Гибридные автомобили: принципы работы, конструкция, преимущества и недостатки, которые вам необходимо знать

Что такое гибридный автомобиль?

Гибридные автомобили стали популярным выбором среди покупателей благодаря экономичности и снижению выбросов. Toyota Prius, хотя и не был первым гибридом, проложил путь к его коммерческому успеху, представив параллельную гибридную систему с двумя двигателями.

Но как работают разные типы гибридных автомобилей и что их отличает?

Параллельные гибриды

Параллельные гибридные системы используют как бензиновый двигатель, так и электродвигатель для привода колёс, которые могут работать одновременно или независимо. Toyota впервые представила эту систему на Prius в Японии в 1997 году. Два электродвигателя располагались между бензиновым двигателем и передними колёсами, а аккумуляторная батарея работала от небольшой ёмкости (0,8–1,4 кВт⋅ч).

Система включает в себя функцию «распределения мощности», объединяющую оба источника для передачи крутящего момента исключительно на колеса. На низких скоростях или при небольшой нагрузке автомобиль может работать исключительно на электротяге, а бензиновый двигатель подключается при необходимости дополнительной мощности.

Система рекуперативного торможения восстанавливает до 30% энергии, что обеспечивает впечатляющий расход топлива: 17–23 км/л на Toyota Prius или Corolla Hybrid.

Максимальная эффективность достигается в условиях городского движения, где автомобиль часто останавливается и трогается с места. Планетарная трансмиссия заменяет традиционную коробку передач, позволяя плавно регулировать передаточное отношение, оптимизируя использование электроэнергии и снижая расход топлива.

Серия Гибриды

В отличие от параллельных гибридов, последовательные гибридные системы проще. Бензиновый двигатель используется только для питания генератора, заряжающего аккумулятор, а колёса приводятся в движение исключительно электродвигателем. Такая конфигурация, подобно дизель-электрическому локомотиву, наиболее эффективна на постоянной скорости.

Однако серийным гибридам требуются аккумуляторы большей ёмкости из-за значительных изменений потребляемой мощности при движении по дороге. В США эту систему используют некоторые модели, такие как BMW i3 REx, Fisker Karma и готовящийся к выпуску Ram 1500 Ramcharger, но их число невелико.

Подключаемые гибриды (PHEV)

Подключаемый гибридный автомобиль (PHEV) — это усовершенствованная версия параллельного гибрида с аккумулятором большей ёмкости, который можно заряжать от сети. Это позволяет автомобилю двигаться исключительно на электротяге на протяжении определённого расстояния (от 11 до 82 км, согласно EPA 2024). Первопроходцем в этой области стал Chevrolet Volt (2011–2018), который позволил многим пользователям ежедневно передвигаться исключительно на электротяге.

Такие гибриды, как Toyota Prius Prime, RAV4 Prime, а также модели Hyundai, Kia и Jeep 4xe, построены на основе параллельных гибридных систем. Однако без регулярной зарядки эти модели работают как обычные гибриды, но тяжелее и дороже.

Мягкие гибриды

Мягкие гибриды используют электродвигатель, мощность которого недостаточна для самостоятельного приведения транспортного средства в движение. Обычно он располагается между двигателем и трансмиссией или интегрирован в систему стартера.

Система использует небольшую батарею для хранения энергии от рекуперативного торможения или избыточной мощности двигателя, помогая ускоряться и экономить топливо, хотя и с меньшей эффективностью, чем полный гибрид.

Системы умеренного гибрида обычно работают при напряжении 48 В, обеспечивая лучшую производительность, чем обычные системы 12 В, но при этом обходятся дешевле, чем полные гибриды (280–400 В).