Устройство гибридного двигателя: Гибридный автомобиль своими руками: состав гибридного агрегата

Содержание

принцип работы, устройство и схемы электромотора

Появление гибридных автомобилей стало вынужденной мерой автопроизводителей в переходный период от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на углеводородном топливе к более чистым силовым установкам. Технологии ещё не позволяли создать полноценный электромобиль, машину на топливных элементах или какой-нибудь ещё из большого списка, теоретически возможных направлений развития автономного транспорта, а потребность уже созрела.

Содержание статьи:

Правительства начали сильно зажимать автопром экологическими требованиями, а потребителям хотелось увидеть качественный шаг вперёд, а не очередные микроскопические улучшения известного не первое столетие мотора на одном из продуктов переработки нефти.

Какой автомобиль называют «гибридом»

Силовой агрегат промежуточного этапа стал представлять собой комбинацию из уже отработанной конструкции ДВС и одного или нескольких электромоторов.

Электрическая часть тяговой установки получает питание от генераторов, связанных механически с бензомотором или дизелем, аккумуляторных батарей и системы рекуперации, возвращающих в накопитель энергию, выделяющуюся при торможении автомобиля.

Все многочисленные схемы практической реализации идеи получили название гибридов.

Читайте также: Что такое тормозной суппорт и как он работает

Иногда производители вводят в заблуждение клиентов, называя гибридами системы, где электропривод используется лишь для запуска основного мотора в режиме «старт-стоп».

Поскольку связи электродвигателей с колёсами и возможности движения на электротяге здесь нет, то такие машины к гибридным относить некорректно.

Принцип работы гибридных двигателей

При всём разнообразии конструкций у подобных машин есть и общие черты. Но отличия настолько велики с технической точки зрения, что фактически это разные автомобили со своими преимуществами и недостатками.

Устройство

В состав любого гибрида входят:

  • двигатель внутреннего сгорания со своей трансмиссией, бортовой низковольтной сетью питания и топливным баком;
  • тяговые электродвигатели;
  • накопительные аккумуляторные батареи, чаще всего достаточно высоковольтные, состоящие из последовательно и параллельно соединённых аккумуляторов;
  • силовая электропроводка с высоковольтной коммутацией;
  • электронные блоки управления и бортовые компьютеры.

Обеспечение всех режимов работы комплексной механической и электрической трансмиссии обычно происходит автоматически, на водителя возложено только общее управление движением.

Схемы работы

Соединить между собой электрическую и механическую составляющие можно разными способами, со временем выделились устоявшиеся конкретные, часто применяемые схемы.

Это не относится к позже появившейся классификации привода по удельной доли электротяги в общем энергетическом балансе.

Последовательная

Самая первая схема, наиболее логичная, но сейчас мало используемая в легковых автомобилях.

Основной её задачей стала работа в тяжёлой технике, где компактные электрические узлы успешно заменили громоздкую механическую трансмиссию, которой к тому же очень трудно управлять. Двигатель, как правило это дизель, нагружен исключительно на электрогенератор и с колёсами прямо не связан.

Вырабатываемый генератором ток может использоваться для заряда тяговой батареи, а там, где она не предусмотрена, отправляется непосредственно к электромоторам.

Тебе на заметку: Причины быстрого износа деталей тормозной системы

Их может быть один или несколько, вплоть до установки на каждое колесо автомобиля по принципу так называемых мотор-колёс. Величину тяги регулирует силовой электрический блок, а ДВС может постоянно работать в самом оптимальном режиме.

Параллельная

Эта схема сейчас наиболее распространена. В ней электромотор и ДВС работают на общую трансмиссию, а электроника регулирует оптимальное соотношение расхода энергии каждым из приводов. Связь с колёсами имеют оба двигателя.

Поддерживается режим рекуперации, когда при торможении электромотор превращается в генератор и подзаряжает накопительную батарею. Некоторое время автомобиль может двигаться только на её заряде, основной ДВС заглушен.

В ряде случаев используется батарея значительной ёмкости, снабженная возможностью внешнего заряда от бытовой сети переменного тока или специализированной зарядной станции.

В целом роль аккумуляторов тут невелика. Зато упрощается их коммутация, здесь не нужны цепи опасного высокого напряжения, а масса батареи значительно меньше, чем у электромобилей.

Смешанная

В результате развития техники электропривода и ёмкости накопителей роль электромоторов в создании тягового усилия увеличилась, что привело к появлению наиболее продвинутых систем последовательно-параллельной схемы.

Здесь старт с места и движение на небольших скоростях производятся на электрической тяге, а ДВС подключается лишь, когда потребуется высокая отдача и при исчерпании аккумуляторов.

Оба мотора могут работать в режиме привода, а продуманный электронный блок сам выбирает куда и как направлять энергетические потоки. Водитель может следить за этим на графическом информационном дисплее.

Это интересно: Что такое Адсорбер, устройство и принцип работы

Применяется дополнительный генератор, как в последовательной схеме, который может давать энергию электромоторам или заряжать аккумулятор. Рекуперация тормозной энергии происходит через реверс тягового электродвигателя.

Так устроены многие современный гибриды, в частности один из самых первых и известных – Toyota Prius

Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

Этот автомобиль выпускается уже в третьем поколении и достиг определённой степени совершенства, хотя конкурирующие гибриды продолжают наращивать сложность и эффективность конструкций.

Основой привода здесь является принцип синергии, по которому в создании крутящего момента на колёсах могут в любом сочетании участвовать ДВС и электромотор. Параллельность их работы обеспечивает сложный механизм планетарного типа, где потоки мощности смешиваются и через дифференциал передаются на ведущие колёса.

Трогание с места и стартовое ускорение выполняет электромотор. Если электроника определяет, что его возможностей недостаточно, подключается экономичный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона.

К сведению: Как проверить форсунки дизельного двигателя

В обычных автомобилях с моторами Отто такой термический цикл применять нельзя из-за переходных режимов. Но тут их обеспечивает электродвигатель.

Исключён режим холостого хода, если у Toyota Prius автоматически запускается ДВС, то для него сразу же находится работа, помогать в разгоне, заряжать батарею или обеспечивать климатическую установку.

Постоянно имея нагрузку и работая на оптимальных оборотах он минимизирует расход бензина, находясь в самой выгодной точке своей внешней скоростной характеристики.

Традиционный стартер отсутствует, поскольку такой мотор можно запустить только раскрутив его до значительных оборотов, что и делает реверсируемый генератор.

Аккумуляторы имеют разную ёмкость и напряжение, в наиболее сложной подзаряжаемой версии PHV это уже вполне обычные для электромобилей 350 вольт при 25 А*ч.

Достоинства и недостатки гибридов

Как и всякий компромисс, гибриды уступают чистым электромобилям и привычным классическим на нефтяном топливе.

Но при этом дают выигрыш по ряду свойств, для кого-то выступающих главными:

  • упрощение средств, применяемых для борьбы с вредными выбросами ДВС;
  • достижение некоторой экономии топлива, как бы это ни оспаривалось;
  • возможность передвижения на чистой электротяге там, где применение ДВС запрещено;
  • достаточно простое наращивание заявленной мощности;
  • невозможность, в отличие от электромобиля, остаться без энергии вдали от электрической сети.

Все недостатки связаны с усложнением техники:

  • потребность в грамотном персонале, специально обученном работе с гибридами;
  • увеличение массы транспортного средства, на что тоже тратится топливо;
  • более высокая цена автомобиля;
  • проигрыш электромобилям из-за сохранения ДВС и всего, что с ним связано;
  • пока ещё недостаточно отработанные технологии и отсутствие единого подхода к конструированию;
  • плохая экологичность в производстве батарей и их утилизации.

Вполне возможно, что производство гибридов сохранится и после полного исчезновения классических автомобилей.

Это надо знать: Моторное масло с Молибденом — плюсы и минусы

Но произойдёт это только если будет создан единый компактный, экономичный и хорошо управляемый двигатель на углеводородном топливе, который станет хорошим дополнением к электрическому автомобилю будущего, существенно повысив его пока недостаточную автономность.

Гибридный двигатель на автомобиле - устройство и принципы работы

Дорогие соотечественники, сегодня поговорим, что такое гибридный двигатель на автомобиле, как он работает, из чего состоит, о плюсах и минусах новых разработок.

В большинстве современных автомобилей в качестве силовой установки используется двигатель внутреннего сгорания, но учитывая истощение запасов нефти, и возрастающие требования к экологичности двигателей, автокорпорации занялись разработкой новых технологий, которые позволили бы отказаться от углеводородов как от основного топлива или хотя бы снизить их потребление.

Вместо двигателя внутреннего сгорания устанавливать электромоторы пока не эффективно, потому как энергоемкость аккумуляторов связана с большим весом и соответственно их высокой стоимостью.

Однако уже почти все крупнейшие мировые авто производители начали выпускать свои модели гибридных автомобилей. Они сочетают двигатель внутреннего сгорания и электрическую энергоустановку.

Признанный лидер в разработке и выпуске гибридных автомобилей остается Toyota. Этот концерн выпустил в серию первый гибрид еще в 1997 году и продолжает выпускать еще несколько моделей надежных автомобилей.

Что такое гибридный двигатель. Принцип работы энергоустановки

Гибрид — переводится на русский как скрещивание. Сочетание этих двух различных технологий благополучно выполняют основную задачу — движения автомобиля.

Функция гибридного двигателя состоит в том, что мотор внутреннего сгорания приводит в движение генератор, который отдаёт энергию на энергоустановку: аккумуляторная батарея-электродвигатель. А энергоустановка в свою очередь, через трансмиссию передает крутящий момент на колеса.

Таким образом достигается оптимальный режим движения и создаётся добавочное усилие. Кроме того сглаживются пиковые нагрузки и колебания, в следствии чего растёт производительность и КПД.

Гибридный двигатель. Устройство

Существует несколько вариантов гибридного двигателя:

  • Параллельный. Бензиновый движок питается от топливного бака, а электродвигатель от аккумуляторной батареи. В итоге два двигателя вращают трансмиссию, которая затем передаёт крутящий момент на колёса.
  • Микрогибридный. Этот вариант разработали специалисты компании «Тойота». Их гибридный автомобиль стартует и движется на малых скоростях только с помощью электрической тяги. А вот на повышенной скорости начинает работать двигатель внутреннего сгорания. При этом на сложных участках дороги – подъёмы, песок, грязь, другие нагрузки, электродвигатель подпитывается ещё и от аккумуляторной батареи для параллельной работы и усиления тяги. Все эти режимы контролирует электроника.
  • Среднегибридный. У такого авто свои особенности ‒ на электрическом двигателе езда не предусмотрена. Но электротяга заметно увеличивает эффективность, благодаря получению более высокого напряжения, чем даёт аккумуляторная батарея, а это соответственно повышает мощность силовой установки в целом.
  • Полногибридный. Здесь электричество на первом месте ‒ за его счёт обеспечивается движение. Батарея заряжается благодаря рекуперации. А раздельное сцепление между двумя двигателями обеспечивает возможность разъединения этих систем. В результате бензиновый двигатель подключается лишь в случае крайней необходимости.
  • Раздельный. Содержит пару двигатель-генератор и бензиновый мотор. Посредством планетарной передачи крутящий момент поступает на коробку передач. Какая-то часть энергии используется для обеспечения движения машины, а другая направляется в высоковольтную батарею.
  • Последовательный. Здесь схема следующая: бензиновый двигатель вращает генератор, который заряжает аккумуляторную батарею, а с неё энергия поступает к электродвигателю, а уже тот вращает трансмиссию и, собственно, колёса.

Плюсы и минусы гибридного двигателя автомобиля

Конечно, плюсы перевешивают, но есть и минусы, как во всех новинках. К примеру, чаще встречается бензиновый гибридный двигатель, хотя экономичность дизелей не подвергается сомнению.

Но так уж сложилось – технологию разрабатывали в Америке, а там солярка не в почёте. Да и гибридный дизельный агрегат стоил бы дороже, а учитывая, что цена и так далеко выше средней, то вопрос можно считать закрытым.

Больше всего автолюбителей смущает гибридный двигатель из-за аккумуляторной батареи. Это весьма капризный компонент, так как требует постоянной эксплуатации, иначе срок её службы значительно снизится.

Также аккумуляторы боятся перепадов температур, саморазряжаются. Плюс ко всему высокая стоимость запчастей и ремонта. Причём самому его сделать вряд ли получится.

Но давайте о приятном. Одно из главных преимуществ гибридного двигателя низкий расхода топлива и минимальные выбросы вредных веществ в атмосферу, а все это благодаря:

  • согласованной работе двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя;
  • применению батареи большой емкости;
  • использованию энергии торможения (рекуперативное торможение), которое преобразует кинетическую энергию движения в электричество.

Кроме того гибридный двигатель собрал в себе массу других инноваций, которые позволят сэкономить топливо и сберечь атмосферу. Среди них:

  • изменение фаз газораспределения;
  • стоп-старт;
  • рециркуляция отработавших газов;
  • подогрев тосола отработавшими газами;
  • электропривод водяного насоса, климат-контроля и усилителя руля;
  • шины с улучшенным качением.

Заметный эффект наблюдается при использовании гибридного автомобиля в городском цикле, когда происходят частые остановки, двигатель работает на холостом ходу.

А вот на трассе, при движении с высокой скоростью, гибридный двигатель уже не так эффективен.
С другой стороны та же батарея даёт возможность более продолжительное время ездить без заправки. Притом батарею можно не заряжать, а заправлять авто лишь топливом.

Двигатель, благодаря компьютерному управлению, всегда работает в оптимальном режиме, как бы вы ни старались его перегрузить.

Часто подобные гибридные автомобили могут передвигаться без топлива. А ещё они отличаются тем, что мотор работает едва слышно.

Надеюсь что статья поможет вам найти правильное решение, если встанет вопрос выбора автомобиля с гибридной силовой установкой.

Разместите ссылку на статью в социальных сетях – возможно ваши друзья уже имеют опыт эксплуатации подобной техники и поделятся своими впечатлениями с вами, а также с читателями нашего блога.

До новых встреч.

дорога в будущее или взгляд назад / Цифровой автомобиль

⇡#Классификация и определение гибридов

Мы уже разобрались с историей появления гибридных автомобилей, рассмотрели первые массовые модели и вплотную подошли к изучению современных предложений, однако так и не дали точного определения гибрида. Само слово «гибрид» было введено задолго до появления соответствующих транспортных средств. Определение происходит от латинского «hibrida», что означает «помесь». Этот перевод как нельзя точно передает суть гибрида. Раньше (впрочем, как и сегодня) так называли животных и растения, которые произошли от скрещивания разных пород и видов. При переходе к автомобильной тематике сущность почти не меняется. Гибрид – транспортное средство, которое имеет силовую установку смешанного типа. Зачастую под гибридным двигателем подразумевается интеграция ДВС и электромотора, однако это можно считать лишь частным случаем. Чем Honda FCX Clarity не гибрид? В этом автомобиле нет двигателя внутреннего сгорания, зато в наличии водородный и электрический двигатели. Таким образом, под гибридом можно подразумевать любое транспортное средство, в котором производить энергию могут как минимум два раздельных устройства, причем энергия эта может быть использована для приведения транспортного средства в движение. Поправка в конце обязательна, иначе гибридом становится любой современный автомобиль, ведь в каждом есть электрический генератор.

Теперь о классификации. Первая напрашивается сама - по типу силовой установки. Мы уже определили, что работать в паре с электромотором может не только ДВС. Когда-то это были паровые двигатели, сегодня можно встретить водородные. Даже велосипед с электромотором – гибрид, роль запасного источника энергии выполняет мускульная сила человека.

Второй принципиальный признак, позволяющий разделить гибридные транспортные средства по категориям, это тип взаимодействия двигателей. Сегодня различают последовательное, параллельное и последовательно-параллельное (смешанное) подключение. Аналогия с электротехникой и соединением проводников. Этот параметр является одним из важнейших в устройстве гибрида, от него зависят возможности и сам принцип функционирования, поэтому рассмотрим его достаточно подробно.

⇡#Параллельные гибриды

Гибридные автомобили с параллельным включением ДВС и электромотора имеют механическую связь между трансмиссией и обоими типами двигателей. Зачастую электромотор в таких автомобилях располагают непосредственно на коленчатом валу ДВС, хотя он может быть подключен к единой трансмиссии отдельным сцеплением или муфтой. В результате основной функционал возложен именно на двигатель внутреннего сгорания. Электромотор может включиться в работу, в этом случае мощность агрегатов будет суммироваться. Зарядка аккумуляторных батарей возможна как от ДВС, так и в рекуперативном режиме. Роль генератора выполняет электромотор, он же зачастую заменяет стартер. Основной плюс гибридов с параллельным включением – экономичность.

Недостатки параллельного включения вытекают прямо из его особенностей. Если электромотор расположен на коленчатом валу, то без использования ДВС автомобиль не сможет поехать. То есть о передвижении в режиме электрокара речи идти не может. Плюс к этому даже если функционирование электромотора не требуется, его ротор будет вращаться. Исключение – автомобили с интегрированным дополнительным сцеплением. Для совмещения крутящего момента от двух источников в этом случае используется дифференциал.

Красноречивым примером параллельного гибрида может служить Honda Insight. С момента появления в 1999 году внешний вид автомобиля значительно изменился, внесены и инженерные нововведения, но схема функционирования осталась неизменной.

⇡#Последовательные гибриды

Последовательные гибриды располагаются несколько ближе к электрокарам, хотя без двигателя внутреннего сгорания они тоже далеко не уедут. В отличие от параллельного включения ДВС и электромотора, рассмотренного нами выше, в данной связке бензиновый двигатель не имеет какой-либо связи с колесами. Функционал очень близок к электрокару, ведь именно электромотор приводит автомобиль в движение. Двигатель внутреннего сгорания в данном случае лишь заряжает аккумуляторные батареи. В итоге последовательные гибриды сохранили черты как электрокаров, так и автомобилей с ДВС: они по-прежнему могут преодолевать большие расстояния, процесс заправки прост и быстр, но экономия топлива в городских пробках и рекуперативное торможение значительно повышают эффективность. Существенный недостаток параллельных гибридов – мощность электромотора и ДВС невозможно сложить, а в случае полной разрядки аккумуляторных батарей продолжать поездку некоторое время нельзя: требуется время для зарядки.

В скором времени начнется производство активно продвигаемого Chevrolet Volt. Это последовательный гибрид в чистом виде. Приживется ли такой тип автомобилей в США – большой вопрос.

Довольно значительно от последовательного и параллельного включения двигателей отличается устройство самого популярного гибридного автомобиля – Toyota Prius. Тут нет механической и автоматической КПП, не найти и вариаторную трансмиссию. Передачу крутящего момента осуществляет планетарная передача. Японцы не изобрели эту конструкцию, она уже давно применяется в различных сферах индустрии. В том числе автомобильной, ведь гидротрансформаторные АКПП имеют в наличии планетарную передачу. Заслуга инженеров Toyota в том, что именно они использовали этот механизм в подобном применении, не в составе конструкции, а в качестве полноценной трансмиссии. Теперь выясним, как функционирует данный агрегат.

Планетарная передача – набор связанных шестерней. По центру расположена солнечная шестерня. Она сцеплена с четырьмя сателлитами, которые находятся в фиксированном друг относительно друга положении. Связующим элементом выступает водило. Зубья самой большой кольцевой шестерни связаны с сателлитами. Конструкция довольно проста механически, однако ее устройство предоставляет огромные возможности по передаче и суммированию крутящего момента.

Относительно конкретного применения планетарной передачи в Toyota Prius можно рассуждать долго. Вариантов функционирования уникальной трансмиссии немало, подробный обзор заслуживает отдельного материала, поэтому вкратце обозначим лишь основные возможности. Каждый элемент планетарной передачи соединен с отдельным устройством: водило с ДВС, солнечная шестерня с первым электромотором, а кольцевая шестерня – со вторым. Именно кольцевая шестерня через редуктор связана с колесами. В результате становится возможным очень гибкое соединение и универсальное разделение между ДВС и электродвигателями, при этом Prius может выполнять функции как параллельного, так и последовательного гибрида. Японцы смогли интегрировать все возможные режимы в компактном устройстве. В зависимости от требования Toyota Prius может ехать только на элекротяге, только за счет ДВС, использовать оба мотора одновременно, разделять крутящий момент ДВС между колесами и генератором… Всё вместе японцы называют Hybrid Synergy Drive, а саму планетарную передачу – Power Split Device, устройство по распределению энергии.

⇡#Смешанный тип подключения

В последнее время стали появляться гибридные автомобили, которые трудно отнести к какому-либо из описанных видов. В чем основная разница между параллельными и последовательными гибридами? Очевидно, в разграничении прав двух двигателей. А если подобная процедура не требуется? Можно, например, привязать ДВС к передней оси автомобиля, а электромотор посадить на заднюю. В итоге каждый агрегат получает практически полную независимость, необходимо только немного скоординировать действия каждого мотора. Такой вариант довольно прост и дешев: не требуется распределяющее устройство или специфическая трансмиссия. Любой автомобиль можно сделать таким гибридом, требуется лишь установить дополнительное оборудование на заднюю ось (если он переднеприводный с передним расположением ДВС) и связать все компоненты с электронным мозгом.

К недостаткам подобных гибридов можно отнести невозможность зарядки аккумуляторных батарей от ДВС. Только рекуперативная система торможения или подключение к розетке. К представителям нового вида гибридных автомобилей относится Peugeot 3008 HYbrid4, который анонсировали совсем недавно.

⇡#Классификация по типу батарей

Разграничить гибридные автомобили можно и по третьему признаку – типу емкостных батарей. В зависимости от используемых в аноде, катоде и электролите химических элементов изменяются и показатели аккумуляторов. В настоящее время в серийных гибридах можно обнаружить никель-металл-гидридные, литий-металл-фосфатные, литий-полимерные и литий-ионные батареи. Наибольшее распространение, безусловно, получил последний тип. Сегодня основной целью производителей аккумуляторов является повышение удельной емкости (емкости на единицу массы). Однозначного фаворита в этой группе определить сложно, каждый из химических источников тока еще далек от своих теоретических пределов. Определенно, именно от возможностей аккумуляторов во многом зависят способности гибридных автомобилей. Но значительное повышение эффективности аккумуляторов может сделать электрокары приоритетным видом транспорта, а тогда целесообразность гибридных автомобилей ставится под вопрос.

⇡#Выбор гибрида

Уже столько сказано про историю развития гибридных автомобилей и их устройство, но вопрос покупки подобного транспортного средства остается открытым. Выгодны ли гибриды? Удобны ли они в эксплуатации? Какие трудности ждут владельца гибридного автомобиля? И главное: какой гибрид выбрать? В августе в рамках еженедельного обзора новых технологий автомобильной промышленности мы рассмотрели отчет британской автомобильной ассоциации British Columbia Automobile Association, в котором специалисты скрупулезно подсчитали экономический эффект от покупки автомобиля с двумя типами двигателей. Результат обескураживающий: из 16 рассмотренных моделей лишь одна вышла в плюс в сравнении с ближайшим бензиновым аналогом. Почему получилось так, что автомобили с меньшим расходом топлива бьют по кошельку сильнее? Несмотря на неутихающие споры в обществе автомобилистов, гибрид по определению технически сложнее аналогичного автомобиля с единственным бензиновым ДВС. И хотя электромотор устроен довольно просто, он все же требует периодической проверки и планового технического обслуживания. В результате регулярный осмотр в официальном сервисе заметно облегчит кошелек. К тому же век емкостных батарей недолог - в зависимости от устройства и условий эксплуатации их срок жизни может длиться от нескольких лет до десятилетия. Замена аккумуляторов – процедура не из дешевых. Вот и получается в итоге: экономишь на одном, тратишь на другом. Покупать гибрид с прицелом на экономию нельзя.

Кто определенно будет доволен покупкой автомобиля со смешанным силовым агрегатом, так это любители высоких технологий. Короткие пробежки на электродвигателе (доступно не для всех гибридов), обилие информационных дисплеев, бесшумное перемещение в пробке. Все это, безусловно, доставит удовольствие техноманьяку. Что еще более приятно, так это удивление друзей, коллег и просто соседей по потоку - восхищенные взгляды окружающих дорогого стоят.

Вы еще не передумали приобретать гибрид? Тогда вам может пригодиться следующая таблица, в которую мы включили основные данные о 25 гибридных моделях: стоимость, форм-фактор, расход топлива. Дополнительно отмечено время разгона с 0 до 100 км/ч, эта цифра обязательна для понимания технических способностей автомобиля.

Полностью доверять цифрам нельзя: не всегда производитель заявляет полные официальные спецификации, а условия тестов могут отличаться. В целом, если отбросить невероятные характеристики самого экономичного, самого дорогого и в то же время самого быстрого Porsche 918 Spyder Hybrid, который еще не поступил в продажу, собранные данные вполне справедливы. Желающим максимально сэкономить можно порекомендовать Toyota Prius и Honda Insight: основатели рынка все еще смотрятся довольно привлекательно. Выбирать гибридные внедорожники Cadillac Escalade или Chevrolet Tahoe можно только ввиду комплектации, вряд ли электромотор существенно повлияет на расход топлива огромных монстров. В целом же лучше вообще не разделять рынок на автомобили с ДВС и гибридные, а рассматривать все предложения, анализируя новые технические возможности лишь в качестве бонуса. Наверняка через 10-15 лет именно так и будет, большинство моделей станут гибридными, а возможность ехать некоторое время на электрической тяге станет обыденной функцией.

В заключение приведем статистику продаж. С момента появления первых современных серийных гибридных автомобилей в 1997 году и по сей день двумя основными рынками для этих транспортных средств остаются Япония и США: на их долю приходится более 90% от общего тиража. Но даже в этих странах относительный объем продаж гибридов очень мал: в июле в США гибриды составили 2,27% от общего рынка легковых автомобилей. Перейдем к конкретным цифрам.

Статистика продаж гибридных автомобилей довольно пессимистична: снижение объема практически по всем моделям. Наиболее удачным для этого сегмента рынка годом стал 2007, с тех пор продолжается планомерное уменьшение спроса. Котировки нефти на мировых торговых биржах давно отступили от максимальных значений, следовательно, можно не экономить сжигаемое топливо. Свою роль сыграл и мировой финансовый кризис.

Вместе с тем из статданных становится очевиден безоговорочный лидер рынка гибридов – Toyota Pruis. Не зря японцы инвестировали в будущее.

Несмотря на всю неоднозначность использования гибридного привода в современных автомобилях, уже в ближайшем будущем мы увидим дальнейшее развитие этой технологии. Возможно, гибрид придет и в ваш дом.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Гибридный автомобиль.История, принцип работы, лучшие авто

Что такое гибридные автомобили?

Гибридный автомобиль – это машина, которая использует не только обычный двигатель внутреннего сгорания, функционирующий на бензине либо дизеле, но и альтернативный источник  в виде электродвигателя.

Второй мотор начинает работать при небольших оборотах, что позволяет значительно сэкономить топливо, к примеру, при загруженном трафике на дороге. Также гибридные авто более экологически чистые, что делает их более популярными.

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Преимущества и недостатки гибридов


Преимущества гибридных машин:
  • Заметное уменьшение расхода горючего. Показатель затрат топлива у гибридных представителей до 30 % ниже по сравнению с обычными автомобилями. Сжигание меньшего количества горючего одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные автомобили являются более экономными и экологически чистыми по сравнению с аналогами, которые оборудуются только ДВС;
  • Снижение шума в процессе работы;
  • Долгая служба деталей тормозной системы;
  • Гибридные авто по сравнению с электромобилями имеют большой запас хода и являются универсальными при ежедневной эксплуатации. Гибрид не нужно обязательно заряжать от электросети, его можно заправлять бензином. После сгорания топлива часть энергии собирается в аккумуляторе, благодаря которому начинает работать электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора есть преобразование кинетической энергии движущейся машины в электричество;
  • Также гибриды имеют ряд конструктивных решений и вспомогательных систем для большой экономии и уменьшения уровня вредных выбросов: система старт-стоп и т.д.

К недостаткам гибридных автомобилей можно отнести большую начальную стоимость, а также некоторые сложности при ремонте и обслуживании данных моделей. Еще одним недостатком можно назвать возможный критический разряд аккумулятора и его быстрый вывод из строя при больших перепадах температуры.

Типовые схемы гибридных автомобилей

Гибрид гибриду рознь. На данный момент существует три основные типовые схемы гибридных автомобилей, каждая из которых характеризует определенный принцип совместной работы ДВС и электромотора:

  • Параллельная работа моторов. Судя по названию, несложно догадаться что это схема подразумевает совместную работу двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. В таких автомобилях основную энергию для движения авто обеспечивает ДВС. И ДВС, и электродвигатель соединены с колесами. Электромотор включается лишь в определенных ситуациях – например, когда ДВС нужно и поддержка во время обгона, при разгоне. Это позволяет не только увеличить ресурс двигателя внутреннего сгорания, но и обеспечивает максимальную экономию топлива. Кроме того, авто такого типа характеризуются невысокой стоимостью.
  • Последовательная работа моторов. В автомобилях, поддерживающих данную схему, один из моторов выполняет роль основного. В подавляющем большинстве случаев это электромотор. Двигатель внутреннего сгорания, в свою очередь, принимает на себя второстепенную функцию – отвечает за работу генератора, обеспечивающего электромотор энергией. Электродвигатель соединен с колесами, а двигатель внутреннего сгорания – с генератором. В этом случае ДВС работает в регулярном режиме – без больших перепадов оборотов.

При последовательной работе моторов, в гибриде используются аккумуляторы большой емкости, которой хватает на преодоление значительных расстояний без подзарядки.

Говоря более простым и понятным языком, схема последовательной работы моторов напоминают принцип работы небольшой электростанции, которая работает от двигателя внутреннего сгорания и обеспечивает электроэнергией электрический мотор.

  • Последовательно-параллельная схема работы моторов. При таком размещении двигатель внутреннего сгорания и электродвигателя работают совместно. ДВС, электромотор и электрогенератор связаны друг с другом и с колесами. В гибридах этого типа ДВС не только запускает работу генератора, но и передаёт крутящий момент на колёса. Полные гибриды (а именно так называют автомобили с последовательным и параллельным подключением моторов) обеспечивает значительную экономию топлива, благодаря включению электромотора в нужных ситуациях. Электродвигатель и ДВС могут работать вместе, тем самым обеспечивая форсированный режим работы авто. Ну и, конечно же, ДВС запускает генератор для подзарядки аккумуляторов.

На сегодняшний день самая распространенная схема гибридных авто – параллельная. Вторая по популярности – параллельно-последовательная схема. Последовательная схема применяется в спецтехнике (самосвалы, тяжеловесные грузовики).

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине.  Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

Полная конструкция гибрида


Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:
  • двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
  • электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
  • трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
  • топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
  • аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
  • инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
  • генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

Функционирование двигателя-гибрида

Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

  • на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
  • при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
  • в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Классификация по степени электрификации

Разбираясь в особенностях гибридных двигателей, поговорим и о различном применении электромоторов. Степень электрификации машины указывает на возможности электрической установки. В одном случае, она идёт как приложение, в другом — позволяет полноценно передвигаться на электротяге. Чтобы понять насколько прогресс ушёл вперёд, рассмотрим этапы электрификации последовательно.

Микрогибрид

Двигатель-микрогибрид представляет собой простейшую форму гибридизации. Автомобиль оснащается системой «Старт-Стоп», в которой электрическая установка используется, как стартер и генератор, но не передаёт энергию колёсам. Во время работы машины на холостом ходу блок управления глушит бензиновый двигатель, позволяя сэкономить топливо. В среднем расход в городе снижается на 10%.

Энергия, сохранённая от рекуперативного торможения, питает систему «Старт-Стоп» и бортовые устройства.

В силовую установку микрогибрида устанавливают штатную коробку передач с импульсным масляным насосом. В режиме «Старт-Стоп», пока двигатель не работает, необходимо сохранить элементы переключения включенными. Насос поддерживает давление масла в каналах КПП, чтобы после запуска двигателя, автомобиль был готов ехать спустя 0,3 с.

Мягкий гибрид

Термин «мягкий» или «умеренный» гибрид означает, что электромотор используется в автомобилях как лёгкая «поддержка» ДВС. Основную работу в режиме ускорения и штатного движения выполняет бензиновый двигатель. Суть использования электрической установки — помощь при трогании и ускорении автомобиля, а также для подзарядки батареи во время торможения. Мощность электродвигателя не превышает 50 кВт.

К гибридам подобного действия относятся: BMW 7 ActiveHybrid, Honda Civic Hybrid, Suzuki Smart Hybrid, Mercedes S 400 Hybrid.

Обычные гибриды, они же «полные» или Full Hybrid Electric Vehicle

Этот тип автомобилей способен ездить при полном отсутствии помощи ДВС, при этом удается вписаться в ограничение «95 г СО2 на километр» с запасом. Пополняется заряд как за счет рекуперации энергии торможения, так и непосредственно от ДВС. Конструкция — гораздо более сложная, дорогая и к тому же высоковольтная, что влечет за собой определенные сложности при ремонте (связанные с необходимой квалификацией работников). И на этапе разработки тут приходится учитывать особые требования к компоновке. «Полные» гибриды используют в своей конструкции интегрированный в коробку передач мотор-генератор, преобразователь постоянного тока, специальный инвертор EPIC, управляющий охлаждением высоковольтных компонентов при помощи отдельного электронасоса (батарея имеет напряжение около 260 В и водяное охлаждение), блок управления зарядным устройством батареи BECM, а также электрический компрессор кондиционера и высоковольтные провода в оранжевой обмотке (международное требование безопасности).

Такой гибрид способен обеспечить бóльшую экономию топлива (до 20%) и дополнительную мощность и момент. Первым массовым гибридом стала Toyota Prius, увидевшая свет в 1997 году. Впоследствии эту конструкцию взяли на вооружение многие марки, хотя сейчас большинство отдает предпочтение подключаемым гибридам (о них ниже).




Toyota Prius (слева) продолжает удерживать титул самого массового гибрида в мире. В России Prius плоховато продается через дилеров (всего 59 штук за прошлый год), но подержанные экземпляры из-за рубежа востребованы. Относительно большое распространение получили у нас различные гибридные модели Lexus — LS, RX, CT…  Компания JLR использовала технологию HEV в 2013-2016 годах на своих моделях Range Rover и Range Rover Sport

Подключаемые гибриды, или PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

Это еще более сложная и тяжелая схема: в среднем плюс 300 кг к массе автомобиля. Она позволяет совершать короткие поездки (до нескольких десятков километров) без участия ДВС. А главное отличие от обычных гибридов — наличие разъема для зарядки от сети. Тут аккумулятор уже не зарядишь за счет одной лишь рекуперации или от ДВС (точнее, зарядишь, но это невыгодно и долго). В конструкции присутствуют дополнительные компоненты (нагреватель охлаждающей жидкости, зарядный блок BCCM, отдельный стартер без генератора, электрический усилитель тормозов), а также более мощная и высоковольтная батарея. Также автомобиль получает дополнительный 12-вольтовый аккумулятор (или даже два) для электроусилителя тормозов и для стартера.



Вся высоковольтная проводка в любой точке автомобиля выделяется оранжевым цветом. Прикасаться к таким проводам ни в коем случае нельзя даже на автомобиле с неработающим двигателем. Доступ к электрическим компонентам возможен только после полного обесточивания и размыкания контакторов высоковольтной аккумуляторной батареи, которая имеет отдельный контур водяного охлаждения (рабочая температура всегда должна поддерживаться на уровне 22-25°С), изображенный на рисунке справа. Внутрь высоковольтных компонентов не допускаются даже механики JLR, все они меняются только в сборе

К примеру: мотор-генератор, установленный в корпусе коробки передач Range Rover PHEV, способен дополнительно выдать 116 л.с. и целых 275 Нм крутящего момента, что, несомненно, является очень солидной прибавкой для установленной под капотом 2,0-литровой «турбочетверки» (300 л.с.). При этом суммарная отдача составляет 404 л.с. и 640 Нм, он разгоняется до «сотни» за 6,8 секунды, расход топлива составляет ничтожные 2,8 л в смешанном цикле «по паспорту», а количество выбросов СО2 — всего 64 г/км. Но в то же время на одной только электротяге такой Range Rover способен проехать всего 51 км, а на полную зарядку от домашней сети уходит около семи часов (2 часа 45 мин — от суперчарджера).




Подзаряжаемые гибриды — редкость в России. В прежние годы у нас продавался Mitsubishi Outlander PHEV. Также одно время к нам поставляли аналогичные BMW X5 и 7-серии. А вот подзаряжаемая модификация Toyota Prius в России не продается. В JLR технологию PHEV применяют на внедорожниках Range Rover P400e и Range Rover Sport P400e. На фото справа видно, как плотно упакован багажник версии P400е: основной аккумулятор, два 12-вольтовых, блоки предохранителей, куча проводки и трубки охлаждения. Под днищем компоновка еще более «хитрая»

Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

Этот автомобиль выпускается уже в третьем поколении и достиг определённой степени совершенства, хотя конкурирующие гибриды продолжают наращивать сложность и эффективность конструкций.

Основой привода здесь является принцип синергии, по которому в создании крутящего момента на колёсах могут в любом сочетании участвовать ДВС и электромотор. Параллельность их работы обеспечивает сложный механизм планетарного типа, где потоки мощности смешиваются и через дифференциал передаются на ведущие колёса.

Трогание с места и стартовое ускорение выполняет электромотор. Если электроника определяет, что его возможностей недостаточно, подключается экономичный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона.

В обычных автомобилях с моторами Отто такой термический цикл применять нельзя из-за переходных режимов. Но тут их обеспечивает электродвигатель.

Исключён режим холостого хода, если у Toyota Prius автоматически запускается ДВС, то для него сразу же находится работа, помогать в разгоне, заряжать батарею или обеспечивать климатическую установку.

Постоянно имея нагрузку и работая на оптимальных оборотах он минимизирует расход бензина, находясь в самой выгодной точке своей внешней скоростной характеристики.

Традиционный стартер отсутствует, поскольку такой мотор можно запустить только раскрутив его до значительных оборотов, что и делает реверсируемый генератор.

Аккумуляторы имеют разную ёмкость и напряжение, в наиболее сложной подзаряжаемой версии PHV это уже вполне обычные для электромобилей 350 вольт при 25 А*ч.

Проверка и обслуживание гибридных автомобилей

Батареи, как правило, требуют замены через 15-20 лет, для электродвигателя не исключено наличие пожизненной гарантии. Обслуживание гибридных автомобилей рекомендуется проводить только в официальных сервисных центрах, которые оснащены специальным оборудованием и где работают специалисты, обученные принципам сервиса автомобилей этого вида. Проверка гибридного авто включает в себя:

  • диагностические коды ошибок;
  • гибридная батарея;
  • изоляция батареи;
  • работоспособность системы;
  • система охлаждения. 

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

  • Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
  • В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
  • Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
  • ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
  • Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды. Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.

Идея экономии горючего в гибридных авто состоит в том, чтобы при заряженном аккумуляторе как можно дольше двигаться только на электротяге на скоростях до 60 км/ч., чего зачастую хватает в плотном городском потоке. Также необходимо добавить, что система учитывает большое количество факторов: наружную температуру, степень прогрева ДВС и ОЖ, заряд батареи, движение под уклон или на горку и т.д. В разных условиях гибрид может задействовать ДВС, а может передвигаться только на электрической энергии.

  • Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
  • На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители ГБО производят оборудование, совместимое с электронным блоком управления гибридным авто.

Лучшие гибридные автомобили

А теперь перейдем к описанию самых востребованных и популярных моделей гибридных авто.

Toyota Prius

Самый первый серийный гибрид. Кроме того, именно этот автомобиль считается самым «эффективным» – он оснащен двигателем, КПД которого достигает 40% (цифра, пока недостижимая для других производителей). Плавный ход, достигаемый благодаря независимой подвеске, не оставит равнодушным даже самых искушенных автолюбителей.

Тойота Приус – крайне экономичный гибрид (расход топлива – от 2,45 л на 100 км). При этом автомобиль может развивать скорость на трассе до 180 км/ч.

Конструкция авто четко продумана – батареи перенесены из багажного отсека под пассажирские задние сиденья для максимального расширения полезного пространства багажника.

Как вы могли заметить, преимуществ у этой машины масса: от привлекательного внешнего вида до высокого уровня безопасности. Минус только один – высокая стоимость авто в базовой комплектации (ну а если рассматривать варианты более расширенной оснастки, то цена даже на вторичном стартует от 15000 долларов и выше).

Chevrolet Volt Hybrid


Chevrolet Volt Hybrid. Данный автомобиль представляет собой переднеприводный четырехместный хэтчбек. Главным достоинством этой модели является то, что электромоторов, мощностью 149 л.с. хватает на 60 км при езде по городу, без расхода топлива и с сохранением характеристик. Однако большим недостатком Chevrolet Volt является большая стоимость.

Если вы интересуетесь будущим этого и других автомобилей этой марки, рекомендуем ознакомиться с последними новостями Chevrolet.

Chevrolet Malibu Hybrid

Chevrolet Malibu Hybrid. Это большой комфортный и вместительный седан, который имеет выразительный дизайн и качественно проработанный салон с современной техникой и богатым оснащением. По мнению экспертов, авто хорошо подойдет тем клиентам, которым нравится свободное пространство. В состав гибридной установки входит двигатель объемом 1.8 л и пара электромоторов. Средний расход топлива данной модели составляет 5.2 л на 100 км. Для авто предусмотрены десять подушек безопасности и камера заднего вида, что делает его более безопасным.

Lexus RX 450h

Смелый дизайн, современное оснащение, самые передовые технологии – все это соединяет в себе ультрасовременный автомобиль-гибрид от компании Lexus. Это машина класса «Люкс». Разработчики позаботились не только о стильном дизайне – авто полностью укомплектовано элементами обеспечения безопасности пассажиров и водителя. Кроме того, не забыли конструкторы и о весьма приятных «мелочах», которые никак не влияют на ходовую часть, зато делают путешествия более приятными и комфортными – акустическая система, шумоизоляция, бортовой компьютер с дисплеем на панели.

Конечно, такой автомобиль по карману далеко не всем – цены стартуют от 70000 долларов. При этом заправлять этот агрегат можно только 95 бензином. Естественно, запчасти и ремонт Лексуса также обойдется владельцу в весьма круглую сумму.

Вывод

Приобретая автомобиль-гибрид, многие автолюбители сомневаются – стоит ли переплачивать 30% стоимость просто за наличие еще одного двигателя (электрического). Наш ответ однозначен – конечно же, стоит! Деньги, потраченные на покупку, вернутся вам уже через 2-3 года – вы будете заметно экономить на заправке, что, несомненно, положительно скажется на вашем бюджете. Кроме того, все гибриды – современные машины, оснащенные самими новыми разработками лучших конструкторов. Соответственно, вместе с автомобилем вы покупаете ежедневный комфорт и безопасность для вас и вашей семьи!

Источники

  • https://automonth.ru/rejting-gibridnyh-avtomobilej/
  • https://nahybride.ru/baza-znanij/kak-rabotaet-gibridnyj-dvigatel-avtomobilya
  • https://jplife.ru/stati/luchshie-gibridnye-avtomobili/
  • https://dvsoff.ru/tip/gibridnyj-dvigatel
  • https://www.drom.ru/info/misc/67656.html
  • https://AutoVogdenie.ru/kak-rabotaet-gibridnyj-dvigatel.html
  • https://zen.yandex.com/media/avtotachki/gibridnyi-avtomobil-chto-nujno-znat-5ec2990dd5408876452306cb
  • http://KrutiMotor.ru/avto-s-gibridnym-dvigatelem/

[свернуть]

Гибридный двигатель: как это устроено


Мечта о двигателе, который сможет не выделять углекислый газ в атмосферу, а «кормить» машину, была в головах энтузиастов давно. Однако популярность такие двигатели начали набирать относительно недавно, и вот, уже в линейках ведущих автопроизводителей мы может видеть автомобили с гордым шильдиком «гибрид». Однако, надо разбираться что это такое, гибридный двигатель, и с чем его нужно «есть» – ведь их разновидностей великое множество. Давайте пройдёмся по истории.

История

Как мы с вами знаем, гибридный двигатель в автомобиле — это далеко не новинка, как нам пытаются доказывать некоторые производители. Первый раз такой двигатель уже пытались сделать в очень далёком 1665 году, для телеги. Священник по имени Фердинанд Вербист работал над телегами, которые могли работать с помощью двух двигателей, а именно лошади и пара. Будем считать его пионером гибридизации колёсного транспорта.

Однако, если говорить об автомобилях, то первые попытки переводить автомобили на агрегаты «двойного назначения» была на рубеже 19 и 20 века. Французскими «пионерами» автомобильных гибридов официально считаются Compagnie Parisienne des Voitures Electriques, которые целых 10 лет с 1897 по 1907 года выпускали гибриды и электромобили. Соединённые Штаты активно использовали гибридные грузовики с двигателями от Walker Vehicle Company, а General Electric в 1900 году выпускали автомобили с гибридным четырёхцилиндровым двигателем. Однако не будем забывать, что это были мелкосерийные производства или даже прототипы, ведь в то время никто не думал об экологических нормах и о возможности лишиться полезных ископаемых в обозримой перспективе. Это был рассвет автомобилестроения, который подарил нам множество автомобильных легенд и талантливых инженеров.

Механика

Любой сложный агрегат имеет в своём «арсенале» принцип своей работы или действия. В случае и с гибридными моторами нужно знать о том, что двигателя, формально, в таком автомобиле два: бензиновый и электрический. Меняются эти «братья-близнецы» в своей работе в зависимости от режима работы силовой установки, а иногда и работают парно. Управляет такой сменой двигателей электронная система, определяя какой из двигателей нужно включать в данный момент. К примеру, на трассах нужен бензиновый, ведь ёмкости аккумулятора может не хватить, а вот в пробках как раз можно и «катиться» на электротяге. Если углубиться в механику, то есть три принципа работы таких «гибридов».

Принципы работы

  • Схема параллельная Подобные автомобили одновременно используют оба двигателя постоянно, а электродвигатель используется как генератор для бензинового. Согласовывает работу двух двигателей компьютер, а блок управления помимо основных функций ещё и распределяет крутящий момент от обоих двигателей. Основным источником тяги является ДВС, а электрическая тяга появляется только при необходимости, например для резкого ускорения. При торможении электродвигатель работает как генератор. В данной компоновке потребитель не переживает об обслуживании большой батареи, а общая конструкция проста и недорогая в создании. Но минусами в данной системе является топливная экономичность в сравнении с другими схемами, помимо этого в городском потоке гибридная составляющая не эффективна. Такой автомобиль лучше всего раскрывается при движении по магистралям.
  • Последовательная схема Самый простой вариант гибридного автомобиля. Момент с ДВС уходит напрямую в генератор, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль этой компоновки движется только на электрической тяге. Данная схема является классическим примером последовательного преобразования энергии, при котором топливо, сгорающее в ДВС, будет превращаться в механическую, после этого в электрическую для генератора, и снова в механическую, но уже для колёс. Такие автомобили всегда работают «на максимуме», то есть двигатель показывает максимальный КПД. Кроме этого, нет необходимости в установке мощного двигателя, а также можно смело отказываться от коробки передач. А если в ДВС закончится бензин – аккумуляторы могут подзаряжаться при торможении и автомобиль спокойно сможет добраться до заправки. Однако минусами тут будет являться большая энергопотеря от преобразований энергии и большая стоимость аккумуляторов вместе с их габаритами. Такой автомобиль идеально можно использовать в городском транспорте, ну или для промышленных машин, которым важен крутящий момент, а не скорость.
  • Параллельно-последовательная схема Как вы понимаете, это квинтэссенция прошлых двух типов двигателя, получившая в свою схему работы дополнительный генератор и делитель мощности. Начинает движение такой автомобиль только на электротяге, и продолжает двигаться на малых скоростях тоже без привлечения своего неэкологичного «коллеги», который может обеспечивать только работу генератора. Если вам будет нужно ускориться – бензиновый агрегат с радостью вам поможет, и включится в работу, дав отдохнуть электромотору. В случае повышенной нагрузки электромотор всегда может получить дополнительное питание от аккумулятора. Поскольку в системе имеется отдельный генератор, заряжающий аккумуляторную батарею, электромотор используется только для привода ведущих колес и во время рекуперативного торможения. Через планетарный механизм (он же делитель мощности), часть крутящего момента от ДВС частично передается на колеса и частично «отбирается» для работы генератора, который питает либо электромотор, либо аккумуляторную батарею. Электронный блок управления все время регулирует подачу мощности из обоих источников. Плюсы последовательно-параллельного гибридного двигателя данной схемы – в максимальной топливной экономичности и высокой экологичности. Минусы системы – сложность конструкции и высокая стоимость, поскольку требуется дополнительный генератор, достаточно емкая аккумуляторная батарея и сложный электронный блок управления.

Купить или нет?

Если к концу прочтения этого текста у вас появилась идея о покупке данного автомобиля – я вас слегка «приземлю». Не так у нас и много гибридов: всего 18 моделей, которые смогли найти около 400 владельцев. Это связано с тем, что в нашей стране нет инфраструктуры для комфортного использования автомобилей, банально, с точки зрения заряда аккумуляторов. Параллельно с этим – стоимость сертификации таких автомобилей тоже увеличит конечную цену для покупателей, в итоге такой автомобиль будет, откровенно, дорогим. Помимо этого, его нужно будет обслуживать, а далеко не все это могут делать. В случае с попыткой покупки такого автомобиля на вторичном рынке – это гарантированная «лотерея», ведь батарея имеет своё количество циклов перезарядки. Безусловно, постепенно возрастает культура обслуживания, и владелец гибрида с радостью поделится с вами необходимой информацией, подсказав, где его обслужить, но куда вы сможете уехать из города? Налоговые льготы тоже обходят стороной владельцев и потенциальных потребителей таких автомобилей, однако

«…По оценкам отраслевых экспертов, доля электромобилей в общем объеме мирового выпуска к 2020 году составит не менее 17 процентов, 75 процентов из которых будут гибридными (то есть транспортными средствами, имеющими не менее двух различных преобразователей энергии (двигателей) и двух различных (бортовых) систем аккумулирования энергии для целей приведения в движение транспортных средств). Целевое видение российского рынка электромобилей подразумевает отставание от глобальных темпов роста доли электромобилей в продажах в среднем на четыре–пять лет. Таким образом, доля электромобилей в продажах на российском рынке к 2020 году может достичь 1–1,5 процента (15 000–25 000 автомобилей)». Из «Стратегии развития автомобильной промышленности до 2025 года».

Вместо послесловия

Технологии — это всегда хорошо. Разработки новых типов топлива – всегда возможность смотреть в будущее. Главное, чтобы переход на эти технологии был доступен всем и каждому, а инфраструктура позволяла пользоваться таким автомобилем везде, без ограничений. Я допускаю возможность пользования гибридами только при наличии розетки в подземном паркинге, либо при наличии загородного дома, в котором вы сможете установить зарядную станцию. На территории Москвы я видел всего 5 станций для подзарядки гибридов, а гибрид живьём – только в каршеринге. В целом, я прокатился с удовольствием и даже не отказался бы иметь подобный автомобиль для езды по городу. Остальное – дело времени. Вполне возможно, производители смогут развить сферу электромобилей и сделать их доступными. А ещё лучше, перенесут производство в нашу страну, как один японский автопроизводитель. Поживём – увидим.


Гибридные автомобили и их устройство

Альтернативу бензину конструкторы ищут с момента создания автомобиля. Идея создания гибридного автомобиля с использованием электрического мотора появилась больше 100 лет назад. Гибридные автомобили выполняют несколько основных функций:

  • Экономия дорогостоящего бензина за счет его замены использованием электродвигателя.
  • Гибридные автомобили являются более экологическими по сравнению с классическими бензиновыми.
  • Увеличение расстояния, преодолеваемого на гибридном двигателе за счет использования двух источников энергии.

Гибридные автомобили и их устройство

Существуют умеренные и полные гибридные автомобили. Конструкция умеренных гибридов использует бензиновый двигатель как основной, а электрический источник питания подключает как подстраховку в редких случаях. Полные же гибриды подразумевают возможность использования альтернативного источника питания в качестве основного двигателя.

Конструкции автомобилей с гибридным двигателем

Существует несколько видов конструкций гибридов, отличаемых по способу подключения двигателя:

  • Автомобили с последовательной схемой подключения. В рамках схемы использован двигатель внутреннего сгорания малой мощности, подключенный к электрогенератору. Электромотор приводит машину в движение и является основным двигательным механизмом. Модели гибридных автомобилей с такой схемой — Chevrolet Volt, а также Opel Ampera. В таких автомобилях используют электрические батареи увеличенной емкости.

Последовательная схема подключения узлов

  • Параллельная схема подключения. В рамках данной схемы могут работать вместе и по отдельности как бензиновый, так и электрический двигатели. В основном используется электромотор мощностью 20 Вт, которая возрастает при увеличении скорости автомобиля.

Параллельная схема подключения узлов

  • Смешанная, последовательно-параллельная схема. Принцип построения такого двигателя схож с двигателем с параллельной схемой, но в смешанную схему добавлен генератор, от которого питается электромотор.

Последовательно-параллельная схема подключения узлов

Как работает гибридный двигатель?

Когда машина начинает движение, расходуется запас электромотора и аккумулятора. На высокой скорости к работе электрических источников энергии подключается бензиновый двигатель. В результате работы бензинового двигателя образуется некий излишек энергии, который подзаряжает генератор. От генератора питается электромотор, а он, в свою очередь, подзаряжает аккумулятор.

При торможении используется принцип рекуперативного торможения – электромотор в этом случае выполняет функцию генератора, подпитывая аккумулятор. Таким образом, энергия, полученная в результате торможения, используется на благо автомобиля.

Устройство гибридного автомобиля

Гибридный авто состоит из следующих основных узлов:

  1. Бензиновый двигатель (двигатель внутреннего сгорания). Но в гибридных автомобилях, в отличие от классических, ДВС маломощный, так как используется в тандеме с электромотором.
  2. Электрический двигатель. Альтернативный источник энергии для автомобиля. Часто в таких двигателях используется технология рекуперации – электромотор работает не только в качестве силовой установки, приводящей машину в движение. Он также выполняет функции генератора, накапливая энергию во время торможения и спуска с возвышенностей.
  3. Генератор предназначен для производства электроэнергии.
  4. Аккумуляторные батареи хранят запас электроэнергии для электродвигателя.
  5. Топливный бак используется для хранения бензина для ДВС.
  6. Коробка передач позволяет управлять как ДВС, так и электродвигателем.

Устройство гибридного авто на примере Toyota Prius

Автомобиль гибрид предназначен, в первую очередь, для эффективного использования энергоресурса. Для достижения этого эффекта используется несколько приемов:

  1. Используется энергия торможения за счет технологии рекуперации.
  2. Бензин экономится за счет переключения механизма на работу электромотора.
  3. При производстве машины гибрида используют легкие материалы, которые облегчают конструкцию, тем самым уменьшая потребление ресурсов.
  4. Эффективно используются аэродинамические свойства материалов и конструкций.

Индустрия гибридных авто активно развивается, ведь пока мы не можем говорить о совершенстве данных конструкций и их доступности. Рассмотрим более подробно некоторые преимущества и недостатки конструкций гибридных автомобилей:

  • Экономия при расходе топлива и энергоресурсов. Несомненный плюс гибридов – сокращение расходов, к тому же электромотор может самостоятельно производить энергию.
  • Экология. Гибриды существенно меньше вредят окружающей среде, чем классические автомобили.
  • Дальность пробега. Гибридные автомобили заправляют гораздо реже, чем обычные бензиновые.
  • Аккумуляторные батареи гибридов гораздо легче и удобнее в использовании, чем батареи электрических автомобилей.
  • Электродвигатель работает практически бесшумно.
  • Гибридный автомобиль может обходиться без ДВС на городских улицах.

Но существуют и некоторые недостатки, связанные с гибридными машинами:

  • Аккумуляторы электродвигателей должны постоянно эксплуатироваться, в противном случае срок из действия сокращается. Кроме того, они способны самостоятельно разряжаться, не переносят резких перепадов температур. Еще не развита инфраструктура предприятий, способных правильно утилизировать эти элементы.
  • Сложная конструкция двигателя делает его ремонт сложным и дорогостоящим. Часто детали невозможно отремонтировать и приходится заказывать новые у производителей, что затягивает процесс ремонта.
  • Гибридные двигатели работают в основном с бензиновыми автомобилями, хотя использование дизельного топлива экономически более выгодно.
  • Стоимость автомобилей с гибридными двигателями гораздо выше средней на рынке. Такое дорогое приобретение не всем по карману.

Не смотря на некоторые недостатки, отрасль производства гибридных автомобилей динамично развивается и совершенствуется. С каждым новым сезоном производители представляют лучшие гибридные автомобили, обладающие более широким набором функций и более доступными для автолюбителей.

Архитектура силового агрегата подключаемого гибридного электромобиля (PHEV) BMW iPerformance - x-engineer.org

Гибридный электромобиль (HEV) имеет два источника энергии, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и как минимум один электродвигатель. . В зависимости от уровня электрической мощности и функций, выполняемых электрической машиной, существует несколько уровней гибридизации трансмиссии . Для получения подробной информации о каждой архитектуре HEV прочтите статью Общие сведения о микро-, мягких, полных и подключаемых гибридных электромобилях.

HEV также известен как полногибридный , основная причина - режим электрической тяги. Есть две основные категории полногибридных электромобилей:

  • серия гибридные электромобили
  • параллельные гибридные электромобили

В случае гибридного электромобиля серии движение осуществляется только через электродвигатель. ДВС, подключенный к электрическому генератору, используется только для выработки электроэнергии для питания электродвигателя или для зарядки высоковольтной батареи.В случае серии HEV ДВС не приводит в движение автомобиль напрямую.

Изображение: Семейство электромобилей BMW с электроприводом и данные о продажах
Кредит: BMW

В параллельном гибридном электромобиле и ДВС, и электродвигатель могут приводить в действие колеса независимо (одно или другое) или вместе ( одновременно, параллельно). В зависимости от того, как мощность от ДВС и электродвигателя передается на оси колес, у нас может быть два типа параллельных гибридных электромобилей:

  • (концентрический) параллельный гибридный электромобиль : и ДВС, и электродвигатель могут приводить в движение двигатель. одна и та же ось (передняя, ​​задняя или обе)
  • Параллельный гибридный электромобиль «по дороге» : ДВС питает одну ось, а электродвигатель - другую ось

Подключаемый гибридный электромобиль (PHEV) , с точки зрения архитектуры и режимов тяги, является полностью гибридным электромобилем, но с дополнительной функцией - возможностью зарядки высоковольтной батареи от сети .PHEV может быть как последовательным, так и параллельным гибридным электромобилем.

Электромобиль с аккумулятором (BEV) - это транспортное средство, в котором для приведения в действие колес используются только электродвигатели. Типичная архитектура BEV - это электродвигатель на одной из осей, фиксированная ступенчатая коробка передач и высоковольтная батарея. В BEV, без расширителя диапазона, энергия для тяги на 100% подается от высоковольтной батареи.

BMW в настоящее время предлагает на рынке две архитектуры подключаемых гибридных электромобилей и одно электромобиль.

Изображение: Текущее и будущее семейство электромобилей BMW с электрифицированной трансмиссией.
Кредит: BMW

BMW i8 - это подключаемый гибридный электромобиль «через дорогу» с ДВС на задней оси и электродвигателем на передней ось.

В этой статье мы собираемся подробно обсудить технические аспекты архитектуры подключаемого гибридного электромобиля BMW iPerformance .

Есть две концепции BMW, связанные с гибридными или аккумуляторными электромобилями:

  • BMW eDrive : представлен пакетом из электродвигателя, литий-ионной высокопроизводительной аккумуляторной батареи и интеллектуальной системой управления энергопотреблением.
  • BMW «i »Технология : относится к электрифицированной трансмиссии.Это i8 PHEV и i3 BEV , а также последнее семейство iPerformance PHEV

Последнее дополнение к семейству BMW PHEV - BMW 740e iPerformance с версией 740Le iPerformance с длинной колесной базой. Трансмиссия состоит из четырехцилиндрового бензинового двигателя с технологией BMW TwinPower Turbo и электродвигателя, встроенного в восьмиступенчатую коробку передач Steptronic, обеспечивающего мощность системы 240 кВт / 326 л.с.

Изображение: Подключаемый гибридный электромобиль BMW 740e iPerformance (PHEV), трансмиссия и трансмиссия
Кредит: BMW

BMW 740Le xDrive iPerformance имеет интеллектуальную систему полного привода (AWD), которая распределяет общую мощность двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель постоянно и по мере необходимости между передними и задними колесами.

Показатели топливной экономичности и запас хода (цикл испытаний в ЕС) заметны для всех трех версий:

iPerformance Расход топлива [л / 100 км]
740e iPerformance 740Le iPerformance 740Le xDrive
2,0 - 2,2 2,1 - 2,5
Пробег [миль на галлон] 141,2 - 128,4 134,5 - 113
CO 2 выбросы [г / км] 45-50 45-51 49-56
Электрический диапазон [км] 44-48 41-45

Трансмиссия сочетает в себе «лучшее из двух миров», электрический тяга обеспечивается встроенным электродвигателем-генератором ZF ZF8HP, гибридной автоматической коробкой передач, а в двигателе ICE используется технология BMW TwinPower Turbo.2,0-литровый бензиновый двигатель развивает максимальную мощность 190 кВт / 258 л.с. и является самым мощным четырехцилиндровым двигателем, который когда-либо устанавливался на серийно выпускаемых BMW. Максимальный крутящий момент 400 Нм (295 фунт-фут) поддерживается постоянным в диапазоне от 1550 до 4400 об / мин.

Изображение: BMW 740e iPerformance архитектура силового агрегата гибридного электромобиля (PHEV)

где:

  1. двигатель внутреннего сгорания
  2. муфта отключения двигателя (сцепление K0)
  3. электрическая машина (встроенная в автоматическую трансмиссию)
  4. автоматическая коробка передач
  5. силовая электроника
  6. аккумулятор высокого напряжения
  7. задний дифференциал

Пакет технологий, встроенных в новый двигатель, включает:

  • Турбокомпрессор TwinScroll , встроенный в выпускной коллектор из литой стали
  • High Precision Впрыск с максимальным давлением топлива 200 бар.
  • последняя версия VALVETRONIC с изменяемой фазой газораспределения
  • и регулируемым распределительным валом на впускной и выпускной сторонах ( Double-VANOS ).

Балансирные валы с опорами подшипников качения в алюминиевом картере повышают эффективность двигателя, а моноблочное расположение каталитического нейтрализатора и перепускной заслонки с электрическим управлением для турбокомпрессора оптимизирует его выбросы. Кроме того, опоры двигателя с электронным переключением обеспечивают соединение с кузовом. Эти опоры сглаживают вызываемые двигателем вибрации (которые меняются в зависимости от нагрузки) по мере необходимости, гарантируя, что все пассажиры будут испытывать исключительно низкий уровень вибрации, а двигатель обеспечивает выдающуюся плавность хода.

Изображение: основные компоненты подключаемого гибридного электромобиля (PHEV) BMW 740e iPerformance
Кредит: BMW

, где:

  1. Модуль силовой электроники
  2. Контроллер зарядного устройства высокого напряжения
  3. ZF8HP Гибридная автоматическая коробка передач
  4. Аккумулятор высокого напряжения

Поскольку подключаемые гибридные варианты роскошного седана поставляются со специальным чрезвычайно мощным стартером для двигателя внутреннего сгорания и компрессором для системы климат-контроля, работающей на энергии от высоковольтной батареи, бензиновый двигатель оснащен специальной ременной передачей.Это устраняет необходимость в интеграции генератора и компрессора хладагента, как это требуется в транспортных средствах с традиционными двигателями. Таким образом, большая часть мощности и крутящего момента двигателя может быть преобразована в динамические характеристики.

Гибридная трансмиссия (ZF8HP) предоставлена ​​ZF (Германия). Основанная на принципе синхронного двигателя с постоянным возбуждением, система электропривода выделяется своей линейной подачей мощности до самых высоких пределов диапазона скоростей и исключительно высоким уровнем эффективности.Его максимальная мощность составляет 83 кВт / 113 л.с. И, как это характерно для систем электропривода, он с самого начала обеспечивает максимальный крутящий момент 250 Нм (184 фунт-фут). Эффект наддува для двигателя внутреннего сгорания обеспечивает захватывающую мгновенную реакцию и наращивание мощности без задержки при ускорении с места, а также гораздо более высокие динамические характеристики, когда требуется быстрый рост скорости. Кроме того, электродвигатель также выполняет роль генератора с питанием от генератора, в зависимости от выбранной гибридной функции, либо путем рекуперации энергии при выбеге и торможении, либо путем эффективного повышения точек нагрузки двигателя.Затем он подает генерируемую энергию в высоковольтную батарею.

Изображение: BMW 740e iPerformance Схема трансмиссии подключаемого гибридного электромобиля (PHEV)
Кредит: BMW

где:

ДВС - двигатель внутреннего сгорания
DMF - двухмассовый маховик
K0 - сцепление включения / выключения двигателя
EM - электрический машина
IAE - пусковая муфта
насос - механический масляный насос
E-насос - электрический масляный насос

Муфта K0 используется для отсоединения и отключения двигателя от колес, когда автомобиль движется в электрическом режиме или когда он Катание по инерции.При запуске автомобиля с места сцепление IAE используется для соединения электрической машины и двигателя с планетарной коробкой передач. Когда двигатель или электрическая машина обеспечивают крутящий момент, механический насос создает необходимый поток масла и давление для работы автоматической коробки передач. Когда автомобиль находится в состоянии Stop & Start или выбегом , насос E-pump берет на себя работу для поддержания давления масла в гидравлической системе.

Изображение: Гибридная трансмиссия ZF8HP - сцепление отключения двигателя и сцепление запуска
Кредит: ZF

Электродвигатель полностью интегрирован в восьмиступенчатую коробку передач Steptronic автомобиля. Это обеспечивает чрезвычайно эффективное вождение с использованием исключительно электрического привода, функцию повышения динамики и рекуперацию энергии торможения. Интеграция электродвигателя также означает, что трансмиссия не требует преобразователя крутящего момента (что позволяет снизить вес), а гибридный модуль берет на себя функцию стартового элемента.Восьмиступенчатая коробка передач Steptronic сочетает в себе эффективность с динамикой переключения и высоким уровнем комфорта. Широкий диапазон передаточных чисел трансмиссии помогает автомобилю быстро трогаться с места при ускорении, но также способствует низкому потреблению энергии при движении на высоких скоростях. Небольшие интервалы оборотов при переключении на повышенную и пониженную передачи улучшают как спортивные характеристики, так и комфорт вождения.

Подрулевые лепестки переключения передач на рулевом колесе доступны в качестве опции, позволяя водителю переключать передачи вручную с исключительной быстротой и максимальной легкостью.Интеллектуально работая вместе, двигатель внутреннего сгорания и система электропривода обеспечивают максимальную мощность системы 240 кВт / 326 л.с. и совокупный максимальный крутящий момент 500 Нм (369 фунт-футов). Мгновенная реакция на каждое движение педали акселератора и постоянная подача динамической мощности позволяют BMW 740e iPerformance разгоняться от 0 до 100 км / ч (62 миль / ч) за 5,4 секунды, а BMW 740Le iPerformance - преодолевать тот же спринт за 5,5 секунды. Максимальная скорость обеих моделей ограничена электроникой на уровне 240 км / ч (149 миль / ч).

Изображение: BMW 740e iPerformance Компоненты трансмиссии подключаемого гибридного электромобиля (PHEV)
Кредит: BMW

где:

  1. электрическая машина
  2. IAE (запуск) сцепление
  3. планетарная коробка передач

высоковольтный Литий-ионный аккумулятор отличается своей компактной конструкцией и имеет полную емкость 9,2 кВтч (полезная емкость: 7,4 кВтч). Он состоит из 96 ячеек, объединенных в шесть модулей, и имеет собственную систему охлаждения, интегрированную в систему климат-контроля в салоне.Высоковольтная аккумуляторная батарея была разработана специально для этой модели и размещается под задним сиденьем в компактном положении, что также обеспечивает оптимальную безопасность при столкновении.

Поток энергии между высоковольтной батареей, электродвигателем и зарядным устройством регулируется силовой электроникой, также разработанной специально для этих подключаемых гибридных моделей. Силовая электроника также регулирует подачу энергии от высоковольтной батареи к бортовой электросети 12 В через трансформатор напряжения.

Высоковольтную батарею можно заряжать энергией от любой домашней розетки, Wallbox, предназначенного для более высоких токов, или от общественных зарядных станций. Автомобили стандартно поставляются с зарядным кабелем, который хранится в сумке и может удерживаться на месте с помощью натяжного ремня с левой стороны багажника. Аккумулятор можно зарядить до полной емкости менее чем за четыре часа от бытовой розетки, а с помощью BMW 360 ° ELECTRIC доступны индивидуальные решения, обеспечивающие безопасную, простую и быструю зарядку в домашних условиях.

BMW i Wallbox Pure использует свою мощность 3,7 кВт (16 A / 230 В) для зарядки высоковольтной батареи менее чем за три часа. Ход процесса зарядки можно отслеживать с помощью графического изображения на приборной панели автомобиля или с помощью приложения BMW Remote на смартфоне. Вторая версия зарядной станции, BMW i Wallbox Pro, оснащена семидюймовым сенсорным экраном, который показывает, как идет зарядка, и позволяет клиентам выбирать свои собственные настройки, регулирующие управление нагрузкой и электроэнергией собственного производства.

Изображение: BMW 740e iPerformance высоковольтная батарея гибридного электромобиля (PHEV)
Кредит: BMW

Трансмиссия может работать в пяти режимах. Они перечислены в таблице ниже.

901 15
Режим трансмиссии Состояние ICE Состояние EM Состояние сцепления K0 Состояние сцепления IAE Состояние сцепления IAE
Электрический привод (Выкл. Режим двигателя (положительный крутящий момент) открыт закрыт
Параллельный (усилитель крутящего момента) Вкл. (Положительный крутящий момент) Режим двигателя (положительный крутящий момент) закрыт закрыт
Регенерация / Вкл (отрицательный крутящий момент) Режим генератора (отрицательный крутящий момент) открыт / закрыт закрыт
Удержание (заряд) Вкл (положительный крутящий момент) Режим генератора (отрицательный крутящий момент) закрыт закрыто
выбегом выкл выкл открыто открыто / закрыто

Если уровень заряда высоковольтной батареи выше минимального порога (около 10%), автомобиль запускается из состояния покоя в Electric Drive (режим EV).В этом режиме муфта K0 разомкнута, а ДВС выключен. В зависимости от нескольких условий эксплуатации (температура окружающей среды, уровень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи и т. Д.) Максимальная скорость автомобиля в режиме EV может достигать 140 км / ч.

Параллельный режим используется, когда от трансмиссии требуется высокий крутящий момент. Если водитель сильно нажимает на педаль акселератора, крутящий момент создается как ICE, так и EM. В этом режиме электрическая машина способствует выработке мощности трансмиссии.

Во время торможения часть кинетической энергии транспортного средства регенерируется (восстанавливается) через электрическую машину. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, электрическая машина переключается в режим генератора и использует инерцию транспортного средства для выработки электрического тока. Если положение педали тормоза относительно невелико (например, около 10%), все торможение транспортного средства может выполняться посредством электрической машины и тормозного момента (фрикционного) ДВС, при этом фундаментные (гидравлические) тормоза не работают.При высокой потребности в торможении активируются фундаментные тормоза, чтобы эффективно замедлить / остановить транспортное средство.

Режим удержания активен, когда высоковольтная батарея достигает минимально допустимого уровня заряда. В этом режиме движение автомобиля осуществляется в основном ДВС. Небольшая часть крутящего момента двигателя используется электрической машиной (генератором) для выработки электричества и поддержания уровня заряда высоковольтной батареи на желаемом уровне. В этом режиме электрическая машина может перейти в моторный режим и повысить крутящий момент трансмиссии , но только на очень короткие периоды времени (несколько секунд).

Режим Выбег используется для увеличения пробега (снижения расхода топлива) автомобиля за счет выключения двигателя во время длительного замедления. Когда водитель медленно убирает ногу с педали акселератора, на средних и высоких скоростях автомобиля сцепление K0 отключается, и двигатель останавливается. В этом режиме автомобиль будет двигаться по инерции, медленно замедляясь, в основном из-за потерь на дороге и потерь на трение колес.

Во время выбегом , поскольку муфта IAE разомкнута, невозможно регенерировать электрическую энергию.Выбег эффективен только при длительном замедлении. Для краткости более интенсивное торможение, режим Regeneration более эффективен.

Изображение: BMW 740e iPerformance Plug-in гибридный электромобиль (PHEV) Режимы транспортного средства
Кредит: BMW

Кнопка eDrive на центральной консоли позволяет водителю выбирать из настроек AUTO eDRIVE, MAX eDRIVE, Battery Control и т. Д. определить подход к эксплуатации подключаемой гибридной системы привода. AUTO eDRIVE, который автоматически активируется при запуске транспортного средства, использует интеллектуальное управление энергопотреблением, чтобы гарантировать, что двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель работают вместе с наилучшим возможным эффектом с точки зрения как эффективности, так и динамики.

Водитель может переключиться на рабочую функцию MAX eDRIVE одним нажатием кнопки. В этой настройке автомобиль приводится в движение исключительно электродвигателем, хотя двигатель внутреннего сгорания можно активировать в любой момент, нажав педаль акселератора в кикдаун (полностью нажата).

Независимо от настройки, выбранной с помощью кнопки eDrive, когда рычаг переключения передач перемещается в положение S (спорт), двигатель оживает, как требуется, чтобы обеспечить постоянную максимальную комбинированную мощность двух систем привода.

Одним нажатием кнопки водитель может активировать настройку автомобиля, которая оптимизирует динамику, комфорт или эффективность. Их выбор регулирует характеристики акселератора и рулевого управления, профиль переключения передач Steptronic и реакцию системы Dynamic Damper Control. Диапазон символов, охватываемых режимами ECO PRO, COMFORT и SPORT, даже более четко определен, чем в автомобилях с традиционными двигателями.

КОМФОРТНЫЙ режим, который автоматически включается, когда водитель заводит автомобиль, обеспечивает плавно сбалансированную общую настройку подключаемого гибрида.В этом режиме электродвигатель обеспечивает спокойное вождение с минимально возможным потреблением энергии. В режиме SPORT мощность двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя сочетается с жесткими настройками демпфера, мгновенной реакцией на движения акселератора, более резкой динамикой переключения передач и прямыми характеристиками рулевого управления для достижения максимальных динамических характеристик. В режиме СПОРТ функция электрического наддува повышена на один уровень, равно как и эффективность рекуперации при торможении и при выбеге.

Специальная для гибрида версия режима ECO PRO поддерживает стратегию работы, которая направлена ​​на максимальное увеличение запаса хода электромобиля.В результате функция электрического наддува, дополняющая мощность двигателя внутреннего сгорания, активируется только в том случае, если акселератор переведен в кикдаун. Рекуперация энергии при переполнении также имеет ограниченную форму. Вместо этого на скорости от 40 до 160 км / ч (25-99 миль / ч) срабатывает специфическая для гибрида функция движения накатом. Как только водитель отпускает педаль акселератора, двигатель внутреннего сгорания выключается. Кроме того, рекуперация энергии торможения снижается до уровня, необходимого для бортовой сети.Таким образом, автомобиль работает с минимально возможным потреблением энергии и с минимально возможным механическим сопротивлением. Кроме того, как и в других моделях новой линейки BMW 7 серии, режим ECO PRO обеспечивает точное регулирование мощности для электрических функций комфорта, таких как система климат-контроля, обогрев сидений и обогрев наружных зеркал.

В режиме ADAPTIVE реакции автомобиля заметно адаптируются к стилю водителя и профилю маршрута, ориентируясь на движения рулевого колеса, педали акселератора и тормоза, а также от положения рычага переключения передач в воротах D или S.Кроме того, данные карты навигационной системы используются, чтобы обеспечить доступность правильного варианта настройки, когда водитель переключается с городского движения на автомагистраль, например, а также на извилистых участках дороги или при приближении к перекрестку.

Изображение: BMW 740e iPerformance, выход трансмиссии гибридного электромобиля (PHEV)
Кредит: BMW

Технические характеристики :

/ 1479, по DIN 9010
BMW 740e iPerformance 10 BMW 740L
Кузов
Кол-во дверей / сидений 4/5 4/5
Длина / ширина / высота мм 5098/1902/1467
Колесная база мм 3070 3210
Колея передняя / задняя мм 1617/1646 1617/1646
135
Диаметр поворота м 12.3 12,8
Емкость топливного бака л 46 46
Объем моторного масла л 5,25 5,25
без груза, по DIN кг 1900/1975 1940/2015
Макс.нагрузка по DIN кг 685 660
Максимально допустимая масса кг 2585 26106
Макс. нагрузка, передняя / задняя кг 1140/1470 1160/1475
Максимальная нагрузка на крышу / буксировочное устройство кг 100 / - 100 / -
Объем багажника 420 420
Сопротивление воздуху кд [-] / A [м2] 0.25 x 2,41 0,25 x 2,42
Система привода
Концепция привода Полностью гибридный привод, вектор крутящего момента на задние колеса от одного или обоих выходов
кВт / л.с. 240/326 240/326
Системный крутящий момент Нм 500 500
Отношение массы к мощности (DIN) кг / кВт .9 8.1
Двигатель внутреннего сгорания
Конфиг. Технология Технология BMW TwinPower Turbo: турбокомпрессор TwinScroll, высокоточный впрыск, полностью регулируемое управление клапанами VALVETRONIC, регулировка фаз газораспределения Double VANOS
Эффективный объем см3 1998 мм 94.6 / 82,0 94,6 / 82,0
Степень сжатия: 1 10,2 10,2
Марка топлива мин. RON 91 выходная скорость, мин. кВт / л.с. при об / мин 190/258 при 5000-6500
Выходная мощность при скорости Нм при об / мин 400 при 1550-4400
Мощность на литр кВт / л 95 .1
Электродвигатель
Технология двигателя Технология BMW eDrive: синхронный электродвигатель, встроенный в 8-ступенчатую коробку передач Steptronic, функция генератора для рекуперации энергии для высоковольтной батареи
Максимальная выходная мощность при скорости кВт / л.с. при об / мин 83/113 при 3170
Максимальный выходной крутящий момент при скорости Нм при об / мин 250 при 0-3170
Рекуперационная мощность кВт 20
Высоковольтная батарея
Накопитель / установка литий-ионный / под задним сиденьем
Напряжение
Мощность (брутто) кВтч 9.2
Время зарядки для 100% заряда 2,7 ч при 3,7 кВт (16 A / 230 В)
Коробка передач
Тип коробки передач Стептроник (гибрид ZF8HP)
Передаточное число 1 4,714
2 3,143
3 2,106
667
5 1.285
6 1.000
7 0.839
8
8
8 9011 Главная передача

Интеллектуальное использование двигателей внутреннего сгорания в гибридных электромобилях

1. Введение

С начала 1900-х годов бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания представляют собой самые успешные автомобильные силовые системы, несмотря на их низкий КПД, проблемы с выбросами и рост стоимости топлива.Их главное преимущество перед газовыми двигателями и аккумуляторными электромобилями (BEV) заключается в очень высокой плотности энергии жидкого топлива, которая позволяет использовать большие запасы топлива с небольшими (и легкими) резервуарами для хранения, а также безопасными и быстрыми процессами заправки. Более того, бензин и дизельное топливо имеют налаженную инфраструктуру распределения, которую сложно и очень дорого воспроизвести для других источников энергии.

Экологические проблемы, энергетические кризисы, опасения по поводу пикового потребления нефти и ожидаемого увеличения количества автомобилей в развивающихся странах в конечном итоге стимулировали исследования альтернативных источников энергии.Однако они все еще не могут выйти на рынок из-за ряда технологических ограничений.

Главный недостаток БЭВ - аккумуляторы. Они по-прежнему слишком дороги, слишком громоздки и тяжелые (из-за низкой плотности энергии). Кроме того, они имеют неудовлетворительный жизненный цикл и требуют длительной перезарядки. Транспортные средства, использующие топливные элементы (FCV) с очень чистой системой преобразования топлива, имеют еще больший технологический недостаток. Они добавляют к проблемам BEV использование очень легкого газообразного топлива, которое имеет серьезные ограничения с точки зрения процесса производства, системы хранения, безопасности и инфраструктуры распределения.Таким образом, они не должны рассматриваться как жизнеспособный способ экологической мобильности в ближайшем будущем (German, 2003).

Гибридные электромобили характеризуются наличием двух различных типологий систем хранения энергии: обычно аккумулятор и бак для бензина или дизельного топлива. HEV не имеют ограничений по дальности по сравнению с обычными транспортными средствами и используют существующую инфраструктуру распределения. Основными преимуществами HEV являются: гибкость в выборе рабочей точки двигателя, которая позволяет двигателю работать в области высокого КПД, и возможность уменьшения размера ДВС и, таким образом, получения более высокого среднего КПД.Кроме того, двигатель можно выключить, когда транспортное средство остановлено (например, на светофоре) или когда запрос мощности очень низкий (снижение потерь холостого хода).

PHEV можно рассматривать либо как BEV, которые могут работать в гибридном режиме при низком уровне заряда (SOC) батарей, либо как HEV с батареями, которые можно заряжать от электрической сети. Для них характерно использование гораздо большей аккумуляторной батареи по сравнению со стандартными HEV. Размер батареи влияет на полный электрический диапазон (AER), важный конструктивный параметр PHEV, который определяется как количество миль, которое автомобиль может пробежать в чисто электрическом режиме в цикле UDDS.Транспортное средство классифицируется как PHEVXY, если его AER составляет XY миль.

PHEV требуют меньшего количества заправок на заправке, чем обычные автомобили, и имеют преимущество перед HEV в том, что они заряжаются дома.

BEV, HEV и PHEV также могут частично восстанавливать энергию тормозов, инвертируя поток энергии от батарей к колесам через электрическую машину.

Simpson, 2006 представил сравнение затрат (затраты на покупку транспортных средств и затраты на электроэнергию) и преимуществ (снижение потребления бензина) PHEV по сравнению с HEV и обычными транспортными средствами.На основе своей модели Симпсон обнаружил, что PHEV могут снизить потребление бензина на автомобиль. В частности, сокращение потребления бензина более чем на 45% может быть достигнуто с использованием конструкций PHEV20 или выше (т. Е. Транспортных средств, содержащих достаточно полезной энергии, хранящейся в их батарее, чтобы пробежать более 20 миль (32 км) по циклу UDDS в электрическом режиме в соответствии с к предыдущему определению AER).

В исследовании Simpson, 2006 было подчеркнуто, что с экономической точки зрения PHEV могут стать конкурентоспособной технологией, если стоимость бензина будет продолжать расти, а стоимость батарей будет снижаться.

Из-за различных характеристик нескольких источников энергии экономия топлива и воздействие гибридных транспортных средств на окружающую среду в основном зависят от правильной стратегии управления мощностью. Конкретная операционная стратегия, используемая в этом типе транспортных средств, значительно влияет на характеристики компонентов и ценность технологии PHEV (Gonder et al. 2007).

Вообще говоря, воздействие экологичного транспортного средства на окружающую среду должно определяться методом «от скважины к колесу» (WTW).С точки зрения «танка на колесо» (TTW), BEV или PHEV, работающие в электрическом режиме, не производят ни загрязняющих веществ, ни парниковых газов, в то время как выбросы загрязняющих веществ и CO 2 в процессах WTW зависят от первичного источник и технология, используемая для выработки электроэнергии в сети. Выбросы CO 2 FCV от скважины до колеса могут быть равны выбросам транспортного средства с дизельным двигателем, если он использует водород, произведенный из невозобновляемых источников энергии (Guzzella and Sciaretta, 2007).

В гибридном транспортном средстве локальные выбросы CO 2 и загрязняющих веществ сильно зависят от стратегии управления, используемой для ДВС, что становится основной проблемой как для HEV, так и для PHEV.

2. Классификация гибридных транспортных средств

Гибридные электрические транспортные средства можно классифицировать в соответствии с их архитектурой, режимом разряда / перезарядки батарей и уровнем гибридизации.

Что касается архитектуры, HEV называются «параллельными», когда они используют бензиновый или дизельный двигатель, механически соединенный с электродвигателем на том же валу, чтобы удовлетворить запрос мощности на колесах.Параллельный HEV может работать в пяти режимах работы (Guzzella et al, 2007): усилитель мощности (электродвигатель передает дополнительный крутящий момент на вал, когда запрос превышает доступный крутящий момент двигателя), подзарядка аккумулятора (часть мощность двигателя используется для подзарядки аккумуляторов), электрического режима (двигатель выключен), обычного транспортного средства (электрический двигатель выключен) и рекуперативного торможения.

В «серийном» гибриде запрос мощности полностью удовлетворяется электродвигателем.Электрический ток, подаваемый на двигатель, представляет собой алгебраическую сумму формы тока аккумуляторов и тока, производимого генератором с приводом от двигателя. Последовательный HEV может работать в четырех режимах (то же самое, что и в параллельном автомобиле, кроме обычного режима, поскольку двигатель не подключен к валу).

Комбинированный гибрид, который может работать как в параллельном, так и в последовательном режиме, также был разработан и представлен на автомобильном рынке.

Традиционно серийные HEV игнорировались в научной литературе, поскольку они менее эффективны, чем параллельные HEV, и требуют большего дополнительного веса.Более того, их управление энергопотреблением считалось тривиальным: простое двухпозиционное управление двигателем считалось достаточным. Тем не менее, растущий интерес к сменным автомобилям дал новый импульс исследованиям передовых стратегий управления для серийных архитектур.

Существует два возможных способа регулирования энергоменеджмента гибридных автомобилей с батареями. Первый (режим разряда, CD) принимает аккумуляторы полностью разряженными во время миссии. В этом режиме SOC батареи может увеличиваться или уменьшаться во времени, но имеет тенденцию уменьшаться по ходу миссии.Этот подход можно рассмотреть только для автомобилей с подзарядкой от сети. Второй (режим поддержания заряда, CS) пытается поддерживать аккумулятор всегда заряженным, чтобы не влиять на автономность автомобиля. SOC может увеличиваться или уменьшаться во времени, но имеет тенденцию к разрыву основной постоянной во время миссии (для последовательных и параллельных HEV, что невозможно для BEV).

PHEV обычно работают в режиме CD без использования механизма до достижения предварительно назначенной нижней границы SOC, после чего принимается стратегия CS. Другая возможность - постепенно разряжать аккумулятор на протяжении поездки, как в так называемом смешанном режиме , управление (Tulpule et al., 2009).

Это делает PHEV более сложным, более зависимым от информации о трафике и маршруте и более эффективным, чем стандартная серия HEV.

Еще одна важная классификация гибридов - это степень гибридизации. Micro-Hybrids очень похожи на обычные автомобили, от этого они отличаются наличием немного большей батареи и немного более мощного электродвигателя, который позволяет выключать двигатель, когда автомобиль останавливается на перекрестных огнях и затем снова включается, когда машины движутся.Эта система под названием Start & Stop в настоящее время принята несколькими автомобильными компаниями, чтобы соответствовать стандарту Euro V. Не требует увеличения напряжения электросетей. Увеличение стоимости и сложности довольно незначительно, как и возможность снижения расхода топлива. Путем дальнейшего увеличения электроэнергии и напряжения можно восстановить энергию торможения (+ 5-10% экономии топлива, Chan, 2007). Если мощность электродвигателя увеличивается, двигатель внутреннего сгорания может быть уменьшен, а электродвигатель используется для увеличения мощности захвата с помощью логики Power Assist.Это случай мягких гибридов (таких как Honda Civic и Honda Insight), которые могут увеличить экономию топлива на 20-30% (Chan, 2007) с аналогичным увеличением стоимости. Мягкие гибриды обычно не могут работать с полным электроприводом, как Full Hybrids . Полные гибриды могут достичь экономии топлива на 40-50% выше, чем у обычных автомобилей. (Чан, 2007) Они работают с очень высоким напряжением, чтобы принимать самую большую электроэнергию. Их можно подразделить на гибридные синергии и мощные гибриды.Первые предназначены для максимальной экономии топлива (уменьшенные размеры двигателя), а вторые используют электродвигатель для увеличения доступного крутящего момента (без уменьшения габаритов).

Наконец, термин Range extender используется для определения серийных гибридных автомобилей, в которых небольшая группа двигатель-генератор используется только для подзарядки аккумулятора, когда их SOC слишком низкий.

2.1. Разработка и управление двигателями внутреннего сгорания для гибридных приложений

Роль двигателя внутреннего сгорания в гибридных электромобилях (HEV) сильно отличается от обычных транспортных средств.Двигатель не должен больше разрабатываться для выполнения требуемых для транспортного средства характеристик (максимальная скорость, ускорение и набор высоты), но его можно уменьшить, тем самым снижая расход топлива и выбросы парниковых газов. Более того, двигателем внутреннего сгорания можно лучше управлять, чтобы избежать низкоэффективных операций с высоким уровнем выбросов, таких как холостой ход, остановки транспортного средства и сильные ускорения.

Текущий подход к проектированию HEV заключается в использовании двигателей внутреннего сгорания, разработанных для обычных транспортных средств.С этой точки зрения преимущество топливной экономичности HEV может быть фактически сведено на нет из-за более высокой сложности, веса и объема силовой передачи. Однако многие из устройств с электронным управлением, используемых в двигателях для повышения их эффективности и снижения выбросов на холостом ходу и в режиме работы с низким крутящим моментом и низкой частотой вращения, совершенно бесполезны в приложениях HEV. Это означает, что для гибридных приложений можно разработать более простой, легкий и менее дорогой двигатель.

Хорошо известно, что двигатели внутреннего сгорания имеют низкую топливную экономичность и больше, если они работают при низких температурах.Это особенно важно для гибридных электромобилей, поскольку они позволяют выключать двигатель на длительные периоды, в течение которых температура двигателя снижается. Это может привести к более высоким выбросам при холодном запуске, в частности, из-за низкой эффективности преобразования устройств последующей обработки, когда температура выключения не достигается. С другой стороны, гибридные электрические устройства позволяют управлять либо двигателем, либо устройствами дополнительной обработки, либо обоими устройствами, чтобы сократить период прогрева и улучшить их характеристики при полностью интегрированном подходе (Bayar et al., 2010). В HEV двигатель запускается на более высокую скорость, чем в обычных транспортных средствах, и это делает условия сгорания во время процесса запуска совершенно другими. Yu et al., 2006, исследовали влияние скорости вращения коленчатого вала на запуск / остановку бензинового двигателя для гибридных приложений. Еще раз, экономия топлива и выбросы во время процесса запуска двигателя зависят от стратегии управления, используемой для двигателя и двигателя.

Для сокращения периода прогрева двигателя Lee et al., 2011 рассматривал рекуперацию системы теплообмена выхлопных газов охлаждающей жидкостью и трансмиссионным маслом одновременно. Соответственно, они разработали устройство рекуперации тепла выхлопных газов, которое выполняет интегральный теплообмен тепла выхлопных газов двигателя для повышения температуры охлаждающей жидкости и масла коробки передач, тем самым уменьшая потери на трение и улучшая экономию топлива.

2.2. Подходы к моделям диспетчерского управления

Способность HEV снижать расход топлива и выбросы загрязняющих веществ сильно зависит от стратегии диспетчерского управления и конкретных условий вождения.Фактически, в гибридных электромобилях система диспетчерского управления каждый раз определяет распределение мощности между системой преобразования топлива (двигатель / генератор переменного тока или топливный элемент) и системами хранения электроэнергии (батареи и / или суперконденсаторы), чтобы минимизировать потребление топлива. , поддерживайте заряд аккумулятора и снижайте выбросы загрязняющих веществ. Обратите внимание, что эти цели являются конкурентоспособными, и производительность HEV сильно зависит от того, какой цели ему придается большее значение. В идеале оптимизацию следует проводить на протяжении всего жизненного цикла транспортного средства, даже если обычно учитывается гораздо более короткий временной интервал (от небольшого количества минут до нескольких часов).

В литературе было представлено несколько подходов к оптимизации управления энергопотреблением HEV (Serrao, 2009). Их можно разделить на четыре категории: численная оптимизация, аналитическая теория оптимального управления, мгновенная оптимизация и эвристические методы управления.

Методы эвристического контроля основаны на наборе правил, которые генерируют управляющее воздействие (т. Е. Мощность, подаваемую от двух источников энергии) в соответствии со значением некоторых параметров транспортного средства, таких как скорость, ускорение, SOC аккумулятора и т. Д.Эти методы легко реализовать в транспортных средствах, но они не гарантируют минимизацию расхода топлива или выбросов и достижение поддержания заряда в конце миссии.

Численная оптимизация обычно применяет динамическое программирование для оптимизации поведения транспортного средства с нереалистичным предположением об идеальном знании условий вождения транспортного средства (Lin et al, 2003).

Альтернативой динамической программе является применение принципа Понтрягина.Этот подход предполагает, что силовую передачу можно описать простыми аналитическими функциями. Таким образом, часто это слишком упрощенный подход, и он также требует знания ездового цикла для применения (Anatone et al. 2005, Serrao et al. 2008).

В подходе мгновенной оптимизации задача глобальной минимизации реализуется и решается как последовательность задач локальной оптимизации. Самая известная из этих стратегий - стратегия минимизации эквивалентного потребления для транспортных средств, поддерживающих зарядку.ECMS пытается минимизировать эквивалентный расход топлива, который вычисляется как сумма во временном интервале Δt фактического расхода топлива двигателем и топливного эквивалента электрической энергии, накопленной / извлеченной из батареи в интервале времени Δt. Поскольку аккумулятор используется только в качестве энергетического буфера, его энергия в конечном итоге вырабатывается из топлива, которое двигатель потреблял / экономил в прошлом (или будет потреблять в будущем). Главный недостаток подхода заключается в том, что он требует определения эквивалентных коэффициентов при преобразовании энергии топлива в электрическую и наоборот (Guzzella and Sciarretta, 2007).

Недавно Millo et al. В 2011 году техника ECMS была расширена за счет включения выбросов двигателя. В частности, они сопоставили использование аккумулятора с эквивалентными выбросами NOx и сравнили результаты оптимизации, ориентированной на расход топлива, и оптимизации NOx с точки зрения истории состояния заряда, рабочих точек двигателя и т. Д. По отношению к нескольким стандартным ездовым циклам. .

Использование стандартных ездовых циклов при оптимизации стратегий управления является обычным способом получения субоптимального контроллера, который, однако, может давать плохие результаты в реальных условиях движения.

2.3. Прогнозирование моделей вождения транспортного средства

Как объяснялось ранее, возможность оценки будущего профиля вождения (скорости и соответствующей потребности в мощности) является ключевой проблемой при разработке гибридных транспортных средств. Фактически, диспетчерский контроллер HEV может использовать будущий профиль скорости для оптимизации распределения мощности в будущем временном окне, чтобы минимизировать расход топлива, выбросы загрязняющих веществ, использование батареи и так далее. Кроме того, информацию о будущем можно использовать для включения электрического прогрева двигателя и устройств нейтрализации.Таким образом, они будут иметь нужную температуру, когда двигатель будет включен, и поток выхлопных газов попадет в устройство последующей обработки.

В литературе был определен ряд «автоадаптивных» методов, которые пытаются предсказать будущие условия движения на основе прошлых. Возможный подход состоит в том, чтобы предсказать будущие условия вождения на основе прошлого поведения транспортного средства (Sciarretta et al. al, 2004), исходя из предположения, что аналогичные условия эксплуатации будут существовать.Но будущий профиль вождения также зависит от мгновенных решений, которые водитель примет, чтобы реагировать на физическую среду (модели вождения). Более того, недавние исследования показали, что стиль водителя, тип дороги и уровень загруженности дорог существенно влияют на расход топлива и выбросы (Ericson, 2000, Ericson, 2001). По этим причинам стратегии контроля, предложенные в некоторых схемах (Вон и др., 2005), включают знания об окружающей среде вождения.

В случае серийного HEV знание условий вождения, как было установлено в литературе, менее важно, чем в случае параллельных гибридов (Barsali et al ,.2004 г.).

В случае подключаемых к сети гибридных электромобилей управление более сложным, сильно зависит от начального значения SOC и продолжительности миссии, особенно если используются методы управления смешанным режимом. Фактически, если бы была известна полная поездка, наилучшие результаты были бы получены, если бы SOC достигло более низкого значения в конце поездки (Karbowski et al. 2006). Gong et al. В 2007 году была разработана интеллектуальная транспортная система, которая использует информацию GPS и исторические данные о дорожном движении, которые действительно определяют модели движения, которые будут использоваться при оптимизации.Донатео и др. 2011, численно подсчитали, что знание ездового цикла в будущем временном окне 60 секунд может улучшить расход топлива в серии PHEV с управлением смешанным режимом на 20%.

3. ИКТ и устойчивая мобильность

3.1. Интеллектуальные автомобильные технологии

По данным Гусихина и др. 2008, транспортное средство может быть определено как интеллектуальное, если оно способно определять свой собственный статус и статус окружающей среды, общаться с окружающей средой, а также планировать и выполнять соответствующие маневры.Первым применением интеллектуальных автомобильных систем стало повышение безопасности за счет помощи водителю в критические моменты. Комбинация бортовых камер, радаров, лидаров, цифровых карт, связи с другими транспортными средствами или системами шоссе используются для предупреждения о выезде с полосы движения, адаптивного круиз-контроля, параллельных парковочных ассистентов, предупреждения о столкновениях, автоматического предотвращения столкновений, интеллектуальных систем парковки.

Markel et al. В 2008 году изучался эффект интеграции парка электрифицированных транспортных средств и электросети с целью увеличения количества возобновляемой энергии, используемой для питания электромобилей, путем оптимизации времени и мощности процессов зарядки в течение дня.Различные протоколы связи были рассмотрены и сопоставлены Markel et al. Интеллектуальные транспортные системы, такие как управление движением, могут иметь прямое влияние на выбросы CO 2 , производимые автомобильными поплавками (Dimitrakopoulos, 2011). По данным Janota et al. 2010, Интеллектуальные транспортные системы могут снижать потребление и выбросы, воздействуя на транспортное средство (путем мониторинга и управления двигателем), на инфраструктуру (сокращение количества / продолжительности заторов и остановок, оптимизация перекрестков, совместные системы для предотвращения заторов) и на водитель (планирование экологических маршрутов на основе информации в реальном времени, поддержка водителя для экономичного вождения).

Недавно были предложены методы информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) для сбора информации о маршрутах транспортных средств и дорожных условиях, которые могут позволить оценить будущий запрос мощности транспортного средства в течение большого временного окна. Методы ИКТ могут использоваться для оценки будущего профиля вождения, предлагать водителю модели поведения с низким потреблением энергии, предлагать альтернативный маршрут, сообщать местоположение и статус электрических зарядных станций и т. Д. (Sciarretta et al, 2004).

Schuricht et al. В 2010 году проанализированы две активные меры энергоменеджмента. В первом используются современные светофоры и системы связи для поддержки водителя при приближении к перекрестку. Во втором изучается использование источников информации и датчиков дорожной телематики для прогнозирования оптимального управления гибридными автомобилями в режиме онлайн.

3.2. Подход CAR

Роль интеллектуальных транспортных систем в улучшении характеристик PHEV и распространении электрификации транспортных средств является предметом исследования Центра автомобильных исследований при Университете штата Огайо.Исходя из осознания того, что трафик, погода и дорожные условия будут доступны в ближайшем будущем через связь между транспортными средствами и транспортными средствами и инфраструктурой, исследователи из CAR подчеркивают возможность этой информации, чтобы адаптировать настройку энергии. Контроллер управления в HEV, предсказывающий будущий профиль вождения, сигнализирующий о доступности станций подзарядки, предсказывающий маршрут и генерирующий статистическую информацию для изменения предварительно сохраненных карт.

В статье Tulpule et al.В 2011 году авторы сосредоточились на влиянии имеющихся данных на управление энергопотреблением, чтобы определить наиболее важные факторы, влияющие на фактический расход топлива PHEV. Факторы, проанализированные в ходе расследования, получили название & ldq

Toyota Prius - Power Split Device

. eahart.com / prius / PSD

Toyota Prius - Устройство разделения мощности (PSD)

Toyota Prius наполнена некоторыми довольно высокотехнологичными вещами, но в основе гибридной синергии. Привод (HSD) - это простое маленькое устройство, называемое устройством разделения мощности или PSD.PSD - это планетарный редуктор, который устраняет необходимость для традиционных ступенчатых коробок передач и компонентов трансмиссии, а также для знакомого нам rev-lurch-rev-lurch ускорения в обычном газовом автомобиле. Он действует как бесступенчатая трансмиссия (CVT), но с фиксированным передаточным числом.

Если у вас нет математического или механического понимания гибридной технологии или даже обычных компонентов двигателя, это поможет вам понять, как PSD позволяет автомобилю использовать мощность от двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также 2 электродвигателей / Генераторы (MG1 и MG2), все вращаются с разной и переменной скоростью.PSD даже позволяет меньшему из двух двигателей / генераторов, MG1, действовать как стартер для ДВС, тем самым устраняя другой компонент традиционного бензинового двигателя.

Представленная ниже модель позволяет варьировать скорость как ДВС, так и MG2. MG2 является большим из 2 электродвигателей / генераторов и также называется тяговым электродвигателем, потому что его скорость (число оборотов в минуту или обороты в минуту) напрямую зависит от скорости вращения колес. Перетащив ползунок MG2, вы увидите, что показания спидометра меняются, а изменение скорости ДВС не влияет напрямую на скорость.Освоив эту концепцию, вы начнете видеть, как работает функция CVT. ДВС может вращаться быстрее или медленнее, в зависимости от необходимой мощности, и с помощью сопротивления или помощи электродвигателей автомобиль может достичь желаемой скорости, при этом ДВС всегда будет работать с максимально возможной эффективностью.

Скорости вращения MG1, MG2 и ICE взаимозависимы, и скорость MG1 всегда будет меняться, когда вы изменяете скорость одного из двух других.MG1 имеет максимальную скорость 10 000 об / мин в любом направлении (положительном или отрицательном) с программным пределом 6500 об / мин, если ICE выключен. Используя модель ниже, вы можете сами убедиться, почему этот программный предел означает, что ДВС всегда будет вращаться, если вы путешествуете со скоростью выше 42 миль в час. И если вам было интересно, да, MG1 может и часто меняет направление вращения при нормальных условиях вождения.

Вращение ДВС ограничено скоростью от 1000 до 4500 об / мин. Он также может полностью остановиться, но любое значение от 0 до 1000 заставит ползунок подниматься или опускаться.Причина в том, что двигатель внутреннего сгорания не может эффективно работать на скорости ниже этой. Гибридный компьютер знает, и остановит ДВС, когда решит, что вам не нужно использовать какой-либо газ, и запустит его снова, когда вам понадобится больше мощности или более высокая скорость от MG1.

Для более глубокого технического обсуждения внутренней работы гибридного двигателя, а также моих источников вдохновения и источников для этой демонстрации, посмотрите на Симулятор Prius Уэйна Брауна и исследуйте сайт Toyota Prius Грэма Дэвиса.Вы также можете получить довольно удобное описание PSD в формате документа Word на john1701a.com

Чтобы получить массу информации и узнать об опыте использования Prius, посетите PriusChat. Обязательно для любого владельца Prius!

Я. Кузнец заинтересовался моей маленькой игрушкой и соединил ее со своей большой игрушкой Мак Prius. Вариант этой демонстрации работал с информацией в реальном времени, загружаемой в него его машиной.

Вы можете увидеть исходные файлы Flash, включая графику и классы ActionScript для этой демонстрации, здесь.

AMDGPU - Gentoo Wiki

AMDGPU - это семейство графических драйверов следующего поколения с открытым исходным кодом, использующее новую структуру Display Core (DC) для графических процессоров Vega и APU Raven Ridge.Однако он также может работать с новыми видеокартами AMD / ATI Radeon на базе GCN1.0 +, а именно с наборами микросхем Southern Islands, Sea Islands, Volcanic Islands и Arctic Islands.

Если рассматриваемая карта не указана в разделе «Поддержка функций» ниже, она не поддерживается AMDGPU. В этом случае ознакомьтесь со статьей radeon, которая содержит инструкции для старых драйверов видеокарт AMD / ATI Radeon с открытым исходным кодом.

До ядра 4.15 Display Core (DC, разработанный на основе Display Abstraction Layer, DAL) не был включен в исходные коды ванильного ядра, поэтому AMDGPU не мог обеспечивать вывод графики на монитор на VEGA и более поздних чипах.

Установка

Настройка системы для использования AMDGPU требует определения правильной карты, установки соответствующей прошивки, настройки ядра и установки драйвера X11.

Предварительные требования

Обнаружение оборудования

Чтобы выбрать правильный драйвер, сначала определите видеокарту. Используйте lspci для этой задачи:

корень # lspci | grep -i VGA

Проверьте выход для одного из наименований продуктов, перечисленных в таблице ниже.

Поддержка функций
Семья Название набора микросхем Архитектура A Название продукта OpenGL OpenGL ES ВИДЕОКАРТЫ
Южные острова 3 КЕЙП-ВЕРДЕ, ПИТКЕРН, ТАИТИ, ОЛАНД, ХАЙНАН GCN1.1 + HD7750-HD7970, R9 270, R9 280, R9 370X, R7 240, R7 250 4,5 3,2 amdgpu radeonsi
Морские острова 1 BONAIRE, KABINI, KAVERI, HAWAII, MULLINS GCN2.Икс HD7790, R7 260, R9 290, R7 360, R9 390 4,5 3,2 amdgpu radeonsi
Вулканические острова CARRIZO, FIJI, STONEY, TONGA, TOPAZ, WANI GCN3.x R9 285, R9 380, R9 380X, R9 Fury, R9 Nano, R9 Fury X, Pro Duo 4,5 3,2 amdgpu radeonsi
Арктические острова 2 POLARIS10 / 11/12 GCN4.Икс RX 460, RX 470, RX 480, RX 540, RX 550, RX 560, RX 570, RX 580, RX 590 4,5 3,2 amdgpu radeonsi
Вега 4 ВЕГА10 / 11/12/20, ВОРОН 5 , Ренуар 7 GCN5.x, DCN1.0 5 , DCN2.1 7 RX Vega 56, RX Vega 64, серия APU Raven Ridge 5 , Radeon Vega II, Radeon VII, серия APU Renoir 7 4.5 3,2 amdgpu radeonsi
Navi 6 НАВИ10 / 14/21 RDNA RX 5500, RX 5500 XT, RX 5600, RX 5600 XT, RX 5700, RX 5700 XT, RX 6800, RX 6800 XT, RX 6900 XT 8 4,5 3,2 amdgpu radeonsi
A GCN обозначает архитектуру Graphics Core Next и был представлен в серии Radeon HD7000 (GCN1.0). Raven Ridge APU оснащены мобильным графическим ядром Vega и обозначаются как DCN1.0.
1 Поддержка в ядре необязательна.
2 Начиная с ядра 4.7-rc6
3 Экспериментальная, дополнительная поддержка добавлена ​​начиная с ядра 4.9-rc1
4 можно использовать для вывода графики, начиная с ядра 4.15
5 начиная с ядра 4.16 [1] [2]
6 хотя бы ядро ​​5.3, Меса 19,2 LLVM 9,0 [3]
7 7-нм гибридные процессоры AMD Zen 2 серии "4000" для ноутбуков [4] [5]
8 Серия RX 6 * 00 начиная с ядра 5.9.12 с CONFIG_DRM_AMD_DC_DCN3_0 = Y [6] [7]

Прошивка

Необходимо установить соответствующую прошивку (или микрокод) для вашей карты. Файлы прошивки предоставляются sys-kernel / linux-firmware. Убедитесь, что у вас есть все необходимые файлы для вашего оборудования в файле конфигурации, если вы используете USE-флаг saveconfig.

initramfs Создайте и установите initramfs для ранней загрузки микрокода в / boot (пока только AMD)
распространяемый Установите также несвободные (но распространяемые) файлы прошивки
сохраненный конфигурационный файл Позволяет индивидуальный подбор файлов прошивки
неизвестная лицензия Установить файлы прошивки, лицензия которых неизвестна

root # emerge --ask sys-kernel / linux-firmware

Установленные таким образом файлы прошивки будут включены в ядро.

Примечание
Для карт Navi10 (RX 5700, RX 5700XT [FE]) требуется как минимум версия 201

sys-kernel / linux-firmware.

Ядро

Note
Для простоты установки рекомендуется выбрать «AMD GPU» в качестве модуля (M) и пропустить выбор прошивки ниже. Это загрузит драйвер немного позже, когда udev станет активным. В этом случае никогда не потребуется вручную управлять прошивкой.

Установите следующие параметры ядра для графических чипсетов, упомянутых выше:

KERNEL

 Тип и характеристики процессора --->
    [*] Поддержка MTRR (Регистр диапазона типов памяти) ( CONFIG_MTRR )
Драйверы устройств --->
    Поддержка графики --->
        <* / M> Менеджер прямого рендеринга (XFree86 4.1.0 и выше поддержка DRI) ---> ( DRM_FBDEV_EMULATION )
              [*] Включите устаревшую поддержку fbdev для вашего драйвера настройки режимов
        <> ATI Radeon
         AMD GPU
              [/ *] Включить поддержку amdgpu для частей SI ( DRM_AMDGPU_SI )
                    (требуется только для графических процессоров Южных островов с драйвером amdgpu)
              [/ *] Включить поддержку amdgpu для частей CIK ( DRM_AMDGPU_CIK )
                    (требуется только для графических процессоров Sea Islands с драйвером amdgpu)
              Конфигурация ACP (аудио сопроцессор) --->
                  [*] Включить поддержку IP аудиосопроцессора AMD ( CONFIG_DRM_AMD_ACP )
                        (требуется только для APU)
              Конфигурация механизма отображения --->
                  [*] AMD DC - Включить новый механизм отображения ( DRM_AMD_DC )
                  [/ *] Поддержка DC для Polaris и более старых ASIC
                        (требуется только для Polaris, Carrizo, Tonga, Bonaire, Hawaii)
                  [/ *] AMD FBC - Включить сжатие буфера кадра
                  [/ *] DCN 1.0 Семья Воронов
                        (требуется только для Vega RX в составе APU Raven Ridge)
                  [/ *] Семейство DCN 3.0
                        (требуется только для графических процессоров NAVI21 / Sienna Cichlid с драйвером amdgpu)
        <* / M> Драйвер ядра HSA для устройств AMD GPU ( HSA_AMD )
    <* / M> Поддержка звуковой карты --->
        <* / M> Расширенная звуковая архитектура Linux --->
            [*] Звуковые устройства PCI ---> ( CONFIG_SND_PCI )
                  HD-аудио --->
                      <*> HD Audio PCI ( CONFIG_SND_HDA_INTEL )
                      [*] Поддержка загрузки патча инициализации для HD-аудио ( CONFIG_SND_HDA_PATCH_LOADER )
                      <*> любой аудиокодек, который нужен вашей звуковой карте
                      <*> Встроенная поддержка аудиокодека HDMI / DisplayPort HD ( CONFIG_SND_HDA_CODEC_HDMI )
                  (2048) Предварительно выделенный размер буфера для аудиодрайвера HD ( CONFIG_SND_HDA_PREALLOC_SIZE ) 
Примечание
При использовании AMDGPU рекомендуется отключить опцию ATI Radeon, чтобы модуль Radeon не собирался.Или, в качестве альтернативы, модуль можно собрать и поместить в черный список (после перезагрузки проверьте с помощью lsmod | grep radeon, работает ли черный список). Модули amdgpu и radeon не предназначены для одновременной загрузки, если, например, многопользовательская система этого не требует.

Параметры из меню «Поддержка звуковой карты» необходимо устанавливать только в том случае, если карта поддерживает звук HDMI или DisplayPort и вы хотите его использовать. В более новых ядрах, где отображается поддержка IP-адреса Enable AMD Audio CoProcessor, это также следует установить.

AMDGPU с Display Core впервые был реализован для графических процессоров / APU VEGA10 (GCN5.0) и RAVEN (с DCN 1.0). Ядра до версии 4.17 имеют (экспериментальную) поддержку DC для старых карт (GCN1.1 и новее) с помощью параметра командной строки amdgpu.dc = 1 , что может работать лучше, чем старый модуль ядра radeon. Точно так же, если DC необходимо отключить по какой-либо конкретной причине, в командной строке ядра можно использовать параметр amdgpu.dc = 0 .

Подробнее об использовании звука HDMI / DisplayPort см. В статье radeon.

Включение прошивки

Пакет микропрограмм, установленный в предыдущем разделе, содержит файлы в / lib / firmware / amdgpu (для карт Volcanic Islands и Arctic Islands) и / или / lib / firmware / radeon (для карт Southern Islands и Sea Islands). Настройте ядро ​​для использования правильных файлов прошивки, установив следующие параметры:

KERNEL Включение прошивки в ядро ​​(до 4.18)

 Драйверы устройств --->
    Общие параметры драйвера --->
        - * - Поддержка загрузки прошивки пользовательского пространства
        [*] Включать в двоичный файл ядра большие двоичные объекты прошивки
            (amdgpu / <ВАША-МОДЕЛЬ>.bin или radeon / <ВАША- МОДЕЛЬ> .bin) ( CONFIG_EXTRA_FIRMWARE )
            (/ lib / firmware) Корневой каталог blobs прошивки 

KERNEL Включение прошивки в ядро ​​(4.18 и новее)

 Драйверы устройств --->
    Общие параметры драйвера --->
        Загрузчик прошивок --->
          - * - Средство загрузки прошивки
          (amdgpu /  .bin или radeon /  .bin) Встраивать именованные BLOB-объекты микропрограммы в двоичный файл ядра
          (/ lib / firmware) Корневой каталог blobs прошивки 

amdgpu / <ВАША-МОДЕЛЬ>.bin или radeon / <ВАША- МОДЕЛЬ> .bin следует заменить полным списком имен файлов, указанным в таблице ниже с именем набора микросхем, разделенным пробелами. Используйте echo, чтобы раскрыть имена файлов. Например. для вулканических островов / ТОНГА, выполните:

пользователь $ echo amdgpu / tanga_ {ce, k_smc, mc, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, smc, uvd, vce} .bin

amdgpu / tangc_gku.bin .bin amdgpu / тонга_mc.bin amdgpu / тонга_me.bin amdgpu / тонга_mec2.bin amdgpu / тонга_мек.bin amdgpu / тонга_pfp.bin amdgpu / тонга_rlc.bin amdgpu / тонга_sdma1.bin amdgpu / тонга_sdma.bin amdgpu / тонга_smc.bin amdgpu / тонга_uvd.bin amdgpu / тонга_73.bin 9

Затем amdgpu / тонга_ce.bin amdgpu / тонга_k_smc.bin amdgpu / тонга_mc.bin amdgpu / тонга_me.bin amdgpu / тонга_mec2.bin amdgpu / тонга_mec.bin amdgpuc./tonga_dgmc/tonga_dgfp./ Тонга_sdma.bin amdgpu / Тонга_smc.bin amdgpu / Тонга_uvd.bin amdgpu / Тонга_vce.bin - это строка, которая должна быть помещена в конфигурацию ядра.

Важно
Если модуль amdgpu скомпилирован как загружаемый модуль ядра (например, AMDGPU в конфигурации ядра имеет значение M ), файлы микропрограмм должны присутствовать в файловой системе во время загрузки модуля. В частности, если модуль загружается из initrd, прошивка также должна быть включена в initrd. С другой стороны, если модуль встроен в ядро, файлы прошивки также будут встроены в само ядро.

После расширения имен файлов микропрограмм из следующей таблицы и копирования их в конфигурацию ядра сохраните конфигурацию, затем скомпилируйте и установите новое ядро ​​и модули.

Важно
Для более свежих ядер (август 2018 г., минимум 4.15.x и выше и декабрь 2018 г., 4.19.9 [8] и выше) требуется обновленный набор файлов микропрограмм, чем указано здесь, чтобы загрузка успешно. Убедитесь, что sys-kernel / linux-firmware обновлено. Если вы используете USE-флаг savedconfig для этого пакета, убедитесь, что в файл конфигурации savedconfig добавлены новые перечисленные файлы микропрограмм.Включите все недавно добавленные файлы в файл конфигурации ядра в строку прошивки, затем перестройте и установите новый образ ядра. В противном случае загрузка, скорее всего, завершится ошибкой с пустым экраном и ошибками загрузки микропрограммы, записанными в журнал ядра. Серия APU
Семья Название набора микросхем Название продукта Прошивка
Южные острова CAPE VERDE HD7750, HD7770, R7 250, R7 250X, R9 370X radeon / {verde_ {ce, mc, me, pfp, rlc, smc}, TAHITI_ {uvd, vce}}.мусорное ведро
ПИТКЕРН HD7800, R9 270X radeon / {pitcairn_ {ce, mc, me, pfp, rlc, smc, k_smc}, TAHITI_ {uvd, vce}}. Bin
ТАИТИ HD7870 XT, HD7900, R9 280X radeon / {tahiti_ {ce, mc, me, pfp, rlc, smc}, TAHITI_ {uvd, vce}}. Bin
OLAND HD8550M-HD8790M, R7 240 radeon / {oland_ {ce, mc, me, pfp, rlc, smc}, TAHITI_ {uvd, vce}}. Bin
HAINAN HD8970M radeon / {hainan_ {ce, mc, me, pfp, rlc, smc}, TAHITI_uvd}.мусорное ведро
Морские острова BONAIRE HD7790, R7 260, R7 260X, R7 360 radeon / bonaire_ {ce, k_smc, mc, me, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, smc, uvd, vce} .bin
КАБИНИ HD8180-HD8400 radeon / kabini_ {ce, me, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, uvd, vce} .bin
КАВЕРИ radeon / kaveri_ {ce, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, uvd, vce} .bin
HAWAII R9 290, R9 290X, R9 390, R9 390X amdgpu / hawaii_ {ce, k_smc, mc, me, mec, pfp, rlc, sdma, sdma1, smc, uvd, vce}.мусорное ведро
MULLINS radeon / mullins_ {ce, me, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, uvd, vce} .bin
Вулканические острова CARRIZO amdgpu / carrizo_ {ce, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, uvd, vce} .bin
FIJI R9 Fury, R9 Fury X, R9 Nano, Pro Duo amdgpu / fiji_ {ce, mc, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, smc, uvd, vce} .bin
ТОНГА R9 285, R9 380, R9 380X amdgpu / tanga_ {ce, k_smc, mc, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, smc, uvd, vce}.мусорное ведро
ТОПАЗ R7 M260, R7 M265, R7 M340, R7 M360, R7 M360, R7 M370, R7 M440, R7 M445, R7 M460, R7 M465 amdgpu / topaz_ {ce, mc, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, smc} .bin
КАМЕНЬ amdgpu / stoney_ {ce, me, mec, pfp, rlc, sdma, uvd, vce} .bin
Арктические острова POLARIS10 RX 470, RX 480, RX 570, RX 580, RX 590 amdgpu / polaris10_ {ce, ce_2, k_smc, k2_smc, k_mc, mc, me, me_2, mec2, mec2_2, mec, mec_2, pfp, pfp_2, rlc, sdma1, sdma, smc, smc_ce}. Uvd, vd, vd, v.мусорное ведро
ПОЛЯРИС11 RX 460, RX 550, 640SP, RX 560 amdgpu / polaris11_ {ce, k_smc, k2_smc, k_mc, mc, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, smc, smc_sk, uvd, vce} .bin
ПОЛЯРИС12 RX 540, RX 550 amdgpu / polaris12_ {ce, ce_2, k_mc, k_smc, mc, me, me_2, mec, mec2, mec2_2, mec_2, pfp, pfp_2, rlc, sdma, sdma1, smc, uvd, vce} .bin
Вега VEGA10 RX Vega 56, RX Вега 64 amdgpu / vega10_ {acg_smc, asd, ce, gpu_info, me, mec, mec2, pfp, rlc, sdma, sdma1, smc, sos, uvd, vce}.мусорное ведро
ВОРОН Raven Ridge amdgpu / raven_ {asd, ce, gpu_info, me, mec, mec2, pfp, rlc, sdma, vcn} .bin
ВЕГА12 Raven 2 Vega Mobile amdgpu / vega12_ {asd, ce, gpu_info, me, mec, mec2, pfp, rlc, sdma, sdma1, smc, sos, uvd, vce} .bin
RENOIR Renoir APU серии amdgpu / renoir_ {asd, ce, dmcub, gpu_info, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma, vcn} .bin
Navi NAVI10 RX 5700, RX 5700 XT amdgpu / navi10_ {asd, ce, gpu_info, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma1, sdma, smc, sos, ta, vcn}.мусорное ведро
НАВИ14 RX 5500 XT amdgpu / navi14_ {asd, ce, ce_wks, gpu_info, me, mec2, mec2_wks, mec, mec_wks, me_wks, pfp, pfp_wks, rlc, sdma1, sdma, smc, sos, ta, vcn}.
НАВИ21 RX 6800, RX 6800 XT, RX 6900 XT amdgpu / sienna_cichlid_ {ce, dmcub, me, mec2, mec, pfp, rlc, sdma, smc, sos, ta, vcn} .bin

Драйвер X11

USE-флаги

Установите флаги USE для драйвера amdgpu по мере необходимости.

udev Включить виртуальную интеграцию / udev (обнаружение устройств, поддержка устройств питания и хранения и т. Д.)

Пакет будет автоматически создан как зависимость x11-base / xorg-drivers после установки VIDEO_CARDS , следуя инструкциям в следующем разделе.

Emerge

Portage использует переменную VIDEO_CARDS для включения поддержки различных видеокарт в пакетах.Если задать VIDEO_CARDS - amdgpu radeonsi (см. Раздел о матрице функций выше) и попросить Portage обновить измененные USE-флаги в наборе @world, будет установлен правильный драйвер:

ФАЙЛ /etc/portage/make.conf

 
 VIDEO_CARDS = "amdgpu radeonsi"
 

root # emerge --ask --changed-use @world

Теперь система должна быть готова к использованию amdgpu после следующей перезагрузки.

Управление питанием

Примечание
В этом разделе рассматривается только метод dpm. Этот метод доступен только для графических процессоров, начиная с серии R6xx. Таким образом, автоматически покрываются пользователи драйвера AMDGPU. Старые методы dynpm и profile здесь не рассматриваются. Пользователи, которые хотят прочитать о них, должны вместо этого прочитать статью о radeon.

Важно
В этом разделе предполагается, что card0 - это графический процессор, который пользователи хотят настроить. Пользователи должны проверить, что такие пути, как / sys / class / drm / card0 /, принадлежат правильному графическому процессору.Пользователи с более чем одним графическим процессором, скорее всего, будут иметь больше, чем просто запись card0 в указанных местах.

дпм

В большинстве случаев, начиная с Linux 3.13, dpm является методом управления питанием по умолчанию. В отличие от методов dynpm и profile, включение или отключение dpm должно выполняться через командную строку ядра. Пользователям графических процессоров более ранней, чем серия HD5000, может потребоваться добавить radeon.dpm = 1 в командную строку ядра, чтобы включить dpm.

В большинстве случаев достаточно просто включить dpm, но есть некоторые настраиваемые параметры.dpm имеет три основных режима работы: аккумулятор , сбалансированный и производительность . Имена говорят сами за себя. Чтобы установить графический процессор в наиболее производительный режим, необходимо выполнить следующую команду:

root # echo performance> / sys / class / drm / card0 / device / power_dpm_state

Даже если для графического процессора установлено значение , режим производительности , это не означает, что графический процессор все время работает с максимальной тактовой частотой. Это нормальный и предполагаемый способ работы dpm.Если желательно, чтобы графический процессор работал на максимальной скорости все время, даже если фактической нагрузки нет, пользователи могут запустить следующую команду:

root # echo high> / sys / class / drm / card0 / device / power_dpm_force_performance_level

Это вручную отменяет собственное поведение dpm. Однако это в основном предназначено для целей тестирования, но также может быть полезно при выполнении тестов GPU.

Чтобы вернуть управление dpm, необходимо выполнить следующую команду:

root # echo auto> / sys / class / drm / card0 / device / power_dpm_force_performance_level

Note
Существует также принудительный уровень производительности low , который может отражаться таким же эхом.Список всех доступных режимов можно найти на сайте dri.freedesktop.org.

Устранение неполадок

Инструменты отладки

Может оказаться полезным установить пакет x11-apps / mesa-progs, который предоставляет пакеты glxgears и glxinfo .

Проверить, используется ли дискретная видеокарта

Сначала убедитесь, что ядро ​​было скомпилировано со следующими настройками:

KERNEL

 Драйверы устройств --->
    Поддержка графики --->
        - * - Арбитраж VGA (CONFIG_VGA_ARB)
        [*] Гибридная графика для ноутбуков - поддержка переключения графического процессора (CONFIG_VGA_SWITCHEROO) 

Проверьте, распозналась ли дискретная видеокарта:

пользователь $ lspci -k

 [...]
01: 00.0 Контроллер дисплея: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD / ATI] Mars [Radeon HD 8670A / 8670M / 8750M]
        Подсистема: Lenovo Mars [Radeon HD 8670A / 8670M / 8750M]
        Используемый драйвер ядра: radeon
[...]
 

После этого. Убедитесь, что путь / sys / kernel / debug / успешно смонтирован:

root # findmnt debugfs

 ОПЦИИ ЦЕЛЕВОГО ИСТОЧНИКА FSTYPE
/ sys / kernel / debug debugfs rw, nosuid, nodev, noexec, relatime
 

Затем проверьте, успешно ли загружен драйвер vga_switcheroo и может ли он выводить значения:

root #

 0: DIS:: DynOff: 0000: 01: 00.0
1: IGD: +: Pwr: 0000: 00: 02.0
 

Этот вывод имеет следующую структуру [9] :

Итератор ID Активное состояние Состояние питания Идентификатор устройства (xxxx: xx: xx.x)
0 DIS неактивен DynOff 0000: 01: 00.0
1 IGD активный Pwr 0000: 00: 02.0

DIS представляет собой дискретную видеокарту , которая неактивна , но в настоящее время отключена ( DynOff ).
IGD - это интегрированная видеокарта , которая активна ( + ) и в настоящее время используется ( Pwr ).

Статусом можно управлять с помощью следующей команды:

root # echo "<некоторый_параметр>"> / sys / kernel / debug / vgaswitcheroo / switch

Замените <некоторый_параметр> одним из следующих параметров [10] :

Параметр Описание
ВКЛ Включает отключенный графический процессор, который в настоящее время ничего не отображает, а не переключает выходы.
IGD Соединяет встроенную видеокарту с дисплеем.
DIS Соединяет дискретную графическую карту с дисплеем.
ВЫКЛ. Выключает видеокарту, которая в данный момент отключена.
DIGD Внутри сеанса X : ставит в очередь переключение на интегрированную видеокарту , которое произойдет при следующем перезапуске X-сервера.
DDIS Внутри сеанса X : ставит в очередь переключение на дискретную видеокарту , которое произойдет при следующем перезапуске X-сервера.

Используя переменную среды DRI_PRIME = 1 , можно использовать дискретную видеокарту по отдельности:

пользователь $ DRI_PRIME = 1 glxgears

Открывает окно размером X с вращающимися шестернями.

Дайте ему поработать в фоновом режиме и еще раз проверьте, vga_switcheroo :

root #

 0: DIS:: DynPwr: 0000: 01: 00.0
1: IGD: +: Pwr: 0000: 00: 02.0
 

Примечание
На этот раз состояние дискретной видеокарты изменилось на DynPwr , что означает, что она активна и работает.

Еще один показатель - проверка датчиков температуры. Для этого требуются sys-apps / lm-сенсоры:

пользователь $ датчиков

 [...]
radeon-pci-0100
Адаптер: адаптер PCI
temp1: + 42,0 ° C (крит. = + 120,0 ° C, hyst = + 90,0 ° C)
[...] 

Примечание
Когда vga_switcheroo отображает статус DynOff , датчики будут отображать температуру как N / A или что-то еще, что может не иметь смысла; например: -128 ° C .

Чтобы использовать дискретную видеокарту в глобальном масштабе, можно установить переменную среды в / etc / environment:

ФАЙЛ / etc / environment

 DRI_PRIME = 1 

В качестве альтернативы можно экспортировать его в .bashrc :

ФАЙЛ /home/larry/.bashrc

 экспорт DRI_PRIME = 1 

Или индивидуально перед командой, как указано выше, с использованием glxgears :

пользователь $ DRI_PRIME = 1 / usr / bin / chromium

пользователь $ DRI_PRIME = 1 / usr / bin / vlc

Основная синхронизация

Драйвер x11-drivers / xf86-video-amdgpu не поддерживает Prime Synchornization.Это может вызвать разрыв изображения на мониторах, подключенных к встроенному графическому процессору, если графический процессор AMD установлен в качестве основного графического процессора. Одно из возможных решений - использовать вместо него драйвер , устанавливающий режим , для этого удалите amdgpu из переменной VIDEO_CARDS . Или используйте файл конфигурации xorg, чтобы принудительно использовать драйвер с настройкой режима . При этом вы можете столкнуться с другими проблемами с драйвером , устанавливающим режим , [11] .

ФАЙЛ / etc / X11 / xorg.conf.d / force-modesetting.conf

 Раздел «Устройство»
  Идентификатор "режим настройки"
  Драйвер «Режим настройки»
Конец раздела 

Другой возможный обходной путь - установить встроенный графический процессор в качестве основного. Это , а не , включит синхронизацию Prime. Тем не менее, разрыв будет предотвращен благодаря AMD TearFree . В этом случае необходимо будет использовать переменные DRI_PRIME = 1 , VDPAU_DRIVER = radeonsi (для VDPAU) и LIBVA_DRIVER_NAME = radeonsi (для VAAPI) в приложениях, которые должны отображаться на графическом процессоре AMD.

VESA

Если у вас нет другой машины для просмотра веб-страниц в поисках решения - emerge x11-drivers / xf86-video-vesa Это позволит вам использовать базовый драйвер vesa, чтобы вы могли запускать X без трехмерного и двухмерного ускорения. Ваш обычный kde / gnome / xfce или что-то еще должно начинаться с драйвера vesa, чтобы вы могли загрузить себя из графического интерфейса.

Ядро

Старые ядра

Старые ядра, не поддерживающие драйвер amdgpu, не предоставляют опцию AMDGPU.Для VEGA и более новых чипов отсутствует видеовыход без DC (Display Code), который впервые был включен в ванильное ядро ​​4.15. В обоих случаях достаточно новое ядро ​​может предоставить необходимые драйверы. Для очень новых видеокарт AMD и APU, пытающихся использовать нестабильное (обозначается ~ ) ядро, могут быть предоставлены необходимые исходные коды ядра.

Шифрование защищенной памяти AMD

Если amdgpu не загружается или экран остается «зависшим», возможно, модуль amdgpu несовместим с AMD Secure Memory Encryption (SME).

SME можно временно отключить в командной строке ядра (с помощью GRUB, или в / etc / default / grub, или как часть GRUB_CMDLINE_LINUX ), добавив mem_encrypt = off . Если это решит проблему, постоянным решением будет соответствующая настройка ядра.

KERNEL

 Тип и характеристики процессора --->
    [*] Поддержка AMD Secure Memory Encryption (SME)
    [] Активировать AMD Secure Memory Encryption (SME) по умолчанию 

AMD_MEM_ENCRYPT может оставаться включенным, но либо AMD_MEM_ENCRYPT_ACTIVE_BY_DEFAULT должно оставаться неустановленным, либо параметр командной строки ядра mem_encrypt = off должен использоваться для отключения шифрования памяти.Аналогично, с mem_encrypt = на SME можно активировать для незатронутых систем в командной строке ядра или более постоянно с помощью GRUB_CMDLINE_LINUX в / etc / default / grub для GRUB.

Драйверы AMDGPU / RadeonSI не работают

Если видеокарта не поддерживается, включая только amdgpu и radeonsi в VIDEO_CARDS , попробуйте добавить radeon в определение VIDEO_CARDS в make.conf. Например:

ФАЙЛ / etc / portage / make.conf

 
 VIDEO_CARDS = "amdgpu radeonsi radeon"
 

После установки значений обновите систему, чтобы изменения вступили в силу:

root # emerge --ask --changed-use --deep @world

Плохая работа полноэкранных окон

Установленная версия sys-devel / llvm может быть слишком старой. Попробуйте установить нестабильную версию.

Линия шириной в пиксель в левой части экрана при запуске X-сервера при использовании карты Южного острова

Те, кто использует карту Южного острова, могут заметить линию шириной в пиксель в левой части экрана как в среде X-сервера, так и в среде консоли после запуска X-сервера (этой проблемы не существует при использовании Linux 4.13 или новее). Это известная ошибка. Отключение звука через HDMI для этого дисплея решает эту проблему. Это можно сделать с помощью:

пользователь $ xrandr - output HDMI-A-0 --auto --set audio off

, где HDMI-A-0 следует заменить на имя выхода, полученное при запуске xrandr

Для получения дополнительной информации см. Https://bugs.freedesktop.org/show_bug.cgi?id=97861.

См. Также

  • AMDGPU-PRO - графический компонент нового поколения с закрытым исходным кодом , работающий поверх драйверов AMDGPU с открытым исходным кодом для новых видеокарт AMD / ATI Radeon.

Внешние ресурсы

Список литературы

Asus Eee PC 1005PR Super Hybrid Engine Utility 2.10 Скачать

Asus Eee PC 1005PR Super Hybrid Engine для Windows 7.

Вот другие похожие драйверы, которые имеют разные версии или выпуски для разных операционных систем:
    • 12 июля 2010 г.
    • Windows 7
    • 6814 загрузок
    • 23.7 МБ
    • 7 марта 2012 г.
    • ОС Android
    • 14,198 загрузок
    • 85 КБ
    • 7 марта 2012 г.
    • ОС Android
    • 4662 загрузки
    • 622 КБ
    • 7 марта 2012 г.
    • ОС Android
    • 13,655 загрузок
    • 8.5 МБ
    • 20 декабря 2012 г.
    • ОС Android
    • 2823 загрузки
    • 312 МБ
    • 3 мая 2011 г.
    • ОС Android
    • 994 загрузки
    • 90,5 МБ
    • 18 июля 2012 г.
    • ОС Android
    • 4033 загрузки
    • 289 МБ
    • 2 марта 2011 г.
    • Окна (все)
    • 1828 загрузок
    • 454 КБ
    • 23 февраля 2011 г.
    • Windows XP
    • 4045 загрузок
    • 40.3 МБ
    • 23 февраля 2011 г.
    • Windows XP
    • 5,397 загрузки
    • 24,3 МБ

Гибридный двигатель

Есть много типов автомобилей, на которых люди едут. Хотя большинство этих автомобилей выглядят одинаково под своей оболочкой, есть некоторые фундаментальные различия, которые можно найти в некоторых типах автомобилей.Настоящая разница заключается в двигателе автомобиля и в том, как он работает в результате этой разницы. В обычных автомобилях двигатель - это двигатель внутреннего сгорания. Вы обнаружите, что гибридный двигатель работает несколько иначе.

В двигателе гибридного автомобиля используются как батареи внутреннего сгорания, так и электрические батареи. Эти два источника питания необходимы для работы автомобиля. Чтобы понять, как эти два элемента могут помочь улучшить автомобиль, может быть полезно рассмотреть каждый из этих источников питания по отдельности.Первое, что мы рассмотрим, это электрические батареи. Эти батареи используются для обеспечения питания электродвигателя.

Электрическая батарея в гибридном двигателе приводит в движение автомобиль, поэтому он потребляет меньше топлива. В этих гибридных автомобилях энергия аккумулятора сохраняется за счет использования двигателя внутреннего сгорания. Без топлива от гибридного двигателя электрическую батарею нужно было бы очень быстро заменить.

Двигатель внутреннего сгорания, с другой стороны, позволит машине начать использовать топливо в качестве начального повышения мощности.Как только мощность проходит через автомобиль, гибридный двигатель помогает батареям экономить необходимое топливо. В большинстве HEV гибридный двигатель отключает двигатель внутреннего сгорания, когда он находится в режиме холостого хода. Это лишь некоторые из функций, которые вы найдете в большинстве гибридных автомобилей.

Как некоторым людям, у которых возникнут проблемы с пониманием того, как работает гибридный двигатель, вы можете получить эту информацию от одного из продавцов в представительстве, где вы планируете покупать свой автомобиль.

Электрическая батарея в гибридном двигателе приводит в движение автомобиль, поэтому он потребляет меньше топлива. В этих гибридных автомобилях энергия аккумулятора сохраняется за счет использования двигателя внутреннего сгорания. Без топлива от гибридного двигателя электрическую батарею нужно было бы очень быстро заменить.

Двигатель внутреннего сгорания, с другой стороны, позволит машине начать использовать топливо в качестве начального повышения мощности. Как только мощность проходит через автомобиль, гибридный двигатель помогает батареям экономить необходимое топливо.В большинстве HEV гибридный двигатель отключает двигатель внутреннего сгорания, когда он находится в режиме холостого хода. Это лишь некоторые из функций, которые вы найдете в большинстве гибридных автомобилей.

Теги статьи: Двигатель внутреннего сгорания, Гибридный двигатель, Внутреннее сгорание, Электрическая батарея, Гибридные автомобили, Двигатель внутреннего сгорания

Источник: Бесплатные статьи с сайта ArticlesFactory.com


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *