Що таке автомобілі-гібриди? Які бувають і навіщо вони потрібні?

Роман Мельниченко, Автор в hotline.ua і itc.ua

Роман МельниченкоПро автора

Автор в hotline.ua і itc.ua
Що таке автомобілі-гібриди? Які бувають і навіщо вони потрібні?

Перший масовий гібридний автомобіль — Toyota Prius першого покоління — з'явився наприкінці 1990-х років. І тоді слово «гібрид» означало щось настільки ж загадкове і складне, як «атомна фізика» або «генна інженерія». До речі, логіка створення автомобілів-гібридів була схожа: взяти кращі якості від традиційного ДВЗ (двигуна внутрішнього згоряння) і електромотора, при цьому постаратися позбутися їх недоліків. Головне завдання гібридних автомобілів полягає в тому, щоб зменшити витрату пального і рівень викидів вихлопних газів. Паралельно можна збільшити сумарну потужність (все-таки два мотори, а буває і три), реалізувати додаткові можливості та інше. Але які конструкції гібридів бувають? Які переваги вони обіцяють? І за рахунок чого все це досягається?

За рахунок поєднання потужності / моменту традиційного ДВЗ і потужності/моменту електромотора. Конструкція та особливості роботи будь-якого ДВЗ (і бензинового, і дизельного) такі, що максимальна потужність і обертальний момент досягаються в зоні середніх або високих обертів. От саме «на низах» йому може допомогти електромотор: перш за все, з розгоном. З огляду на зниження навантаження на ДВЗ, останній вимагає менше пального під час розгону. Крім того, деякі гібриди забезпечують навіть можливість їзди на електротязі — тобто у заторах можна їздити взагалі без включення ДВЗ, досягаючи найкращої паливної економічності й екологічної чистоти. Адже часто саме там (в заторах і при стартах з місця) ми отримуємо максимальну миттєву витрату пального при самому факті мінімального пересування автомобіля. Ось електромотор і допомагає в таких режимах. Тим більше, що електромотор здатний розвивати максимальний обертальний момент вже з першого обороту ротора.

Водночас при русі на високій швидкості по трасі традиційний двигун внутрішнього згоряння виходить в оптимальний режим роботи, набирає середні обороти, витрачає мінімум пального і розвиває максимум потужності/моменту. Там, де закінчуються можливості електромотора (все-таки кількість його оборотів обмежена), прапор підхоплює ДВЗ — і активно включається в роботу, виявляючи себе з кращого боку.

Трансмісія Honda CR-V
Honda CR-V двигун

Honda CR-V двигун

Будь-який автомобіль-гібрид, виходячи з визначення, передбачає поєднання двох типів двигунів: традиційного ДВЗ і електромотора. Плюс додайте акумулятор для живлення електромотора і видозмінену трансмісію: часом, замість традиційної КПП ставиться складна планетарна передача. Логіка роботи гібрида в тому, що кожен з двигунів перекриває певний діапазон роботи (розгін з місця, прискорення на ходу, швидкісна їзда) і разом вони намагаються компенсувати слабкі сторони один одного.

Плюс є ще один важливий нюанс, який часто не беруть до уваги під час обговорення гібридів: гальмування. У звичайному автомобілі гальмування означає тертя і нагрів гальмівних механізмів — тобто кінетична енергія руху перетворюється на теплову енергію і розсіюється у довкіллі. Максимум, що можна зробити корисного, так це застосувати метод гальмування двигуном і продути камеру згоряння. У випадку з гібридним автомобілем, кожне його гальмування є процесом перетворення кінетичної енергії в електричну енергію, з подальшим її накопиченням в акумуляторі: це називається «рекуперація». Далі отриману енергію можна використовувати або для живлення електромотора і його допомоги в розгоні/русі (зазвичай), або для живлення бортових систем автомобіля (рідше, але трапляється). У будь-якому випадку: кожне гальмування тепер означає не безцільне розсіювання тепла, а ефективніше використання енергії.

За останні роки і десятиліття гібриди просунулися дуже далеко у своєму розвитку, з'явилися розподіл за типами — наприклад, «послідовний гібрид» або «паралельний гібрид». У кожного з виробників гібридна система має фірмове позначення і може відрізнятися конструктивно. Тому нижче по тексту будуть наведені конкретні приклади з посиланнями на статті-огляди автомобілів, де використовуються різні гібридні системи. Однак все-таки можна уявити загальну класифікацію гібридів — залежно від їх конструктивних особливостей, ефекту, що досягається, вартості системи. Отже…

Гібрид MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle) або «м'який гібрид»

Фактично MHEV-гібриди виросли з системи «стоп/старт», яка повинна глушити двигун при зупинках на світлофорах і запускати його при початку руху. Зазвичай для даної системи використовується посилений стартер і спеціальний AGM-акумулятор. Але що, якщо піти далі?

Наприклад, дати можливість стартеру (фактично — електромотору) покрутитися ще трохи, допомагаючи ДВЗ у перші секунди початку руху. Попутно можна використовувати загальний вузол «стартер-генератор»: адже генератор являє собою електромотор навпаки. Для з'єднання стартер-генератор і основного двигуна внутрішнього згоряння можна використовувати не зубчасту шестерну передачу, а м'який і тихий ремінь. Нарешті, на додаток до звичайного акумулятора можна встановити ще один — саме як накопичувач для MHEV-системи: підійде АКБ «літій-іон», хоча траплявся і накопичувач-конденсатор.

Mazda CX-30

Подібні «м'які гібриди» сьогодні використовуються часто. Один з перших прикладів використання подібних систем — дизельні автомобілі Peugeot і Citroen з технологією e-HDi. Схожий МНЕV-гібрид, але вже з окремою потужною бортовою мережею на 48 вольт використовується в багатьох автомобілях Volkswagen — наприклад, новий Volkswagen Golf 8. Також «м'які гібриди» трапляються на японських моделях: наприклад, новий кросовер Mazda CX-30 або навіть недорогий автомобіль Suzuki Ignis.

Дана система в силу конструктивних особливостей не дозволяє їздити тільки на електротязі: потужності недостатньо! Однак все-таки «м'який гібрид» дозволяє трохи знизити витрату пального (зазвичай виробники заявляють економію 5-10%), а також зменшити рівень викидів вихлопних газів. Плюс «найпросунутіші» MHEV-гібриди допомагають в перші секунди при початку руху. При цьому системи компактні, легкі, прості — вони не вимагають додаткового місця в салоні, величезної доплати, якого-небудь специфічного обслуговування. Вони просто працюють і економлять 5-10% пального.

Плюси:

  • Компактність, простота, невелика вартість системи;
  • Легка інтеграція практично для будь-якого мотора/автомобіля.

Мінуси:

  • Незначне поліпшення паливної економічності;
  • Неможливість руху на електротязі.

Але якщо ви хочете отримати більше, то вибирайте ...

Гібрид HEV (Hybrid Electric Vehicle) або «класичний гібрид»

Так-так, саме той гібрид, з якого ми починали — Toyota. Ось саме так: просто Toyota. Тому що сьогодні подібна гібридна система встановлюється на більшість моделей Toyota RAV4, Toyota Camry, Toyota C-HR, Toyota Corolla.

У подібних гібридах електромотор за потужністю практично можна порівняти з традиційним бензиновим ДВЗ. Нехай їх потужності не можна підсумувати безпосередньо (оскільки кожен з двигунів досягає своєї максимальної потужності в різних режимах роботи), але все одно загальна потужність гібридної системи виявляється досить високою. При цьому завдяки роботі електромотора на низькій швидкості — початок руху, затори, некваплива їзда — частину шляху можна проїжджати тільки на електротязі (1-1,5-2 км): взагалі без включення бензинового двигуна. Ось вам зниження витрати і викидів вихлопних газів. Причому дуже помітне зниження: приблизно в 1,5 раза відносно аналогічного автомобіля схожої потужності, але зі звичайним бензиновим мотором.

Toyota RAV4

Крім маси гібридних автомобілів Toyota, трапляються й інші цікаві приклади — наприклад, KIA Niro. Але особливо варто виділити ще одну японську компанію, а саме — Honda з її гібридними версіями моделей CR-V і Jazz.

У випадку з гібридами Honda, електромотор виявляється навіть могутніший, ніж бензиновий двигун — автомобіль практично завжди їде за рахунок тяги від електродвигуна. В такому випадку бензиновий ДВЗ найчастіше використовується як генератор для вироблення енергії: він «замикається» безпосередньо на колеса лише при русі з високими швидкостями. Крім помітного зниження витрати пального, подібна конструкція гібрида також дозволяє досягти швидкої реакції на натиснення педалі акселератора, адже електромотори «не задушені» ніякими екологічними нормами.

Так, конструкція виходить складніша: великий електромотор і блок керуючої електроніки, акумулятор під заднім сидінням або в багажнику, досить складна трансмісія замість будь-якої звичної КПП — наприклад, Toyota використовує редуктор на основі планетарної передачі. Та й цінник немаленький: доплата за гібрид у «японців» приблизно можна порівняти з доплатою за дизель у «німців». Але, як показують продажі, що постійно зростають, воно того варто. Витрата менша, потужності і динаміки більші, можна їздити на електротязі — нехай і трохи.

Плюси:

  • Помітне зниження витрати, часом в 1,5-2 рази;
  • Можливість нетривалого руху на електротязі;
  • Досить помітне підвищення потужності, поліпшення динаміки.

Мінуси:

  • Помітне підвищення ціни — переплата як за «дизель»;
  • Вимагає адаптації двигуна і внутрішніх компонентів автомобіля.

А ось якщо хочете їздити на електротязі багато, то звертайте увагу на…

Гібрид PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle) або «гібрид, що підзаряджається»

Головна відмінність вже зазначена у фразі вище: це гібрид з можливістю підзарядки від зовнішньої мережі. Ідея полягає в тому, щоб об'єднати два в одному: традиційний ДВЗ-автомобіль і електромобіль. Від першого — двигун внутрішнього згоряння, традиційна коробка передач, можливість поїздок на далекі дистанції. Від другого — електромотор (або електромотори), тяговий акумулятор місткістю 8-13 кВтг, блок керуючої електроніки, можливість пересування в місті на електротязі (20-50 км). Причому трапляються гібриди, які дозволяють на електриці проїхати навіть 80-100 км — наприклад, Chevrolet Volt.

Здається, ідея всім хороша. На роботу або за дитиною до школи можна їздити без витрати пального (економія) і без вихлопних газів (екологія) — як на електромобілі. По трасах можна їздити, не думаючи про підзарядки — як на звичайному ДВЗ-автомобілі. Плюс такі гібриди відрізняються високою потужністю, а часом навіть з'являється можливість реалізувати додаткові функції: наприклад, повний привід для Peugeot 3008 Hybrid4.

Honda Clarity Plug-in гібрид

В Україні вже представлено досить багато заряджають гібридів: Mitsubishi Outlander PHEV, BMW 530e, Volvo XC90 Т8, Honda Clarity Plug-In. Навіть попри ряд специфічних особливостей...

По-перше, складність конструкції. Ви отримуєте два в одному за можливостями — але також і «два в одному» з точки зору техніки: ДВЗ-автомобіль і електромобіль. По-друге, складність конструкції призводить до збільшення маси. Гібриди важкі — знову бо «два в одному»: до традиційного ДВЗ, коробки передач, паливного бака, системи охолодження тут додається тяговий акумулятор, електромотори, блоки керуючої електроніки. По-третє, складність конструкції призводить до збільшення ціни — знову тому що «два в одному»: платіть і за ДВЗ-автомобіль, і за електромобіль. У результаті гібрид, що підзаряджається здається ідеальним розв'язанням усіх питань лише на перший погляд. Його переваги безпосередньо залежать від наявності розетки, розуміння можливостей техніки і готовності за це платити.

Плюси:

  • Істотне підвищення потужності (часом в 1,5-2 рази), краща динаміка;
  • Можливість щоденних поїздок (20-50 км) на електротязі;
  • Реалізація повного приводу для ряду моделей, де він раніше був відсутній.

Мінуси:

  • Дуже висока ціна — найбільша переплата за гібридну техніку;
  • Вимагає сильно «перекроїти» автомобіль, складність конструкції;
  • Залежність від зарядки, інакше ідея PHEV-гібрида втрачає сенс.

Словом, найкращого гібридного автомобіля не існує: скрізь є свої плюси і мінуси. Важливо розуміти, що вам реально потрібно. Але зате можна вибрати кращу страховку на свій автомобіль — за допомогою порівняння від сервісу hotline.finance!

Підібрати автоцивілку на hotline.finance

Вигода до 25%, оформлення онлайн

  • INGO
  • ARX
  • ВУСО
  • КРЕДО
osagoStatic

Роман МельниченкоПро автора

Автор в hotline.ua і itc.ua

Оцініть статтю:

Коментувати статтю:

Автоцивілка в містах України









ios

Додаток Hotline.Finance - страхування в смартфоні

Перший в Україні додаток для покупки, пролонгації та зберігання страхових полісів

ios
android