Изучаем гибриды
Ликбез: что такое подзаряжаемый гибрид (Plug-In Hybrid)?
Подзаряжаемый гибрид – это автомобиль, где объединились традиционный ДВС (двигатель внутреннего сгорания, бензин, дизель, газ) и электромотор. Однако существенное отличие подзаряжаемого гибрида от обычного гибрида состоит в заметно увеличенном аккумуляторе (обычно 8-15 кВтч) с возможностью его подзарядки от внешнего источника питания, т.е. обычной розетки или зарядки. Кроме того, нередко подзаряжаемые гибриды имеют электромотор увеличенной мощности, который позволяет разгонять автомобиль до относительно высоких скоростей (60-125 км/ч) без включения традиционного ДВС.
В итоге подзаряжаемый гибрид позволяет в городе ездить почти как на электромобиле: увеличенная АКБ обеспечивает достаточный запас хода (20-80 км) для ежедневных поездок, а мощный электромотор гарантирует разгон и поддержание скорости городского потока. При этом, ввиду небольшой АКБ, ее полная зарядка занимает немного времени – лишь 2-4 часа – что означает возможность постоянной подзарядки аккумулятора даже во время похода в кино или деловой встречи.
Результат: при условии городской эксплуатации подзаряжаемый гибрид практически все время может выступать в роли электрокара – экологически чистого и финансово экономичного. На крайний случай, при разряде АКБ в городе и для длительных загородных поездок, под капотом имеется традиционный ДВС, который в режиме дальней поездки по трассе потребляет не так уж много топлива.
Еще один плюс – суммарная мощность силовой установки подзаряжаемого гибрида (ДВС + электромотор) выходит достаточно высокой, что превращает такой автомобиль в «подогретую версию», которая при этом, умеет ездить с расходом 0 л топлива на 100 км пути. Однако у подзаряжаемых гибридов имеются и существенные минусы: во-первых, сложность и дороговизна конструкции; во-вторых, необходимость проведения ТО для традиционного мотора (ДВС).
Chevrolet Volt (2-е поколение)
Автомобиль Chevrolet Volt с момента своего появления вызывал немалый интерес: заявленный создателями как «электромобиль с увеличителем запаса хода», на самом деле во многих режимах эксплуатации он был гибридом. Новый Chevrolet Volt 2-го поколения постарался стать «еще больше электромобилем», хотя фактически остался гибридом.
Ожидаемый реальный пробег на электротяге – 80 км; суммарная мощность силовой установки – около 150-200 л.с.
Так, здесь установлен достаточно большой аккумулятор (18,4 кВтч) – это позволяет Chevrolet Volt проезжать в электрическом режиме достаточно большую дистанцию: 85 км в замере ЕРА и 100 км в замере NEDC. Для полной зарядки АКБ требуется 4-5 часов. Словом, Chevrolet Volt 2-го поколения сравним с первыми электромобилями начала 2000-х годов.
В тоже время, под его капотом скрывается ДВС объемом 1,5 л (102 л.с.) и электромотор мощностью 110 кВт (150 л.с.), который в большинстве режимов езды теперь является основным. Кроме того, помощи можно ждать и от стартер-генератора – при разгонах он может краткосрочно выдавать мощность в 61 л.с. Нормативный расход топлива равен 2,2 л на 100 км; объем топливного бака – 34 литра; время разгона «0-100 км/ч» составляет 9 секунд.
Цена около 1 000 000р.
Ford C-Max Energi
Да, это не хэтчбек, а минивэн. Но он все равно построен на основе хэтчбека С-класса, создан для семьи, продается за сравнимые деньги. Что же предлагает подзаряжаемый гибрид Ford C-Max Energi?
Во-первых, 2-литровый 140 сильный бензиновый мотор, который работает в паре с электромотором – суммарная мощность силовой установки составляет 188-195 л.с. в зависимости от режима эксплуатации. Во-вторых, аккумулятор на 7,6 кВтч, который обеспечивает запас хода в 36 км по измерительному циклу ЕРА и требует 2,5-3 часа для полного заряда.
Ожидаемый реальный пробег на электротяге – 30-35 км; суммарная мощность силовой установки – около 190 л.с.
Наконец, третье: вместительный салон, большой багажник, много отсеков для мелочей, широкие возможности трансформации (различные варианты складывания сидений). Все-таки это подзаряжаемый гибридный минивэн – редкость класса.
Цена под заказ с США: от 18 500$
Hyundai Ioniq Plug-In Hybrid
Гибридный хэтчбек Hyundai Ioniq Plug-In Hybrid входит в состав семейства Hyundai Ioniq, но в старте продажах он отстает примерно на год – все-таки самая технически сложная версия автомобиля. Так, под капотом здесь скрывается бензиновый двигатель 1.6 GDI мощностью 105 л.с., в паре с ним работает электромотор мощностью 45 кВт (65 л.с.) – мощнее, чем на обычном Hyundai Ioniq Hybrid. Питание для электромотора дает аккумулятор емкостью 8,9 кВтч: производитель обещает запас хода 50 км (в измерительном цикле ЕРА) и полную зарядку АКБ примерно за 3-4 часа.
Ожидаемый реальный пробег на электротяге – 40 км; суммарная мощность силовой установки – около 150 л.с.
Интересно, чем ответит главный конкурент по имени…
Toyota Prius Prime
Как не крути, а Toyota Prius – знаковый автомобиль: все-таки первый по-настоящему серийный гибрид в мире. Сегодня выпускается уже 4-е поколение Toyota Prius и впервые модель получила исполнение «Plug-In Hybrid». Да, в прошлом 3-м поколении Toyota Prius также встречался подзаряжаемый гибрид, но он был выпущен ограниченной серией и под конец производства основной модели; фактически речь идет об экспериментальных образцах.
А вот Toyota Prius Prime – это подзаряжаемый гибрид, который вышел практически одновременно с базовой моделью Toyota Prius. Мало того, в этом поколении Toyota Prius Prime заметно отличается от обычного гибрида Toyota Prius своей внешностью: другая крыша, задняя часть, фонари.
Ясно, что под капотом различий еще больше. Основа – бензиновый мотор объемом 1,8 л (98 л.с.); в паре с ним работает электромотор мощностью 53 кВт (72 л.с.); также кратковременно мощности прибавляет и стартер-генератор.
Ожидаемый реальный пробег на электротяге – 30 км; суммарная мощность силовой установки – около 130 л.с.
Питание электромотора – от литий-ион аккумулятора емкостью 8,8 кВтч: он обеспечивает запас хода около 35 км (измерительный цикл ЕРА); максимальная скорость при езде на электротяге может достигать 135 км/ч. Также предусмотрен 43-литровый топливный бак. Итоговый запас хода, согласно данным производителя, составляет 965 км.
Цена под заказ с США: 30 000$
Volkswagen Golf GTE
Подзаряжаемый гибрид создан для экономии? Забудьте, он создан для мощности! Похоже, именно так решила компания Volkswagen при разработке свой модели Golf GTE, которую поставили в один ряд с легендарным Golf GTI. Ведь под капотом скрыта силовая установка мощностью 204 л.с. (крутящий момент 350 Нм), которая обеспечивает разгон 0-100 км/ч за 7,6 секунды. Основа – бензиновый турбо-мотор объемом 1,4 л (150 л.с.); в паре с ним работает электромотор мощностью 75 кВт (102 л.с.) и 6-ступенчатая КПП DSG.
Питание электромотора – от аккумулятора емкостью 8,7 кВтч (для полного заряда требуется 2,5-3 часа); обещанный электрический запас хода составляет 50 км (согласно измерительному циклу NEDC, но в реальности стоит расчитывать на около 30-35 км. Плюс предусмотрен 40-литровый топливный бак для бензинового мотора, что позволяет совершать длительные поездки в полтысячи километров за один заход.
Ожидаемый реальный пробег на электротяге – 35-40 км; суммарная мощность силовой установки – 204 л.с.
Всё о гибридах: как они устроены и какими бывают
Гибридные автомобили уже перестали вызывать удивление на улицах, но их конструкция до сих пор является для многих загадкой
Ответить на вопрос об устройстве современного гибрида одновременно и просто, и сложно. В общем понимании, это автомобиль, силовая установка которого состоит из электромотора и двигателя внутреннего сгорания, которые так или иначе совместными усилиями вращают колёса. Этого достаточно, чтобы объяснить любому непосвящённому, что значит загадочное слово Hybrid на кузове обычной с виду машины. Но стоит копнуть глубже — и голова идёт кругом от того, какое количество технических решений и вариантов компоновок наворотили создатели современных гибридов! Запутаться в обилии терминов и инженерных решений проще простого, но в нашем материале мы разобрались, какими вообще бывают гибриды и как они все устроены. Первый критерий, по которому можно разделить все гибридные автомобили, — насколько развита их способность двигаться на электротяге.
Микрогибриды — простейшая форма гибридной жизни
Самая примитивная форма гибридизации — это продвинутая версия системы «старт-стоп». Здесь никакие электромоторы не толкают автомобиль вперёд, и гибридной такая технология является достаточно условно, поэтому сразу выделим микрогибриды в особую категорию вне всяких классификаций. В таких автомобилях специальный мощный стартер способен не только раскручивать двигатель для запуска, но и работать как генератор при рекуперативном торможении. Собираем «бесплатное» электричество — экономим на паразитной нагрузке ДВС (у которого нет необходимости вырабатывать бортовое электричество в дополнение к основным тяговым обязанностям), а значит и расходе топлива. Подобранная буквально с дороги и сохранённая в усиленной батарее и/или специальном накопителе электроэнергия идёт потом на перезапуск двигателя внутреннего сгорания при работе системы «старт-стоп», питание климатической установки, электроприводов, светотехники и других бортовых устройств, а сэкономленное на этом топливо — на дополнительные километры пробега. Подобные технологии используют многие производители: это i-ELOOP от Mazda, e-HDI от Peugeot, Blue Drive от Hyundai и другие.
Производители заявляют, что микрогибридная технология позволяет экономить до 10-15% топлива
Высшая степень электрификации: гибриды типа plug-in
Но настоящие, полноценные гибриды всё-таки способны на большее, как с точки зрения экономии топлива, так и в плане тяговых возможностей. Всё потому, что их электродвигатели не только собирают электроэнергию в роли генераторов для зарядки батарей, но и вращают колёса совместно с двигателем внутреннего сгорания. Только делают это по-разному. Самые совершенные конструкции обеспечивают возможность двигаться как с помощью совместных усилий ДВС и электромотора, так и на чистой электротяге, причём достаточно продолжительное время. Для этого их батарея имеет увеличенный объём, электромотор — высокую мощность (70-100 л.с. и выше), а наряду с лючком бензобака в кузове имеется и порт для подключения электрического шнура для зарядки от обычной розетки. Это решение получило общераспространённое обозначение plug-in (плаг-ин) и по своей сути представляет собой промежуточное звено между традиционными автомобилями и электрическими
Всё потому, что благодаря в разы более объёмной, чем у обычных гибридов, батарее «плагины» могут преодолевать на электротяге без единой вспышки в цилиндрах ДВС до 50 километров. Это вполне приличная по городским меркам дистанция, безвредно для окружающей среды повторять которую можно снова и снова при условии регулярной «дозаправки» батарей из розетки. Но усреднённый показатель с учётом условий движения и разницы в технических характеристиках — около 25-30 км. Что тоже, впрочем, немало. Ведь способность полноценно передвигаться на электричестве в коротких городских поездках является серьёзным конкурентным преимуществом перед другими, более простыми гибридами, которые едва ли доедут на электротяге до следующего светофора!
Меньшая степень электрификации: полные и умеренные гибриды
Гибридные автомобили, которые не умеют заряжаться от розетки, также делятся на подвиды: это полные и так называемые умеренные (mild в англоязычных источниках). Первые благодаря большему объёму батарей, большей мощности электромотора способны двигаться исключительно на электротяге обычно в пределах 2-4 километров, а вторые используют слабенький электромотор только в качестве помощника для ДВС и «на батарейках» (ввиду их скромного объёма и общей примитивной конструкции системы) не способны проехать и метра. При этом умеренные гибриды запасают энергию только посредством рекуперативного торможения, а полные ещё и с помощью двигателя внутреннего сгорания, соединённого, как правило, с отдельным генератором.
Типичный представитель класса умеренных гибридов — Honda Civic Hybrid, CR-Z и все остальные «Хонды», использующие фирменную технологию IMA (Integrated Motor Assist). Умеренными гибридами также являются американцы Buick LaCrosse, Chevrolet Malibu и Impala, BMW ActiveHybrid 7. А ещё умеренным гибридом является… гиперкар Ferrari LaFerrari! Ему ни к чему чистая электрическая тяга, а вот дополнительная мощность в 163 л.с. в дополнение к бензиновым 800 будет очень кстати!
Идеологически умеренные гибриды ближе к классу микрогибридов и часто понимаются как единое целое. Хотя различие между ними всё же есть: в отличие от умеренных, микрогибриды неспособны поддержать бензиновый двигатель своей тягой. Полные же гибриды концептуально стремятся к классу «плагинов» и кратковременно способны произвести на неподготовленного человека примерно такое же впечатление — могут ведь ехать бесшумно! Однако реальное использование чётко обозначает пропасть между потребительскими качествами первых и вторых, если, конечно, использовать преимущество зарядки от розетки гибрида типа plug-in.
Все гибриды также делятся на подвиды в зависимости от того, какой двигатель непосредственно вращает колёса. Здесь мы переходим ко второму основному критерию классификации гибридных машин — компоновке.
Умеренные гибриды ещё и едут более чем умеренно, так как электродвигатели там применяются слабые (10-20 кВт), максимальный запас электроэнергии ничтожен, а масса выше, чем у не гибридных версий той же модели. Впрочем, то же самое, только в чуть меньшей степени, можно сказать и про большинство полных гибридов. Взять хотя бы наши впечатления от теста гибридного Nissan Pathfinder нового поколения
Компоновка: последовательные гибриды
В случае, когда двигатель внутреннего сгорания в принципе не вращает колёса механическим способом, гибрид представляет собой по сути электромобиль с бортовым генератором электричества, роль которого и исполняет ДВС. Такие гибриды принято именовать последовательными. Эта схема отличается простотой, так как нет необходимости сооружать сложную трансмиссию — электромоторы вращают колёса через единственную главную передачу, которая служит для формирования нужного крутящего момента. Но класс последовательных гибридов сегодня представлен единичными моделями, так как эффективность подобного решения неоднозначна. Ведь энергию сгорания топлива приходится преобразовывать сначала в механическую, потом механическую в электрическую, а в конце электрическую — в работу непосредственно на колёсах
Поэтому функционирующий по такой схеме гибрид должен обязательно иметь хорошо развитые электрические способности. Ярким представителем этого класса электромобилей-гибридов был более не выпускаемый седан Fisker Karma, а из современников упомянем, прежде всего, Chevrolet Volt и BMW i3. Volt способен проезжать на электротяге 80 километров (благодаря тому, что он относится к категории подзаряжаемых гибридов plug-in), а если систему будет подпитывать генерирующий электричество 1,5-литровый ДВС, то непрерывный пробег увеличится до 676 км. Для электромобиля BMW i3 бензиновый двигатель — вообще опция, с которой чисто электрический запас хода в 160 км превращается в гибридный 300-километровый.
Компоновка: параллельные гибриды с электромотором между ДВС и трансмиссией
Но если вышеупомянутая схема по своей сути ближе к электромобилю, то такие автомобили, как Porsche Panamera S E-Hybrid и Cayenne S E-Hybrid, Volkswagen Golf GTE и Passat GTE, Mercedes-Benz S 500 e и С 350 e, BMW X5 xDrive40e и другие сочетают в себе привычные нам свойства бензиновых машин и способность проехать получасовой маршрут на электричестве. Для того, чтобы сохранить все «бензиновые» преимущества, мощные моторы таких машин имеют жёсткую связь с колёсами. Электродвигатель не нарушает привычную компоновку этих моделей, потому как встроен в коробку передач, и при необходимости мощности ДВС и электромотора суммируются. Эта схема называется параллельной, так как моторы обоих типов работают одновременно. В зависимости от выбранного водителем режима, бензиновый мотор может либо вращать колёса совместно с электродвигателем, либо последний будет работать в качестве генератора и запасать электричество в батарее на будущее. Чисто электрический режим реализован посредством сцепления между трансмиссией и ДВС: если оно разомкнуто, то электромотор вращает колёса в одиночку.
Компоновка: параллельные гибриды с электромотором отдельно от ДВС и трансмиссии
Отдельно стоит достаточно обширная и одновременно разношёрстная группа гибридных автомобилей, у которых один или несколько электромоторов не сблокированы с коробкой передач и двигателем, а вынесены на периферию. Первопроходцем в таких решениях стала компания Toyota со своей технологией HSD (Hybrid Synergy Drive), которая лежит в основе подавляющего большинства бензиново-электрических Toyota и Lexus. Это очень сложная и достаточно эффективная конструкция: помимо батареи и обслуживающей систему электрики, она состоит из двигателя внутреннего сгорания и двух электромоторов, объединённых посредством планетарной передачи. Планетарная передача — это механическая конструкция из нескольких шестерён и осей, которая объединяет, разделяет и преобразует крутящий момент от нескольких источников.
Один из электромоторов системы служит стартером и генератором, а второй является тяговым и рекуперирующим электричество при замедлении. Благодаря особенностям планетарного механизма, ДВС не связан напрямую с колёсами, и часть его энергии всегда отдаётся на вращение заряжающего батареи и питающего тяговый электродвигатель генератора. Для подробного разбора устройства гибридной установки Toyota потребуется отдельный большой материал, а в рамках этого общего нужно понимать главное: традиционная трансмиссия здесь заменяется планетарной передачей и контролирующей силовые модули (ДВС и два электромотора-генератора) электроникой — в зависимости от потребностей водителя, тяговый электромотор выдаёт определённую мощность отдельно или совместно с двигателем внутреннего сгорания, а избыточная тяга последнего средствами планетарного механизма идёт на вращение второго мотора-генератора и, соответственно, зарядку основной батареи.
Однако не одна только Toyota решилась на инженерные извращения в области гибридов. Несколько более простую схему разнесённых ДВС и электромоторов используют Volvo и Peugeot для создания гибридных полноприводников. Идея проста и одновременно красива: переднюю ось пусть приводит турбодизель (ещё одно экзотическое решение в мире питающихся обычно бензином гибридов), а заднюю — электродвигатель. При необходимости (или по принуждению водителя) включения полного привода гибрид начинает работать как последовательно-параллельный: ДВС одновременно вращает через обычную автоматическую коробку передач переднюю ось и питает через генератор электромотор, который крутит колёса задней оси. В чистом же электрорежиме автомобиль является заднеприводным. Volvo V60 Plug-In Hybrid ещё и оказалась самой дальнобойной в электрическом плане за всю историю наших тестов гибридов — за счёт ёмкой батареи и хорошо отлаженных алгоритмов универсал покрыл на электротяге 46 километров!
Нечто подобное, только наоборот, изобрели в BMW, когда проектировали футуристичный суперкар i8. У него бензиновая установка с автоматической коробкой передач и электромотором-генератором находится сзади, а тяговый электродвигатель — на передней оси. Система работает таким образом, что гибридное купе может быть либо переднеприводно-электрическим, либо полноприводно-гибридным. Переход на задний привод невозможен по той причине, что в случае опустошения батареи ДВС, по задумке инженеров, начинает работать одновременно в режиме вращения колёс задней оси и питания переднего электродвигателя через второй мотор-генератор — это всё та же последовательно-параллельная схема. Интересной особенностью BMW i8 является то, что передний электродвигатель вращает «ось» через двухступенчатую коробку передач, что позволяет достигать на одной только электрической тяге скорости 120 км/ч.
Гибридное будущее однозначно за конструкциями типа plug-in, потому что именно они дают реальную экономию топлива. К тому же, большинство «плагинов» — это два автомобиля в одном: бесшумный и плавный электрический плюс бензиновый со взрывной динамикой, которую обеспечивает увесистый электрический «буст». Однако для полноценного использования такого автомобиля владелец должен иметь возможность обеспечить его зарядной инфраструктурой. В противном случае проще остановиться на обычном полном гибриде, не имеющем функционала подключения к розетке — пусть его пробег на электричестве и ничтожен в сравнении с «плагинами», но и весит вся конструкция меньше, и стоит дешевле. Смысл в вымирающих умеренных гибридах, которые неспособны двигаться без участия ДВС, практически отсутствует — эффект от применения электротяги здесь едва ли оправдывает лишнюю массу и более высокую стоимость в сравнении с негибридными версиями. Есть будущее и у микрогибридов: отношение затрат к достигаемому с помощью этой технологии эффекту выглядит выгодным. Что касается механической схемы, то это больше вопрос настройки: конечного пользователя не должно волновать как и с помощью чего распределяются потоки мощности и энергии в недрах автомобиля — индустрия знает примеры как отличной, так и не слишком идеальной работы любой из известных схем.
Гибридный автомобиль: что это такое и стоит ли его покупать?
В последние годы во многих странах мира большим спросом пользуются электромобили. Однако не для всех этот тип транспортных средств остается оптимальным решением в силу ряда недостатков (ограниченного запаса хода, слабо развитой инфраструктуры и т.д). Помочь в такой ситуации (соответственно, стать компромиссным решением) могут гибридные автомобили, которые находятся, по сути, в промежутке между чистыми электрокарами и традиционными авто.
Во всех тонкостях гибридных авто разбирался OBOZREVATEL.
Что такое гибридный автомобиль?
Гибридный автомобиль – это автомобиль, в котором используется более одного мотора. В основном это сочетание классического двигателя (чаще бензинового) и электромотора.
Основными преимуществами гибрида являются то, что он потребляет меньше топлива и выделяет меньше CO2, чем сопоставимый по классу бензиновый или дизельный автомобиль.
Какие есть виды гибридов?
Все гибридные автомобили оснащены обычным двигателем, электродвигателем и аккумулятором. Однако не все так однозначно: существует три разных типа гибридов, и каждый работает по-своему.
Это самый распространенный тип гибридов, где Toyota Prius – самый известный пример. Принцип работы следующий: колеса автомобиля могут приводиться в движение тремя различными способами: либо напрямую от двигателя, либо исключительно от электродвигателя, либо от обоих источников энергии, работающих в паре.
При трогании с места и на скорости до 25 км/ч Prius использует только электродвигатель для питания, что делает его очень экономичным для езды по городу. Бензиновый двигатель включается при увеличении скорости, а также при резком ускорении.
Также у параллельных гибридов есть система рекуперативного торможения: когда водитель снижает скорость, автомобиль вырабатывает электричество и сохраняет его в батарее для использования в дальнейшем. Батарея довольно объемная: ее хватает, чтобы проехать на одном электричестве 2 км.
Кроме Toyota, параллельные гибриды есть также у Audi, BMW, Citroen, Land Rover, Lexus, Mercedes-Benz, Peugeot, Porsche и Volkswagen.
Гибриды с удлинителем хода
Гибриды с удлинителем хода – такие авто используют основной мотор, но также оснащены «довеском»-генератором, который вырабатывает дополнительную энергию для главного агрегата. Например, у BMW i3 основным мотором служит электрический, а дополнительным – бензиновым, у Honda Jazz Hybrid – основным идет и бензиновый, и электрический (в последнем случае имеется в виду ситуация, когда ДВС используется для подзарядки батареи, при этом авто может двигаться исключительно на электротяге).
Как следует из названия, такой тип автомобиля можно подключить к электрической розетке для подзарядки аккумулятора, а также заряжать на ходу.
Подключаемых гибридов на рынке уже достаточно много: такие модели предлагают BMW (например, 5-Series iPerformance), Mitsubishi (Outlander PHEV), Volvo (XC90 T8).
Какие преимущества у гибридного автомобиля?
Гибридные автомобили интересны во многих отношениях. Во-первых, они просты в управлении – как, скажем, обычное авто на «автомате». Во-вторых, в силу своих конструктивных особенностей они зачастую имеют несколько ездовых режимов – от суперэкономичного до максимальной производительности.
Кроме того, в отличие от электромобилей, в случае с гибридами не нужно беспокоиться о запасе хода – для них не нужно искать «точку» зарядки, поскольку гибриды сами заряжают свои батареи.
Гибридный автомобиль подойдет отлично тем, кому часто приходится ездить в городе – в случае с обычными гибридами будет максимальная топливная экономия, а если использовать плагин-гибрид, то можно вообще ограничиться ездой на одном электричестве. Однако если нужен автомобиль для дальних загородных поездок, здесь на первый план выступает дизельный аналог (да, на шоссе гибриды наименее эффективны). Кроме того, гибриды не лишены такого недостатка, как сложность в ремонте. В общем, окончательный выбор за покупателем.