ハイブリッド車システムとは？
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最近、電気自動車の人気が高まっています。 しかし、本格的な電気自動車には大きな欠点があります-充電せずにパワーリザーブが小さいことです。 このため、多くの大手自動車メーカーは、一部のモデルにハイブリッドユニットを装備しています。
基本的に、ハイブリッド車は、メインパワートレインが内燃エンジンである車両ですが、XNUMXつ以上の電気モーターと追加のバッテリーを備えた電気システムによって動力が供給されます。
今日、ハイブリッドのいくつかのカテゴリーが使用されています。 最初は内燃機関を助けるだけのものもあれば、電気牽引を使用して運転できるものもあります。 そのような発電所の特徴を考慮してください：それらの違いは何か、それらがどのように機能するか、そしてハイブリッドの主な長所と短所。
ハイブリッドエンジンの歴史
ハイブリッドカー（またはクラシックカーと電気自動車のクロス）を作成するというアイデアは、燃料価格の上昇、車両の排出基準の厳格化、および快適性の向上によって推進されています。
混合発電所の開発は、最初フランスの会社Parisienne de voitures electriquesによって行われました。 しかし、最初の実用的なハイブリッドカーは、フェルディナンドポルシェの作成でした。 ローナー電気長椅子発電所では、内燃エンジンが発電機として機能し、前部のXNUMXつの電気モーター（車輪に直接取り付けられた）に電力を供給しました。
この車両は1901年に一般に公開されました。 合計で、このような自動車の約300部が販売されました。 このモデルは非常に実用的であることが判明しましたが、製造に費用がかかるため、普通の運転手はそのような車両を買う余裕がありませんでした。 さらに、当時、デザイナーのヘンリーフォードが開発した、より安価で実用的な車が登場しました。
クラシックなガソリンパワートレインにより、開発者は何十年にもわたってハイブリッドを作成するという考えを断念せざるを得ませんでした。 グリーン輸送への関心は、米国電気輸送促進法案の成立とともに高まりました。 1960年に採用されました。
偶然にも、1973年に世界の石油危機が勃発した。 米国の法律がメーカーに手頃な価格の環境にやさしい車の開発について考えることを奨励していなかったなら、危機は彼らにそうすることを強いました。
基本原理が現在でも使用されている最初のフルハイブリッドシステムは、1968年にTRWによって開発されました。 コンセプトによれば、電動機と併用することで、より小型の内燃機関を使用することは可能でしたが、機械の動力は失われず、作業はよりスムーズになりました。
本格的なハイブリッド車の例は、GM 512ハイブリッドです。 これは、車両を17 km / hまで加速する電気モーターで駆動されていました。 この速度で、内燃エンジンが作動し、システムのパフォーマンスが向上しました。これにより、車の速度が21 km / hに増加しました。 もっと速く走る必要があるとすれば、電気モーターがオフになっていて、車はすでにガソリンエンジンで加速されていました。 制限速度は65 km / hでした。
別の成功したハイブリッド車であるVWタクシーハイブリッドは、1973年に一般に導入されました。
これまで、自動車メーカーは、ハイブリッドシステムとオール電気システムを、従来の内燃エンジンと比較して競争力のあるレベルにすることを目指しています。 これはまだ起こっていませんが、多くの開発により、開発に費やされた数十億ドルが正当化されています。
XNUMX千年紀の初めに、人類はトヨタプリウスと呼ばれる目新しさを見ました。 日本のメーカーの発案は、「ハイブリッドカー」の概念の代名詞になっています。 多くの現代の開発は、この開発から借用されています。 これまでに、組み合わせたインストールの多数の変更が作成されており、購入者は自分に最適なオプションを選択できます。
ハイブリッド車のしくみ
ハイブリッドモーターと完全な電気自動車を混同しないでください。 場合によっては電気設備が必要になります。 たとえば、都市モードでは、車が渋滞しているときに、内燃エンジンを使用すると、エンジンが過熱するだけでなく、大気汚染が増加します。 このような状況では、電気設備が作動します。
設計上、ハイブリッドは次のもので構成されます。
- メインパワーユニット。 ガソリンまたはディーゼルエンジンです。
- 電気モーター。 変更によっては、いくつか存在する場合があります。 行動の原則により、それらは異なる場合もあります。 たとえば、車輪の追加ドライブとして使用できるものや、停止状態から車を始動するときのエンジンの補助として使用できるものがあります。
- 予備バッテリー。 一部の車では、容量が小さく、そのエネルギーリザーブは、短時間で電気設備を作動させるのに十分です。 他には、このバッテリーは、車両が電気から自由に移動できるように大容量を持っています。
- 電子制御システム。 洗練されたセンサーは、内燃機関の動作を監視し、機械の動作を分析します。これに基づいて、電気モーターが作動/停止します。
- インバータ。 これは、バッテリーから三相電気モーターへの必要なエネルギーのコンバーターです。 この要素は、インストールの変更に応じて、負荷をさまざまなノードに分散します。
- 発生器。 このメカニズムがなければ、メインバッテリーまたは追加バッテリーを充電することはできません。 従来の自動車のように、発電機は内燃機関によって動力を供給されます。
- 熱回収システム。 最新のハイブリッド車のほとんどは、このようなシステムを備えています。 ブレーキシステムやシャーシなどの車のコンポーネントから追加のエネルギーを「収集」します（たとえば、丘から車が惰走しているとき、コンバーターは解放されたエネルギーをバッテリーに収集します）。
ハイブリッドパワートレインは、個別に、またはペアで操作できます。
仕事の計画
いくつかの成功したハイブリッドがあります。 主なものはXNUMXつあります。
- 一貫した;
- 平行;
- シリアルパラレル。
シリアル回路
この場合、内燃機関は電気モーターの作動のための発電機として使用されます。 実際、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンは、車のトランスミッションとは直接関係していません。
このシステムにより、エンジンコンパートメント内の容積が小さい低出力エンジンを取り付けることができます。 彼らの主な仕事は、電圧発生器を駆動することです。
これらの車両は、多くの場合、バッテリーを充電するために機械的および運動エネルギーを電流に変換する回生システムを備えています。 バッテリーのサイズに応じて、自動車は、内燃エンジンを使用せずに、電気牽引のみで特定の距離を走行できます。
このカテゴリーのハイブリッドの最も有名な例はシボレーボルトです。 通常の電気自動車と同じように充電できますが、ガソリンエンジンのおかげで航続距離が大幅に広がります。
並列回路
並列設置では、内燃機関と電気モーターが連携して動作します。 電気モーターの役割は、本体への負荷を軽減することです。これにより、大幅な燃料節約につながります。
内燃エンジンがトランスミッションから切り離されている場合、車は電気牽引から一定の距離を走行することができます。 しかし、電気部品の主なタスクは、車両のスムーズな加速を確保することです。 このような変更の主な動力装置は、ガソリン（またはディーゼル）エンジンです。
車が減速したり、内燃エンジンの働きから離れたりすると、電気モーターが発電機として働き、バッテリーを再充電します。 燃焼機関のおかげで、これらの車両は高電圧バッテリーを必要としません。
シーケンシャルハイブリッドとは異なり、これらのユニットは、電気モーターが独立したパワーユニットとして使用されないため、燃料消費量が多くなります。 BMW 350E iPerformanceなどの一部のモデルでは、電気モーターがギアボックスに統合されています。
この作業方式の特徴は、低速のクランクシャフト速度での高トルクです。
直並列回路
このスキームは日本のエンジニアによって開発されました。 これはHSD（Hybrid Synergy Drive）と呼ばれます。 実際、最初のXNUMXつのタイプの発電所運転の機能を組み合わせています。
車が渋滞の中で発進したり、ゆっくりと移動する必要がある場合、電気モーターが作動します。 高速でエネルギーを節約するために、ガソリンまたはディーゼル（車両モデルによって異なります）エンジンが接続されています。
急加速する必要がある場合（追い越し時など）または車が上り坂で運転している場合、発電所はパラレルモードで動作します。電気モーターが内燃エンジンを支援し、エンジンの負荷を軽減し、その結果、燃料消費を節約します。
自動車の内燃エンジンの遊星接続は、動力の一部をトランスミッションのメインギアに伝達し、一部はバッテリーまたは電気駆動装置を再充電するための発電機に伝達します。 このようなスキームでは、状況に応じてエネルギーを分配する複雑な電子機器が設置されます。
直並列パワートレインを備えたハイブリッドの最も顕著な例は、トヨタプリウスです。 しかし、有名な日本製モデルのいくつかの変更は、すでにそのようなインストールを受けています。 この例は、トヨタカムリ、トヨタハイランダーハイブリッド、レクサスLS600hです。 この技術はまた、いくつかのアメリカの懸念によって購入されました。 たとえば、開発はフォードエスケープハイブリッドへの道を見つけました。
ハイブリッド集計タイプ
すべてのハイブリッドパワートレインは、XNUMXつのタイプに分類されます。
- ソフトハイブリッド;
- 中型ハイブリッド;
- フルハイブリッド。
それぞれに独自の機能と独自の特性があります。
マイクロハイブリッドパワートレイン
そのような発電所は、運動エネルギーが電気エネルギーに変換されてバッテリーに戻されるように、しばしば回復システムを備えています。
それらの駆動機構はスターターです（ジェネレーターとしても機能します）。 そのような設備には電動ホイールドライブはありません。 このスキームは、内燃機関の頻繁な始動で使用されます。
中型ハイブリッドパワートレイン
そのような車も電気モーターのために動きません。 この場合の電気モーターは、負荷が増加したときに主動力装置の補助として機能します。
このようなシステムには、自由エネルギーを回収してバッテリーに戻す回生システムも装備されています。 中型ハイブリッドユニットは、より効率的な熱機関を提供します。
フルハイブリッドパワートレイン
そのような設備には、内燃エンジンによって駆動される高出力発電機があります。 システムは低車速で作動します。
このシステムの有効性は、「スタート/ストップ」機能の存在下で明らかになります。これは、車が交通渋滞でゆっくりと移動するが、信号で急加速する必要がある場合です。 フルハイブリッドインストレーションの特徴は、内燃エンジンを停止し（クラッチが切断されている）、電気モーターを駆動できることです。
帯電度による分類
技術文書または車のモデルの名前には、次の用語が含まれる場合があります。
- マイクロハイブリッド;
- マイルドハイブリッド。
- 完全なハイブリッド。
- プラグインハイブリッド。
マイクロハイブリッド
このような車には、従来のエンジンが搭載されています。 それらは電気的に駆動されません。 これらのシステムは、スタート/ストップ機能を備えているか、回生ブレーキシステムを備えています（ブレーキをかけると、バッテリーは充電されます）。
一部のモデルには両方のシステムが装備されています。 一部の専門家は、そのような車両は電気駆動システムに統合されずにガソリンまたはディーゼルのパワーユニットのみを使用するため、ハイブリッド車両とは見なされないと信じています。
マイルドハイブリッド
そのような車も電気のせいで動きません。 前のカテゴリと同様に、熱機関も使用します。 XNUMXつの例外を除いて、内燃機関は電気設備によってサポートされています。
これらのモデルにはフライホイールがありません。 その機能は電気スタータージェネレーターによって実行されます。 電気システムは、激しい加速中の低出力モーターの反動を増加させます。
完全なハイブリッド
これらの車両は、電気牽引で一定の距離を走行できる車両です。 このようなモデルでは、上記の接続スキームを使用できます。
そのようなハイブリッド車は主電源から充電されません。 バッテリーは、回生ブレーキシステムと発電機からのエネルギーで再充電されます。 XNUMX回の充電でカバーできる距離は、バッテリーの容量によって異なります。
ハイブリッドプラグイン
このような自動車は、電気自動車として機能したり、内燃エンジンで作動したりできます。 XNUMXつの発電所の組み合わせのおかげで、まともな燃費が得られます。
かさばるバッテリーを取り付けることは物理的に不可能であるため（電気自動車ではガスタンクの代わりになります）、このようなハイブリッドは、充電せずに50回の充電で最大XNUMX kmを走行できます。
ハイブリッド車の長所と短所
現時点では、ハイブリッドは熱機関から環境にやさしい電気アナログへの移行期のリンクと考えることができます。 最終的な目標はまだ達成されていませんが、現代の革新的な開発の導入のおかげで、電気輸送の開発には前向きな傾向があります。
ハイブリッドは過渡的なオプションであるため、プラスとマイナスの両方のポイントがあります。 プラスは次のとおりです。
- 燃費。 電源ペアの動作によっては、このインジケーターが最大30％以上増加する場合があります。
- 電源を使わずに充電。 これは、運動エネルギー回収システムのおかげで可能になりました。 フル充電は行われませんが、エンジニアが変換を改善できれば、電気自動車はコンセントをまったく必要としません。
- より小さなボリュームとパワーのモーターをインストールする機能。
- 電子機器は機械工よりもはるかに経済的であり、燃料を分配します。
- エンジンの過熱が少なくなり、交通渋滞での運転時に燃料が消費されます。
- ガソリン/ディーゼルと電気エンジンの組み合わせにより、高出力バッテリーが切れても運転を続けることができます。
- 電気モーターの作動のおかげで、内燃機関はより安定して作動し、騒音が少なくなります。
ハイブリッドインストールには、デメリットのまともなリストもあります。
- 充電/放電のサイクル数が多いため（マイルドハイブリッドシステムであっても）、バッテリーの使用が速くなります
- 多くの場合、バッテリーは完全に放電しています。
- そのような車の部品はかなり高価です。
- 高度な電子機器が必要なため、自己修復はほとんど不可能です。
- ガソリンやディーゼルのモデルと比較して、ハイブリッドは数千ドル以上の費用がかかります。
- 定期的なメンテナンスはより費用がかかります。
- 複雑な電子機器は慎重に処理する必要があり、発生するエラーは長い旅を妨げることがあります。
- 発電所の運転を適切に調整できる専門家を見つけるのは難しい。 このため、高価なプロのアトリエのサービスに頼らなければなりません。
- バッテリーは大きな温度変動を許容せず、放電します。
- 電気モーターの動作中の環境への配慮にもかかわらず、バッテリーの製造と廃棄は非常に汚染されています。
ハイブリッドと電気自動車が内燃エンジンの真の競争相手になるためには、電源を改善する必要があります（それらはより多くのエネルギーを蓄えるが、同時にそれほど大きくない）だけでなく、バッテリーを損なうことなく迅速な再充電システムも必要です。
質問と回答：
ハイブリッド車とは？ これは、複数のパワーユニットがその動きに関与している車両です。 基本的に、それは電気自動車と古典的な内燃機関を搭載した自動車の混合物です。
ハイブリッド車と従来車の違いは何ですか？ ハイブリッドカーには電気自動車（エンジンの静粛性と燃料を使わない走行）のメリットがありますが、バッテリーの充電量が減ると主力ユニット（ガソリン）が作動します。
