Устройство гибридного автомобиля: как работает система на примере китайских моделей

Гибридный автомобиль использует сразу два источника энергии: двигатель внутреннего сгорания и электрическую часть. Но работают они по-разному. В одной машине бензиновый мотор напрямую вращает колеса, в другой в основном вырабатывает электричество, а в третьей электроника меняет схему в зависимости от скорости и заряда батареи.

Современные китайские производители применяют все эти решения. Поэтому на примере BYD, Li Auto, Geely и Chery удобно разобраться, как устроен гибридный автомобиль и чем отличаются основные типы систем.

Из чего состоит гибридный автомобиль

Конструкция зависит от модели, но большинство современных гибридов включает несколько основных узлов.

Двигатель внутреннего сгорания

Бензиновый двигатель может выполнять две задачи: приводить колеса или вырабатывать электричество через генератор.

В некоторых системах он подключается к колесам только при определенных условиях. В других механической связи с приводом вообще нет.

Тяговый электродвигатель

Электромотор приводит автомобиль в движение за счет энергии высоковольтной батареи.

Он хорошо подходит для старта и городской езды, поскольку максимальная тяга доступна практически сразу. Поэтому гибрид может начинать движение без запуска бензинового мотора.

На полноприводных версиях электродвигателей бывает несколько. Например, отдельный мотор может отвечать за заднюю ось.

Высоковольтная батарея

Аккумулятор хранит энергию для тягового электромотора.

У обычных гибридов батарея небольшая и заряжается во время движения. У подключаемых PHEV запас энергии больше, а автомобиль можно заряжать от внешнего источника.

Размер батареи влияет на то, какое расстояние машина способна проехать без запуска ДВС.

Генератор

Генератор преобразует механическую энергию двигателя в электрическую.

Особенно важен этот узел для последовательных гибридов. В такой схеме бензиновый мотор может работать только для выработки энергии, не вращая колеса напрямую.

Инвертор

Высоковольтная батарея выдает постоянный ток, а электромотору требуется переменный. Инвертор преобразует электричество и управляет работой двигателя.

При торможении процесс идет в обратную сторону: мотор становится генератором, а полученная энергия возвращается в аккумулятор.

Система управления

Электроника решает, какой источник энергии использовать в данный момент.

Она учитывает скорость, положение педали газа, заряд аккумулятора, температуру и нагрузку. Водителю обычно не приходится управлять этими процессами вручную.

Как работает гибрид во время движения

Работу системы проще разобрать на нескольких ситуациях.

При старте машина может использовать только электромотор. Двигатель внутреннего сгорания остается выключенным.

При разгоне электроника при необходимости подключает ДВС или увеличивает мощность электрической части.

Во время равномерного движения система выбирает наиболее выгодный режим. Это может быть электротяга, работа бензинового двигателя или совместная работа двух источников.

При торможении включается рекуперация. Электромотор замедляет машину и одновременно заряжает батарею.

Такая схема позволяет использовать часть энергии, которая у обычного автомобиля теряется в виде тепла на тормозных механизмах.

Какие бывают гибридные системы

Под словом «гибрид» скрывается несколько разных конструкций.

Параллельный гибрид

В такой машине и двигатель внутреннего сгорания, и электромотор способны передавать тягу на колеса.

Они могут работать отдельно или вместе. Такая схема позволяет снизить расход топлива и при необходимости получить дополнительную мощность от электрической части.

Последовательный гибрид

Здесь колеса вращает электромотор. Бензиновый двигатель нужен прежде всего для выработки электричества.

Фактически автомобиль едет как электромобиль, но имеет собственный генератор на борту.

Именно этот принцип используется в гибридных моделях Li Auto серии L. Производитель прямо описывает их как EREV: колеса приводит электрическая силовая установка, а запас энергии обеспечивают батарея и система увеличения запаса хода.

Последовательно-параллельный гибрид

Это более гибкая схема. Машина может двигаться на электричестве, использовать двигатель как генератор или напрямую подключать ДВС к приводу.

Какой режим включить, решает электроника.

Подобный принцип сегодня активно применяют китайские производители.

Как устроен гибрид BYD DM-i

Один из известных примеров — система BYD DM-i.

В ней основная роль отдана электрической части. В большинстве режимов колеса приводит электромотор. Бензиновый двигатель может вырабатывать электричество, а при определенных условиях подключаться к приводу напрямую.

В состав системы входят:

• бензиновый двигатель;
• тяговый электромотор;
• мотор-генератор;
• высоковольтная Blade Battery;
• блок силовой электроники;
• система управления.

Например, такая архитектура применяется на автомобилях семейства BYD DM-i.

В электрическом режиме машина использует запас батареи. Когда ее заряд снижается или требуется больше мощности, подключается бензиновая часть.

За счет этого поведение автомобиля во многих ситуациях напоминает электромобиль.

Как работает гибрид Li Auto

У Li Auto используется другой подход.

Модели семейства Li L относятся к последовательным гибридам с увеличителем запаса хода. Основную тягу создают электродвигатели.

Бензиновый мотор объемом 1,5 л работает в составе range extender — системы, которая помогает восполнять запас энергии. Сам производитель указывает, что автомобили EREV приводятся в движение электромоторами.

Схема выглядит так:

бензиновый двигатель → генератор → электрическая система → тяговый электромотор → колеса.

При достаточном заряде машина может ехать на энергии батареи. В длительной поездке запускается ДВС, и необходимость искать зарядную станцию возникает реже.

Главное отличие от многих PHEV заключается в том, что бензиновый мотор здесь не является основным приводом автомобиля.

Гибридная система Geely EM-i

Geely использует собственную систему EM-i.

Например, в Starray EM-i установлен бензиновый мотор 1,5 л, тяговый электродвигатель и гибридная трансмиссия 1DHT. Система может работать в электрическом и смешанном режимах.

В зависимости от условий электроника распределяет работу между ДВС и электромотором.

В городе приоритет может получать электрическая тяга. На трассе система меняет режим, чтобы эффективнее использовать бензиновый двигатель.

Такой подход объединяет черты электромобиля и обычной машины с ДВС.

Как устроен гибрид Chery C-DM

У Chery используется семейство гибридных систем C-DM.

В качестве примера можно взять Tiggo 9 C-DM. В его силовую установку входят двигатель 1.5 TGDI, тяговый электромотор, батарея и трехступенчатая гибридная трансмиссия DHT.

DHT помогает распределять тягу между бензиновой и электрической частью в разных режимах движения.

В отличие от последовательной схемы Li Auto, здесь ДВС может принимать более непосредственное участие в движении автомобиля.

Чем PHEV отличается от обычного гибрида

Еще одно важное отличие связано с зарядкой.

Обычный HEV получает электричество во время движения. Подключать его к розетке не требуется.

PHEV имеет более крупную батарею и зарядный разъем. Его можно заряжать дома или на станции и часть ежедневных поездок совершать на электричестве.

Большинство современных китайских гибридов с крупными тяговыми батареями относится именно к подключаемым моделям или к EREV.

Что происходит при торможении

Одна из важных особенностей гибридной машины — рекуперация.

Когда водитель отпускает педаль газа или тормозит, тяговый электродвигатель начинает работать как генератор.

Кинетическая энергия превращается в электрическую и направляется обратно в батарею.

Обычные тормоза при этом никуда не исчезают. Электроника сочетает рекуперативное и механическое торможение.

За счет этого часть энергии удается использовать повторно.

Зачем гибриду обычный аккумулятор на 12 В

Помимо крупной тяговой батареи, в автомобиле обычно есть привычная низковольтная сеть.

Она питает блоки управления, освещение, мультимедиа и другую электронику.

Поэтому даже при полностью исправной высоковольтной батарее проблемы с 12-вольтовым аккумулятором могут помешать запуску систем автомобиля.

Что обслуживают в гибридном автомобиле

Наличие электромотора не отменяет обслуживание двигателя внутреннего сгорания.

Гибриду по-прежнему могут требоваться:

• моторное масло и фильтры;
• охлаждающая жидкость;
• свечи;
• обслуживание гибридной трансмиссии;
• проверка контуров охлаждения;
• диагностика высоковольтной системы;
• проверка состояния тяговой батареи.
• Конкретный перечень зависит от конструкции машины.

Например, последовательный Li Auto и подключаемый BYD DM-i устроены по-разному. Поэтому регламент одной модели нельзя автоматически применять к другой.

Основные схемы китайских гибридов

Заключение

Гибридный автомобиль нельзя считать просто обычной машиной, к которой добавили электромотор. Это единая силовая система, где двигатель, батарея, моторы и электроника постоянно взаимодействуют друг с другом.

При этом устройство может сильно отличаться. Li Auto использует электрический привод с бензиновым генератором. BYD DM-i умеет менять последовательный режим на параллельный. Geely и Chery применяют собственные гибридные трансмиссии.

Поэтому при обслуживании китайского гибрида важно знать не только марку и модель, но и тип силовой установки.

В сервисе «Лубань» можно провести диагностику и обслуживание китайских гибридных автомобилей. Перед работами специалисты определяют тип силовой системы и учитывают требования конкретной модели.