Еще 20 лет назад гибрид казался чем-то особенным, теперь же в той или иной степени свои модели электрифицируют практически все производители. Зачем оно им нужно и какими выгодами и рисками это оборачивается для владельцев таких автомобилей? Давайте разбираться!
Экология, но не только
Одним из признанных специалистов в области гибридов считается Toyota: японская компания оказалась в числе пионеров массового внедрения технологии совмещения ДВС и электромотора. Визитной карточкой, разумеется, является Prius, хотя многие модели марки также могут иметь гибридные силовые установки.
Если первые гибриды создавались, скажем так, по доброй воле производителей с целью предложить что-то особенное, чего нет у конкурентов, продемонстрировать технические компетенции, поддержать имидж экологически дружественной компании, то сейчас выпуск подобных автомобилей уже практически необходимость.
Сегодня многие производители берут на себя обязательства электрифицировать свои модельные линейки в обозримом будущем. Причем далеко не всегда это означает, что будет полный переход на чистые электромобили (батарейные электромобили). Подразумевается в том числе и частичная электрификация ДВС-моделей, то есть как раз использование гибридных установок в том или ином виде.
Без микро- и "мягких" гибридов очень сложно вписаться в жесткие экологические нормы, особенно с мощными версиями. А с полноценными гибридными установками можно увеличить отдачу или получить полный привод на исконно моноприводных моделях без необходимости создавать сложную трансмиссию. Ну а подключаемые гибриды позволяют обеспечить приемлемый запас хода на одной только электротяге, но при этом не привязывать жестко автомобиль к розетке.
Использование разных схем позволяет производителям предлагать различные по своим возможностям и качествам гибриды, причем часто в рамках одной модели. Но тут обывателю легко запутаться во всех этих вариациях, так что давайте для начала разберемся с классификацией подобной техники.
Микрогибриды / Micro hybrids
По степени электрификации все гибриды можно разделить на несколько групп. И на нижней ступеньке находятся микрогибриды. Никакой электрифицированной установки и тягового аккумулятора в таких автомобилях нет – лишь специальный генератор, который может отключаться при разгоне и вырабатывать электроэнергию для штатной батареи увеличенной емкости (или суперконденсаторов) при замедлении. Таким образом, снижается нагрузка на двигатель, достигается небольшая (порядка 5-10%) топливная экономичность.
В 2010-х концерн PSA начал выпускать автомобили в версии e-HDI, которые как раз относятся к микрогибридам. Такие модификации дополнительно оснащены батареей суперконденсаторов и трансформатором, а также реверсивным стартер-генератором Valeo i-StARS. Кроме того, используется "продвинутый" вариант системы остановки и запуска двигателя Stop/Start, который глушит двигатель не только во время остановки, но и при движении с малыми (до 8 км/ч) скоростями.
Кроме Peugeot и Citroёn версии с микрогибридами имеют Audi, BMW, Mazda, Hyundai и некоторые другие. Основные преимущества таких авто – они не слишком усложняют и удорожают конструкцию, но при этом обеспечивают более высокую топливную экономичность. Недостатки... Все-таки наличие оригинальных или дополнительных узлов подразумевает некоторые нюансы при диагностике/ремонте/замене, притом что экономический эффект от микрогибрида не столь велик, как от других вариантов электрификации.
"Мягкие" гибриды / Mild hybrids (MHEV)
В таких автомобилях уже имеется дополнительный аккумулятор скромной емкости или же суперконденсаторы. Электромотор небольшой мощности (обычно до 20-30 л.с.), но с максимальным крутящим моментом под 140-150 Нм лишь помогает ДВС на старте и при разгоне, но режим движения на одной только электротяге не предусмотрен. Часто электромотор выполняет функцию стартера-генератора с приводом от специального ремня, как правило, он работает с напряжением 48 вольт.
Именно такая схема последнее время получила наибольшее распространение, хотя возможны и другие варианты реализации "мягкого" гибрида. Причина – в достаточно простом внедрении этой системы на обычный ДВС, благодаря чему электрификация достигается малыми силами. Но каковы вложения, таковы и дивиденды: "мягкий" гибрид снижает расход топлива примерно на 10-15%. Впрочем, в некоторых случаях декларируется и большая экономичность. Примеры таких версий есть практически у всех ведущих производителей, ну а близкий для нас вариант, официально продаваемый в РБ, – Geely Atlas Pro.
Полные гибриды / Full hybrids (FHEV)
К этой группе относятся автомобили с полноценными силовыми установками, в которых электропривод играет не только вспомогательную, но и ключевую роль, а посему применяются более мощные электрические моторы, высоковольтная силовая электрика и тяговые аккумуляторы. В некоторых моделях (премиальных марок, а также от производителей суперкаров) ставка делается даже не на экономичность, а на производительность, чтобы была большая суммарная отдача силовой установки. То есть электродвигатель не просто позволяет снизить расход топлива, а увеличивает общую мощность и крутящий момент.
Емкость тяговой батареи же может оставаться минимальной, на уровне 1-2 кВт*ч, но в случае с некоторыми моделями она может накапливать уже более 10 кВт*ч, обеспечивая более-менее значительный пробег в режиме электротяги. Так мы подошли к группе подзаряжаемых или же подключаемых/Plug-In гибридов (PHEV), которые отличает автономность "электрического" хода, либо низкий комбинированный расход топлива, либо опять же большая производительность всей силовой установки.
Например, Chevrolet Volt II оснащен тяговой батареей емкостью 18,8 кВт*ч и имеет заявленный запас хода на электричестве 85 км. Ну а в гибридном режиме он демонстрирует средний расход топлива 2,2 л / 100 км, что тоже выглядит весьма неплохо. Поскольку подпитывать большую батарею бензиновым двигателем нецелесообразно, в таких моделях предусмотрена зарядка от сети.
Итого получаем некий компромисс между ДВС-моделью и чистым электромобилем. С одной стороны, ты не привязан к розетке, батарея не такая большая (дорогая и тяжелая), с другой – подзаряжаемый гибрид пусть и экономичнее обычного автомобиля, но уступает в этом "электричке". Ну а главное – у него слишком уж сложная конструкция, в которой и ДВС с топливной системой, и тяговая батарея, силовая электрика, и зарядное устройство.
Гибриды или "электрички"?
Любопытно, что в разных обзорах и классификациях такие модели, как Chevrolet Volt BMW i3 REX, то и дело относят то к подзаряжаемым гибридам, то к электромобилям с удлинителем хода. Сами производители в свое время позиционировали свои детища именно как электромобили с удлинителями хода, ведь ДВС включается, лишь когда тяговая батарея теряет большую часть емкости и ее следует пополнить энергией. В конечном итоге GM все же "признал" Volt подзаряжаемым гибридом, а вот модель BMW i3 REX так и осталась в стане электромобилей.
Помимо степени электрификации гибриды также принято классифицировать по способу подключения двигателей и накопителя энергии к приводу.
Так, в параллельных гибридах движителем выступает и ДВС, и электромотор, при этом последний обычно играет роль вспомогательного агрегата. Такую схему применяет, например, Honda. В некоторых моделях электромотор установлен на задней оси, тогда как передние колеса через трансмиссию приводит в действие ДВС. В итоге помимо снижения расхода топлива такой параллельный гибрид позволяет иметь довольно простой по реализации полный привод. Впрочем, подобные схемы получили ограниченное распространение.
Последовательный гибрид предполагает отсутствие прямой связи ДВС с колесами. Бензиновый двигатель при такой схеме работает как генератор, питаюший батарею небольшой емкости, а та дает энергию для электромотора, который и приводит в движение колеса. По такой схеме работает силовая установка Nissan e-Power, которая сейчас активно продвигается на ряде моделей компании. К параллельным гибридам относится уже упоминавшийся Chevrolet Volt.
Последовательно-параллельный гибрид означает совмещение двух описанных схем. И лучше всего такую технологию изучать на примере Toyota Prius, где работу ДВС и электромотора согласовывает планетарный механизм, что позволяет использовать различные режимы ДВС и электромотора. Что касается "питания" последнего, то емкость батареи может пополняться как от LDC, так и при рекуперативном торможении.
И конечно, одно другому не мешает: любой из этих трех типов гибридов может иметь батарею увеличенной емкости с возможностью подзарядки от сети, то есть быть подзаряжаемым гибридом со всеми вытекающими преимуществами и недостатками. B случае с Toyota это Prius Prime.
Вопросы эксплуатации
В свое время мы писали про надежность гибридов вообще и Prius в частности. Поскольку разборы были тщательными, рекомендуем, если интересна эта тема, пройти по ссылкам. Здесь же ограничимся основными моментами.
Хорошая новость заключается в том, что многие из компонентов полных гибридов весьма надежны, так что усложнение конструкции не оборачивается головной болью. Например, электромоторы у большинства таких автомобилей практически никогда не преподносят неприятных сюрпризов. С силовой электрикой (инверторами) чуть сложнее, особенно на мощных гибридах.
Ну а больше всего вопросов возникает по тяговым батареям, которые с возрастом деградируют, а то и резко выходят их строя. Причем чаще всего это связано с банальным перегревом из-за конструктивных просчетов или нарушения работы системы охлаждения. Например, Toyota использует воздушное охлаждение, которое порой оказывается недостаточно эффективным, особенно когда забиваются фильтры. Так что за системой охлаждения батареи независимо от типа гибрида надо следить.
У подзаряжаемых гибридов батарея больше, дороже, а срок ее службы порой оказывается меньше, чем у обычных гибридов. Все из-за более высоких нагрузок, в том числе частых "быстрых" зарядок, которые снижают общий ресурс. Поэтому по возможности стоит использовать "медленные" варианты пополнения электроэнергии и не допускать глубоких разрядов батареи.
В случае с "мягкими" и микрогибридами таких забот нет, но есть другие. Стартер-генератор обладает высоким запасом прочности, но, случись что, он будет стоить дороже обычного генератора или стартера, это же относится и к приводному ремню. У таких систем, как правило, имеется дополнительная электрика, у них свой собственный блок управления, что повышает требования к квалификации сервиса. В "мягких" гибридах используется 48-вольтовое напряжение и отдельный аккумулятор, а в микрогибридах с продвинутой системой Старт/Стоп – AGM-батарея, которая выносливее, но дороже обычной АКБ.
В общем, как бы ни было минимизировано присутствие "малой гибридизации", оно все же есть и приводит к усложнению конструкции, а также потенциально увеличивает стоимость плановых замен и ремонта. Остается лишь тешить себя тем, что на большой дистанции эти потенциальные расходы будут компенсированы меньшими затратами на топливо.
Гибриды в базе объявлений Автобизнеса
