Bewertung der besten und günstigsten Hybridautos in Russland. Hybridmotor: Funktionsweise, Funktionen und Vorteile Was ist ein Hybridauto?

Ein Hybridauto ist keine neue Erfindung. Der erste Schritt zu Hybridfahrzeugen wurde 1665 gemacht, als Ferdinand Verbiest, ein Jesuitenpater, mit den Plänen begann, einfache vierrädrige Fahrzeuge zu bauen, die dampf- oder von Pferden gezogen werden konnten. Die ersten Autos mit Hybridantrieb kamen um die Jahrhundertwende auf den Markt. Darüber hinaus ist es einigen Entwicklern gelungen, von Projekten zur Kleinserienproduktion überzugehen. Ab 1897 und in den nächsten 10 Jahren brachte die französische Compagnie Parisienne des Voitures Electriques eine Reihe von Elektro- und Hybridautos auf den Markt. Im Jahr 1900 entwarf General Electric ein Hybridauto mit einem 4-Zylinder-Benzinmotor. Und "Hybrid"-Lkw verließen bis 1940 das Fließband der Walker Vehicle Company in Chicago.
Das waren natürlich alles nur Prototypen und Kleinwagen. Doch nun haben akuter Ölmangel und die Wirtschaftskrise die Entwicklung von Hybridmotoren beflügelt. Schauen wir uns nun genauer an, was ein Hybridmotor ist und wozu er dient. Ein Hybridmotor ist ein System aus zwei Motoren – einem Elektro- und einem Benzinmotor. Je nach Betriebsart können sowohl Benzin als auch Elektro gleichzeitig oder getrennt eingeschaltet werden. Gesteuert wird dieser Vorgang von einem leistungsstarken Computer, der entscheidet, was gerade funktionieren soll: Beim Befahren der Gleise schaltet sich also der Benzinmotor ein, da die Batterie auf der Strecke nicht lange hält. Bewegt sich das Auto im City-Modus, dann kommt hier bereits ein Elektromotor zum Einsatz, beides arbeitet beim Beschleunigen oder bei schweren Lasten. Während der Benzinmotor läuft, wird die Batterie geladen. Ein solcher Motor ermöglicht es, selbst unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das System einen Benzinmotor verwendet, die schädlichen Emissionen in die Atmosphäre um 90% zu reduzieren und gleichzeitig den Benzinverbrauch in der Stadt erheblich zu senken (nur ein Benzinmotor funktioniert auf der Autobahn , es gibt also keine Einsparungen).

Beginnen wir damit, wie sich das Auto zu bewegen beginnt. Beim Starten der Bewegung und bei niedrigen Geschwindigkeiten sind nur die Batterie und die Elektromotoren beteiligt. Die in der Batterie gespeicherte Energie geht an die Energiezentrale, die sie wiederum an die Elektromotoren leitet, die das Auto sanft und leise bewegen. Nach dem Erhöhen der Geschwindigkeit wird der Verbrennungsmotor an die Arbeit geschaltet und das Moment an den Antriebsrädern wird gleichzeitig von den Elektromotoren und dem Verbrennungsmotor geliefert. In diesem Fall geht ein Teil der Energie des Verbrennungsmotors zum Generator, dieser speist jetzt bereits die Elektromotoren und gibt den Überschuss seiner Energie an die Batterie ab, die zu Beginn des Jahres einen Teil der Energieversorgung verloren hat Bewegung. Beim Fahren im Normalmodus wird automatisch nur der Frontantrieb verwendet, in allen anderen - voll. Im Beschleunigungsmodus kommt das Moment an den Rädern hauptsächlich vom Benziner, und die Elektromotoren ergänzen bei Bedarf zur Steigerung der Dynamik den Verbrennungsmotor. Eines der interessantesten Dinge ist das Bremsen. Das elektronische Gehirn des Autos entscheidet, wann das hydraulische Bremssystem und wann regeneratives Bremsen verwendet wird, wobei letzteres bevorzugt wird. Das heißt, sie überführen in dem Moment, in dem das Bremspedal betätigt wird, die Elektromotoren in den „Generator“-Betrieb, erzeugen ein Bremsmoment an den Rädern, erzeugen Strom und speisen die Batterie durch die Energiezentrale. Dies ist das Highlight des "Hybrid".

Bei Oldtimern geht die Bremsenergie vollständig verloren und geht als Wärme durch die Bremsscheiben und andere Teile. Besonders effektiv ist die Nutzung der Bremsenergie im Stadtverkehr, wenn Sie häufig an Ampeln bremsen müssen. Vehicle Dynamics Integrated Management (VDIM) integriert und verwaltet alle aktiven Sicherheitssysteme.
Eines der ersten erfolgreichen Autos mit Hybridantrieb, das an die Massen ging, war der von Toyota entwickelte "Toyota Prius", der 3,2 Liter Benzin pro 100 km (in der Stadt) verbraucht. Toyota hat auch ein Hybrid-SUV herausgebracht, den Lexus RX400h, der je nach Konfiguration zwischen 68.000 und 77.000 US-Dollar kostet. Es sei darauf hingewiesen, dass die ersten Versionen des Toyota Prius sowohl in der Geschwindigkeit als auch in der Leistung den Autos der gleichen Klasse unterlegen waren, aber der Lexus RX400h ist seinen Klassenkameraden weder in Bezug auf Geschwindigkeit noch in Bezug auf Leistung unterlegen.

Auch die weltweit führenden Automobilkonzerne haben ihre Aufmerksamkeit auf Hybridmotoren als Lösung für das Problem der Kraftstoffeinsparung und der Umweltverschmutzung gerichtet. So kündigte die Volvo Group die Entwicklung eines Hybridmotors für Lkw, Zugmaschinen, Sattelauflieger und Busse an. Die Entwickler des Unternehmens rechnen damit, dass ihre Idee 35 % Kraftstoff einsparen wird.
Bei all dem muss gesagt werden, dass Hybridautos "mit einem Knall" bisher nur in Nordamerika (Kanada und USA) unterwegs waren. Und in Amerika wächst die Nachfrage nach ihnen immer mehr, da dort bis in die letzten Jahre Autos mit hohem Spritverbrauch populär waren und da der Sprit sprunghaft zu steigen begann, dachten die Amerikaner scharf darüber nach, ihn zu sparen und wie Autos mit Hybrid-Motoren. In Europa reagierten sie gelassen auf das Erscheinen von Hybridmotoren, da sie dort von einem sparsameren und umweltfreundlicheren Benziner angetrieben werden, einem guten alten Dieselmotor. Anders als in den USA sind in Europa mehr als 50 % der Autos mit Dieselmotoren ausgestattet. Außerdem sind Dieselautos billiger als Hybridautos, einfacher und zuverlässiger. Denn jeder weiß: Je komplexer das System, desto weniger zuverlässig ist es! Und gerade wegen seiner Komplexität und Willkür gibt es im postsowjetischen Raum praktisch keine Hybridautos. Offizielle Händler bringen sie nicht hierher. Und jeder Besitzer eines solchen Autos bei uns steht unweigerlich vor dem Problem einer Tankstelle. Wir haben keine Tankstelle, die sich mit Hybridautos befassen würde. Und Sie können eine solche Maschine nicht selbst reparieren!

Die Idee, ein Hybridauto mit Elektromotor zu bauen, entstand vor über 100 Jahren. Hybridfahrzeuge erfüllen mehrere Grundfunktionen:

• Sparen Sie teures Benzin, indem Sie es durch einen Elektromotor ersetzen.
• Hybridautos sind umweltfreundlicher als klassische Benzinautos.
• Erhöhen Sie die Reichweite eines Hybridmotors, indem Sie zwei Energiequellen nutzen.

Hybridautos und ihr Gerät

Es gibt Mittelklasse- und Vollhybridautos. Das Design von Mild-Hybriden verwendet einen Benzinmotor als Hauptmotor und verbindet in seltenen Fällen eine elektrische Stromquelle als Sicherheitsnetz. Vollhybride implizieren die Möglichkeit, eine alternative Antriebsquelle als Hauptmotor zu verwenden.

Hybridfahrzeugstrukturen

Es gibt verschiedene Arten von Hybridkonstruktionen, die sich durch die Art der Motoranbindung unterscheiden:

• Autos mit serieller Verbindung. Das Schema verwendet einen Verbrennungsmotor mit geringer Leistung, der mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Der Elektromotor treibt das Auto an und ist der Hauptantriebsmechanismus. Hybridautomodelle mit diesem Schema sind der Chevrolet Volt sowie der Opel Ampera. Diese Fahrzeuge verwenden Elektrobatterien mit hoher Kapazität.

Serieller Anschlussplan der Knoten

• Parallelschaltplan. Im Rahmen dieses Schemas können sowohl Benzin- als auch Elektromotoren zusammen und getrennt arbeiten. Hauptsächlich kommt ein 20 W Elektromotor zum Einsatz, der mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.

Parallelschaltung von Knoten

• Gemischte, seriell-parallele Schaltung. Das Konstruktionsprinzip eines solchen Motors ähnelt einem Parallelkreismotor, jedoch wurde dem Mischkreis ein Generator hinzugefügt, aus dem der Elektromotor gespeist wird.

Seriell-paralleles Schema der Verbindung von Knoten

Wie funktioniert ein Hybridmotor?

Wenn sich das Auto in Bewegung setzt, wird der Vorrat des Elektromotors und der Batterie verbraucht. Bei hoher Drehzahl wird ein Benzinmotor zum Betrieb von elektrischen Energiequellen angeschlossen. Durch den Betrieb des Ottomotors entsteht ein gewisser Energieüberschuss, der den Generator wieder auflädt. Ein Elektromotor wird vom Generator gespeist, der wiederum die Batterie auflädt.

Beim Bremsen wird das Prinzip des regenerativen Bremsens verwendet - der Elektromotor fungiert in diesem Fall als Generator und speist die Batterie. Auf diese Weise wird die beim Bremsen erzeugte Energie zum Wohle des Fahrzeugs genutzt.

Hybridfahrzeuggerät

Ein Hybridauto besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

1. Benzinmotor(Verbrennungsmotor). Aber im Gegensatz zu klassischen Autos ist der Verbrennungsmotor in Hybridautos leistungsschwach, da er zusammen mit einem Elektromotor verwendet wird.
2. Elektrischer Motor. Alternative Energiequelle für das Auto. Häufig kommt bei solchen Motoren die Rekuperationstechnik zum Einsatz – der Elektromotor arbeitet nicht nur als Triebwerk, das die Maschine in Bewegung setzt. Es fungiert auch als Generator und speichert Energie beim Bremsen und Bergabfahren.
3. Generator zur Stromerzeugung bestimmt.
4. Wiederaufladbare Batterien einen Stromvorrat für den Elektromotor speichern.
5. Treibstofftank zur Lagerung von Benzin für Verbrennungsmotoren verwendet.
6. Übertragung ermöglicht es Ihnen, sowohl den Verbrennungsmotor als auch den Elektromotor zu steuern.

Hybridautogerät am Beispiel des Toyota Prius

Das Hybridauto ist in erster Linie auf die effiziente Nutzung von Energieressourcen ausgelegt. Um diesen Effekt zu erzielen, werden verschiedene Techniken verwendet:

1. Die Bremsenergie wird durch die Rekuperationstechnik genutzt.
2. Benzin wird gespart, indem der Mechanismus auf den Betrieb eines Elektromotors umgestellt wird.
3. Die Hybridmaschine verwendet leichte Materialien, die das Bauen erleichtern und so den Ressourcenverbrauch reduzieren.
4. Die aerodynamischen Eigenschaften von Materialien und Strukturen werden effektiv genutzt.

Die Hybridautoindustrie entwickelt sich aktiv, denn über die Perfektion dieser Strukturen und deren Verfügbarkeit können wir noch nicht sprechen. Schauen wir uns einige der Vor- und Nachteile von Hybridfahrzeugkonzepten genauer an:

• Einsparungen beim Kraftstoff- und Energieverbrauch. Das unbestrittene Plus von Hybriden ist die Kostenersparnis, zudem kann der Elektromotor selbstständig Energie produzieren.
• Ökologie. Hybride sind deutlich weniger umweltschädlich als Oldtimer.
• Reichweite ausführen. Hybridfahrzeuge werden deutlich seltener betankt als konventionelle Benzinfahrzeuge.
• Hybridbatterien sind viel leichter und bequemer zu verwenden als Batterien für Elektroautos.
• Der Elektromotor läuft fast lautlos.
• Auf den Straßen der Stadt kann ein Hybridauto ohne Verbrennungsmotor auskommen.

Aber es gibt auch einige Nachteile, die mit Hybridautos verbunden sind:

• Batterien von Elektromotoren müssen ständig betrieben werden, sonst verkürzt sich ihre Lebensdauer. Darüber hinaus können sie sich selbst entladen, vertragen keine plötzlichen Temperaturänderungen. Die Infrastruktur von Unternehmen, die diese Elemente ordnungsgemäß entsorgen können, ist noch nicht entwickelt.
• Die komplexe Konstruktion des Motors macht seine Reparatur schwierig und kostspielig. Oft können Teile nicht repariert werden und Sie müssen neue beim Hersteller bestellen, was den Reparaturprozess verzögert.
• Hybridmotoren funktionieren hauptsächlich mit Benzinfahrzeugen, obwohl Diesel sparsamer im Verbrauch ist.
• Die Kosten für Hybridfahrzeuge liegen weit über dem Marktdurchschnitt. Nicht jeder kann sich eine so teure Anschaffung leisten.

Trotz einiger Mängel entwickelt und verbessert sich die Hybridfahrzeugindustrie dynamisch. Mit jeder neuen Saison stellen die Hersteller die besten Hybridfahrzeuge mit einem breiteren Funktionsumfang und erschwinglicheren für Autoenthusiasten vor.

Die Zunahme der Zahl der Fahrzeuge auf der Welt und eine Reihe von Umweltproblemen, mit denen die Menschheit in den letzten Jahrzehnten konfrontiert war, haben zu erheblichen Veränderungen in der Automobilindustrie geführt.

Sie werden vor allem von deutlich verschärften Umweltstandards und gestiegenen Kraftstoffpreisen diktiert, wodurch die Automobilhersteller gezwungen sind, nach Wegen zu suchen, die Schadstoffemissionen und den Gesamtkraftstoffverbrauch von Autos zu reduzieren.

Gleichzeitig ist trotz des Aufkommens von Elektrofahrzeugen und der Entwicklung von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen der einzig wirksame Weg heute die Schaffung von Autos mit Hybridantrieb - der einfachste Weg, um in die Wirtschaft "zu passen" und dem Verbraucher ein Produkt anzubieten das ist bequem zu bedienen.

Wir werden versuchen, in diesem Artikel zu erzählen, was der Markt für "Hybrid"-Autos heute ist, denn heute wissen viele potenzielle Käufer nicht, was ein Hybridauto bedeutet und welche Vorteile es bietet.

Hybridautos – was ist das?

Das Prinzip eines Hybridfahrzeugs ist sehr einfach. Es basiert auf dem Prinzip eines herkömmlichen Gasgenerators, bei dem das Triebwerk des Fahrzeugs den Generator dreht und die Traktionsbatterie lädt.

Video - So funktioniert ein Hybridauto:

Die Energie der Batterie wiederum ermöglicht es dem Auto, sich für einige Zeit ausschließlich mit Elektroantrieb mit "null" Schadstoffemissionen zu bewegen. Nachdem die Energie in den Batterien aufgebraucht ist, wird der Benzinmotor wieder eingeschaltet, wodurch Sie weiterfahren können und gleichzeitig die Batterien wieder aufgeladen werden.

Ich muss sagen, dass es neben diesem Schema noch ein anderes gibt, das Plug-in-Hybrid genannt wird. Darin wird der Akku nicht nur vom Motor, sondern auch von einem normalen Haushaltsstromnetz geladen und seine Kapazität reicht für Fahrten über kurze Strecken (in der Regel etwa 30-40 Kilometer). Das bedeutet tatsächlich, dass Sie ganz ohne Benzinmotor (und dementsprechend ohne Kraftstoffverschwendung) zur Arbeit und zurück fahren können.

Vorteile von Hybridautos

Sicherlich werden sich viele die Frage stellen, warum sich überhaupt die Mühe machen, einen „Garten einzuzäunen“ mit Batterien, Elektromotoren, Batterien und einem Verbrennungsmotor? Was bietet das Hybridantriebsschema?

Bevor Sie diese Frage beantworten, sollten Sie sich daran erinnern, wann ein „traditionelles“ Auto am meisten Kraftstoff verbraucht. Es ist bekannt, dass der maximale Verbrauch (und dementsprechend die Giftigkeit der Emissionen) auf der Stufe der Beschleunigung auf Reisegeschwindigkeit sowie im Stadtverkehr mit häufigem Beschleunigen und Verzögern sinkt.

Video - wie Sie ein Hybridauto verbessern können:

So kommt in diesen Modi der Elektroantrieb bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb zum Tragen. Ist die Batterie voll geladen, setzt sich der „Hybrid“ auf Elektroantrieb in Bewegung, ab einer bestimmten Geschwindigkeitsschwelle (je nach Modell liegt sie zwischen 20 und 40 Stundenkilometern) kommt der Verbrennungsmotor zum Einsatz .

Gleichzeitig wird das breiteste Angebot an „Hybriden“ von Toyota direkt in Japan und den USA präsentiert. Auf dem inländischen japanischen Markt werden Autos unter der Marke Toyota verkauft, und in Amerika ist Lexus traditionell am beliebtesten (in Russland werden die meisten Hybridautos auch unter dieser Marke verkauft).

Am gesättigtsten in Bezug auf die Anzahl der Hybridautos von Toyota ist der japanische Markt. Das Unternehmen zeigt darauf alle aktuellen Modelle, auf denen es Technologien „testet“, die bei „globalen“ Modellen in Serie gehen sollen.

Vor allem Flaggschiff-Modelle wie Toyota Avalon und andere bieten bereits eine Reihe technischer Innovationen rund um die erhöhte Zuverlässigkeit von "Hybriden" sowie eine große Gangreserve aus einer einzigen Batterieladung.

Der Prototyp eines Autos mit Hybridmotor erschien Ende des 19. Jahrhunderts. Heute ist es ein Fahrzeug, das in der Lage ist, bei niedriger Geschwindigkeit keinen Kraftstoff zu verbrauchen, sondern mit elektrischer Energie zu fahren.

Ein Hybridmotor ist ein System aus Elektro- und Kraftstoffmotoren. Gleichzeitig kann jeder während der Arbeitszeit sowohl separat als auch in unabhängigen Zyklen einbezogen werden.

Gerät und Funktionsprinzip

Die gebräuchlichste Betriebsart eines Hybridmotors ist, dass bei niedriger Geschwindigkeit eines Autos, beispielsweise innerhalb einer Stadt, dessen Elektroantrieb verwendet wird. Wenn sich das Auto auf der Autobahn bewegt, wird der Verbrennungsmotor (ICE) eingeschaltet. Bei starker Belastung, zum Beispiel bei steilen Anstiegen, werden beide Motoren eingeschaltet.

Zu den Vorteilen eines solchen Geräts gehört natürlich die Tatsache, dass bei Verwendung eines Elektromotors der Kraftstoffverbrauch erheblich reduziert wird, da es mit ständig nachgefüllter Batterieenergie betrieben wird.

Die Möglichkeit, die Schadstoffemissionen in die Luft zumindest teilweise zu reduzieren, ist ein weiteres Plus des Hybridsystems des Autos.

Hybride zeichnen sich durch eine geringe Leistung aus, die hilft, den Verbrennungsmotor zu kompensieren.

Motoren in Hybriden können entweder Benziner oder Diesel sein. Darüber hinaus haben Hersteller von Gasgeräten (LPG) Systeme entwickelt, die an diesen Fahrzeugen arbeiten können.

Ein Beispiel für ein Hybriddesign

Das Hybridgerät umfasst:

Sein Design und seine Abmessungen sind darauf ausgelegt, Gewicht, Emissionen und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.

Der Elektromotor ist auf Hybrid ausgelegt. Es wurde nicht nur durch die Arbeit mit einem Kraftstoffblock erzeugt, sondern auch den Leistungsindikatoren besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Parallel dazu erzeugt es Energie zum Aufladen der Fahrzeugbatterie. Es kann in das Kraftwerk eingebaut oder separat davon platziert werden, bei einigen Modellen werden beide Optionen gleichzeitig verwendet.

Übertragung. Die Funktionsweise des Hybridgetriebes ist praktisch die gleiche wie bei herkömmlichen Autos. Sie können sich jedoch je nach Art des Hybridmotors unterscheiden. Die Getriebe sind sowohl Hybrid mit integriertem Elektromotor als auch konventionelle mechanische und automatische Versionen. Zum Beispiel ist das Getriebe eines Toyota-Autos mit Kraftflussgabel ausgelegt. Ein solcher Motor arbeitet in einem sanften Lastmodus, was zu einer deutlichen Kraftstoffeinsparung beiträgt.

Treibstofftank. Erforderlich, um den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff zu versorgen. Zur Verdeutlichung dessen, was eine Reihe von Vorteilen hat, möchte ich dafür eine Tatsache anführen: Die Energie, die bei der Verbrennung von 1 Liter Benzin gewonnen wird, ist vergleichbar mit der Energie, die eine Batterie mit einem Gewicht von etwa 450 kg erzeugt.

Batterie. Seine Hauptfunktion besteht darin, genügend Energie zu erzeugen, um den Elektromotor zu betreiben. Das Auto verwendet zwei Batterien, eine Hochvolt- und eine normale 12 (V), um das Bordnetz zu versorgen. Vor dem Start aller Anlagen wird zunächst nur Strom aus dem Standard gespeist, da für den Betrieb der Hochvoltbatterie und des Wechselrichters eine ständige Kühlung erforderlich ist.

Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Hochvoltbatterie in dreiphasigen Wechselstrom für den Elektromotor und umgekehrt. Außerdem regelt es die Stromverteilung und steuert den Elektromotor.

Generator. Das Funktionsprinzip entspricht dem eines Elektromotors, zielt jedoch auf die Erzeugung elektrischer Energie ab.

3 Arten von Hybrideinheiten

Wie bereits erwähnt, ist ein Hybridfahrzeugsystem eine Kombination von Motoren, eine Art von zwei verschiedenen gekreuzten Technologien. Die Hybridantriebstechnologie zeichnet sich durch zwei Merkmale aus – sie ist ein Dual-Fuel- oder bivalenter und hybrider Antriebsstrang.

Diese Aufteilung in zwei Kombinationen von Aggregaten ist für deren Einteilung nach unterschiedlichen Funktionsprinzipien definiert.

Das Design des Hybridantriebsstrangs umfasst einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor-Generator. Somit ist der Elektromotor sowohl ein Energiegenerator, ein Fahrmotor als auch ein Starter zum Starten eines Verbrennungsmotors.

Es gibt drei Arten von Hybridantrieben. Das Hauptkriterium für die Klassifizierung ist die Leistungsfähigkeit der Grundstruktur. Daher gibt es: Micro-Hybrid-Antriebsstrang, Medium-Hybrid-Antriebsstrang und Full-Hybrid-Antriebsstrang.

Micro-Hybrid-Antriebsstrang

Die konzeptionelle Besonderheit dieser Antriebsart liegt in ihrem elektrischen Teil, der nur für die Ausführung der „Start-Stopp“-Funktion notwendig ist. Gleichzeitig wird ein Teil der erzeugten Bewegungsenergie als Strom wiederverwendet (Rekuperationsverfahren).

Ein Antrieb allein durch den Betrieb der Elektrotraktion ist nicht möglich. Die Leistung der 12 Volt glasfasergefüllten Hybridbatterie ist an die häufigen Starts des Motors angepasst. Auch zur Speicherung von Energie aus Rekuperation kann ein Speicher in Form eines elektrochemischen Kondensators verwendet werden.

Mikrohybrid von Mazda

Mittlerer Hybridantrieb

Der Elektroantrieb unterstützt den Betrieb des Verbrennungsmotors. In diesem Fall wird die Bewegung des Hybrids nur aufgrund der elektrischen Traktion nicht durchgeführt. Bei diesem Hybridmotor wird beim Bremsen elektrische Energie zurückgewonnen und anschließend in der Hochvoltbatterie gespeichert.

Das Gerät der Hochvoltbatterie des Hybrids und alle seine elektrischen Teile erfüllen das erforderliche Spannungsniveau, wodurch eine ausreichend hohe Leistung erzeugt werden kann. Dadurch zeichnet sich seine Arbeit dank der Unterstützung des Verbrennungsmotors durch einen Elektromotor durch maximale Effizienz aus.

Vollhybrid-Antriebsstrang

Der Betrieb von zwei Motoren: einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor, wird bei dieser Bauart miteinander kombiniert. Der Vollhybridtyp ermöglicht es dem Auto, sich nur mit elektrischer Traktion und einer ausreichend langen Strecke zu bewegen. Unter bestimmten Voraussetzungen funktioniert der Antriebsstrang als Medium-Hybrid.

Diese Autos sind mit einem ausreichend leistungsstarken Elektromotor und Hochspannungsbatterien mit größerem Volumen ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, solche Eigenschaften zu erzeugen. Grundlage für das Aufladen der Batterie ist auch der Energierückgewinnungsprozess.

Die Start-Stopp-Funktion ist für einen Verbrennungsmotor implementiert, der nur bei Bedarf startet. Und die Trennung des Verbrennungsmotors vom Elektromotor erfolgt aufgrund der eingebauten Kupplung zwischen ihnen, sodass sie unabhängig voneinander funktionieren können.

Interaktionsschemata zwischen dem Betrieb des Elektromotors und des Verbrennungsmotors

Hybridautos werden nach drei Motorinteraktionsschemata konstruiert. Betrachten wir jeden von ihnen.

Sequentielles Kommunikationsschema

Dieses Prinzip des Geräts ist die einfachste Version eines Hybrid-Automotors. Sein Arbeitsschema ist wie folgt: Das Drehmoment des Verbrennungsmotors geht an den Generator. Der Generator erzeugt dann den für den Betrieb notwendigen Strom und überträgt ihn an die Batterie. Zusätzlich wird die Batterie durch den kinetischen Energierückgewinnungsprozess wieder aufgeladen. In diesem Schema erfolgt die Bewegung des Autos nur durch elektrische Traktion.

Diese Schaltung zeichnet sich durch sequentielle Energieumwandlung aus, d.h. die aus dem brennbaren Kraftstoff im Verbrennungsmotor stammende Energie wird in mechanische Energie umgewandelt, dann durch den Generator in elektrische Energie und dann wieder in mechanische Energie umgewandelt.

Positive Aspekte eines sequentiellen Schemas:

1. Der Verbrennungsmotor arbeitet mit konstanter Drehzahl.
2. Ein Motor mit hoher Leistung und Kraftstoffverbrauch ist nicht erforderlich.
3. Das Getriebe sowie die Kupplung werden hier nicht benötigt.
4. Die elektrische Energie der Hybrid-Hochvoltbatterie ermöglicht es dem Fahrzeug, sich bei abgeschaltetem Motor zu bewegen.

Negative Seiten eines sequentiellen Schemas:

1. In den Phasen der Energieumwandlung tritt sein Verlust auf.
2. Die Abmessungen und Kosten der Batterie sind ziemlich hoch.

Der hellste Vertreter des Hybridautos mit einem sequentiellen Interaktionsschema des Chevrolet Volt

Wenn wir über die am besten geeignete Option für ein Auto mit einem sequentiellen Interaktionsschema sprechen, dann ist dies der Stadtverkehr mit häufigen Stopps, wenn das Energierückgewinnungssystem ständig eingeschaltet ist.

Paralleles Interaktionsschema

Dieses Schema erhielt diesen Namen, weil die Automotoren ständig zusammenarbeiten. Das Funktionsprinzip dieser Art des Zusammenspiels zweier Module entsteht durch die Elektronik des Autos, den Elektromotor und den Verbrennungsmotor. Beide Motoren sind über Planetengetriebe mit dem Getriebe verbunden.

Rein elektrisch können solche Hybride kurzzeitig fahren, während der Verbrennungsmotor über die Kupplung vom Getriebe abgekoppelt wird.

Das Steuergerät verteilt die Drehmomente beider Motoren je nach Fahrmodus des Fahrzeugs. Dem Verbrennungsmotor kommt eine wichtigere Rolle zu und der Elektromotor wird gestartet, wenn zusätzliche Traktion benötigt wird, zum Beispiel wenn das Auto stark beschleunigt. Beim Bremsen oder sanften Fahren arbeitet der Elektromotor als Stromgenerator.

Elektromotor im BMW 530E iPerformance Getriebe integriert

Es gibt Modifikationen mit einem vom Verbrennungsmotor getrennten Elektromotor, sie sind ein komplexes System, aber gleichzeitig effektiv. Dieses Modul besteht aus zwei Elektromotoren, deren Traktion über ein Planetengetriebe mit dem zweiten verbunden ist, der als Generator und Anlasser dient.

Bei einem solchen Schema ist der Verbrennungsmotor nicht direkt mit den Rädern verbunden, sodass Sie ständig einen Teil des Moments auf den Generator übertragen und die Batterie aufladen können.

Parallel-Hybrid-Kraftwerk mit unabhängigen Elektromotoren

Positive Aspekte einer Parallelschaltung:

Da die Hauptarbeit dem Verbrennungsmotor zukommt, kann auf den Einbau einer leistungsstarken Hochvoltbatterie verzichtet werden. Der Verbrennungsmotor ist direkt mit den Antriebsrädern verbunden, dadurch ist der Energieverlust deutlich geringer.

Negative Seiten einer Parallelschaltung:

Der Hauptnachteil dieses Schemas ist der höhere Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu anderen Schemata der Motorinteraktion. Es stellt sich heraus, dass Sie im Stadtverkehr nicht sparen können. Die erfolgreichste Option wäre, sich entlang der Autobahn zu bewegen.

Seriell-paralleles Kommunikationsschema

Schon der Name dieser Schaltung weist darauf hin, dass dieser Typ eine Variante der Kombination der beiden zuvor betrachteten Schaltungen ist: sequentiell und parallel. Die Bewegung des Autos bei niedriger Geschwindigkeit und sein Anfahren aus dem Stillstand erfolgt nur durch die Kraft des elektrischen Teils. Der Verbrennungsmotor unterstützt den Betrieb des Autogenerators wie bei einem sequentiellen Interaktionsschema. Die Übertragung des Drehmoments vom Verbrennungsmotor auf die Räder erfolgt beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit.

Bei hohen Lasten, die eine erhöhte Leistung erfordern, stellt der Generator des Fahrzeugs möglicherweise nicht die erforderliche Energiemenge bereit, und in diesem Fall wird der Elektromotor wie bei einem parallelen Interaktionsschema zusätzlich von der Batterie gespeist.

In diesem Schema ist ein zusätzlicher Generator vorgesehen, der die Batterie auflädt. Der Elektromotor wird nur zum Antrieb der Antriebsräder und zum regenerativen Bremsen benötigt.

Ein Teil des vom Verbrennungsmotor übertragenen Drehmoments geht an die Antriebsräder, ein Teil geht an den Generator, der wiederum den Elektromotor speist und die Batterie auflädt.

Für die Richtung der Drehmomente an die Räder, Generator oder Elektromotor und deren Übersetzung ist das Planetengetriebe zuständig – der Stromverteiler. Die Stromversorgung aus Generator und Batterie wird vom elektronischen Steuergerät des Fahrzeugs gesteuert.

Diese Technologie wird auch bei Hybridfahrzeugen mit Allradantrieb verwendet. An der Vorderachse ist ein Verbrennungsmotor mit Elektromotor in Parallelschaltung verbaut, an der Hinterachse ist nur ein Elektromotor nach einer Folgeschaltung mit dem Verbrennungsmotor verbunden.

Allrad-Hybrid von Mitsubishi

Positive Aspekte einer Seriell-Parallel-Schaltung:

Es ist nicht schwer zu erraten, dass der unbestreitbare Vorteil dieses Hybridkonzepts seine hohe Kraftstoffeffizienz in Kombination mit guten Leistungsmerkmalen ist. Naturliebhaber werden seine Umweltfreundlichkeit zu schätzen wissen.

Negative Seiten einer Seriell-Parallel-Schaltung:

Auf der negativen Seite ist dies ein komplexeres Design im Vergleich zu früheren Systemen und infolgedessen ein höherer Preis. Da wird ein zusätzlicher Generator benötigt, eine große Batterie und ein komplexer elektronischer Regelkreis.

Abschluss

Wir haben alle Arten von Hybriden und Schemata hinsichtlich ihres Zusammenspiels betrachtet, aber im Allgemeinen gibt es viele Arten, die schwer einem von ihnen zugeordnet werden können, da Technologien im Laufe der Zeit zunehmend gemischt und verfeinert werden.

Bei manchen werden Strömungskupplungen mit Getriebe anstelle eines Planetengetriebes verwendet, bei anderen experimentieren sie mit der rückwärtigen Anordnung des Verbrennungsmotors oder verteilen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor sogar auf zwei Achsen. Designer hören hier nicht auf und entwickeln diese Richtung zunehmend weiter.

Wie es funktioniert, betrachten Sie das Beispiel des Touareg mit Hybridantrieb.

Was bedeutet Hybridtechnologie?

Der Begriff "Hybrid" stammt vom lateinischen Wort hybrida ab und bedeutet etwas gekreuztes oder gemischtes. In der Technik ist ein Hybrid ein System, bei dem zwei unterschiedliche Technologien miteinander kombiniert werden. Im Zusammenhang mit Antriebskonzepten wird der Begriff Hybridantriebstechnik für zwei Bereiche verwendet: Dual-Fuel-(oder Dual-Fuel-)Antriebsstrang Hybridantriebsstrang

Hybridantriebstechnik ist eine Kombination aus zwei unterschiedlichen Antriebssträngen, die nach unterschiedlichen Wirkprinzipien arbeiten. Als Hybridantriebstechnik wird derzeit die Kombination eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors/Generators (elektrische Maschine) bezeichnet. Diese elektrische Maschine kann als Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom, als Fahrmotor zum Antrieb eines Autos und als Anlasser zum Starten eines Verbrennungsmotors verwendet werden. Je nach Ausführung des Grundaufbaus werden drei Arten von Hybridantrieben unterschieden: die sogenannten. "Micro-Hybrid"-Aggregat, das sogenannte. "Mid-Hybrid"-Aggregat, das sogenannte. "Vollhybrid"-Aggregat.

„Micro-Hybrid“-Antriebsstrang

Bei diesem Antriebskonzept dient die elektrische Komponente (Starter / Lichtmaschine) ausschließlich der Start-Stopp-Funktion. Ein Teil der kinetischen Energie kann als elektrische Energie wiederverwendet werden (Rekuperation). Eine alleinige elektrische Traktion ist nicht vorgesehen. Die Parameter der 12-Volt-Glasfaserbatterie sind für häufige Motorstarts angepasst.

Antrieb „Mittelhybrid“

Der Elektroantrieb hält den Verbrennungsmotor am Laufen. Die Bewegung des Autos nur mit elektrischer Traktion ist unmöglich. Bei einem „Mid-Hybrid“-Antrieb wird der Großteil der kinetischen Energie beim Bremsen zurückgewonnen und als elektrische Energie in der Hochvoltbatterie gespeichert. Die Hochvoltbatterie sowie die elektrischen Komponenten sind für höhere elektrische Spannungen und damit höhere Leistungen ausgelegt. Dank der Unterstützung des Generatormotors kann die Betriebsart der Wärmekraftmaschine in den Bereich des maximalen Wirkungsgrades verschoben werden. Dies wird als Lastpunktverschiebung bezeichnet.

„Vollhybrid“-Antriebsstrang

Der leistungsstarke Elektromotor/Generator wird mit einem Verbrennungsmotor kombiniert. Nur elektrisches Fahren ist möglich. Der Elektromotor/Generator unterstützt, wenn die Bedingungen es zulassen, den Betrieb des Verbrennungsmotors. Die Bewegung mit niedriger Geschwindigkeit wird nur mit elektrischer Traktion durchgeführt. Implementierung der Start-Stopp-Funktion für einen Verbrennungsmotor. Die Regeneration dient zum Laden der Hochvoltbatterie. Durch eine Entkopplungskupplung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor/Generator kann die Entkopplung der beiden Systeme sichergestellt werden. Der Verbrennungsmotor wird nur bei Bedarf in Betrieb genommen.

Hybrid-Grundlagen

Vollhybrid-Antriebsstrangsysteme werden in drei Untergruppen unterteilt: paralleler Hybridantriebsstrang, geteilter Antriebsstrang (mit geteilten Leistungsströmen) und sequenzieller Hybridantriebsstrang.

Parallel-Hybrid-Antriebsstrang

Das parallele Design des Hybridantriebsstrangs ist einfach. Es wird verwendet, wenn es notwendig ist, ein bestehendes Fahrzeug zu "hybridisieren". Verbrennungsmotor, Elektrogenerator und Getriebe befinden sich auf einer Achse. Typischerweise verwendet ein paralleles Hybridantriebsstrangsystem einen einzelnen Elektromotor/Generator. Die Summe der Einheitsleistung des Verbrennungsmotors und der Leistung des Elektromotors des Generators entspricht der Gesamtleistung. Dieses Konzept bietet eine hohe Anleihe an das Vorgängerfahrzeug. Bei allradgetriebenen Fahrzeugen mit Parallelhybridantrieb werden alle vier Räder von einem Torsen-Differential und einem Verteilergetriebe angetrieben.

Separater Hybridantrieb

Das Split-Hybrid-System verfügt neben dem Verbrennungsmotor über einen Elektromotor/Generator. Beide Motoren befinden sich unter der Haube. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors sowie des Elektromotors des Generators wird über das Planetengetriebe auf das Getriebe des Fahrzeugs übertragen. Im Gegensatz zum Parallelhybridantrieb lässt sich so die Summe der Einzelleistungen für den Radantrieb nicht ableiten. Der erzeugte Strom wird teils für den Antrieb des Autos verbraucht und teils in Form von elektrischer Energie in der Hochvoltbatterie gespeichert.

Sequentieller Hybridantriebsstrang

Das Fahrzeug ist mit einem Verbrennungsmotor, einem Generator und einem Elektromotor-Generator ausgestattet. Im Gegensatz zu den beiden zuvor beschriebenen Konzepten hat der Verbrennungsmotor jedoch nicht die Fähigkeit, das Fahrzeug unabhängig mit einer Welle oder durch ein Getriebe anzutreiben. Die Kraft des Verbrennungsmotors wird nicht auf die Räder übertragen. Der Hauptantrieb des Autos erfolgt durch einen Elektromotor-Generator. Ist die Kapazität der Hochvoltbatterie zu gering, wird der Verbrennungsmotor gestartet. Der Verbrennungsmotor lädt die Hochvoltbatterie über einen Generator. Der Elektromotor/Generator kann wiederum von der Hochvoltbatterie gespeist werden.

Separater serieller Hybridantriebsstrang

Der Split-sequentielle Hybridantriebsstrang ist eine Mischform der beiden oben beschriebenen Hybridantriebe. Das Fahrzeug ist mit einem Verbrennungsmotor und zwei Elektromotoren und Generatoren ausgestattet. Unter der Motorhaube befinden sich der Verbrennungsmotor und der erste Elektromotor/Generator. Der zweite Elektromotor sitzt an der Hinterachse. Dieses Konzept wird bei allradgetriebenen Fahrzeugen verwendet. Der Verbrennungsmotor und der erste Elektromotor-Generator können über das Planetengetriebe das Getriebe des Fahrzeugs antreiben. Und in diesem Fall gilt die Regel, dass einzelne Antriebsleistungen nicht in Form von Gesamtleistungen dem Radantrieb entnommen werden können. Ein zweiter Elektromotor / Generator an der Hinterachse wird bei Bedarf aktiviert. Bei dieser Antriebsauslegung befindet sich die Hochvoltbatterie zwischen beiden Achsen des Fahrzeugs.

Andere Begriffe und Definitionen Andere Begriffe und Definitionen, die häufig im Zusammenhang mit der Hybridtechnologie verwendet werden, werden hier kurz erläutert.

Erholung. Im Allgemeinen bedeutet dieser Begriff in der Technik eine Methode der Energierückführung. Bei der Rekuperation wird die vorhandene Energie einer Art in eine andere umgewandelt, die in der späteren Energieform genutzt wird. Die potentielle chemische Energie des Kraftstoffs wird im Getriebe in kinetische Energie umgewandelt. Wird das Fahrzeug mit einer konventionellen Bremse gebremst, wird die überschüssige Bewegungsenergie durch Reibung der Bremsen in Wärmeenergie umgewandelt. Die dabei entstehende Wärme wird an die Umgebung abgegeben und kann daher in Zukunft nicht genutzt werden.

Wird hingegen, wie bei der Hybridantriebstechnik, zusätzlich zu den klassischen Bremsen der Generator als Motorbremse eingesetzt, wird ein Teil der Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt und steht so für eine spätere Nutzung zur Verfügung. Die Energiebilanz des Fahrzeugs wird verbessert. Diese Art des regenerativen Bremsens wird als regeneratives Bremsen bezeichnet.

Sobald im Zwangsleerlauf die Fahrgeschwindigkeit durch Bremsen durch Treten des Bremspedals reduziert wird oder das Fahrzeug ausrollt oder das Fahrzeug bergab fährt c Das Hybridantriebssystem schaltet den Elektromotor-Generator ein und nutzt ihn im Generatorbetrieb.

In diesem Fall lädt er die Hochvoltbatterie. Also im erzwungenen Ruhemodus
move wird es möglich, Fahrzeuge mit Elektro-Hybridantrieb mit Strom zu „betanken“.
Beim Segeln des Fahrzeugs wird der im Generatorbetrieb arbeitende Elektromotor-Generator
wandelt aus Bewegungsenergie nur so viel Energie in elektrische Energie um, dass
für den Betrieb eines 12-Volt-Bordnetzes erforderlich.

Elektromotor Generator (elektrische Maschine)

Anstelle der Begriffe Generator, Elektromotor und Starter wird der Begriff Elektromotor-Generator oder elektrische Maschine verwendet. Grundsätzlich kann jeder Elektromotor auch als Generator verwendet werden. Wird die Welle des Elektromotors von einem Fremdantrieb angetrieben, erzeugt der Elektromotor wie ein Generator elektrische Energie. Wird einer elektrischen Maschine elektrische Energie zugeführt, funktioniert diese wie ein Elektromotor. Somit ersetzt der Elektromotor/Generator von Elektro-Hybridfahrzeugen sowohl den konventionellen Starter des Verbrennungsmotors als auch den konventionellen Generator (Lichtgenerator).

Elektrisches Gaspedal (E-Boost)

Ähnlich der Kickdown-Funktion von Verbrennungsmotoren, die die maximale Motorleistung zur Verfügung stellt, verfügt der Hybridantrieb über ein elektrisches Gaspedal namens E-Boost. Bei Nutzung der Funktion liefern der Elektromotor-Generator und der Verbrennungsmotor ihre maximalen Einzelleistungen, die zum höheren Wert der Gesamtleistung addiert werden. Die Summe der Einzelleistungen beider Motorentypen entspricht der Gesamtleistung des Getriebes.

Aufgrund von Leistungsverlusten im Elektromotor-Generator ist dessen Leistung im Generatorbetrieb geringer als im Fahrmotorbetrieb. Die Leistung des Elektromotor-Generators im Motorbetrieb beträgt 34 ​​kW. Die Leistung des Elektromotor-Generators im Generatorbetrieb beträgt 31 kW. Der Touareg mit Hybridantrieb verfügt über einen Verbrennungsmotor mit einer Leistung von 245 kW und einen Elektromotor-Generator mit einer Leistung von 31 kW. Im Fahrmotorbetrieb leistet der Elektromotor-Generator 34 kW. Zusammen entwickeln der Verbrennungsmotor und der Elektromotor-Generator im Fahr-Elektromotor-Modus eine Gesamtleistung von 279 kW.

Start-Stopp-Funktion

Argumente für Hybridtechnologie

Warum kombinieren wir einen Elektromotor-Generator mit einem Verbrennungsmotor? Um das Drehmoment abzunehmen, darf die Drehzahl des Verbrennungsmotors die Leerlaufdrehzahl nicht unterschreiten. Im gestoppten Zustand kann der Motor kein Drehmoment liefern. Mit zunehmender Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht sich sein Drehmoment. Der Elektromotor-Generator erzeugt mit den ersten Umdrehungen das maximale Drehmoment. Dafür gibt es keine Leerlaufdrehzahl. Mit zunehmender Drehzahl sinkt sein Drehmoment. Durch den Betrieb des Elektromotor-Generators wird die schwierigste Betriebsart des Verbrennungsmotors ausgeschlossen: im Bereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl. Dank der Unterstützung des Elektromotor-Generators kann der Verbrennungsmotor in effizienteren Modi betrieben werden. Diese Lastpunktverschiebung verbessert die Effizienz des Antriebsstrangs.

Warum wird ein Vollhybrid-Antriebsstrang (Antrieb) verwendet?

Der komplette Hybridantriebsstrang vereint im Gegensatz zu anderen Hybridvarianten das integrierte Start-Stopp-System, das E-Boost-System, die Rekuperationsfunktion und die Möglichkeit, nur mit einem Elektromotor zu fahren (elektrischer Traktionsmodus).

Elektromotor Generator

Der Elektromotor-Generator befindet sich zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Automatikgetriebe. Es handelt sich um einen Drehstrom-Synchronmotor. Die 288 V Gleichspannung wird mittels eines Leistungselektronikmoduls in eine 3-phasige Wechselspannung umgewandelt. Dreiphasige Spannung erzeugt im Elektromotor-Generator ein dreiphasiges elektromagnetisches Feld.

Hochspannungsbatterie

Die Hochvoltbatterie ist durch den Bodenbelag im Gepäckraum zugänglich. Es ist als Modul konzipiert und enthält die verschiedenen Komponenten des Touareg-Hochvoltsystems. Das Hochvolt-Batteriemodul wiegt 85 kg und kann nur als komplette Einheit ausgetauscht werden.

Die HV-Batterie ist nicht mit einer herkömmlichen 12-V-Batterie zu vergleichen, im Normalbetrieb arbeitet die HV-Batterie im freien Bereich des Ladezustands von 20 % bis 85 %. Eine gewöhnliche 12-Volt-Batterie kann solche Lasten nicht lange tragen. Daher sollte die Hochvoltbatterie als Online-Energiespeicher für einen Elektroantrieb betrachtet werden. Wie ein Kondensator kann er elektrische Energie speichern und wieder abgeben. Grundsätzlich kann Rekuperation, Energierückgewinnung, als Möglichkeit angesehen werden, ein Auto während der Fahrt mit Energie zu betanken. Der Einsatz einer Hochvoltbatterie in einem Hybridfahrzeug ist durch den Wechsel von Lade- (Rekuperation) und Entladezyklen (elektrisch angetrieben) der Hochvoltbatterie gekennzeichnet.

Beispiel: Vergleicht man die Energie einer Hochvoltbatterie mit der Energie, die durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, entspricht die Energiemenge, die von der Batterie erzeugt werden kann, ca. 200 ml Kraftstoff. Dieses Beispiel zeigt, dass auf dem Weg zum Elektrofahrzeug die Batterien hinsichtlich ihrer Energiespeicherfähigkeit deutlich aufgewertet werden müssen.