Автомобільні бренди
Автомобільні бренди
ГоловнаГаражТехніка та технологіїЧем гибридные автомобили отличаются друг от друга

Чем гибридные автомобили отличаются друг от друга

Железная логика: чем больше в мире машин, тем меньше нефти. Сей скорбный факт плюс глобальные проблемы экологии заставляют производителей обратить взоры к гибридным силовым агрегатам и альтернативным источникам энергии.

Первые патенты на самодвижущиеся экипажи, в которых использовались два источника энергии, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электромотор, были выданы еще в конце XIX века. Среди пионеров этой области был и молодой, тогда еще только подающий надежды австриец Фердинанд Порше, работавший инженером на фирме Людвига Лохнера. В 1900 году на автошоу в Париже он представил легкий экипаж Lohner-Porsche с двумя электромоторами мощностью 2,5 л.с., расположенными в ступицах (!) передних колес. Автомобиль оснащался аккумулятором, позво­лявшим двигаться 3 часа без под­зарядки со скоростью 50 км/ч. В том же году Порше сконструировал гоночный электромобиль с четырьмя мотор-колесами, став заодно и первооткрывателем полного привода, а также установил на электромобиль вспомогательный ДВС, который приводил в действие генератор, в свою очередь, обеспечивающий зарядку АКБ для питания мотор-колес. Компания Lohner предлагала различные варианты машин: с двумя или четырьмя мотор-колесами, с ДВС или без него.

В конце 1960-х первыми серийными гибридами стали большегрузные карьерные самосвалы БелАЗ, Caterpillar, Terex и другие. Об экономии горючего, а тем более экологии в данном случае никто не думал — необходимо было передать колоссальную мощность от двигателя к задним ведущим колесам. И ее решили «железнодорожным» способом: как на тепловозах, мощный дизельный мотор приводил в действие генератор, а вырабо­танная им электроэнергия передавалась к электромоторам, установленным в огромных колесах. Такая конструкция позволяет удовлетворить специфические требования, но малоэффективна с точки зрения рационального использования энергии. Причина — многократное преобразование энергии и, следовательно, ее потери на каждом этапе. Поэтому использовать подобную конструкцию на массовых легковых автомобилях было нецелесообразно. Но с развитием технологий, уже в 1990-е годы, эта идея начала обретать реальные формы, появились различные конструктивные схемы.

Агрегаты успеха

КПД бензинового или дизельного мотора оставляет желать лучшего. Так как для интенсивного разгона нужна большая отдача, чем для езды с постоянной скоростью, конструкторы вынуждены создавать мотор с «запасом» мощности для работы в различных режимах. В результате большую часть времени ДВС работает при частичной нагрузке, которая характеризуется повышенным расходом топлива. К тому же в городе работающий мотор выбрасывает в атмосферу массу вредных веществ. Поэто­му для улучшения топливной экономичности и экологичности была создана система старт‑стоп, которая автоматически отключает мотор при кратковременных остановках и запускается при нажатии на педаль газа. Для этого вместо обычного стартера устанавливают более эффективный стартер-генератор. Его тоже в какой-то мере можно считать частью гибридной системы. Но настоящие современные гибриды включают двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине, дизтопливе или газе (в том числе водороде), электрический мотор (моторы) и генератор (или мотор-генератор), аккумуляторную батарею, трансмиссию и систему управления.

Последовательно…

В различных схемах гибридного привода электродвигатели и ДВС используются по-разному. Так называемый последовательный гибрид (HEV) представляет собой электромобиль, в котором ДВС не имеет механической связи с колесами. В этом случае ДВС приводит в действие генератор, который вырабатывает электроэнергию, направляемую к электромотору, а ее избыток используется для зарядки аккумулятора. При разгоне, когда электроэнергии от генератора не хватает, на помощь приходит АКБ. По этому принципу реализована гибридная система таких автомобилей, как Chevrolet Volt, Opel Ampera, Fisker Carma и др. Недостаток последовательной схемы — необходимость использования дополнительного генератора. Зато в качестве ДВС можно использовать компактный и экономичный мотор небольшого рабочего объема, так как он работает на постоянных оборотах и в оптимальном режиме.

…или параллельно?

Другая схема носит название «параллельная» (PHEV). В этом случае ДВС и электромотор могут работать как одновременно, так и самостоятельно. Электромотор установлен между двигателем и сцеплением и напрямую связан с коленчатым валом двигателя. C места автомобиль трогается на электротяге, а бензиновый мотор запускается после разгона до определенной скорости или для зарядки аккумуляторной батареи.

В «параллельных» гибридах крутящий момент передается к ведущим колесам через согласующий редуктор. Момент включения моторов и другие процессы регулируются бортовым компьютером. Чтобы обеспечить полный привод, инженеры используют второй тяговый электромо­тор, приводящий в движение колеса задней оси.

Недостатки параллельной схемы — наличие традиционной коробки передач с неизбежными механическими потерями, а также неравномерными нагрузками на ДВС при движении. Среди досто­инств схемы PHEV — разнообразие вариантов компоновки и возможность использования более мощных моторов.

Подключись и зарядись

Дальнейшим развитием гибридной технологии стали так называемые подзаряжаемые гибриды — Plug-in Hybrid. И здесь вновь впереди оказалась Toyota, которая представила такую модификацию Prius в 2011 году на автосалоне во Франкфурте. Если ранее никель‑металлгидрид­ные аккумуляторы заряжались исключительно от генератора, то в какой-то момент это можно сделать с помо­щью специального зарядного устройства — функциональные возможности автомобиля резко улучшились, вырос запас хода на электротяге.

Ну а следующим шагом эволюции автомобилестроения уже становятся чистые электромобили, хотя и их корни уходят в более чем столетнюю историю. К тому же, альтернативой электричеству некоторые производители видят водород, поэтому в прогнозах на будущее все очень неоднозначно. На данный же момент гибриды, особенно подключаемые, можно считать оптимальным решением по соотношению цены, возможностей и пользы.

Підтримайте "АвтоСвіт", підпишіться на наш Telegram-канал та Facebook або читайте нас в Google News, щоб нічого не пропустити.

spot_imgspot_img