Первый массовый гибридный автомобиль - Toyota Prius первого поколения - появился в конце 1990-х годов. И тогда слово «гибрид» означало
нечто столь же загадочное и сложное, как «атомная физика» или «генная инженерия».
     Кстати, логика создания автомобилей-гибридов была похожа: взять лучшие качества от традиционного ДВС (двигателя внутреннего сгорания) и электромотора, при этом постараться избавиться от них недостатков. Главная задача гибридных автомобилей заключается в том, чтобы уменьшить расход топлива и уровень выбросов выхлопных газов. Параллельно можно увеличить суммарную мощность (все-таки два мотора, а бывает и три), реализовать дополнительные возможности и прочее.
Но какие конструкции гибридов бывают? Какие преимущества они обещают? И за счет чего все это достигается?

                  
                                     


  За счет сочетания мощности / момента традиционного ДВС и мощности / момента электромотора. Конструкция и особенности работы любого ДВС (и бензинового и дизельного) такие, что максимальная мощность и крутящий момент достигаются в зоне средних или высоких оборотов. Вот именно «на низах» ему может помочь электромотор: прежде всего, с разгоном. Учитывая снижение нагрузки на ДВС, последний требует меньше топлива при разгоне. Кроме того, некоторые гибриды обеспечивают также возможность езды на электротяге - то есть в пробках можно ездить вообще без включения ДВС, достигая лучшей топливной экономичности и экологической чистоты. Ведь часто именно там (в пробках и при стартах с места) мы получаем максимальную мгновенный расход топлива при самом факте минимального передвижения автомобиля.
     Вот электромотор и помогает в таких режимах. Тем более, что электромотор способен развивать максимальный крутящий момент уже с первого оборота ротора. В то же время при движении на высокой скорости по трассе традиционный двигатель внутреннего сгорания выходит в оптимальный режим работы, набирает средние обороты, тратит минимум горючего и развивает максимум мощности / момента. Там, где заканчиваются возможности электромотора (все-таки количество его оборотов ограничено), флаг подхватывает ДВС - и активно включается в работу, проявляя себя с лучшей стороны.

Любой автомобиль-гибрид, исходя из определения, предусматривает сочетание двух типов двигателей: традиционного ДВС и электромотора. Плюс добавьте аккумулятор для питания электромотора и видоизмененную трансмиссию: время, вместо традиционной КПП относится сложная планетарная передача. Логика работы гибрида в том, что каждый из двигателей перекрывает определенный диапазон работы (разгон с места, ускорения на ходу, скоростная езда) и вместе они пытаются компенсировать слабые стороны друг друга. Плюс есть еще один важный нюанс, который часто упускают из виду при обсуждении гибридов: торможение. В обычном автомобиле торможения означает трения и нагрев тормозных механизмов - то есть кинетическая энергия движения преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в окружающей среде. Максимум, что можно сделать полезного, так это применить метод торможения двигателем и продуть камеру сгорания.
     В случае с гибридным автомобилем, каждое его торможения является процессом преобразования кинетической энергии в электрическую энергию, с последующим ее накоплением в аккумуляторе: это называется «рекуперация». Далее полученную энергию можно использовать или для питания электромотора и его помощи в разгоне / движении (как правило), или для питания бортовых систем автомобиля (реже, но случается). В любом случае: каждое торможение теперь означает не бесцельное рассеивания тепла, а более эффективное использование энергии.

  За последние годы и десятилетия гибриды продвинулись очень далеко в своем развитии, появились распределение по типам - например, «последовательный гибрид» или «параллельный гибрид». У каждого из производителей гибридная система фирменное обозначение и может отличаться конструктивно. Поэтому ниже по тексту будут приведены конкретные примеры со ссылками на статьи-обзоры автомобилей, где используются различные гибридные системы. Однако все-таки можно представить общую классификацию гибридов - в зависимости от их конструктивных особенностей, достигаемого эффекта, стоимости системы. Итак...

                                                       

Гибрид MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle) или «мягкий гибрид»

  Фактически MHEV-гибриды выросли из системы «стоп / старт», которая должна глушить двигатель при остановках на светофорах и запускать его при начале движения. Обычно для данной системы используется усиленный стартер и специальный AGM-аккумулятор. Но что, если пойти дальше? Например, дать возможность стартеру (фактически - электромотору) покрутиться еще немного, помогая ДВС в первые секунды начала движения. Попутно можно использовать общий узел «стартер-генератор»: ведь генератор представляет собой электромотор наоборот. Для соединения стартер-генератор и основного двигателя внутреннего сгорания можно использовать зубчатые Шестерни передачу, а мягкий и тихий ремень. Наконец, в дополнение к обычному аккумулятору можно установить еще один - именно как накопитель для MHEV-системы: подойдет АКБ «литий-ион», хотя встречался и накопитель-конденсатор.

  Подобные «мягкие гибриды» сегодня используются часто. Один из первых примеров использования подобных систем - дизельные автомобили Peugeot и Citroen с технологией e-HDi. Похожий МНЕV-гибрид, но уже с отдельной мощной бортовой сетью на 48 вольт используется во многих автомобилях Volkswagen - например, новый Volkswagen Golf 8. Также «мягкие гибриды» случаются на японских моделях: например, новый кроссовер Mazda CX-30 или даже недорогой автомобиль Suzuki Ignis. Данная система в силу конструктивных особенностей не позволяет ездить только на электротяге: мощности недостаточно! Однако все же «мягкий гибрид» позволяет немного снизить расход топлива (обычно производители заявляют экономию 5-10%), а также уменьшить уровень выбросов выхлопных газов. Плюс «продвинутые» MHEV-гибриды помогают в первые секунды при начале движения. При этом системы компактные, легкие, простые - они не требуют дополнительного места в салоне, огромной доплаты, какого-либо специфического обслуживания. Они просто работают и экономят 5-10% топлива.

Плюсы: компактность, простота, небольшая стоимость системы; Легкая интеграция практически для любого мотора / автомобиля.

Минусы: Незначительное улучшение топливной экономичности; Невозможность движения на электротяге.

Но если вы хотите получить больше, то выбирайте ...


Гибрид HEV (Hybrid Electric Vehicle) или «классический гибрид»

  Да-да, именно тот гибрид, с которого мы начинали - Toyota. Вот именно так: просто Toyota. Потому что сегодня подобная гибридная система устанавливается на большинство моделей Toyota RAV4, Toyota Camry, Toyota C-HR, Toyota Corolla. В подобных гибридах электромотор с мощностью практически можно сравнить с традиционным бензиновым ДВС. Пусть их мощности нельзя суммировать непосредственно (поскольку каждый из двигателей достигает своей максимальной мощности в различных режимах работы), но все равно общая мощность гибридной системы оказывается достаточно высокой. При этом благодаря работе электромотора на низкой скорости - начало движения, заторы, неторопливая езда - часть пути можно проезжать исключительно на электротяге (1-1,5-2 км): вообще без включения бензинового двигателя. Вот вам снижения расхода и выбросов выхлопных газов. Причем очень заметное снижение: примерно в 1,5 раза относительно аналогичного автомобиля схожей мощности, но с обычным бензиновым мотором.

Кроме массы гибридных автомобилей Toyota, встречаются и другие интересные примеры - например, KIA Niro. Но особо стоит выделить еще одну японскую компанию, а именно - Honda с ее гибридными версиями моделей CR-V и Jazz. В случае с гибридами Honda, электромотор оказывается даже более мощный, чем бензиновый двигатель - автомобиль практически всегда едет за счет тяги от электродвигателя. В таком случае бензиновый ДВС чаще всего используется как генератор для выработки энергии он «замыкается» непосредственно на колеса только при движении с высокими скоростями. Кроме заметного снижения расхода топлива, подобная конструкция гибрида также позволяет достичь быстрой реакции на нажатие педали акселератора, ведь электромоторы "не задушены» никакими экологическими нормами.
     Так, конструкция получается сложнее: большой электромотор и блок управляющей электроники, аккумулятор под задним сиденьем или в багажнике, достаточно сложная трансмиссия вместо любой обычной КПП - например, Toyota использует редуктор на основе планетарной передачи. И ценник немаленький: доплата за гибрид в «японцев» примерно сопоставимо с доплатой за дизель в «немцев». Но, как показывают продажи, постоянно растут, оно того стоит. Расход меньше, мощности и динамики больше, можно ездить на электротяге - пусть и немного. Плюсы: Заметное снижение расхода, время в 1,5-2 раза; Возможность непродолжительного движения на электротяге; Достаточно заметное повышение мощности, улучшение динамики. Минусы: Заметное повышение цены - переплата как за «дизель»; Требует адаптации двигателя и внутренних компонентов автомобиля. А вот если хотите ездить на электротяге много, то обращайте внимание на ...

 

Гибрид PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle) или «гибрид который подзаряжается»


  Главное отличие уже указана во фразе выше: это гибрид с возможностью подзарядки от внешней сети. Идея заключается в том, чтобы объединить два в одном: традиционный ДВС-автомобиль и электромобиль. От первого - двигатель внутреннего сгорания, традиционная коробка передач, возможность поездок на дальние дистанции. От второго - электромотор (или электромоторы), тяговый аккумулятор емкостью 8-13 кВт ч, блок управляющей электроники, возможность передвижения в городе на электротяге (20-50 км). Причем попадаются гибриды, которые позволяют на электричестве проехать даже 80-100 км - например, Chevrolet Volt. Кажется, идея всем хороша. На работу или за ребенком в школу можно ездить без затраты топлива (экономия) и без выхлопных газов (экология) - как на электромобили. По трассам можно ездить, не думая о подзарядки - как на обычном ДВС автомобили. Плюс такие гибриды отличаются высокой мощностью, а порой даже появляется возможность реализовать дополнительные функции: например, полный привод для Peugeot 3008 Hybrid4.

  В Украине уже представлено довольно много заряжают гибридов: Mitsubishi Outlander PHEV, BMW 530e, Volvo XC90 Т8, Honda Clarity Plug-In. Даже несмотря на ряд специфических особенностей ... Во-первых, сложность конструкции. Вы получаете два в одном по возможностям - но также и «два в одном» с точки зрения техники: ДВС-автомобиль и электромобиль. Во-вторых, сложность конструкции приводит к увеличению массы. Гибриды тяжелые - снова потому что «два в одном»: к традиционному ДВС, коробки передач, топливного бака, системы охлаждения здесь добавляется тяговый аккумулятор, электромоторы, блоки управляющей электроники. В-третьих, сложность конструкции приводит к увеличению цены - снова потому что «два в одном»: платите и за ДВС-автомобиль, и за электромобиль.
    В результате гибрид, подзаряжается кажется идеальным решением всех вопросов только на первый взгляд. Его преимущества напрямую зависят от наличия розетки, понимание возможностей техники и готовности за это платить. Плюсы: Существенное повышение мощности (время в 1,5-2 раза), лучшая динамика; Возможность ежедневных поездок (20-50 км) на электротяге; Реализация полного привода для ряда моделей, где он ранее отсутствовал. Минусы: Очень высокая цена - самая переплата за гибридную технику; Требует сильно «перекроить» автомобиль, сложность конструкции; Зависимость от зарядки, иначе идея PHEV-гибрида теряет смысл.


Добавить комментарий