Гибридная трансмиссия

Гибридные трансмиссии трансмиссии передают мощность ведущим колесам для гибридных автомобилей. Гибридный автомобиль имеет несколько форм движущей силы.

Гибриды бывают разных конфигураций. Например, гибрид может получать свою энергию за счет сжигания нефти, но переключается между электродвигателем и двигателем внутреннего сгорания.

Электрические транспортные средства имеют долгую историю, сочетающую внутреннее сгорание и электрическую передачу – в дизель-электрическом силовом агрегате, хотя они в основном используются для железнодорожных локомотивов. Дизель-электрическая трансмиссия не позволяет определить гибрид, потому что передача электрического привода непосредственно заменяет механическую передачу, а не является дополнительным источником движущей силы. Одной из самых ранних форм гибридного сухопутного транспортного средства является «бесцельный» троллейбус 1930-х годов, в котором обычно используется тяговый ток, подаваемый проволокой. Троллейбус обычно снабжался двигателем внутреннего сгорания (ICE) либо для прямой подачи питания на шину, либо для самостоятельного генерирования электроэнергии. Это позволило автомобилю маневрировать вокруг препятствий и сломанных проводов воздушной передачи.

Силовая передача включает в себя все компоненты, используемые для преобразования накопленной потенциальной энергии. Силовые агрегаты могут либо использовать химические, солнечные, ядерные или кинетические и сделать их полезными для движения. Самый старый пример – камбуз, который использовал паруса и весла. Общим современным примером является электрический велосипед. Гибридные электромобили объединяют батарею или суперконденсатор, дополненный ICE, который может заряжать батареи или управлять автомобилем. Другие гибридные силовые агрегаты используют маховики для хранения энергии.

Среди различных типов гибридных автомобилей только электрический / ICE-тип был коммерчески доступен по состоянию на 2016 год. Один сорт работал параллельно, одновременно обеспечивая питание от обоих двигателей. Другая работала последовательно с одним источником, обеспечивающим только мощность, а вторая обеспечивающая электроэнергией. Любой источник может обеспечить основную движущую силу, а другой – первичную.

Другие комбинации обеспечивают повышение эффективности благодаря превосходному управлению энергией и регенерации, которые компенсируются расходами, сложностью и ограничениями батареи. Гибриды сжигания-электричества (CE) имеют аккумуляторные батареи с гораздо большей производительностью, чем автомобиль сжигания. Гибрид с электрическим сжиганием имеет батареи, которые являются легкими, которые обеспечивают более высокую плотность энергии, которые являются намного более дорогостоящими. Для ICE требуется только батарея, достаточно большая для работы электрической системы и зажигания двигателя.

Типы по дизайну

Параллельный гибрид
Параллельные гибридные системы имеют как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель, который может как индивидуально управлять автомобилем, так и обоими вместе, совместно обеспечивая привод. Это самая распространенная гибридная система с 2016 года.

Если они соединены по оси (параллельно), скорости на этой оси должны быть одинаковыми, а прилагаемые крутящие моменты складываться вместе. (Большинство электрических велосипедов относятся к этому типу.) Когда используется только один из двух источников, другой должен либо вращаться (в режиме холостого хода), либо подключаться односторонней муфтой или колесом свободного хода.

С автомобилями два источника могут быть применены к одному и тому же валу (например, с электродвигателем, соединенным между двигателем и коробкой передач), поворот на равных скоростях и крутящий момент, связанный с электродвигателем, при необходимости добавив или вычитая крутящий момент в систему. (Honda Insight использует эту систему.)

Параллельные гибриды могут быть дополнительно классифицированы балансом между различными двигателями при обеспечении движущей силы: ICE может быть доминирующим (задействовать электродвигатель только в определенных обстоятельствах) или наоборот; в то время как в других могут работать только на электрической системе, но поскольку текущие параллельные гибриды не могут обеспечить режимы только с электрическим или внутренним сгоранием, они часто классифицируются как мягкие гибриды (см. ниже).

Параллельные гибриды больше полагаются на регенеративное торможение, и ICE также может выступать в качестве генератора для дополнительной подзарядки. Это делает их более эффективными в городских условиях «стоп-и-го». Они используют меньшую батарею, чем другие гибриды. Гибриды Honda Insight, Civic и Accord являются примерами параллельных гибридов производства. General Motors Parallel Hybrid Truck (PHT) и BAS Hybrids, такие как гибриды Saturn VUE и Aura Greenline и Chevrolet Malibu, также используют параллельную гибридную архитектуру.

Через дорогу (TTR) Гибрид
Альтернативным параллельным гибридом является тип «через дорогу». В этой системе обычная трансмиссия питает одну ось, при этом электродвигатель или двигатели движутся по другому. Эта компоновка использовалась самыми ранними троллейбусами «внедорожника».Он фактически обеспечивает полный резервный силовой агрегат. В современных двигателях батареи можно заряжать посредством рекуперативного торможения или путем загрузки колес с электрическим приводом во время круиза. Это позволяет упростить подход к управлению питанием. Этот макет также имеет то преимущество, что в некоторых условиях обеспечивается четырехколесный привод. (Примером этого принципа является велосипед, оснащенный двигателем передней ступицы, который помогает педали велосипеда велосипеда на заднем колесе.) Транспортные средства этого типа включают в себя концептуальные автомобили Audi 100 Duo II, Subaru VIZIV и Peugeot 307 Hybrid HDi, PSA Group Peugeot 3008, Peugeot 508, 508 RXH, Citroen DS5, все с использованием системы HYbrid4, гибридного гибридного автомобиля Volvo V60, BMW 2 Series Active Tourer, BMW i8 и второго поколения Honda NSX.

Серия гибридных
Гибриды серии также называются электромобилями расширенного диапазона (EREV) или электромобилями с расширенным диапазоном (REEV). (Гибриды серии с особыми характеристиками классифицируются как расширенный по продолжительности аккумуляторный электромобиль (BEVx) Калифорнийским советом по воздушным ресурсам).

Электрическая передача была доступна в качестве альтернативы обычным механическим трансмиссиям с 1903 года. Обычно механические трансмиссии накладывают множество штрафов, включая вес, объем, шум, стоимость, сложность и утечку мощности двигателя при каждом переключении передач, независимо от того, выполняются они вручную или автоматически. В отличие от ICE, электродвигатели не требуют передачи.

Фактически вся механическая передача между ICE и колесами удаляется и заменяется электрическим генератором, некоторым кабелем и элементами управления и электрическими тяговыми двигателями, при этом ICE больше не напрямую подключается к требованию.

Это серийно-гибридное устройство и распространено в дизельно-электрических локомотивах и кораблях (российский речной корабль «Вандал», запущенный в 1903 году, был первым в мире дизельным и дизельным электроприводом), и Фердинанд Порше успешно использовал это соглашение в начале 20-го века в гоночных автомобилях, включая Lohner-Porsche Mixte Hybrid.Porsche назвал систему System Mixte, у которой была конструкция двигателя ступицы колеса, с двигателем на каждом из двух передних колес, установив записи скорости.

Аргументы большей гибкости, более высокой эффективности и меньших выбросов в точке использования достигаются в серии гибридной системы для дорожных транспортных средств, когда промежуточный электрический аккумулятор, действующий как энергетический буфер, находится между электрическим генератором и электрическими тяговыми двигателями.

ICE превращает генератор и не механически связан с ведущими колесами. Это изолирует двигатель от спроса, позволяя ему последовательно работать с максимальной скоростью.Поскольку основная движущая сила генерируется батареей, может быть установлен меньший генератор / двигатель по сравнению с обычным двигателем прямого привода. Электрические тяговые двигатели могут получать электричество от батареи или непосредственно от двигателя / генератора или обоих. Тяговые двигатели часто питаются только от электрической батареи, которую можно заряжать от внешних источников, таких как электрическая сеть.

Это позволяет использовать автомобиль с двигателем / генератором, когда это необходимо, например, когда батарея разряжена или зарядить батареи.

Электрические тяговые двигатели
Электродвигатели более эффективны, чем ICE, с высокими коэффициентами мощности и веса, обеспечивающими крутящий момент в широком диапазоне скоростей. ICE наиболее эффективны при повороте с постоянной скоростью.

ICE могут работать оптимально при повороте генератора. Серия-гибридные системы обеспечивают более плавное ускорение, избегая переключения передач. Серия-гибриды включают:

Электрическая тяга только с использованием только электродвигателей для поворота колес.
ICE – превращает только генератор.
Генератор – превращается в ICE для выработки электроэнергии и запуска двигателя.
Батарея – буфер энергии.
Регенеративное торможение – приводной двигатель становится генератором и восстанавливает энергию за счет преобразования кинетической энергии в электрическую, а также замедления транспортного средства и предотвращения тепловых потерь.

К тому же:

Может быть подключен к сети, чтобы зарядить аккумулятор.
Суперконденсаторы помогают батарее и восстанавливают большую часть энергии от торможения.

В деталях
Электродвигатель может полностью питаться электричеством от батареи или через генератор, повернутый ICE, или и то, и другое. Такой автомобиль концептуально напоминает дизель-электрический локомотив с добавлением батареи, которая может приводить в действие транспортное средство без запуска ICE и действовать как энергетический буфер, который используется для ускорения и достижения большей скорости; генератор может одновременно заряжать аккумулятор и приводить в действие электродвигатель, который перемещает автомобиль.

Когда транспортное средство остановлено, ICE отключается без холостого хода, в то время как аккумулятор обеспечивает любую мощность, необходимую для отдыха. Транспортные средства на светофорах или при медленном движении стоп-стоп не должны сжигать топливо при неподвижном или движущемся медленно, уменьшая выбросы.

Серийные гибриды могут быть оснащены суперконденсатором или маховиком для хранения энергии регенеративного торможения, что может повысить эффективность за счет восстановления энергии, иначе теряемой в результате тепла через тормозную систему.Поскольку гибрид серии не имеет механической связи между ICE и колесами, двигатель может работать с постоянной и эффективной скоростью независимо от скорости транспортного средства, достигая более высокой эффективности (37%, а не среднего значения ICE 20%) и при низких или смешанных скоростях, это может привести к увеличению общей эффективности на 50% (19% против 29%).

Lotus предложила дизайн двигателя / генератора, который работает на двух скоростях, обеспечивая 15 кВт электроэнергии при 1500 об / мин и 35 кВт при 3500 об / мин через встроенный электрический генератор, используемый в концепции Nissan Infiniti Emerg-e.

Этот рабочий профиль позволяет расширить возможности для альтернативных конструкций двигателей, таких как микротурбина, вращающийся двигатель цикла Atkinson или двигатель с линейным сгоранием.

ICE соответствует электрическому двигателю, сравнивая скорости вывода на крейсерской скорости. Как правило, выходные частоты для двигателей внутреннего сгорания предусмотрены для мгновенных (пиковых) выходных скоростей, но на практике они не могут использоваться.)

Использование электродвигателя, приводящего в движение колесо, непосредственно исключает обычные механические передаточные элементы: редуктор, трансмиссионные валы и дифференциал и иногда может исключать гибкие муфты.

В 1997 году Toyota выпустила первый серийный гибридный автобус, проданный в Японии.Designline International из Эшбертона, Новая Зеландия производит городские автобусы с гибридно-гибридной системой с микротурбинами. Wrightbus выпускает серию гибридных автобусов, включая Gemini 2 и New Routemaster. Суперконденсаторы, объединенные с литий-ионным аккумулятором, были использованы AFS Trinity в конвертируемом автомобиле Saturn Vue SUV. Используя суперконденсаторы, они требуют до 150 миль на галлон в гибридной схеме.

Известные автомобильные серии гибридных моделей включают в себя вариант BMW i3, оснащенный расширителем диапазона. Другим примером серийного гибридного автомобиля является Fisker Karma. Chevrolet Volt – это почти гибрид серии, но также включает механическое звено от двигателя до колес выше 70 миль в час.

Авиационная индустрия заняла ряд гибридов. DA36 E-Star, самолет, спроектированный Siemens, Diamond Aircraft и EADS, использует серию гибридных силовых агрегатов с пропеллером, созданным электродвигателем Siemens мощностью 70 кВт (94 л.с.).Исключается блок снижения скорости вращения гребного винта. Цель состоит в том, чтобы снизить расход топлива и выбросы на 25 процентов. Встроенный роторный двигатель и генератор Austro Engine Wankel мощностью 40 л.с. (30 кВт) обеспечивает электроэнергию.

Ванкель был выбран из-за его небольшого размера, небольшого веса и большого соотношения мощности и веса. (Двигатели Ванкеля также работают эффективно с постоянной скоростью около 2000 об / мин, что подходит для работы генератора. Сохранение в постоянном / узком диапазоне компенсирует многие из предполагаемых недостатков двигателя Ванкеля в автомобильных приложениях.)

Электрический двигатель пропеллера использует электроэнергию, хранящуюся в батареях, с двигателями, не работающими, чтобы взлететь и подняться на снижение уровня шума.Силовая передача уменьшает вес самолета на 100 килограммов относительно его предшественника. DA36 E-Star впервые вылетел в июне 2013 года, сделав это первым полет серии гибридных трансмиссий. Diamond Aircraft заявляет, что технология масштабируется до 100-местного самолета.

В-колесные двигатели
Если двигатели прикреплены к кузову транспортного средства, необходимы гибкие муфты, но нет, если тяговые двигатели встроены в колеса. Один из недостатков заключается в том, что неподрессоренная масса увеличивается, а реакция на подвеску уменьшается, что сказывается на езде и потенциальной безопасности. Однако воздействие должно быть минимальным, поскольку электродвигатели в ступицах колес, таких как Hi-Pa Drive, могут быть очень маленькими, а свет, имеющий исключительно высокие отношения мощности к весу и механизмы торможения, может быть легче, когда двигатели колес тормозят автомобиль.

Преимущества отдельных колесных двигателей включают в себя упрощенное управление тягой, при необходимости все колеса и нижний этаж (полезны для автобусов и других специализированных автомобилей (некоторые 8×8 полноприводные военные транспортные средства используют отдельные двигатели колес). Дизельные электровозы использовали эту концепцию (отдельные двигатели, управляющие мостами каждой пары колес) в течение 70 лет. [полная ссылка]

Другие меры включают легкие алюминиевые диски для уменьшения неподрессоренной массы колеса; конструкции транспортных средств могут быть оптимизированы для снижения центра тяжести путем размещения более тяжелых элементов (включая батарею) на уровне пола; В типичном дорожном транспортном средстве установка передачи мощности может быть меньше и легче, чем эквивалентная стандартная механическая установка передачи энергии, освобождая пространство; комплект генератора горения требует только кабелей для приводных электродвигателей, увеличивая гибкость в компоновке основных компонентов, распределенных по всему транспортному средству, обеспечивая превосходное распределение веса и максимизируя пространство кабины экипажа и открывая возможности превосходных моделей автомобилей, использующих эту гибкость.

Разделенный по мощности или последовательно-параллельный гибрид
Гибридные гибридные или серийно-параллельные гибридные гибридные гибриды представляют собой параллельные гибриды, которые включают в себя устройства с разделением мощности, позволяя пути мощности от ICE к колесам, которые могут быть механическими или электрическими. Основной принцип заключается в том, чтобы отключить питание от основного источника питания от мощности, требуемой драйвером.

Производительность крутящего момента ICE минимальна при более низких оборотах, а обычные транспортные средства увеличивают размер двигателя, чтобы соответствовать требованиям рынка для приемлемого начального ускорения. У более крупного двигателя больше мощности, чем необходимо для круиза. Электродвигатели производят полный крутящий момент в состоянии покоя и хорошо подходят для дополнения дефицита крутящего момента ICE при низких оборотах в минуту. В гибриде с разделением мощности можно использовать меньший, менее гибкий и более эффективный двигатель. Традиционный цикл Отто (более высокая плотность мощности, более низкий крутящий момент в обратном крутящем моменте, более низкая топливная экономичность) часто изменяется до цикла Аткинсона или цикла Миллера (меньшая плотность мощности, крутящий момент с меньшей частотой вращения, более высокая топливная экономичность, иногда называемая Аткинсоном-Миллером цикл). Меньший двигатель, использующий более эффективный цикл и часто работающий в благоприятном регионе специальной карты расхода топлива, значительно способствует повышению общей эффективности автомобиля.

Интересные вариации простого дизайна (на фото справа), найденные, например, в известной Toyota Prius:

вторая планетарная передача с фиксированной шестерней, используемая в Lexus RX400h и Toyota Highlander Hybrid. Это позволяет использовать двигатель с меньшим крутящим моментом, но более высокой мощностью (и более высокой максимальной скоростью вращения), т. Е. Более высокой плотностью мощности
Планетарная передача типа Ravigneaux (планетарная передача с 4 валами вместо 3) и две муфты, используемые в Lexus GS450h. При переключении муфт передаточное отношение от MG2 (тягового двигателя) к валу колеса переключается либо на более высокий крутящий момент, либо на более высокую скорость (до 250 км / ч / 155 миль / ч), сохраняя при этом лучшую эффективность передачи. Это эффективно выполняется в HS3 поколения Prius (Prius v, Prius Plug-in и Prius c), хотя HSD поколения 3 имеет этот второй планетарный редуктор, установленный на 2,5: 1, вместо переключения между 1: 1 и 2,5: 1, поскольку «носитель» фиксируется.
Два дополнительных планетарных редуктора в сочетании с четырьмя муфтами для создания двухрежимной гибридной конфигурации, способной работать во всех электрических, смешанных электрических и ICE или ICE в одиночку с четырьмя неподвижными передачами.Примеры двухрежимных гибридов включают двухмодовые гибридные полноразмерные грузовики и внедорожники General Motors, BMW X6 ActiveHybrid и гибрид Mercedes ML 450.

Типы по степени гибридизации

Тип   Старт-стоп-система   Регенеративное торможение
Электрическое повышение   Режим истощения заряда   перезаряжаемый
Микро гибрид   да   нет   нет   нет
Мягкий гибрид   да   да   нет   нет
Полный гибрид   да   да   да   нет
Плагин гибридный   да   да   да   да

Микро гибриды
Микро гибрид – это общий термин, используемый для транспортных средств, которые используют некоторую систему запуска-остановки для автоматического отключения двигателя при холостом ходу. Строго говоря, микро гибриды не являются настоящими гибридными автомобилями, потому что они не полагаются на два разных источника энергии.

Мягкие гибриды
Мягкие гибриды по существу являются обычными автомобилями с некоторым гибридным оборудованием, но с ограниченными гибридными характеристиками. Как правило, они представляют собой параллельный гибрид с пуском-остановкой или, возможно, с умеренными уровнями поддержки двигателя или рекуперативного торможения. Мягкие гибриды обычно не могут обеспечить полностью электрическое движение.

Мягкие гибриды, такие как General Motors 2004-07 Parallel Hybrid Truck (PHT) и гибриды Honda Eco-Assist, оснащены трехфазным электродвигателем, установленным внутри корпуса колокола между двигателем и трансмиссией, позволяя выключать двигатель всякий раз, когда грузовик останавливается, торможяется или останавливается, но быстро перезагружается, чтобы обеспечить питание. Принадлежности могут продолжать работать на электроэнергии при выключенном двигателе, и, как и в других гибридных конструкциях, рекуперативное торможение возвращает энергию. Перед впрыском топлива большой электродвигатель вращает двигатель до рабочей скорости.

2004-07 Chevrolet Silverado PHT был полноразмерным пикапом. Chevrolet смог получить 10% -ное повышение эффективности, отключив и перезапустив двигатель по требованию и используя регенеративное торможение. Электрическая энергия использовалась только для привода таких принадлежностей, как рулевое управление с усилителем. GM PHT использовал систему с напряжением 42 вольт через три 12-вольтовые вентилируемые свинцово-кислотные батареи, соединенные последовательно (всего 36 В), чтобы обеспечить мощность, необходимую для запуска двигателя, а также для питания электронных аксессуаров.

Затем General Motors представили свою гибридную систему BAS, еще одну мягкую гибридную версию, официально выпущенную на 2007 Saturn Vue Green Line. Его функциональность «старт-стоп» работает так же, как и Silverado, хотя с помощью ремня подключения к двигателю / генераторному блоку. Однако GM BAS Hybrid System также может обеспечить скромную помощь при ускорении и во время устойчивого вождения и захватывает энергию во время регенеративного (смешанного) торможения. BAS Hybrid предложила 27% -ное улучшение комбинированной эффективности использования топлива при тестировании EPA 2009 Saturn VUE. Система также может быть найдена в 2008-09 Сатурн Аура и 2008-2010 Chevrolet Malibu гибридов.

Другой способ предложить старт / стоп – это использовать статический механизм запуска.Такой двигатель не требует пускового двигателя, но использует датчики для определения точного положения каждого поршня, а затем точно определяет время впрыска и зажигание топлива, чтобы перевернуть двигатель.

Мягкие гибриды иногда называют силовыми гибридами, поскольку они используют ICE для первичной мощности, с электродвигателем, повышающим крутящий момент, подключенным к (в значительной степени) обычной силовой передаче. Электродвигатель монтируется между двигателем и коробкой передач. Это, по сути, большой стартерный двигатель, который работает, когда двигатель нужно перевернуть, и когда водитель «шагает по газу» и требует дополнительной мощности. Электродвигатель также может перезапустить двигатель внутреннего сгорания и выключить основной двигатель на холостом ходу, в то время как усовершенствованная система батарей используется для питания аксессуаров.

Ford назвал гибриды Honda «мягкими» в своей рекламе для Escape Hybrid, утверждая, что полный гибридный дизайн Escape более эффективен.

Полные гибриды
Полный гибрид, иногда также называемый сильным гибридом, – это автомобиль, который может работать только на двигателе, батареях или комбинации. Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid / Mercury Mariner Hybrid, Ford Fusion Hybrid / Lincoln MKZ Hybrid / Mercury Milan Hybrid, Ford C-Max Hybrid, Kia Optima Hybrid, а также гибридные грузовики General Motors с двумя режимами и Внедорожники, являются примерами такого типа гибридизации, поскольку они могут работать только от батареи. Большая батарея большой емкости обеспечивает работу только от батареи. Эти транспортные средства имеют разделенный путь мощности, который обеспечивает большую гибкость в трансмиссии путем взаимного преобразования механической и электрической мощности. Чтобы сбалансировать силы с каждой части, транспортные средства используют дифференциальную связь между двигателем и двигателем, подключенным к головному концу коробки передач.

Название торговой марки Toyota для этой технологии – Hybrid Synergy Drive, которое используется в Prius, Highlander Hybrid SUV и Camry Hybrid. Компьютер контролирует работу системы, определяя, как смешивать источники питания. Операции Prius можно разделить на шесть различных режимов.

Режим электромобиля. ICE выключен, и аккумулятор питается от двигателя (или заряжается во время рекуперативного торможения). Используется для холостого хода, когда заряд батареи (SOC) высок.
Режим круиза. Автомобиль путешествует (т.е. не ускоряется), и ICE может удовлетворить спрос. Мощность двигателя делится между механическим трактом и генератором. Батарея также питает двигатель, мощность которого суммируется механически с двигателем. Если состояние заряда батареи низкое, часть мощности от генератора заряжает аккумулятор.
Режим перегрузки. Часть энергии вращения производит электричество, потому что полная мощность ICE не требуется для поддержания скорости. Эта электрическая энергия используется для управления солнечной шестерней в направлении, противоположном его обычному вращению. Конечный результат имеет кольцевую шестерню, вращающуюся быстрее, чем двигатель, хотя и при более низком крутящем моменте.
Режим зарядки аккумулятора. Также используется для холостого хода, за исключением того, что в этом случае заряд батареи низкий и требует зарядки, которая обеспечивается двигателем и генератором.
Режим повышения мощности – используется в ситуациях, когда двигатель не может поддерживать желаемую скорость. Батарея питает двигатель в дополнение к мощности двигателя.
Отрицательный режим разделения. Транспортное средство совершает круиз, и состояние заряда батареи велико. Батарея обеспечивает питание как для двигателя (для обеспечения механической мощности), так и для генератора. Генератор преобразует это в механическую энергию, которую он направляет к валу двигателя, замедляя его (хотя и не изменяя его выходной момент). Целью этого «подталкивания» двигателя является увеличение экономии топлива на транспортном средстве.

Плагин гибридный
Гибридный электромобиль с плагинами (PHEV) имеет две определяющие характеристики. Это:

Может быть подключен к электрической розетке для зарядки.
Может перемещаться только от аккумулятора.

Это полные гибриды, способные работать от аккумулятора. Они обеспечивают большую емкость аккумулятора и возможность перезарядки из сети. Они могут быть параллельными или серийными. Они также называются газонаполняющими или гридными гибридами. Их основное преимущество заключается в том, что они могут быть независимыми от бензина на значительные расстояния, с расширенным диапазоном ICE для более длительных поездок.Исследования Исследовательского института Электроэнергетики обнаружили более низкую совокупную стоимость владения для PHEV из-за снижения затрат на обслуживание и постепенного улучшения технологии батареи. Эффективность «эмиссии» и выбросы PHEV по сравнению с гибридами бензина зависят от сетевых источников энергии (сетка США составляет 30% угля, сетка Калифорнии – это в первую очередь природный газ, гидроэнергетика и энергия ветра).
Прототипы PHEV с большими батареями, которые можно перезаряжать из энергосистемы, были построены в США, особенно в гибридном центре Энди Франка в Калифорнийском университете в Дэвисе. Одно производство PHEV, Renault Kangoo, поступило в продажу во Франции в 2003 году. DaimlerChrysler построил PHEV на базе Mercedes-Benz Sprinter van.Легкие грузовики предлагают Micro-Vett SPA так называемый Daily Bimodale.

Типы источников питания

Гибридный двигатель внутреннего сгорания
Существует множество способов создания гибридного двигателя с внутренним сгоранием (ICE). Разнообразие конструкций с электрическим ICE можно отличить от того, как электрические и горючие части силовой передачи соединяются, в какое время каждая часть работает, и какой процент мощности обеспечивается каждым гибридным компонентом. Две основные категории – гибриды серии и параллельные гибриды, хотя параллельные конструкции наиболее распространены сегодня.

Большинство гибридов, независимо от конкретного типа, используют регенеративное торможение для восстановления энергии при замедлении транспортного средства. Это просто включает в себя управление двигателем, поэтому он действует как генератор.

Многие конструкции также отключили двигатель внутреннего сгорания, когда он не нужен для экономии энергии. Эта концепция не уникальна для гибридов; Subaru впервые применил эту функцию в начале 1980-х годов, а Volkswagen Lupo 3L – один из примеров обычного автомобиля, который отключает свой двигатель, когда останавливается. Однако необходимо предусмотреть такие принадлежности, как кондиционер, который обычно приводится в действие двигателем. Кроме того, смазочные системы двигателей внутреннего сгорания являются наименее эффективными сразу после запуска двигателя; так как при запуске происходит большая часть износа двигателя, частой запуск и остановка таких систем значительно сокращают срок службы двигателя. [dubious – discuss] Кроме того, циклы запуска и остановки могут снизить способность двигателя работать при оптимальном тем самым снижая эффективность двигателя.

Гибрид электрических топливных элементов
Автомобили с топливным элементом часто снабжаются батареей или суперконденсатором для обеспечения максимальной мощности ускорения и уменьшения размеров и ограничений мощности на топливном элементе (и, следовательно, его стоимости); это также эффективная серия гибридных конфигураций.

Гибридный двигатель внутреннего сгорания
Гидравлический гибридный автомобиль использует гидравлические и механические компоненты вместо электрических. Насос с переменным рабочим объемом заменяет электродвигатель / генератор. Гидравлический аккумулятор хранит энергию. Судно обычно содержит гибкий баллон с предварительно заряженным газом под давлением. Насосная гидравлическая жидкость сжимается на пузыре, сохраняя энергию в сжатом газообразном азоте. В некоторых версиях имеется поршень в цилиндре, а не в герметичном пузыре.Гидравлический аккумулятор потенциально дешевле и прочен, чем батареи. Гидравлическая гибридная технология была первоначально реализована в Германии в 1930-х годах.Экспериментально Volvo Flygmotor использовала нефтегазовые гибриды в автобусах с начала 1980-х годов.

Первоначальная концепция включала гигантский маховик (см. Гиробус) для хранения, связанного с гидростатической трансмиссией. Система разрабатывается компанией Eaton и несколькими другими компаниями, прежде всего в тяжелых транспортных средствах, таких как автобусы, грузовые автомобили и военные транспортные средства. Примером может служить концепт-кар Ford F-350 Mighty Tonka, показанный в 2002 году. Он оснащен системой Eaton, которая может ускорить погрузку до шоссе.

Компоненты системы были дорогими, что препятствовало установке на небольших грузовиках и автомобилях. Недостатком было то, что силовые двигатели были недостаточно эффективны при частичной нагрузке. Фокус переключился на меньшие транспортные средства. Британская компания сделала прорыв, представив гидравлический двигатель / насос с электронным управлением, который эффективен во всех диапазонах и нагрузках, что делает небольшие применения нефтегидравлических гибридов осуществимыми. Компания превратила автомобиль BMW, чтобы доказать свою жизнеспособность. BMW 530i дал двойной MPG в городе по сравнению со стандартным автомобилем. В тесте использовался стандартный двигатель мощностью 3000 куб. См. Petro-гидравлические гибриды позволяют снизить мощность двигателя, а не пиковое потребление энергии. Пиковая мощность обеспечивается за счет энергии, накопленной в аккумуляторе.

Коэффициент восстановления энергии кинетического торможения выше, и, следовательно, система более эффективна, чем гибридные батареи с заряжаемой батареей в 2013 году, что демонстрирует увеличение экономичности в EPA на 60-70%. В тестах EPA гидравлическая гибридная Ford Expedition вернула 32 миль на галлон США (7,4 л / 100 км) в городском вождении и 22 миль на галлон США (11 л / 100 км) на шоссе.

Целью одной исследовательской компании было создание нового дизайна для улучшения упаковки бензино-гидравлических гибридных компонентов. Все громоздкие гидравлические компоненты были интегрированы в шасси. Один проект утверждал, что он достигает 130 миль на галлон в тестах, используя большой гидравлический аккумулятор, который также является структурным шасси. Гидравлические приводные двигатели встроены в ступицы колес и реверсируются для восстановления энергии торможения. Цель – 170 миль на галлон в средних условиях движения. Энергия, создаваемая амортизаторами и энергия кинетического торможения, которая обычно теряется, помогает заряжать аккумулятор. Размер ICE для среднего потребления энергии заряжает аккумулятор. Аккумулятор рассчитан на запуск автомобиля в течение 15 минут при полной зарядке.

Двигатель внутреннего сгорания пневматический
Сжатый воздух может приводить в действие гибридный автомобиль с бензиновым компрессором для обеспечения мощности. Motor Development International во Франции разрабатывала такие автомобили с воздушным движением. Команда во главе с Tsu-Chin Tsao, профессором механической и аэрокосмической техники UCLA, сотрудничала с инженерами Ford, чтобы запустить пневматические гибридные технологии. Система аналогична системе гибридного электромобиля, в которой энергия торможения используется и сохраняется, чтобы помочь двигателю по мере необходимости во время ускорения.

Человеческая энергия-экологическая сила
Многие наземные и водные транспортные средства используют человеческую энергию в сочетании с дополнительным источником энергии. Обычными являются параллельные гибриды, например парусник с веслами, моторизованные велосипеды или человеко-электрический гибридный автомобиль, такой как Twike. Существуют несколько гибридов серии. Такими транспортными средствами могут быть трибидные транспортные средства, объединяющие три источника питания, например, на солнечных батареях, сетчатые батареи и педали.

Опции послепродажного обслуживания
Трансформаторный / послепродажный силовой агрегат может быть добавлен к транспортному средству.

Решение conmarket используется, когда пользователь предоставляет автопроизводителю планер (прокатное шасси) и гибридный (два двигателя) или полностью электрический (только электродвигатель) комплект трансмиссии и получает автомобиль с установленной технологией. Электрический или гибридный силовой агрегат может быть добавлен в планер установщиком послепродажного обслуживания.

В 2013 году дизайнерская команда Университета Центральной Флориды «На зеленом» работала над созданием гибридного комплекта гибридных конвертов для преобразования старого модельного автомобиля в газоэлектрический гибрид.

Преобразование Мустанга 1966 года было продемонстрировано инженером в Калифорнии.Система заменила генератор генератором безщеточного электромотора мощностью 12 кВт (30 кВт). Расход топлива и мощность улучшились.