Гибридный привод - не новинка в автомобильной индустрии. Стоит знать, как это работает, ведь рано или поздно каждый из нас может сесть за руль и даже стать обладателем гибрида.
Несмотря на технологическое развитие, создать идеальный источник энергии не удалось. Двигатели внутреннего сгорания наиболее эффективно работают в ограниченном диапазоне частот вращения. Они тратят топливо при парковке. Их можно остановить, но процесс перезапуска относительно сложен. Поршневые агрегаты также неэффективны в фазе разгона, а торможение приводит к необратимым потерям энергии. Электродвигатель идеален, когда ваш темп часто меняется. Он не потребляет электроэнергию в неподвижном состоянии, электрического импульса достаточно, чтобы привести его ротор в движение, высокий крутящий момент сокращает фазу ускорения, а во время замедления электродвигатель может восстанавливать часть энергии. К сожалению, тяговые аккумуляторы большие, тяжелые и дорогие в производстве. Гибриды - это компромисс, сочетающий в себе преимущества бензиновых и электромобилей. Что еще нужно о них знать? Ищем ответы на примере Гибриды Toyota и Lexus. Почему? Они бесспорные пионеры и лидеры гибридного рынка.
1. Гибридная технология проверена и надежна
Гибриды, в отличие от полностью электрических автомобилей в современном понимании этого слова, не могут считаться новинкой на рынке. Лидером по производству гибридов является Toyota, которая в 1995 году представила прототип Prius. Производство начато в 1997 году. За 23 года ассортимент гибридов значительно расширился. На сегодня с конвейера сошло 15 миллионов гибридных автомобилей Toyota и Lexus.
В США же гибриды Toyota регулярно устанавливают новые рекорды по безотказному пробегу - один из Prius II преодолел 584 613 миль, или 935 000км. Двигатель и трансмиссия остались на машине. Владельцу пришлось дважды заменить аккумуляторную батарею, но с таким пробегом это не оказало значительного влияния на общие эксплуатационные расходы автомобиля. Люди, занимающиеся платным пассажирским транспортом, стали идеальными посланниками гибридов. Выбирали бы таксисты гибриды, если бы они доставляли неудобства, рискуя простоять машину в мастерской вместо того, чтобы зарабатывать деньги?
2. Гибридный привод постоянно развивается.
В каждом гибриде Toyota или Lexus - помимо тягового аккумулятора, бензиновых и электрических двигателей - мы также находим трансмиссию и инвертор. Хотя общие предположения о приводе не изменились, он постоянно улучшался. В настоящее время японский концерн предлагает свое четвертое поколение. Что изменилось? Инженеры планомерно уменьшали габариты электродвигателя. При этом снизился крутящий момент (с 350 до 202 Нм), но увеличился диапазон полезных оборотов - их максимальный увеличился с 6000 до 17000 об / мин, что позволило увеличить скорость с 50 до 130 км / ч «на электричестве». В приводы третьего и четвертого поколения добавлен редуктор, который значительно увеличивает крутящий момент, передаваемый на колеса. В случае гибридов четвертого поколения он на целых 60% выше, чем в первом.
Также появился инвертор, который отвечает за преобразование постоянного тока (он есть в тяговой батарее) в переменный (необходимый для питания электрического агрегата и генерируемый при рекуперации энергии). Так называемой Повышающий преобразователь, увеличивающий напряжение тока, идущего к двигателю. (в отношении привода первого поколения был сделан скачок с 273,6 до 600-650 В). Более высокое напряжение позволило снизить ток, идущий к двигателю, на 50%, что, в свою очередь, минимизировало риск перегрева и уменьшило потери энергии - на 46% по сравнению с первым поколением привода. Все это было достигнуто несмотря на увеличение мощности электродвигателя с 45 до 72 л.с. Преобразователь Boost также позволил уменьшить тяговую батарею. Уменьшение количества ячеек с 228 до 168 соответствует снижению напряжения с 273,6 до 201,6 В. Упаковка легче и требует менее ценного сырья для производства. Стоит добавить, что новые батареи имеют емкость около 1,3 кВтч. То есть они в 10 раз меньше элементов, устанавливаемых в подключаемых гибридах, и до 50 раз меньше, чем батареи «электрики». Меньший вес клеток положительно сказывается на ходовых качествах гибридов.
Изначально Toyota установила электродвигатели (один отвечает за привод колес, другой вырабатывает электричество) на одной оси. Теперь они расположены на двух параллельных осях, что уменьшило габариты коробки передач. Это позволило уменьшить размер моторного отсека, например, с большей силой поворачивать колеса. В результате новый Yaris более маневренный, чем его предшественник.
3. Бензиновый гибридный двигатель Toyota работает по циклу Аткинсона.
Самый популярный режим работы бензиновых двигателей - это так называемый Цикл Отто. Это позволяет получить большую мощность, но увеличивает потери энергии - в результате КПД двигателя достигает примерно 31%. Более высокий КПД, до 41%, достигается двигателями, работающими по циклу Аткинсона. Впускные клапаны остаются открытыми примерно на 1/3 фазы сжатия. Укорачивание фактического хода сжатия снижает потери энергии, а также количество сжатой смеси. Эффект - падение мощности. У гибридов недостаток с лихвой компенсируется электродвигателем.
4. Гибридный привод снижает потери энергии и снижает загрязнение окружающей среды.
Экологически чистый источник энергии должен быть не только экономичным, но и минимизировать потери энергии. Гибриды идеально вписываются в этот сценарий. Их электродвигатель снижает расход бензина при ускорении или движении с постоянной скоростью (при определенных условиях поршневой агрегат может быть отключен), а также восстанавливает электроэнергию при замедлении или движении с холма. Рекуперация энергии значительно снижает износ тормозных дисков и колодок - последнего зачастую хватает более чем на 150000 км. Более низкая скорость износа тормозов снижает загрязнение нашей планеты. Это отнюдь не маргинальная проблема. Отчет «Охрана окружающей среды 2019» показывает, что на процесс истирания шин и тормозов приходится около 34% общих выбросов меди. Он также внес заметный вклад в выбросы хрома и твердых частиц - около 10% общего количества твердых частиц приходится на транспорт, и значительная его часть образуется в процессах, отличных от сжигания топлива, т.е. износ шин и тормозов и истирание дорожного покрытия. Некоторые из этих частиц (пыль PM2,5) обладают способностью проникать в самые глубокие части легких, где они накапливаются или растворяются в биологических жидкостях, а затем распределяются по телу вместе с кровотоком.
5. Гибрид не сложен в использовании.
Психологи однозначно говорят, что люди больше всего боятся неизвестного. Тот, кто всю жизнь водил бензиновый или дизельный автомобиль, возможно, не слишком хочет думать о переходе на электрический эквивалент внутреннего сгорания - в том числе из-за опасений относительно способности управлять таким автомобилем. Спустя всего несколько километров за рулем гибрида выясняется, что у страха были большие глаза. На борту вы найдете руль, две педали и рычаг переключения передач. Просто поместите его в положение D и вперед. Гибриды Toyota также имеют функцию торможения двигателем (B), которая увеличивает экономичность вождения, режим Eco и функцию EV Mode - благодаря ей можно преодолевать участки длиной 1-2 км на малых скоростях на текущем. Тем, кто в этом не нуждается, не нужно пользоваться дополнительными функциями. Достаточно заправиться бензином - контроллер будет управлять приводом таким образом, чтобы снизить расход топлива, рекуперировать электроэнергию как можно чаще, а затем использовать энергию в моменты, когда это необходимо. Электроника также позаботится о поддержании оптимального уровня заряда тягового аккумулятора, который варьируется в диапазоне 20-80%, чтобы обеспечить максимально возможную долговечность элементов. Это также означает, что можно наслаждаться полной производительностью независимо от уровня заряда аккумулятора.
6. Электрический компрессор кондиционера также работает при выключенном бензиновом двигателе.
Практически все современные автомобили оснащены системой стоп-старт, которая выключает двигатель при парковке под светофором или в пробке. Поршневой агрегат приводит в действие компрессор кондиционера. Остановка бензинового двигателя означает, что летом в салон начинает закачиваться более теплый воздух. После превышения разницы температур, предусмотренной конструкторами транспортного средства, двигатель вообще не будет выключаться (или выключаться реже в режиме Eco). В гибридах мы сталкиваемся с этим явлением реже, потому что компрессор кондиционера имеет электрический привод, что обеспечивает больший комфорт вождения летом без необходимости сжигания бензина. Поршневой агрегат срабатывает при необходимости подзарядки аккумулятора
7. Бесступенчатый электронный вариатор, т.е. прочный планетарный редуктор.
Многих водителей беспокоят бесступенчатые трансмиссии из-за умеренного срока службы приводного ремня. В гибридах Тойоты его нет e-CVT - планетарная коробка передач. Она состоит из шести шестерен, простая конструкция которой обеспечивает малый вес, высокую компактность и образцовую долговечность - предположения о трансмиссии не менялись в течение 23 лет. Возможность плавно регулировать передаточное число в зависимости от ситуации позволяет бензиновому двигателю поддерживать максимальную эффективность, что соответствует самому низкому расходу топлива.
8. Гибрид имеет менее сложное моторное оборудование.
Источником проблем во многих моделях автомобилей с поршневыми двигателями является обширное оснащение двигателя. С гибридами риск возникновения проблем ниже из-за меньшего количества компонентов. На борту гибридных автомобилей Toyota и Lexus мы не найдем стартера, генератора (их роль взял на себя генератор), турбокомпрессора, сцепления или ремней. Любознательные люди на фотографиях двигателя, установленного на Приус, наверняка видели шкив. Это всего лишь вращающаяся масса, предназначенная для повышения культуры труда человека.
9. Обслуживание гибрида дешево.
Наличие дополнительных электрических компонентов не удешевляет обслуживание гибридов. Напротив - снижает стоимость сервисных визитов даже для автомобилей с большим пробегом. Как мы уже упоминали, гибридизация позволила избавиться от сцепления, стартера, генератора, турбокомпрессора и ремней. Функция рекуперации энергии в сочетании с щадящим стилем вождения, который предпочитают многие пользователи гибридных автомобилей, снижает скорость износа дисков, блоков, шин и компонентов подвески.
10. Гибриды безопасны
Проведенные в 2004, 2009 и 2016 годах краш-тесты Toyota Prius (2-го, 3-го и 4-го поколения соответственно) не показали, что дополнительные компоненты силового агрегата снижают уровень защиты водителя и пассажиров от последствий столкновения. EuroNCAP трижды награждал эту модель высшей оценкой 5/5 звезд. Исследовательская организация также разбила другие гибридные автомобили Toyota - Yaris III / IV (2017/2020), Corolla XII (2019), C-HR (2017) и RAV4 V (2019). Все испытания завершились оценкой 5/5. На результат повлияла не только хорошая защита от последствий столкновения, но и обширное оборудование безопасности.
Компания также прилагает все усилия, чтобы гибриды были безупречными в техническом отношении. Возможные качественные неисправности устраняются на постоянной основе. Примером может служить заявленная в 2018 году сервисная кампания. Он охватил более миллиона автомобилей Prius и C-HR, потенциально подверженных риску возгорания. Стоит добавить, что у гибридных тяговых аккумуляторов гораздо меньшая емкость, чем у электромобилей - в экстремальной ситуации гибриды должны гореть менее интенсивным огнем, чем «электрики», и их потенциально легче тушить. Риск повредить аккумулятор в случае дорожно-транспортного происшествия невелик, поскольку он находится под задним сиденьем или прямо за ним, то есть в наиболее защищенной части автомобиля.
Если понравилась статья, то обязательно ставьте палец вверх, пишите свое мнение в комментариях и желательно подписаться на канал.