Авто-гибриды – переходный период или самостоятельная разновидность авто?

Несовершенство автомобилей на электрической тяге и необходимость поиска альтернативного источника энергии в отношении углеводородов, «заставляют» ученых и конструкторов искать компромиссы. Итогом стало появление на авторынках мира гибридов – машин, использующих для движения жидкое топливо и аккумуляторы. Нельзя сказать, что они полностью заменили обычные ДВС, но свое место на рынке занимают прочно.


Первый гибрид появился, когда о загрязнении атмосферы и окончании запасов углеводородов на планете никто и не думал. В 1899 году Фердинанд Порше представил публике бензоэлектрическую модель авто – Lohner Electric Chaise. Но это была скорее демонстрация возможностей электрического тока.



К идее вернулись в годы жесткого энергетического кризиса, разразившегося в 70-е. Однако первые реально работающие и запущенные в серию машины со смешанным потреблением энергии стали появляться в 90-е годы. За это время сложилась довольно стройная система классификации гибридов. Она связана с конструкцией силового агрегата, долей «участия» электричества в процессе передвижения. В первую очередь гибридные авто делятся на группы по компоновке силового агрегата.

Последовательная конструкция

Она стала самой первой и именно ее применил на демонстрационном образце Порше в позапрошлом веке. Суть системы заключается в последовательной схеме работы главных узлов. Передвижение транспортного средства обеспечивает электрический мотор, а обычный ДВС раскручивает генератор, вырабатывающий ток. При этом необходимость в КПП и трансмиссии отсутствует. Но зато нужны емкие аккумуляторы для накопления энергии. Данная схема не прижилась на легковых авто из-за несовершенства электродвигателей, у которых мощность падала при повышении оборотов. В итоге развить высокую скорость было сложно: приходилось ставить более мощный ДВС и АКБ с увеличенной емкостью. Вышло так, что последнюю оказалось проще и дешевле заряжать от розетки, чем от отдельного двигателя. Но схема не была забыта: по ней строят карьерные самосвалы, локомотивы, часть автобусов.

Параллельные гибриды

Конструкцию запатентовал в 1905 году Генри Пиппер из Германии. На сегодня данная схема является наиболее распространенной. Ее суть в том, что электрический мотор помогает ДВС разгонять машину, а при торможении аккумулирует рекуперативную энергию. Роль трансмиссии чаще всего играет вариатор, иногда планетарная передача. Впрочем, конструкторам «Хонда» удалось «пристроить» на свое купе-гибрид CR-Z механическую коробку на 6 скоростей. Машины, сделанные по параллельной схеме, не требуют аккумуляторов с большой емкостью, благодаря чему уменьшается стоимость авто.

«Смешанные» гибриды

Это странное словосочетание характеризует еще один тип моторов. В них работают обе схемы – последовательная и параллельная. Ярким примером может служить Toyota Prius, а также некоторые модели «Лексус» с приставкой h. Она означает, что на автомобиле установлен Hybrid Synrgy Drive. Коробка передач отсутствует, а число оборотов регулирует ЭБУ: получается ECVT – бесступенчатая планетарная трансмиссия. По-научному это называется «синергия» – совместная работа электромотора и ДВС.



Далее стоит рассмотреть классификацию гибридов по степени использования электрической энергии. В одних конструкциях она играет вспомогательную роль, других – работает почти наравне с ДВС.

MHEV

«Мягкие» гибриды представляют собой «низшую» ступень электрификации двигателя. Одна из подобных технологий подразумевает применение «умного» генератора, отключающегося при разгоне, чтобы снизить нагрузку на ДВС. Энергия в этом случае вырабатывается при уменьшении скорости, торможении. Схема несложная – ее можно применить на любом авто, установив микроконтроллер. Но и толку от нее немного. Его будет больше, если попутно использовать систему «старт-стоп». Имеется в виду автоматическое глушение двигателя до полной остановки (например, при подъезде к светофору). Но здесь потребуется специальный стартер, работающий в качестве генератора при торможении и собирающий рекуперативную энергию. Он может располагаться:

• ? на месте штатного устройства, но с усиленным приводным ремнем и парой дополнительных роликов
  
• ? вместо маховика
  

Гибриду MHEV понадобится небольшой аккумулятор для накопления энергии. При этом необязательно она может использоваться, чтобы быстрее разогнать авто. Например, в «Ауди» с мощным двигателем и подобной системой, устанавливается батарея на 48 вольт, питающая воздушный нагнетатель (турбо), работающий от электричества. Экономия горючего в таких машинах достигает 10 %.

Plug-in или FHEV (полные гибриды)

К Full hybrids относится категория автомобилей, способных хотя бы небольшое расстояние преодолеть исключительно на электрической тяге. Такие машины значительно сложнее по конструкции, если сравнивать с «мягкими» гибридами. Связано это с тем, что электромотор не соединен постоянно с ДВС: между ними приходится устанавливать дополнительный узел (сцепление либо муфту). Благодаря ему авто движется с заглушенным силовым агрегатом и лучше заряжает батарею при торможении. Другие сложности:

• ? требуется более емкий аккумулятор
  
• ? придется устанавливать инвертор, контроллер
  
• ? в некоторых случаях необходима отдельная система охлаждения
  

В результате общая масса гибрида серьезно вырастает, как и стоимость. Однако экономия горючего уже заметна и может составлять 70 %. К тому же электромотор прибавляет динамики автомобилю, если конечно, на пути следования часто приходится тормозить для подзарядки аккумулятора.

Электрополноприводные машины

Это один из вариантов рассмотренной выше системы FHEV. Здесь используется «разделение труда». Например, обычный ДВС (это может быть дизель с роботизированной трансмиссией) крутит передние колеса, а электромотор, оснащенный отдельный редуктором, – задние.

Такое техническое решение позволяет практически любой моноприводный автомобиль превратить в машину 4х4 да еще и с гибридным двигателем. При этом доработки ДВС минимальны: модификации подвергается задняя часть транспортного средства, где устанавливают электродвигатели и аккумулятор. Экономия топлива доходит до 20 % и более (разные компании зачастую предоставляют сильно различающиеся данные).

Что будет после гибридов?

Ответ однозначен – автомобили, полностью переведенные на электрическую энергию. Их широкое распространение пока тормозит отсутствие технологий, позволяющих создать наиболее эффективные, удобные в эксплуатации аккумуляторы и моторы. Но, несмотря на сложности, автогиганты продолжают выпуски гибридов разных типов и постоянно обновляют свои модельные линейки. Это дает повод утверждать, что у автомобилей с «универсальным» двигателем уже есть поклонники, постоянные покупатели. Процесс «электрификации» идет полным ходом и переход на экологически безопасные авто уже не за горами.