История плагин-гибридных автомобилей
Печатные издания и интернет-публикации густо усеяны новостями о подзаряжаемых гибридных автомобилях:
- несколько плагин-гибридов протестированы в коммерческих автопарках и государственных организациях в США;
- крупные автоконцерны один за другим выпускают концептуальные прототипы подключаемых гибридов для показа на международных выставках;
- несколько компаний уже готовы в скором времени рассказать о точной дате старта производства плагин-гибридных машин.
Однако пока это не помогает среднестатическому покупателю приобрести подобное транспортное средство из-за высокой стоимости. Как только вышел первый прототип подключаемого гибрида, так сразу и посыпались подобные варианты автомобилей от десятков производителей.
160 км и только 3 л бензина? Некоммерческое учреждение “California Cars Initiative” еще в 2004 году доказало, что это реальные показатели. Основатели организации Феликс Крамер и Рон Грембан перестроили модель Toyota Prius 2004 года выпуска на плагин-гибридный прототип с дальностью пробега в 160 км. На указанную дистанцию автомобиль тратил всего 3 л горючего. После успешного проекта фирма “CalCars” проводит эффективные кампании о преимуществах электрокаров и подзаряжаемых гибридов для законодателей, производителей и общественности.
Ежедневно увеличивается список предприятий, которые изготавливают подключаемые модификации или специальное оборудование. Большинство фирм создает автомобили для государственных организаций и автопарков, но принимает заказы и от частных лиц. Сегодня на дорогах Канады и США можно увидеть несколько сотен подключаемых гибридов, а новые модели появляются каждый месяц.
Общее описание
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) едва-едва поспевает за предъявляемыми к ним требованиями. С одной стороны, потребители с мечтами об одновременно мощном и экономичном моторе, с другой — экологи, ужесточающие нормы токсичности. А в завершение — геологи, все настойчивее напоминающие об истощении запасов «черного золота». Одним из вариантов решения этой проблемы являются гибридные силовые установки, состоящие из обычного ДВС и электродвигателя. В отличие от электромобилей и автомобилей на топливных элементах, которые все еще остаются «автомобилями будущего», гибриды уже с 1997 года выпускаются серийно.
Давайте сравним автомобиль с обычным ДВС и электромобиль. Обыкновенный автомобиль способен проехать без дозаправки четыре-пять сотен километров и при этом отравить атмосферу некоторым объёмом вредных веществ. Заправочных станций предостаточно в любом регионе, и пополнить запасы топлива можно за считанные минуты. Электромобиль может проехать на одном заряде батарей порядка 80-160 км. Он экологически чист, бесшумен и практически безупречен до того момента, пока не наступает очередь подзарядки аккумуляторов. У существующих в наше время «электрических» машин этот процесс длится несколько часов.
Гибридные автомобили берут все лучшее от обоих моторов: ДВС и электрического. Достоинство первого – в удобном энергоносителе, жидком топливе, а второго – в выдающихся моментных характеристиках. В отличие от ДВС, электромотор не нужно заводить и «раскручивать». Он может «стоять и ждать» не потребляя энергии. Но как только дали ток, сразу получили максимальную тягу на колесах. Электродвигатель эффективнее двигателя внутреннего сгорания в режиме частых стартов и стопов (т.е., при езде в городском цикле). Двигатель внутреннего сгорания, наоборот, более эффективен на постоянных, оптимальных для данного двигателя оборотах.
В гибриде оба двигателя работают друг на друга. ДВС крутит генератор и питает энергией электромотор. Тот, в свою очередь, позволяет ДВС работать без резких разгонных нагрузок, в наиболее благоприятных режимах. Практически все современные гибриды имеют систему рекуперации или, по-русски, «возврата энергии». Суть ее в том, что при торможении или при движении машины накатом, электродвигатели начинают крутиться от колес и работать как генераторы, заряжая батарею. Отсюда – меньший износ, экологичность и экономичность (особенно в городском цикле.)
Итак, перед нами технологичный прогрессивный автомобиль, в котором нивелируются недостатки и объединяются достоинства двух моторов. Но.., рано хлопать в ладоши, и послушаем, что говорят скептики.
Гибридные автомобили сложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, не любят морозов, подвержены саморазряду, срок службы их ограничен несколькими годами. А «экономность» гибрида прямо связана с состоянием АКБ. Кроме того, существует проблема утилизации отработанных батарей. Гибриды дороже в ремонте, да и за сам ремонт возьмется далеко не каждый. Кроме того, высокую экологичность и экономичность гибридов многие тоже ставят под сомнение. Так, ряд тестов, проведенных авторитетными автомобильными изданиями, показал, что гибриды дают заметную экономию топлива только в городе, при движении же в смешанном цикле незначительно, а за городом существенно проигрывают современным дизелям. Почетное звание «Самый экологичный автомобиль года» в 2007 и 2008 годах присуждалась также автомобилям с дизельными моторами.
Рассмотрим подробнее, какими бывают и как устроены гибриды.
По степени гибридизации их делят на «умеренные»,«полные» и plug-in. «Полный» в состоянии двигаться лишь на электричестве, не потребляя топлива. «Умеренный» всегда задействует ДВС, а электромотор подключается, если требуется дополнительная мощность. Гибрид с подзарядкой (plug-in hybrid) — такой гибрид можно включать в розетку для подзарядки. В результате обладатель подобного гибрида получает все преимущества электрического автомобиля, без самого большого недостатка: ограниченного пробега на одном заряде. Когда электрический заряд заканчивается, подключается ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид.
По принципу взаимодействия электрической и топливной составляющих авто, гибридные приводы принято разделять на три вида: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный.
Принцип работы гибридных автомобилей
Гибрид работает за счет рабочего союза двух моторов — бензинового и электрического. Оба двигателя работают синхронно с одной существенной разницей — основная работа по созданию вращательного момента доводится на топливный мотор, а электрический двигатель работает в качестве вспомогательного элемента. ДВС также отвечает за выработку энергии для питания аккумуляторов.
Автомобили с гибридной установкой могут передвигаться на чистом электричестве на небольшие расстояния, однако отлично экономят горючее и увеличивают запас хода на одной заправке. Гибридизация автомобильного парка распространяется на большинство социальных секторов. Например, полиция в Украине ездит на гибридных Mitsubishi Outlander или Toyota Prius.
Преимущества использования плагин-гибридных автомобилей
В подзаряжаемом гибриде объединились достоинства электрокаров и обычных машин с ДВС. Водители подключаемых гибридных агрегатов на небольшие дистанции ездят на чистом электричестве. Уменьшенный топливный мотор используется для частичной/полной подзарядки аккумулятора или в роли “основного двигателя прогресса”, то есть самого автомобиля. Если брать в расчет экономию горючего, то плагин-гибриды обладают значительными преимуществами по сравнению с другими модификациями:
- движение на биотопливе (85-процентный этанол или биодизель) способно полностью исключить использование бензина;
- некоторые модели подзаряжаемых гибридов достигают в два раза больше топливной экономичности, чем бензиновый аналог тех же размеров и с подобными характеристиками;
- подключаемая гибридная машина вдвое выгоднее в плане экономии горючего, чем стандартный гибрид.
Каковы будущие перспективы PHEV?
Мировая автопромышленность быстро движения в сторону электрификации. За последние 5-10 лет почти все автомобильные компании выпустили собственные гибридные машины с подзарядкой от бытовой сети. Для российского покупателя доступны подключаемые гибриды Toyota Prius 2 и 3 поколения, Lexus RX450h, Toyota Camry Hybrid, Lexus RX400h, Honda Civic Hybrid, Lexus GS450h. Постепенно на рынок выходят модели от Volkswagen, Opel и Mercedes. В следующем году в стране увеличится количество плагин-гибридов из-за уменьшения таможенных ставок. Пока что б/у автомобили со смешанной силовой установкой более популярны из-за стоимости. Цена нового-плагин-гибрида на 20-30% дороже, чем бензинового аналога.
История гибридных автомобилей
Первый гибридный тандем ДВС с электромотором появился в 1905 году благодаря инженеру из Бельгии Генри Пайперу. Еще один талантливый изобретатель того времени — немец Фердинанд Порше. Его гибридное детище получило название Lohner Electric Chaise. Когда американский предприниматель Генри Форд добавил в производство конвейерную ленту, отрасль гибридных автомобилей начала увядать. Бензиновые машины начали собирать быстро, а стоили они дешево. Выгода и продавцу и покупателю.
Легендарное возвращение случилось в 1970-е годы, когда повысились требования к экологическим характеристикам машин. Тогда и вспомнила автоиндустрия о наработках 60-летней давности от Порше, Пайпера и других талантливых изобретателей. Компании одна за другой начали выпускать гибридные автомобили. Первыми прощупали почву немцы — Volkswagen, позже Audi. В 1990-е годы трудолюбивые японцы из Toyota пополнили ряды производителей экологичного транспорта — в 1997 году вышло первое поколение Toyota Prius.
Конкуренты долго не воспринимали всерьез старания японской компании. Электрическая начинка была слишком дорогой, такое производство почти не приносило дохода. Однако Toyota со временем научилась делать доступные батареи с повышенной емкостью, наращивала изготовление и снижала себестоимость. Не прошло и пару лет, как труды принесли результат. Японцы ушли далеко вперед в разработках гибридных агрегатов. Тут и спохватились другие производители. Пора что-то изготавливать, чтобы не попасть в аутсайдеры. А вот несколько интересных примеров того, как развиваются современные компании в отрасли гибридного транспорта.
BMW I8
Стильный красавец с гибридным рабочим тандемом — бензиновый трехцилиндровый двигатель с двумя турбинами на 1,5 л и электромотор емкостью 96 кВт. Суммарная мощность механизма составляет 362 л.с. Первую сотню километров автомобиль преодолевает за 4,4 с, а максимальная скорость ограничена на отметке в 250 км/ч. Модель демонстрирует отличные показатели динамики с общим весом в 1490 кг и расходом 2,5 л топлива на дистанцию в 100 км.
Концепт Audi Sport Quattro
Агрегат оснащен электродвигателем, двумя турбинами и литий-ионными аккумуляторами с водяным охлаждением. В результате гибрид выдает мощность в 700 л.с. Вес модели составляет 1850 кг, а первые 100 км преодолевает за 3,7 с. Предельная скорость ограничена электроникой на отметке в 305 км/ч.
Прототип Toyota Yaris Hybrid-R
Этот производитель впереди планеты всей что касается создания гибридных машин. Один из последних разработок — хэтчбек Yaris Hybrid-R. В силовую установку входят два электромотора и бензиновый двигатель на 1,6 л от Toyota Motorsport GmbH. Традиционный движок установлен на передней оси, а электромоторы — на задней оси. Суммарная мощность модели составляет 420 л.с.
Сегодня на гибридный транспорт припадает не более 5% мировых продаж, что кажется слишком маленькой цифрой. Однако эксперты уверены, что уже к концу года показатель вырастет минимум на 6-7%.
Toyota Corolla
• Цены: 27000–33000 евро
• Расход: 3,7-4,7 л на 100 км 11
Как и его родственник Prius, Corolla оснащена испытанной
бензиново-электрической гибридной технологией
«самозарядки».
Хэтчбек предлагается с моторами объемом 1,8 и 2 литра,
он автоматически переключаются между двумя источниками
питания и использует бензиновый двигатель автомобиля для
зарядки аккумулятора.
Бесступенчатая трансмиссия заменяет традиционную
автоматическую коробку передач, и это помогает
максимально использовать мощность гибрида.
В отличие от Prius, здесь нет полноприводной версии,
но это не имеет значения для тех, кто хочет максимизировать
топливную экономичность.
Corolla доступна в версиях хэтчбек, седан или универсал
Sports Tourer.
Те, кто жаждет большего, могут выбрать лучшую 2,0-литровую
гибридную модель.
При мощности 177 л.с. разгон до 100 км / ч занимает всего
7,9 секунды.
1. Mercedes E-Class 300 e / 300 de
• Цены: 53000-61000 евро
• Расход: 1,3-1,7 л на 100 км • Запас хода на электротяге:
50 км Плагин E-Class использует
те же подключаемые гибридные силовые агрегаты, что и
PHEV C-класса, поэтому вариант с бензиновым двигателем
хорош для регулярных коротких поездок (он преодолевает
около 50 км только на электроэнергии), в то время как дизельный
гибридный вариант является разумным вариантом для
тех, кто ездит на большие расстояния.
E 300 e имеет 2,0-литровый четырехцилиндровый бензиновый двигатель и
электродвигатель.
В совокупности они производят 316 л.с. и впечатляющий крутящий
момент 700 Нм.
E 300 de имеет 2,0-литровый четырехцилиндровый дизельный двигатель и электродвигатель
с общей мощностью 302 л.с. и 700 Нм.
какие ещё гибридные автомобили вы бы добавили в этот список.
Подпишитесь в раздел и поставьте лайк, если считаете,
что гибридный автомобиль это плавный переход к электромобилям.
Но если вы хотите поставить дизлайк, то объясните свой
Интересное еще здесь: Обзоры.
- Предидущее: Стоит ли покупать б/у автомобиль, как правильно выбрать
- Следующее: Volkswagen Tiguan: новое лицо, старые ценности. Volkswagen Tiguan
Основные преимущества и недостатки гибридных авто
Главным плюсом от использования тандема ДВС и электромотора стало заметное снижение расхода горючего. Показатель расхода топлива у современных гибридных машин до 30 % меньше по сравнению с обычными авто. Сжигание меньшего количества бензина или солярки одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные авто являются более экономичными и дружелюбными к окружающей среде сравнительно с традиционными аналогами, которые оснащаются только ДВС. Также гибриды производят меньше шума в процессе работы.
Что касается электромобилей, гибридные решения сравнительно с электрокарами имеют больший запас хода, а также являются «универсальными» с точки зрения повседневной эксплуатации. Гибрид не требует обязательной зарядки от электросети и заправляется простым бензином. После сжигания топлива часть энергии накапливается в аккумуляторе, от которого приводится в действие электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора выступает рекуперация торможения, то есть преобразование кинетической энергии движущегося авто в электричество.
Также гибридные авто имеют целый ряд конструктивных решений и максимум вспомогательных систем для высокой экономичности и снижения уровня вредных выбросов: система старт-стоп, изменение фаз ГРМ, система EGR, подогрев ОЖ отработавшими газами и т.д.
К недостаткам гибридов эксперты относят высокую начальную стоимость, а также определенные сложности в процессе ремонта и обслуживания подобных машин. Еще одним минусом является возможный критический разряд аккумулятора гибрида и быстрый выход из строя данного элемента в условиях значительных колебаний температур.
Стоит добавить, что хотя гибридные машины демонстрируют высокие показатели экономичности в городском потоке (постоянные остановки, работа в режиме холостого хода, движение на малых скоростях), на трассе эффективность гибридной силовой установки не так заметна. Дело в том, что в основе работы гибридов лежит определенное распределение нагрузок между агрегатом на электротяге и двигателем на углеводородах. Для поддержания высокой скорости основная нагрузка ложится именно на ДВС, в результате чего расход топлива закономерно возрастает.
Положительные стороны гибридных двигателей
- Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
- Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
- Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
- В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
- Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
- Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
- В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
- Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.
Минусы гибридных автомобилей
Наряду с перечисленными плюсами «гибриды» имеют и ряд негативных сторон, к которым можно отнести:
- Очень высокая стоимость самого автомобиля.
- Высокая сложность в конструкции влечет за собой высокую стоимость обслуживания.
- Недостаточно развитая система автосервисов. Сложность гибридной конструкции требует хороших знаний и высококлассных специалистов в автомастерских, что не всегда возможно, особенно в удаленных населённых пунктах.
- При выходе из строя батарей хозяину авто придётся довольно долго искать место доступной утилизации.
Принцип работы плагин-гибридных автомобилей
В основе подзаряжаемой гибридной модели силовая установка, которая состоит из электрического и бензинового двигателей. В плагин-гибриде первую скрипку играет электрический мотор, который движет машиной. ДВС на бензине включается в работу, если сильно нажать на педаль газа или быстро набрать скорость. При этом емкости батареи может быть достаточно для продолжения езды. Подобный силовой механизм дает плагин-гибриду следующие “фишки”:
- минимальный показатель затрат топлива;
- внушительный запас хода;
- звание “наиболее экологичной версии транспортного средства с ДВС”;
- экономия горючего;
- снижение выбросов углекислого газа в атмосферу.
Производители предлагают широкий выбор модификаций машин с рабочим тандемом “ДВС+электромотор”. Существуют сотни сервисов и тонны оборудования. В чем же главный секрет подключаемого гибридного автомобиля? Все дело в аккумуляторах, точнее в материале, из которых они изготовлены. Давайте рассмотрим подробнее.
- Свинцово-кислотные батареи словно палка о двух концах — с одной стороны наиболее доступные, с другой — снижают запас хода. Аккумулятор производит умеренное количество энергии — 2-3 кВт*ч.
- Минусы: недолговечность, низкая производительность (нужно использовать более крупные блоки).
- Плюсы: доступность, достаточная безопасность.
- Никель-металлгидридные батареи занимают среднюю позицию в рейтинге “энергетического разнообразия”. Гармоничное соотношение стоимости и аккумулированной энергии. Источник производит около 4-5 кВт*ч.
- Минусы: средняя производительность.
- Плюсы: долговечность, безопасность.
- Литий-ионные аккумуляторы пока что стоят на вершине эволюции АКБ. Запас бортовой энергии достигает 9 кВт*ч. С такой батареей пробег плагин-гибрида увеличивает на 60-70 км.
- Минусы: высокая стоимость (может стоить более 10 000$).
- Плюсы: легкие блоки, большое количество энергии, безопасность, долговечность, наращивание запаса хода.
BMW X5 45e
• Цены: 71000-75000 евро • Расход: 1-1,2 л на 100 км
• Запас хода на электротяге: 80-87 км
BMW X5 был на вершине премиального класса кроссоверов с момента
своего создания 20 лет назад, и новая гибридная версия
45e с подключаемым модулем доказывает, что X5 может
идти в ногу со временем.
Несмотря на то, что X5 является большим кроссовером, его
батарея на 24 кВтч достаточна для впечатляющих 90 км чисто
на электротяге — это практически как у некоторых электромобилей.
Электродвигатель работает в паре с 3,0-литровым шестицилиндровым
бензиновым двигателем, развивающим в совокупности
389 л.с. и 600 Нм крутящего момента.
Как и следовало ожидать от такой мощности, производительность
X5 45e достойна.
Разгон 0-100 км в час занимает 5,6 секунды, а максимальная
скорость достигает 230 км в час.
Каковы будущие перспективы HEV?
По сравнению со стандартными автомобилями, гибриды намного эффективнее экономят топливо и более экологичные. Современные модели с гибридными установками для езды на малой скорости используют исключительно электродвигатель, соответственно полностью отсутствует количество вредных выбросов в атмосферу. В нашей стране гибридизация проходит медленно из-за нескольких причин:
- недостаточно информации о преимуществах гибридных автомобилей;
- большинство известных моделей — дорогостоящие люксовые модели.
Однако развитие и увеличение спроса на гибридный транспорт присутствует, что подтверждают дистрибьюторы. Доля экологичного транспорта постепенно растет, как на внутренних рынках, так и на международной арене.
Недостатки владения плагин-гибридными авто
Автомобили с совместной силовой установкой ДВС и электромотора вызывают все больше интереса у обычных покупателей. Несколько диагностических центров продемонстрировали данные — подключаемый гибрид потребляет от 15 до 50% меньше горючего, чем бензиновый или дизельный аналог. Несомненный плюс — отсутствие риска остаться на дороге с разряженной батарей. Однако без ложки дегтя в бочке меда не обошлось.
Основной недостаток смешанного силового механизма — заоблачная стоимость ремонта электрических систем. Хотя плагин-гибрид и имеет себестоимость ниже машин с ДВС и высокую норму прибыли, это не мешает подобным моделям обходиться в разы дороже. Причина кроется в человеческом восприятии: крутость подключаемого гибрида можно сравнить с продукцией Apple — оба товара считаются продвинутыми, модными, поэтому люди согласны выложить более крупную сумму, чем нужно на самом деле.
Почти 80% неисправностей электрических систем плагин-гибрида касаются инвертора, который заряжает батарею во время работы бензинового двигателя. Механизм сгорает и автомобиль не заводится. На неофициальном СТО за ремонт можно отдать и до 2000$, а в официальном сервисе эта сумма увеличится в два-три раза. Однако поломок и дорогого ремонта можно избежать. Необходимо раз в год отправлять машину на профилактику питания инвертора и систем охлаждения. Также электроника боится пыли и грязи. В этом случае поможет не допустить поломки своевременная замена свечей.
