Преимущества гибридного привода перед механическим и электрическим

17 февраля, 2011 |  
Рубрика: Ё-Статьи

Так в чём же преимущества гибридного привода перед механическим и электрическим?! Этот вопрос задают многие, но не все знают на него ответ. Попробуем разобраться на простых доводах и примерах.

Сначала следует сказать о существующих конфигурациях силовых установок в приводе гибридных автомобилей.

В параллельном гибриде (англ. parallel hybrid) приводить в действие автомобиль могут как двигатель внутреннего сгорания (ДВС) так и электродвигатель, есть также режимы движения когда два двигателя совместно передают необходимый крутящий момент на колёса. Чаще всего в такой схеме ДВС, электродвигатель и коробка передач соединены автоматически управляемыми муфтами.

Мягкий параллельный гибрид (англ. mild parallel hybrid). Автомобили с этой схемой могут тронуться с места только с помощью ДВС и используют электродвигатель, прежде всего, когда ДВС требуется дополнительная мощность. Как правило, это компактный электродвигатель с мощностью не больше 20 кВт. В его функции входит обеспечение режима auto-stop/start (автоматическое выключение ДВС и возможность быстрого запуска) во время движения накатом, торможении или остановки. Также электромотор используется для режима рекуперативного торможения.
Последовательно-параллельная схема (англ. series-parallel hybrid) распределяет мощность тяги между двумя двигателями через планетарный делитель мощности в зависимости от режимов движения. Привод автомобиля на низких скоростях, а также при остановке, происходит только от электродвигателя. Электродвигатель в данной схеме работает только для привода колёс и в режиме рекуперации.

В последовательном гибриде (англ. series hybrid) ДВС вращает генератор, который заряжает батареи и приводит в действие электромотор с передачей крутящего момента в трансмиссию. Таким образом у ДВС в этой схеме нет механической связи с колёсами. Вся его работа направлена на преобразование механической энергии в электрическую. Такой механизм уже долгое время используется на дизель-электрических локомотивах, карьерных самосвалах, морских судах. Фердинанд Порше использовал эту установку в начале XX века в гоночных автомобилях.

Подключаемый гибрид (англ. plug-in hybrid) имеет розетку для подзарядки батарей от внешней электросети. Движение начинается на аккумуляторных батареях, после разрядки которых, включается маломощный ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид. Концепция plug-in hybrid является привлекательной для тех, кто стремится повысить экологичность своего автомобиля на дороге и минимизировать использование ДВС.

Основные преимущества применения гибридного привода заложены в больших возможностях при достижении требуемых технических характеристик. Достижимо это стало благодаря новым технологиям, получившим развитие в последние 10-20 лет. Кроме этого дополнительными преимуществами гибридного привода являются:

1. Экономичность. Применение электропривода позволяет обеспечить снижение расхода топлива на 30% и более в сравнении с традиционными механическими системами, что помимо снижения затрат на топливо обеспечивает соответствующее увеличение максимального запаса хода на одном баке.
2. Компоновочные преимущества. Отсутствие жестких кинематических связей элементов трансмиссии позволяет их применять без существенного изменения существующей компоновки автомобиля. Применение электропривода идеально подходит для многоосных специальных шасси с практически неограниченными возможностями по вариантам базы автомобиля, количеству осей, колесной формулы, типу и расположению энергетической установки (дизельный, бензиновый, газовый ДВС, газотурбинная установка).
3. Увеличение пробега без участия ДВС. Наличие на борту накопителя энергии помимо существенного увеличения экономических (уменьшение расхода топлива и соответственно рост максимального запаса хода на одном баке) и динамических характеристик транспортного средства позволяет обеспечить пусть и ограниченный, но важный пробег с выключенной или вышедшей из строя энергетической установкой.
4. Увеличенное полезное пространство салона. За счёт использования электромеханической трансмиссии, автомобиль освобождается от компонентов системы привода, в котором размещались механические детали. За счёт уменьшенных габаритных размеров силовой установки сокращается объём подкапотного пространства. Отсюда салон автомобиля становится просторнее, чем в машине с традиционным приводом, что является дополнительным преимуществом перед автомобилями в габаритах данного класса.
5. Возможность автоматизации. По своей сути привод электротрансмиссии является полностью автоматическим. Все воздействия водителя на органы управления автомобиля преобразуются в электрические сигналы системы управления.
6. Ремонтопригодность. Достигается благодаря модульности конструкции, которой обладает электропривод, и отсутствию механической связи энергетической установки и колёс, что является классическим примером гибридного привода.
7. Режим «электростанция». Энергетическая установка транспортного средства имеет возможность обеспечения внешних потребителей электроэнергией, эквивалентной мощности энергетической установки, что позволяет использовать автомобиль в бытовых условиях как миниэлектростанцию.

Сегодня один из основополагающих векторов перспектив развития автомобильной промышленности направлен на снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. В основном все работы в этом направлении сведены к оптимизации процессов сгорания топлива в двигателе. Однако одной оптимизации ДВС будет недостаточно для достижения заданных параметров. Для решения вопроса экологичности нужно развивать альтернативные схемы привода: электрический и гибридный.

На первый взгляд наиболее экологичным является электрический привод. Но если учесть выбросы при производстве электроэнергии, то возникнет ряд проблем. Когда выпуск электромобилей приобретёт массовый характер, то для зарядки передвигающихся по планете электромобилей придётся увеличить производство электроэнергии в четыре раза, что является практически неразрешимой проблемой.

Кроме этого, в электромобилях и plug-in гибридах как правило используются литий-ионные аккумуляторы, которые имеют ряд преимуществ, но в тоже время и ряд серьёзных недостатков: более высокие выбросы СО2 при производстве, утилизация после окончания срока службы, удорожание автомобиля из-за применения дорогостоящих материалов, ограниченная дальность хода только на батарее, необходимость длительной зарядки, большая масса, неразвитая сопутствующая инфраструктура. Компромиссом указанных недостатков можно считать дальнейшее развитие гибридного транспорта.

У гибридного автомобиля ряд выше изложенных недостатков устранён. Ведь у гибрида на борту, по сути, своя электростанция в виде «ДВС-генератор», которая постоянно работает не только на движение, но и восполняет израсходованную энергию аккумуляторных батарей. А если в конструкции вместо литий-ионных батарей применены суперконденсаторы, то ряд вопросов по экологичности вообще снимается. При опустошении топливного бака заправка осуществляется на ближайшей АЗС и дальнейшее движение можно продолжать.

После детального анализа перспектив развития гибридного транспорта, заявление президента США Барака Обамы о том, что в США к 2015 году будет курсировать миллион электрических автомобилей, кажется слишком оптимистичным. Литий-ионные батареи за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с классическим автомобилем. А ближайших пяти лет будет недостаточно для устранения существующих недостатков даже с учётом новых технологий. Это слишком малый срок, чтобы в заявленных объёмах электрифицировать пусть даже и США, несмотря на значительное финансирование всех видов работ по исследованию и производству.

В ближайшие 10 лет мировые тренды будут развиваться таким образом, что большая часть разработок новых автомобилей пойдёт по пути гибридного привода с энергетической установкой на борту. То есть частичный переход на чисто электрические автомобили возможен, но как промежуточный этап перед массовой гибридизацией. Об этом говорят многие факты по развитию НИ и ОКР мировых автогигантов, причём не только для гражданского транспорта, но и военного. В армиях стран НАТО уже долгие годы ведутся разработки либо стоят на вооружении гибридные транспортные платформы, обладающие рядом преимуществ перед механической трансмиссией.

В тех же США в 2010 году начаты ресурсные и эксплуатационные испытания гибридного армейского грузовика HEMTT A3 американской компанией Oshkosh. В HEMTT A3 установлен дизельный двигатель, вырабатывающий электроэнергию достаточную для привода восьми тяговых электродвигателей для восьми ведущих колёс. А в качестве накопителя энергии используются суперконденсаторы, где накапливается не используемая во время движения электроэнергия. Силовая установка военного грузовика способна вырабатывать до 100 кВт электроэнергии, которая может быть использована для подключения внешних устройств, а генератор выдаёт напряжение в диапазоне 110-480 В и частотой 50 или 60 Гц.

Европейский рынок также пойдёт по пути гибридного транспорта. На это указывают серьёзные заявления фирмы Bosch, которая посвятила этой теме более 30 лет и представила свои разработки уже на серийных автомобилях. В числе первых автомобилей с параллельным гибридным приводом использующих разработки Bosch оказались немецкие Volkswagen Touareg и Porsche Cayenne S. И сегодня компания Bosch не ограничивается только работой с премиум сегментом, она делает ставку на распространение гибридных технологий на все классы автомобилей для максимально быстрого эффекта по защите окружающей среды. Компания ставит в свои планы стать основным поставщиком гибридных компонентов собственной разработки многим автоконцернам.

А теперь о ё-мобиле. В первом российском гибридном автомобиле используется последовательная схема гибридного привода. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания приводит в движение генератор. Электроэнергия от генератора поступает на раскрутку электромоторов, расположенных по одному на каждой оси. Работа силовой установки рассчитана на оптимальную нагрузку (вырабатывается ровно столько электроэнергии, сколько востребовано потребителями). Для обеспечения динамических характеристик (при старте с места, резком ускорении, совершении обгона) дополнительная энергия поступает из суперконденсаторов, которые мгновенно отдают часть накопленного заряда для быстрой раскрутки электродвигателей. После выхода автомобиля в режим движения с постоянной скоростью, суперконденсаторы обладают зарядом в достаточном количестве, чтобы в нужный момент ускорить автомобиль до максимальной скорости. В момент рекуперативного торможения происходит зарядка суперконденсаторов от тяговых электродвигателей. Далее цикл распределения энергии повторяется.

Конструктивное исполнение последовательной схемы ё-мобиля обладает рядом особенностей: оптимизация режимов работы роторно-лопастного двигателя с уменьшением расхода топлива, снижением вредных выбросов и увеличением КПД, а также увеличение внутреннего пространства салона за счёт оригинальной компоновки основных узлов и агрегатов. По числу инноваций в конструкции и достигнутых технических характеристиках ё-мобиль к 2012 году должен стать в один ряд с мировыми лидерами автопрома на пути к глобальной гибридизации.

Комментарии

14 комментариев к статье «Преимущества гибридного привода перед механическим и электрическим»
  1. Вячеслав:

    Очень интересно и заманчиво, теперь осталось уложиться в заявленный ценовой диапазон для начала! 😉

  2. Arqus:

    Вячеслав прав, это будет бум на рынке, если выйдет такой кар. А еще на мой взгляд нужно продумать дилерскую сеть и рекламу в интернете.

  3. Сергей Андриенко:

    Ё-МОБИЛЬ – ИДЕАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ?

    ЧАСТЬ II. Ё-МОБИЛЬ КАК ИДЕАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ

    РЕБЯТА ИЗ Ё-ПРОЕКТА!

    Ну, я вам уже все отдал…
    Ну, или почти все, из того что наработал. Все перед вами выложил на стол, и даже разжевал. Прошел свою часть пути, насколько это было возможно. Не торговался за «роялти» и до конца был честен с вами. Просто упущено то время, чтоб все самому закончить. Потому и вынужден раскрывать карты.

    У меня к вам только вопрос, и ничего более.
    Только один вопрос. КОГДА…
    Когда построят еще пару сотен ТЭС???
    Когда вы во все это вникните, как профи?
    Когда мы все, вслед за вами, в этом деле начнем что-то понимать. Когда мысль перестанет быть зациклена на… электромобиле. На бизнесе. Работе. На производстве бабла и на своем кармане. На лояльности к властям, что сегодня уничтожают нас как население. И когда начнем замечать все те проблемы, что душат нас со всех сторон, и разбираться в них.

    Когда мы станем обществом?
    Когда вспомним, что мы граждане и люди-человеки, а не «самая большая ценность» для производства нефти. Когда поймем, что мы и есть – государство. И власть в этом государстве – это тоже мы. И все права – они все НАШИ. Что нам нужна своя собственная политика, а не то, чем кормит власть. И что сами можем и должны управлять собою, а не позволять нами править и внушать.

    Это от нас, людей, исходит потребность, а вовсе не производство формирует спрос. Это потребитель заказывает музыку в авто и платит, а не производитель. Это люди имеют право, а иное – произвол. А то, что мы сегодня наблюдаем в экономике, называется ТОТАЛЬНЫЙ ВОРОВСКОЙ РЫНОК, как недавно заметил один политик.

    Да, невозможно одним электромобилем решить все наши – общества, проблемы. Они, возможно, задавят раньше, чем сможем до него дожить. Причем тут Сколково, и вся модернизация, если некому все это двигать.

    К чему все это? К тому, прежде, что всем нам нужно думать, а не ждать.
    Искать решение, а не сворачивать на первой кочке. Не сужая мир и жизнь до размеров автомобильной щелки… И если так, с таких позиций взглянуть на электромобиль – то есть намного шире, чем просто как на электродвигатель «с нуля» вместо мотора, исключая из контекста жизни, то очевидной станет и возможность его реального создания.
    А само решение – оно есть.

    Плохо поставлено дело в команде Прохорова-Бирюкова. Плохо – с информацией. Ценная информация не отслеживается. А имеющая стратегическое значение для компании, до руководства не доводится. Форум ё-авто клуба – бессмысленная затея, если только не как для воровства идей. Ни на одном ё-сайте невозможно оставить статью. Возможно, она вам и не нужна, но нам, стране, нужны электромобили. Может даже вы и самые умные в теме, но почему тогда гибрид у вас – «тренд», а электромобиль – «промежуток». Мы от бензина к электричеству – или от электричества к дровам?

    Сергей АНДРИЕНКО
    E-mail: andrienkosergej@mail.ru

  4. БатяБатя:

    Кто-нибудь заметил в дневных новостях, как ВВ назвал Прохорова «коллега»? Больше нигде не проскочило. Путин-олигарх, или Прохоров-власть? Или, или, или… Оговорочка по Фрейду.

  5. Александр:

    Наконец-то! Хоть один очень обеспеченный человек пытается вкладывать деньги в своей родной стране!!! Остальным, мягко говоря, фиолетово, что будет с Родиной и её населением!!! Жаль только, что производство опять налаживают в европейской части страны. Сибирь располагает огромным потенциалом производственных не востребованных площадей и рабочей и научной силы! Если бы в Новосибирске смогли решить вопрос о сборке Ё-мобиля, я обязательно устроился бы работать! Сильно надеюсь, однако!!! А экономика наша больше похожа на доисторический базар. Воровать и торговать! А работают пусть дураки. Или я не прав?

  6. I4iro:

    вообщето Прохоров состоит в какойто гос комиссии куда скорее всего входит Путин никакогофрейда

  7. ЛжеДмитрий:

    Я в восторге! Неужели прогресс так близок? Давно удивлялся, почему гибридов до сих пор нет.

  8. Если цена на это средство передвижения не превысит 260 т.р.,то я готов купить без сомнений себе и брата уговорю за раз,если дороже,то куплю подержаную Жигулю. Зарплата у меня большая,18т.р.,но надо ещё детей кормить и платить за институт и школу.

  9. Александр:

    Ставлю пузырь шампанского ,что е мобиль так и останется красивой сказкой.Аргументация — до сих пор роторно лопастной двигатель не воплощен в металле .Сроки выпуска постоянно передвигаются .Сделать качественный автомобиль ,это вам не пирожок испечь ,нужны технологии и кадры …Зато какое то время будет видимость движухи в высокотехнологичной отрасли ,типа не одни ресурсы гнать на продажу могем..

  10. Ден:

    Разводилово для прорыва во власть или на роль призидента. Прохор пусть сначала сделает чтото а не прихватизацией своей кичится. Прозрачный он лох-разводила.

  11. Борис:

    Если даже ё-мобиль не будет запущен в производство, то эти мечты и сказки о нём -уже большой прорыв!

  12. валерий:

    Я пенсионер.Но я не старик.С электроникой дружу,поверил французам,езжу на Ситроен Пикассо,которая напичкана электроникой, в прямом смысле этого слова,поэтому нового не боюсь,и с удовольствием покатаюсь на этом Ё. Я это всё к тому, что есть здесь много нытиков, которым и это не так , и то не так.Попробывали-бы вы так быстро организовать производство с нуля.У нас Автоваз по 10 лет готовит, так сказать новую модель,на которую без слёз не взглянишь.А здесь надо и корпуса новые построить,и подготовить персонал, и запустить абсолютно новую модель. Я так думаю,что только за это большой респект Прохорову. У нас в России, за эти годы перестройки только всё разваливали.В моём районном городе три хороших завода развалили, не считая мелких предприятий.Я.

  13. Леонід з Одеси:

    Дуже цікаво. Зичу всіляких успіхів на цьому шляху всім, хто його вибрав. Про роторно-лопатеві двигуни як перспективні, тобто такі що зможуть конкурувати з традиційними, ще ніколи не чув тому маю деякий сумнів у відношенні їх швидкого розповсюдження. Хочу щоб його було розвіяно, цей сумнів. Дуже охота мати електромобіль, чистий чи гібридний, все одно. Звичайно, вже зараз можна купити китайський, але по-перше, ціна у нього дика, а по-друге, він цій ціні не відповідає навіть приблизно.

  14. google.com:

    Перевод с Украинского! Слова Леонида из Одессы
    Очень интересно. Желаю всяческих успехов на этом пути всем, кто его выбрал. О роторно-лопастные двигатели как перспективные, есть такие которые смогут конкурировать с традиционными, никогда не слышал поэтому имею некоторое сомнение в отношении их быстрого распространения. Хочу чтобы было развеяно, это сомнение. Очень охота иметь электромобиль, чистый или гибридный, все равно. Конечно, уже сейчас можно купить китайский, но во-первых, цена у него дикая, а во-вторых, он этой цене не соответствует даже приблизительно.

Выскажите своё мнение

Напишите что Вы думаете ...
и, если хотите иметь индивидуальный аватар, зарегистрируйтесь на сервисе en.gravatar.com!

Вы должны войти, чтобы иметь возможность оставить комментарий.