От экономного расхода топлива и уменьшения вредных выбросов до достижения высоких скоростей: каким образом и для чего производители автомобилей объединяют электричество и двигатели внутреннего сгорания.
Япония разрешила
Если максимально кратко, то гибрид — это автомобиль, в котором одновременно используются двигатель внутреннего сгорания и электромотор.
Такое решение во многом можно считать промежуточным звеном между машинами, работающими на топливе, и полностью электрическими. электрокарами.
Определить точный момент перехода к новой эре затруднительно, возможно, переход вообще не произойдет. Производители заявляют о полной электрификации моделей через 5-10 лет. Это не означает исчезновения двигателей внутреннего сгорания, но гибриды скорее всего станут нормой. Их задачи будут различны в зависимости от конструкции и философии.
Типы гибридных автомобилей
Основная цель создания подобных машин — экономия топлива и необходимость вписываться во все более жесткие экологические нормыКроме того, внимание обращается на средние показатели вредных выбросов для каждой модели производителя, из-за чего производители прибегают к различным хитростям.
«Мягкие» гибриды (mild hybrid)
Простейшая и доступная технология изменяет конструкцию автомобиля минимально, но обеспечивает нужные показатели выбросов. Чаще всего реализуется установкой мощного стартер-генератора – электромотора, способного как накапливать, так и использовать энергию.
В пробках такая система расширяет возможности старт-стоп: двигатель останавливается до полной остановки машины (за это время накапливается заряд), а при движении стартер-генератор запускает его и помогает разогнаться в первые секунды. Это ещё не полноценная поездка на электротяге, но уже ее небольшие проявления.
Помимо экономии топлива, система сглаживает переходные процессы: традиционная схема старт-стоп часто работает с рывками при запуске мотора через секунду после его отключения. «Мягкому» гибриду не нужна большая батарея, которая увеличивала бы массу и занимала место у пассажиров или багажа. Многие подобные автомобили используют 48-вольтовую бортовую сеть вместо стандартной 12-вольтовой, питающей стартер-генератор и технические решения, такие как электрические турбонагнетатели и активные стабилизаторы поперечной устойчивости — особенно популярные в немецком премиуме.
В заторах двигатель выключается перед полным стоянкой машины (заряд успевает накопиться), а при движении вперед стартер-генератор его заводит и ускоряет в первых секундах.
В «мягких» гибридах, как и во всех электромобилях до Tesla, традиционная 12-вольтовая сеть сохранена. Поддерживать освещение, мультимедийную систему, дворники и прочие вспомогательные устройства от обычного аккумулятора проще, чем разрабатывать новые системы.
Параллельные гибриды (parallel hybrid)
Такие модели можно назвать обычными, самыми популярными гибридами. Батареи здесь более вместительные, а электромотор чаще всего размещается между двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией. Элементы этой системы могут функционировать как совместно, так и независимо друг от друга.
Автомобиль может двигаться как на чистой электротяге — при отключенном и заглушенном ДВС — так и в гибридном режиме, когда разгон обеспечивают топливо и электричество. Аккумуляторы заряжаются во время торможения благодаря рекуперации энергии, а также от обычного двигателя, работающего в качестве генератора.
Возникает своеобразная игра: в дворах и пробках гибридный автомобиль может ездить без выбросов в атмосферу, а при необходимости большей динамики оба типа энергии работают совместно, позволяя разгоняться быстрее, чем на топливе. Несмотря на то что запас хода на электротяге обычно невелик, экономия топлива ощутима уже при городском режиме движения.
Последовательные гибриды (series hybrid)
В данной схеме отсутствует механическая связь двигателя внутреннего сгорания и колес — он только вырабатывает энергию для электромоторов. Теоретические преимущества понятны: водитель получает «электрическое» удобство управления тягой без перерывов и задержек, ДВС функционирует в оптимальном режиме и не раскручивается до предела, а автомобиль превращается в эстетичное и почти экологичное существо с электродвигателем.
BMW i3 предлагает опцию «увеличитель запаса хода» — двигатель внутреннего сгорания работает только в крайнем случае, когда электричества не хватает.
В реальности данный метод сопровождается двойными энергетическими потерями: сначала топливо преобразуется в электричество, а затем передаётся к колёсам. По этой причине чистая схема не применяется, но отдельные модели, например BMW i3 или Chevrolet Volt, оснащаются опцией range extender — увеличителем запаса хода. ДВС в большинстве случаев остаётся бездействующим, но может помочь, если закончится электричество. Такой двигатель можно считать постоянно готовым генератором.
Последовательно-параллельные гибриды (parallel-series-hybrid)
Эта категория включает запатентованные изобретения компании Toyota и отдельные силовые установки, произведенные по лицензии. В этих системах ДВС и электричество действуют как единое целое, постоянно и плавно распределяя энергию там, где она требуется. Самое широкое применение технология получила на Toyota Prius, где используется уже почти 15 лет без существенных изменений.
Этот уникальный привод, названный Hybrid Synergy Drive, выделяется отсутствием обычной трансмиссии. В то время как в большинстве гибридов применяются вариаторы, роботизированные коробки передач или классические автоматы, здесь два электромотора соединены с ДВС через сложную планетарную передачу. Это стирает грань между двумя мирами для пользователя. Например, бензиновый двигатель может одновременно работать на разгон и заряжать батареи, если вы не нуждаетесь в максимальной динамике машины.
Гибридные автомобили с возможностью подключения к электросети.
Главный принцип — отдельный разъем для зарядки аккумуляторов. Гибрид может быть последовательным (например, BMW i3 или Fisker Karma) или параллельным (Porsche Cayenne e-Hybrid или Volvo XC60 Recharge). С последовательными подключаемыми гибридами все понятно: это электромобили с бензиновыми генераторами. Интереснее параллельные подключаемые гибриды. Емкость батарей у таких автомобилей значительна — например, у современного «Кайена» 18 кВтч, что примерно треть от средней емкости электромобиля. Электромотор вполне самостоятелен: на многих подключаемых гибридах его мощность превышает 100 лошадиных сил.
В определённых условиях такая машина может использоваться как электрокар: запас хода несколько десятков километров, разгон до сотни с небольшим — при условии плавной езды.
Поездка по пробкам на работу утром, вечером домой, подзарядка от розетки — и никаких выбросов. Однако всегда доступен и настоящий бензиновый двигатель, предлагающий полную мощность, универсальность и возможность заправки в любое время и объёме. Нажать акселератор сильнее — и он включается в работу.
Ёмкость батареи у нового «Кайена» составляет 18 кВтч, что равно приблизительно трети от среднего показателя для электромобилей.
Дополнительная помощь электромотора не исключена: в спортивном режиме бензоэлектрическая силовая установка обеспечит динамику, на которую традиционный ДВС не способен один. Однако стоит понимать, что без подключения к розетке подключаемые гибриды мало чем отличаются от обычных параллельных. Да, запас электричества можно пополнить от бензинового мотора, но эффективность, экологичность и смысл этого оставляют желать лучшего.
Экзотические разновидности
Гибридная тяга не всегда используется только для экономии топлива. Например, Peugeot и Citroen применяют электричество для компенсации отсутствия полноценных полноприводных машин: задние колеса вращаются электромотором. Для тяжелого бездорожья эта схема подходит слабо, но для всепогодного вождения решает задачу довольно успешно.
Производители спортивных автомобилей применяют гибридные технологии для увеличения скорости. Электромотор обеспечивает максимальную тягу постоянно, что помогает разгоняться быстрее, пока бензиновый двигатель не достигнет пиковой мощности. Porsche 918 Spyder – один из ранних примеров таких машин, а Koenigsegg Regera и Aston Martin Valkyrie – современные гиперкары, признанные одними из самых быстрых в мире.
Гибридные автомобили в России
Гибридные автомобили пока не пользуются большим спросом на российском рынке, но китайские производители машин по-прежнему регулярно завозят их в Россию официально. В пример можно привести бренд Chery… два гибридных Представлены кроссоверы Tiggo 7 Pro PHEV и Tiggo 8 Pro PHEV, оба оснащены системой «подключаемого гибрида».
Автомобильный бренд из России Evolute производит машины на липецком заводе и предлагает гибридный вариант. Evolute i-Space.
В России официально представлены гибридные машины премиального класса от таких марок, как Voyah, Exlantix и Wey.
Также на российском рынке можно встретить автомобили китайского премиального бренда Li Auto (или Lixiang), но пока их ввоз осуществляется по схеме параллельного импорта.
На вторичном рынке России продолжают пользоваться спросом японские гибридные автомобили, такие как Toyota Prius, и европейские, например, BMW i3.
Особенности эксплуатации гибридов
Гибридный автомобиль не доставляет больше хлопот, чем традиционный, а иногда и оказывается выгоднее. В моделях с активной рекуперацией энергии торможение происходит чаще всего за счет электромотора, поэтому реже требуется менять тормоза. Владельцам подключаемых гибридов необходимо предусмотреть доступ к розеткам для регулярного пополнения электричества, иначе преимущества таких машин окажутся минимальными.
Электрическая часть не требует особенного внимания, но ресурс аккумуляторов важен. В среднем их хватает на 150 тысяч километров — Toyota же дает гарантию на десять лет. После окончания срока службы батарея хуже будет держать заряд, и гибридный автомобиль станет похожим на обычный. Замена аккумулятора – дорогостоящая процедура, поэтому покупка очень старого гибрида с большим пробегом нецелесообразна. Аналогично обстоит дело с любым традиционным автомобилем.
Краткие тезисы
- Типы гибридов
- Мягкие гибриды (Mild Hybrid) – применяют стартер-генератор для снижения расхода топлива, не имея полной электрической поддержки.
- Параллельные гибриды Такие машины оснащены как двигателем внутреннего сгорания, так и электромотором, но передвигаются исключительно на электричестве.
- Последовательные гибриды – ДВС работает как генератор (например, BMW i3).
- Последовательно-параллельная синергетическая система гибрида Toyota – сложная система с отсутствием традиционной коробки передач.
- Подключаемые гибриды (PHEV) Питаются от электрической сети, дальность хода на электротяге составляет 50–80 километров.
- Экзотические разновидности
- Полный привод с электромоторами (Пежо, Ситроен). – задние колеса приводятся электромотором.
- Автомобили с характеристиками спортивных моделей и элементов гибридной силовой установки (Porsche 918, Koenigsegg Regera). – электромоторы добавляют мощности.
- Гибриды в России
- Китайские модели (Chery, Evolute) – подключаемые гибриды (PHEV).
- Премиум-сегмент (Voyah, Exlantix, Wey) – доступны официально.
- Японские гибриды (Toyota Prius) – популярны на вторичном рынке.
- Особенности эксплуатации
- Экономия топлива – особенно в городе.
- Рекуперация энергии – снижает износ тормозов.
- Зарядка PHEV – без подзарядки преимущества теряются.
- Ресурс батареи – около 150 000 км, замена дорогая.
Авторы
Теги