випуск гібридів;