Хибридното превозно средство

Хибридно превозно средство е превозно средство, което използва два или повече различни източници на енергия, за да се движи. Терминът най-често се отнася до хибридните електрически превозни средства, (HEVs), които съчетават двигател с вътрешно горене и един или повече електрически мотори.

Те обхващат такива превозни средства, като Saturn Vue, Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid, Toyota Highlander Hybrid, Honda Insight, Honda Civic Hybrid Lexus RX 400h и 450h и други.

Анри Пайпър през 1899 г. разработва първата петролно-електрическа хибридна кола в света. Напълно функционални хибридни возила създава още Фердинанд Порше-старши през 1902 г. Елмоторите, разположени в главините на колелата, черпят енергия от задвижван от ДВГ генератор. Пълноценен хибрид е малкото спортно купе GT 800S Hybrid на Toyota от 1967 г. След 10 години VW прави експерименти с хибридната серия Transporter T2, но се оказва, че няма пазар за подобни возила. Mercedes-Bеnz също извършва опити с автобуси през 1969 г., но акумулаторите им са от цели 3,5 т.   Следват опити през 1978 г. и 1996 г.  Щафетата е подета от Audi Avant Duo от 1989 г., следвано от DII и DIII (през 1997 г. на основата на А4).

Най-популярният хибрид до днес е Toyota Prius. В основата стои изровеният от прахта планетарен механизъм Power Split Device на тримата доктори на техническите науки Барух Бергман, Джорд Гелб и Нийл Ричардсън, работили в края на ХХ в. в отдела за разработки на инженеринговата компания TRW в САЩ.

В допълнение на превозните средства, които използват два различни източника на задвижване, някои смятат за хибриди и коли, които се задвижват от два вида гориво.

Непрестанно нарастващото потребление на петрол и масовата психоза с т. нар. „глобално затопляне“ са два фактора, които безспорно влияят в огромна степен върху съвременната промишленост. Ситуацията разбира се рефлектира с голяма сила и върху автомобилните производители, които са принудени да преосмислят и променят из основи своята продукция, конструирайки все по-икономични и „зелено“ ориентирани автомобили. Факт, е че дори марки като Porsche и Ferrari работят в тази посока, като не е далеч времето, когато огромните задвижващи агрегати ще останат в историята (за съжаление), заменени от по-ефективни и технологични решения. Да вземем за пример едно ново спортно Porsche 918 Spyder, с хибридно задвижване има мощност от 800 кс., и демонстрира среден разход от 3л/100км… Това би било непосилно за автомобил снабден единствено с конвенционален двигател. Бъдещето принадлежи на хибридите (поне близкото) и това е повече от ясно, като тяхното все по-голямо разпространение води логично и до спад на цените им, което е допълнителен плюс в тяхна полза.

Идеята за хибридни автомобили става отново актуална през 70-те години в САЩ, когато се разразява невиждана петролна криза и същевременно са въведени строги екологични изисквания.

Хибридните автомобили съчетават конвенционален двигател с вътрешно горене и електромотор, което осигурява ниска консумация на гориво и намалени вредни емисии. В зависимост от това, каква роля в задвижването играе електромоторът, хибридите се разделят на „леки“ и „пълни“ хибриди. При първия вид хибридни автомобили, електродвигателят служи като помощник на конвенционалния ДВГ, докато пълните хибриди могат да изминат определен пробег изцяло на електрическа енергия.

Съществуват три основни типа хибридни системи:

– последователни (серийни), при които конвенционалният двигател не е механично свързан с колелата.

– паралелни, при които електромоторът работи заедно с двигателя с вътрешно горене

– комбинирани, при които акумулаторите, свързани със системата се зареждат в движение.

Последователната хибридна система е разработена още навремето от Фердинанд Порше- баща. Тя се прилага широко при кариерни самосвали, локомотиви и други тежки машини, но не е особено разпространена при леките автомобили. При последователната система, движещите колела се задвижват от електромотор, докато конвенционалният ДВГ задвижва генератора, който зарежда акумулаторните батерии. Те обикновено са никел-металохидридни и разполагат с голям капацитет. При този тип хибридна система, на практика е избегната нуждата от предавателна кутия и мощен двигател с вътрешно горене.

Типичен хибрид, с последователна система на задвижване е Chevrolet Volt/Opel Ampera, който може да измине до 64км, изцяло на електричество. С използването на малкия спомагателен турбодвигател (зареждащ батерията), пробегът се увеличава до над 1000 км. с едно зареждане.

Паралелната хибридна система е изобретена през 1905 г. от немския инженер Хенри Пайпър и се среща при почти всички хибриди от „лек“ тип. В нейната основа стои мощен електромотор, който подпомага двигателя с вътрешно горене при ускорение. Отделяната при спиране енергия не се губи, а отива за зареждане на акумулаторните батерии. В паралелната система електродвигателят служи като електрогенератор, а трансмисиите обикновено са вариаторни или планетарни. По своята същност паралелната хибридна система е подобна на последователната, но при нея електромоторът не може да се използва самостоятелно. Паралелните хибридни системи използват литиево-йонни или литиево-полимерни батерии с малък капацитет.

Типичен пример за паралелна система е използваната в хибридните модели на BMW технология ActiveHybrid 7. Системата се състои от електродвигател с мощност от 20 кс., разположен между двигателя с вътрешно горене и осемстепенната предавателна кутия.

Комбинираната (последователно-паралелна) хибридна система разчита на планетарно предаване, което взаимодейства между двигателя с вътрешно горене и електромотора. Те задвижват съвместно колелата, като едновременно с това, конвенционалният двигател зарежда и генератора. При комбинираната хибридна система, е избегната нуждата от традиционна предавателна кутия, тъй като оборотите на двигателя и генератора се регулират от електрониката.

Комбинирани хибриди са Toyota Prius и хибридите на Lexus, носещи индекс „h“, работещи със системата Synergy Drive (HSD).

Автомобилните производители все още експериментират в известна степен с различните хибридни системи, в търсене на най-ефективната комбинация между динамика, разход и максимален пробег. Все пак различните системи имат своите предимства и недостатъци, които се различават главно според условията на експлоатация на хибридния автомобил. За градски условия например, се смята, че най-ефективна е последователната система. Паралелните и комбинирани системи са по-ефективни при голямо натоварване и предлагат повече тяга и енергия, но са доста по-сложни и оскъпени като конструкция.

Plug-in хибридите са опит за подобряване на цялостната концепция за хибриден автомобил, чрез увеличаване пробега на предвижване на изцяло електрическа енергия. Те са сходни със стандартните хибриди и също комбинират двигател с вътрешно горене и електромотор, но са снабдени с по-големи батерии, които могат да се зареждат директно от електрическата мрежа. В резултат на това, някой Plug-in хибриди могат да изминат пробег от над 100 км. изцяло на електричество. Подобни автомобили демонстрират и чувствително намален разход на гориво в сравнение с обикновените хибриди.