Эта статья написана для тех, кто хочет узнать о поведении гибридов на шоссе. Я часто читаю в обсуждениях "гибриды разряжают батарею на шоссе и потом таскают ее с собой без необходимости, что увеличивает расход". Итак, давайте посмотрим.
Как работает гибрид
Оставим в стороне так называемые "мягкие" гибриды. Это автомобили с усиленной электросетью (до 24 или 48 В) и небольшой батареей, спрятанной где-то (часто под пассажирским сиденьем). Это позволяет им немного снизить расход в городе, когда машина заводится. Основная отличительная черта - мягкий гибрид не может работать исключительно на электричестве, без участия двигателя внутреннего сгорания.
Полные гибриды (HEV или FHEV), как и подключаемые гибриды (PHEV), могут работать на электричестве. Основное различие между ними - максимальное расстояние, пройденное без использования двигателя внутреннего сгорания. Запас хода HEV обычно составляет около 1-2 км, PHEV - около 30-60 км за счет значительно большей батареи (у HEV - 1-2 кВт-ч, у PHEV - 8-20 кВт-ч). Ну и, конечно, тот факт, что PHEV можно заряжать от розетки.
Конструкция (например, количество электромоторов) и поведение гибридов варьируются в зависимости от производителя, но принцип всегда один и тот же. Все это можно свести к основным правилам:
Если автомобиль замедляется, он вырабатывает электричество и накапливает его в батарее для последующего использования;
Машина может ехать и ускоряться, даже когда двигатель внутреннего сгорания не двигает цилиндры. Его возможности ограничены максимальной скоростью. HEV теряет эту способность где-то на скорости 55-70 км/ч, PHEV - на скорости около 135 км/ч;
Двигатель внутреннего сгорания и электромотор(ы) могут работать вместе, если это необходимо;
Если двигатель внутреннего сгорания вырабатывает больше энергии, чем нужно автомобилю, излишки сохраняются в батарее;
Каждый гибрид имеет уровень заряда батареи, который он старается поддерживать, если это возможно
Водителю не нужно заниматься всем этим, все происходит автоматически.
Что происходит при езде по шоссе?
На шоссе и у гибридов роль двигателя внутреннего сгорания. С HEV все понятно, есть превышение максимальной скорости, которую автомобиль способен развивать только на электричестве. На PHEV вы можете ездить по шоссе только на электротяге, но это неподходящий способ использования автомобиля. В основном из-за сопротивления воздуха, езда по шоссе требует больших затрат энергии, поэтому батарея разрядится гораздо быстрее, чем обещает производитель в рекламных материалах. На шоссе лучше включить двигатель внутреннего сгорания, а батарею приберечь для тех случаев, когда ее целесообразно использовать (город, окружные дороги).
Минуточку, как это "разрядилась батарея"? Так что это правда, что батарея разряжается, а потом лежит бесполезным мертвым грузом! Нет, это не так 🙂 Под "разрядом батареи" подразумевается, что автомобиль включает двигатель внутреннего сгорания независимо от того, хочет этого водитель или нет.
У каждого гибрида есть определенный уровень заряда батареи, ниже которого он не хочет опускаться. Для моего автомобиля это последние 15% батареи. Если энергии в батарее станет меньше, автомобиль сам включит двигатель внутреннего сгорания.
Давайте покажем это на примерах. Эти снимки сделаны во время недавней поездки на D11. Прошу прощения за качество фотографий, мобильный телефон - это не зеркальная камера 🙂 .
Типичная езда по шоссе с подъемами, ускорениями, обгонами. Двигатель внутреннего сгорания приводит колеса в движение, электромотор помогает. Мгновением позже это может выглядеть так:
Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает чуть больше энергии, чем нужно для движения, излишки накапливаются в аккумуляторе (замедление, спуск с горы и т.д.).
А спустя некоторое время - вот так:
Во время обычной езды автомобиль немного подзаряжает свой аккумулятор. Эти три состояния (и еще несколько возможных, которых нет на фото) чередуются часто, каждые несколько секунд. Автомобиль просто едет сам, что является наиболее энергоэффективным на данный момент. При этом учитывается текущая скорость, потребности водителя (ускорение, замедление), потребности автомобиля в энергии (подъем, спуск, ...) и текущее состояние заряда батареи.
В целом, автомобиль старается поддерживать минимальный уровень энергии в батарее, чтобы она могла помочь двигателю внутреннего сгорания в случае необходимости. На фотографиях это видно по индикатору заряда батареи рядом с текущей скоростью - над текущим состоянием заряда есть две маленькие линии, показывающие точку, когда автомобиль начинает использовать двигатель внутреннего сгорания независимо от того, хочет ли этого водитель.
А почему текущее состояние заряда ниже этого уровня? Автомобиль также учитывает текущую скорость. Автомобиль, движущийся с обычной скоростью, обладает значительной кинетической энергией. Когда вы начинаете тормозить на спуске с шоссе, часть этой энергии попадает в батарею, и обычно все заканчивается именно так, как и должно быть - батарея находится в "минимальном нормальном состоянии":
А затем вы можете продолжить движение обычным гибридным способом, когда автомобиль отключает двигатель внутреннего сгорания при любой возможности:
В целом, даже если автомобиль "таскает с собой" батарею, современный гибрид может получить лучший пробег по шоссе, чем сопоставимые бензиновые двигатели. И близок к топливной экономичности дизелей (имеется в виду на легальных скоростях - при пробеге 250+ км в день на несколько сотен миль в день дизель, очевидно, намного лучше).
А как насчет полностью разряженной батареи?
Может ли это произойти? Да, может. После 300 тысяч миль и 12 лет вождения гибридов я убедился в этом. Так и есть. Я ездил на старом Toyota Prius (2003 года выпуска) в Альпах по крутому затяжному подъему (12%+). На полпути вверх по холму батарея действительно разрядилась и не показывала "ни одной цифры". Мы ехали в гору с двигателем на максимальных оборотах, дроссельной заслонкой в пол, а спидометр показывал максимум 60 км/ч.
Я никогда не сталкивался с разряженной батареей в гибриде, нигде и никогда. А на шоссе даже не приблизился.
Как насчет производительности?
Зависит от водителя. Я стал спокойнее и просто езжу на разрешенных скоростях. Если вас интересует поведение гибрида на высоких скоростях, вам нужно читать в другом месте...
И, наконец, я прилагаю пару фотографий с того автобана, чтобы проиллюстрировать.