Лексус гибрид принцип работы

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Последовательный гибрид (REX)

В последовательной гибридной схеме ДВС играет роль большого генератора: он установлен под капотом, но никак не связан с колёсами. Обороты двигателя всегда оптимальны, коробка передач также не требуется. Единственная задача двигателя — вырабатывать ток для электромотора, который и вращает колёса машины.По сути, последовательный гибрид — это автономный электромобиль, не требующий подзарядки от внешней сети. Такие гибриды эффективны в условиях частых остановок, где нет высоких скоростей, зато нужна хорошая тяга. Прежде всего, это городской общественный транспорт и карьерные грузовики. Самый известный последовательный гибрид — БелАЗ, крупнейший самосвал в мире: огромный дизель этого монстра вырабатывает ток, а колёса вращают электромоторы.

Параллельный гибрид

В большинстве современных гибридов используется более универсальная параллельная схема. В ней и двигатель внутреннего сгорания, и электромотор(ы) связаны с колёсами, работая как по отдельности, так и совместно (параллельно).

Первые параллельные гибриды были довольно примитивными. В 1999 году, в ответ на тойотовский Prius (о нём — ниже) Honda внедрила гибридную систему Integrated Motor Assist (IMA) в модели Insight, затем — в Civic, Accord, Fit/Jazz, CR-Z и других. Электромотор в ней был электрическим помощником, а не полноценной силовой установкой: ездить на чистой электротяге такие гибриды не могли, как и заряжать батарею от двигателя во время движения. Электрические киловатты просто добавлялись к бензиновым лошадиным силам, позволяя меньше крутить двигатель и немного экономить топливо. А батарея заряжалась в основном от рекуперации при торможении.

Последовательно-параллельный гибрид (Toyota HSD)

Свою конструкцию в Toyota назвали Hybrid Synergy Drive (HSD) — гибридным синергетическим приводом. Во всех современных гибридах Toyota и Lexus используется именно она, также по лицензии HSD ставили на несколько моделей Nissan и Ford. Toyota планирует постепенно перевести на синергетический привод всю линейку автомобилей. Для некоторых моделей на внутреннем JDM-рынке альтернативы HSD уже нет: например, Toyota Camry в Японии последние несколько лет предлагается только с гибридной силовой установкой.

Подзаряжаемый Plug-in гибрид (PHV/PHEV)

Даже самый современный гибрид проигрывает в экономичности полностью электрической машине, ведь та не расходует бензин вовсе. Да, какое-то время гибрид может ехать только на электротяге, но в таком режиме батарея быстро сядет, а для зарядки придётся задействовать ДВС и тратить топливо. Но почему не восполнять запасы энергии от внешней электросети, как делают электрические машины? В этом и состоит идея подзаряжаемого гибрида PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) — гибридного автомобиля с возможностью подключения к внешней зарядке.

Как и традиционный гибрид, PHEV может заряжать тяговую батарею прямо на ходу: от работы двигателя внутреннего сгорания и с помощью рекуперации — преобразования энергии торможения. Но приехав домой или на работу, плагин-гибрид (Plug-in Hybrid) можно поставить на зарядку от стационарной электросети, как любой электрокар, и затем ехать уже с полной батареей. Это намного выгоднее, чем самозаряд во время движения.

В сравнении с полностью электрической машиной у PHEV-гибрида также есть ощутимые плюсы:

Большой запас хода. Даже топовые электрокары пока не проезжают более 500 км на одном заряде батареи, а бюджетным городским электромобилям и скромные 200 км даются с трудом, особенно зимой. Подзаряжаемый гибрид же на полном баке топлива проедет более 800 км.
Независимость от внешних источников электричества — то, чего так не хватает электромобилям. Если не зарядить электрокар вовремя, он просто выключится. А PHEV имеет под капотом классический ДВС, и зарядка от внешней сети для него — приятная опция, а не необходимость. Пока в баке есть топливо, он будет ехать, причём весьма экономично. Этот фактор критически важен в поездках между городами: обычных бензиновых АЗС на дорогах в разы больше, чем электрических зарядных станций.

Подключаемые гибриды — главный автомобильный тренд последних лет. На рынке их уже немало, причём подзаряжаемым может быть гибрид любой конструкции: и последовательный, и параллельный, и гибрид смешанного типа — тяговая батарея ведь есть у всех. Примеры: Toyota Prius PHV и Prius Prime, Mitsubishi Outlander PHEV, Ford Fusion Energi, Hyundai Ioniq, Chevrolet Volt, Volvo V60, Audi e-tron, Chrysler Pacifica, Range Rover PHEV и другие. Даже китайские автопроизводители уже делают свои версии Plug-in-гибридов. Дело не только в экономии топлива и экологичности: производителям машин важно быть в авангарде современных технологий.

В будущем PHEV-гибриды, как и электрокары, избавятся от зарядных проводов. Уже сейчас есть мелкосерийные автомобили, способные заряжать батарею силовой установки на специальных индукционных парковочных местах, по аналогии с беспроводной зарядкой смартфонов. Вот только инфраструктура городов пока не поспевает за прогрессом транспорта.

Особенности эксплуатации гибрида

Чем отличается гибрид от обычного автомобиля в повседневной эксплуатации? Ведь далеко не все водители — ярые энтузиасты новых технологий; многим просто нужно надёжное и хорошо работающее решение без лишних сложностей. И гибрид вполне подходит под это описание.

ДВС большинства гибридов работают по экономичному циклу Аткинсона, который позволяет выровнять нагрузку на силовую установку, убрав опасные пики. В двигателях обычных машин он не используется из-за падения мощности, но у гибридов это падение компенсирует электромотор. В итоге получается оптимальный баланс качеств: мощности, экономичности, надёжности и низкой токсичности выхлопа.

Минусов у гибридов ровно два: высокая цена и постепенный износ тяговой высоковольтной батареи (ВВБ). Причём эти минусы исключают друг друга: у нового (и дорогого) гибрида нет проблем с батареей, ну а машину с изношенной ВВБ можно купить с хорошей скидкой на её замену.

Технологии идут вперёд невероятно быстро. Ещё недавно гибридные автомобили казались чем-то инопланетным, а сегодня на фоне полностью электрических машин они выглядят даже слегка устаревшими. Но отсутствие развитой инфраструктуры для зарядки электрокаров и их малый запас хода ещё долго будут аргументами в пользу гибридов.

В гибридной силовой установке сочетается работа современного ДВС и электромотора. Всем комплексом управляет электронная система, в том числе расходом топлива (в зависимости от выбранного способа вождения).

Начало движения

Движение начинает электромотор, который также работает при небольших скоростях. С увеличением скорости энергия направляется батарей на блок управления электропитанием, который ее распределяет на электромоторы. Электромоторы позволяют гибридам трогаться с места очень плавно. Весь принцип работы гибридной силовой установки демонстрирует гибридный автомобиль Lexus RХ400h.

При движении машины в нормальном режиме энергия распределяется между колесами и генератором, генератором, который в движение приводит электромоторы. Контролирует энергию, в целях ее максимальной экономии, электронная система. Генератор, в случае необходимости, отдает излишек энергии батареи, заряжая ее.

При разгоне гибрида, работает ДВС, а для того, чтобы улучшить динамику, существует электродвигатель. При торможении происходит преобразование энергий — кинетической в электрическую. Ее направляют электромоторы на блок управления электропитанием, который, в свою очередь, возвращает ее на высоковольтную батарею. При этом, в обычном режиме работает двигатель бензиновый.

Задача гибридных силовых установок:

Обеспечить хорошие эксплуатационные характеристики и быстрый набор скорости за счет мгновенной подачи энергии.
Сохранить при торможении часть энергии, частично преобразовав ее в электрическую, а частично – в тепловую (в отличие от автомобилей обычных, где она 100% превращается в тепловую).
Обеспечить гибрид современной системой управления расходуемой энергией.
Снизить размеры и массу компонентов.

Гибридная трансмиссия

Ее целью в гибридной силовой установке является перераспределение потока мощности туда, где она нужна больше. Но, помимо обеспечения максимально экономного расходования мощности, она также управляет совместной работой двух двигателей, откликаясь на потребность водителя в большей мощности мгновенно.

Два источника энергии – электрический и бензиновый, которые RX400h (как и любой другой автомобиль) приводят в движение, являются прекрасным дополнением друг друга. Моментально обеспечивая дополнительную мощность, электрические моторы не расходуют топливо, сохраняя при этом чистоту атмосферы. Каждый из источников работает в системе в оптимальном режиме, обеспечивая топливную экономичность автомобилю и прекрасные качества ходовые.

Восстановление энергии в гибридной силовой установке

Энергию, безвозвратно теряемую в обычных условиях, гибридные технологии силовой установке позволяют частично использовать, т.е. это и является одним из источников экономии. В частности гибридные технологии Lexus обеспечивают высокую производительность благодаря высокопроизводительному основному источнику энергии, в качестве которого используется современный двигатель внутреннего сгорания V6 и электромотору с большим крутящим моментом, обеспечивающему дополнительную мощность. При этом не возникает никаких вибраций, снижается уровень шума, расход бензина и количество СО2, выбрасываемых в атмосферу. Водитель только чувствует, как мгновенно двигатель реагирует на команды. Сложная и компактная одновременно гибридная силовая установка, к которой относится высоковольтный мотор электрический, обеспечивает плавный разгон и максимальный комфорт во время движения.

При торможении автомобиля также используется генератор, что при поездках по городу особенно эффективно. В гибридной силовой установке практически отсутствует трения благодаря тому, что нет коробки передач, что и позволяет сохранить энергию кинетическую, преобразовав ее в электрическую.

Инвертор в гибридной силовой установке

Постоянный ток преобразуется в переменный, который и питает электромотор, благодаря инвертору. В Lexus RХ400h используется высоковольтная схема, повышающая напряжение, за счет чему при том же значении тока растет электрическая мощность, повышается производительность и кутящий момент привода двигателя электрического.

VDIM, или система интегрированного управления динамикой машины

Запуск системы

Включается система подачи энергии, получив подтверждение от электронного ключа, означающее, что водитель находится внутри авто. Как только включается зажигание, осуществляется проверка системой исправности всех датчиков, мотора бензинового и электрического, батареи и генератора. Затем включаются различные компоненты системы высоковольтной – авто готово к работе.

Отключение системы

До того, как салон покинет водитель, отключивший зажигание, все компоненты силовой утсановки отключаются – последним отключается компьютер, удостоверившись, что отключение компонентов завершено.

Контроль торможения в гибридной силовой установке

Система регенеративного торможения, которой управляет электроника, для оптимизации количества сохраняемой энергии, самостоятельно принимает решение о том, когда необходимо использовать тормоза гидравлические, а в каких случаях производить регенеративное торможение, которое она (система) по возможности применяет чаще.

Управление мощностью

Контроль за потребляемой энергией силовая установка осуществляет по всему автомобилю, определяя, отталкиваясь от текущего состояния гибрида, какой из двух моторов нужно включить в работу. То есть, исходит она из того, требуется ли ускорение, а также на подаваемых компьютером сигналах от батареи. Если заряда батареи достаточно, а температура не слишком низкая, то при первом запуске авто работает от электромотора, для чего вначале запускается от генератора мотор (сразу производится расчет энергии, которая нужна для всего авто). Далее производится расчет условий движения исходя из обеспечения максимальной эффективности, требующейся для выработки необходимой энергии. После этого, сигнал направляется к двигателю, чтобы получить требуемое количество оборотов, дальнейший контроль за которыми производит генератор.

Ну а как вы прикажете понимать значение слов в рекламе автомобиля Lexus UX? Ведь если дословно перевести рекламный слоган - "NEW LEXUS UX. SELF-CHARGING HYBRID", то получается, что это - "новый Lexus UX. Гибрид с самозарядной". О как, выходит японцы, нарушив все нормы, изобрели ВЕЧНЫЙ двигатель? Который сам себя заряжает. Сейчас правда слоган изменен и звучит как - "Встречай рассвет в движении". Что правда тоже наводит на мысль о том, что вы можете двигаться бесконечно долго, не останавливаясь для такого пустяка как заправка автомобиля топливом. И значит владельцы модели UX счастливые люди. Так ли это на самом деле? И в чем же заключено лукавство производителя.

Нужно проверить. Поэтому поехали в представительство компании, которое, не смотря на жесткие карантинные меры, все же автомобили из пресс-парка выдает, и возьмем модель городского кроссовера UX 250 H для проверки.

Если говорить о внешности, то могу сказать, что мне импонирует подход японских дизайнеров к созданию автомобилей бренда. Кому-то он может показаться некрасивым, а мне видится лишь одно, он не банален и не похож на другие машины. У одноклассников, читай конкурентов, все обыденно и серо. Из стройного ряда мини-кроссоверов типа Audi Q3, BMW X1 и X2, Infiniti QX30 -Mercedes CLA, Mini Countryman, Volvo XC40 японец явно выделяется. А уж если он будет в комплектации F-Sport, то вообще чем-то напомнит небольшой самолет.

Немного о платформе и силовых установках, что бы заняться основным вопросом, и попытаться выяснить в чем же были правы производители утверждая, что почти изобрели вечный двигатель.

Кроссовер Lexus UX спроектирован на общей для компании Toyota архитектуре TNGA на платформе GA-C. Вот только не нужно думать, что это лишь перелицованный Prius или хэтчбек СT 200 H. Это иной автомобиль, со своими настройками, больше того, в модели UX использована гибридная система уже нового поколения. Не смотря на индекс "250", под капотом стоит 2-литровый двигатель с двойной системой регулировки фаз газораспределения (причем на впуске в дело вмешивается электропривод). Кстати именно такие же силовые агрегаты стоят на RAV 4.

Однако на задней тележке установлен электромотор на постоянных магнитах, его мощность высока 80 кВт или 109 лошадей, момент равен 202 Нм. В итоге суммарная мощность достигает 178 сил, да кстати у очень похожей Toyota CH-R(там их всего-то 122), питает же электромотор в гибриде Lexus аккумуляторная батарея типа NiMH с номинальным напряжением 216 В и емкостью 6,5 Ач. Интересно, что тяговый аккумулятор расположен прямо под задним сидением. Инженеры пытались довести развесовку до оптимальной. Сама батарея это ячейки из 30 моделей.

Активируем двигатель кнопкой "Start/Stop" и ничего не происходит. Какой же он и правда тихий. Невероятно, даже если компьютер определяющий баланс мощности решит начать движение при помощи ДВС, то в салоне не будет привычного "хрррр". Он вообще, в смысле компьютер, ужасно умный. Он, как я уже говорил, не только ведает балансом мощности, но еще и следит за тем, что бы удерживать батарею в оптимальном состоянии.

Трогаемся. Отмечу сразу, что педаль по традиции очень сильно задемпфирована, но машинка очень уверенно разгоняется и когда вам понадобится резко набрать скорость сделает это играючи. Ну тут очень неплохой баланс веса и мощности. При весе чуть более 1,5 тонн в нем все же больше 170 лошадей. Даже некое спортивное ускорение почувствовать можно.

Кстати о расходе, уложиться в паспортные параметры удается легко. В Москве, ее неимоверным количеством пробок и идиотски организованном движением, просто доехать из пункта А в пункт Б не получится. Однозначно встанете. Но вот расход в 6,1 литра на сотню уж очень радует. На трассе, правда пришлось строго придерживаться ограничений по знакам, и не использовать разрешенную маржу в 20 км/ч, он вообще упал до 5,2 литров. Супер.

Так почему же японцы выбирая слоган для нового домашнего кроссовера уверяли нас в том, что имеет "почти вечный двигатель"? Дело в том, что тот самый компьютер, о котором я уже упомянул несколько раз действительно использует любую возможность для зарядки батареи и в городе почти не использует гибридность машины, находя оптимальные решения для движения. Он заряжает аккумулятор при торможении, он заряжает его если вы просто бросите педаль акселератора и начнете двигаться "накатом", он даже возьмет энергию у ДВС, если поймет, что вы не собираетесь совершать мощный спурт. Да и в условиях города отсутствие внешней зарядки несомненный плюс. Забегая вперед скажу, что сразу после Lexus UX 250 H я взял Volvo XC 60 Recharge, и имел возможность в этом убедится. PlugIn гибрид никаких преференций, в отличие от электромобиля не имеет, а значит и менее интересен. Наше законодательство, по крайней мере сейчас, не ставит знака равенства между гибридами с внешней зарядкой и электромобилями.

Лексус

Немного истории

Однако не осталась без внимания проблема небольшого запаса хода находящихся в эксплуатации электрокаров. Конструкторы разработали и внедрили в жизнь концепцию совместного использования бензинового силового агрегата с электродвигателем. Концерн предлагает покупателям выбрать машину из пяти моделей Лексус гибрид, такого количества модификаций нет больше ни у кого из известных производителей автомобилей.

В дальнейшем концерн разработал ещё несколько моделей:

Хетчбек CT200h, NX 300h.
Седан LS600h.
Спортивная модификация седана GS450h.
Кроссовер RX450h.
Седан для семьи ES300h.

На этом специалисты концерна не остановились, продолжаются дальнейшие работы по усовершенствования не только внешнего вида машины, но и технических характеристик транспортного средства.

Устройство Лексус гибрид имеет свою особенность, это использование комбинированного силового агрегата, в свою очередь который состоит из двигателя внутреннего сгорания рабочим объёмом 3300 см 3 , трёх электродвигателей. Из них один работает на привод колёс задней оси. Также следует отметить наличие электрического усилителя в рулевом управлении автомобиля. На передней панели машины нашлось место для цветного сенсорного дисплея с размером 7 дюймов. Лексус гибрид характеристики можно выразить следующими цифрами:

Тип/класс кузова автомобиля – внедорожник/кроссовер.
Число дверей/мест – 5/5.

Лексус гибрид двигатель (двс):

рабочий объём более 3000 см 3 ;
развивает мощность 210 л.с;
двигатель расположен спереди поперёк кузова;
число и расположение цилиндров – V6;
количество клапанов на цилиндр – 4;
система питания – инжектор с распределённым впрыском;
используемое топливо – бензин АИ95.

Электрическая часть гибрида:

Число электродвигателей – 3.
Показатель мощности переднего электродвигателя – 123 кВт.
Задний электродвигатель выдаёт – 50 кВт.
Общая мощность силовой установки – 272 л.с.
Батарея Лексус гибрид – Ni-MH.
Напряжение аккумуляторной батареи – 288 В.
Напряжение питания электрических двигателей – 650 В.
Ёмкость АКБ – 45 кВт/час.

В трансмиссии этого автомобиля используют автомат CVT. Передняя подвеска состоит из треугольного рычага, стабилизатора поперечной устойчивости, стойки амортизатора. Задний мост опирается на пружину с амортизатором, стабилизируется системой поперечных и продольных рычагов, стабилизатором устойчивости. Использование современных технологий в производстве, качественных узлов, агрегатов при изготовлении машины, обеспечивают Лексус гибрид надёжность на высоком уровне. Производители гарантируют для Лексус гибрид расход топлива в среднем 5,3 литра при пробеге 100 км.

Немного об обслуживании и эксплуатации

Важным условием грамотной эксплуатации гибрида в зимнее время является недопущение разряда вспомогательного аккумулятора. И как правило на холоде его саморазряд ускоряется, что может привести к проблемам пуска двигателя. Если ожидается сильный мороз, тогда можно снять АКБ и поставить его в тёплое место. Специалисты рекомендуют перед началом зимней эксплуатации машины проверить состояние высоковольтной аккумуляторной батареи. Если её заряд составляет менее 70% от номинальной ёмкости, нужно выполнить её подзарядку.

О достоинствах и недостатках гибрида

Надёжный пуск в любое время года.
Хорошая проходимость из-за высокого клиренса.
Отсутствует стартер, коробка передач с раздаткой, карданный вал.
Плавность хода, которая не зависит от дорожных условий.
Хорошие экологические показатели.
Высокая ликвидность при продаже на вторичном рынке.

Не обходится без ложки дёгтя в бочке мёда, к сожалению имеются и недостатки такие как:

Читайте также: