Чим відрізняються різні види гібридних автомобілів?
Останнім часом з’явилася величезна безліч видів гібридних автомобілів. Вони різняться різними формами і розмірами. Незважаючи на єдину структуру, гібридні автомобілі можуть докорінно відрізнятися від інших типів гібридних автомобілів. Тому, якщо ви бачите перед собою дві машини з однаковими шильдиками «Hybrid» на задній частині машини, знайте, що з великою часткою ймовірності ви дивитеся на абсолютно різні автомобілі.
Мета даної статті – проста, конкретизувати які бувають гібридні автомобілі, технології, які кардинальні відмінності існують між ними і чому іноді не можна порівнювати такі автомобілі між собою. Також як не можна зіставляти невибагливий Chevrolet Volt і вражаючу Ferrari LaFerrari, не дивлячись на те, що перед нами начебто технологічно однакові машини.
За тПорадицією, перш ніж почати перераховувати різні види технологій, що застосовуються на цих автомобілях, почнемо свою розповідь з короткої історії їх розвитку. Ви напевно здивуєтеся, коли дізнаєтеся, що перший в світі гібридний автомобіль був створений у 1900 році і свою геніальну руку до нього доклав ніхто інший як Фердинанд Порше.
Честь стати першим у світі гібридним автомобілем випала Lohner-Porsche Mixte Hybrid. Дітище Lohner-Werke і Фердинанда Порше було вперше показано на Всесвітній автовиставці в Парижі на початку XX століття році. Тому можна з усією серйозністю стверджувати, ідея гібрида не нова, їй понад сто років.
Це цікаво: Електричні автомобілі були популярними 100 років тому. Історія повторюється
Lohner-Porsche був бензиново електричним автомобілем, який використовував двигун внутрішнього згоряння в якості генератора і свинцево-кислотні акумуляторні батареї живили електродвигуни, встановлені безпосередньо на маточинах автомобіля. Це була перша гібридна версія автомобіля здійснила світової фурор!
Минуло 60 років і ще один легковий автомобіль вніс свій вагомий внесок у майбутній розвиток гібридних автомобілів, AMC Amitron. Він став першим американським автомобілем, який почав використовувати систему рекуперативного гальмування, життєво важливу технологію в області гібридних транспортних засобів, починаючи від микрогибридов і закінчуючи повноцінними гібридними машинами.
Але основний розвиток сучасної гібридної історії автомобілів починається в 1990-і роки, в епоху, що дала людству овечку Доллі, поп-музику і падіння залізної завіси.
І так, розглянувши основи, давайте дізнаємося, скільки всього існує типів гібридних транспортних засобів. Тут зробимо невелику ремарку, насправді невідомо точної кількості гібридних систем, оскільки кожен автовиробник створює власні, відмінні від інших схеми гібридів. Але якщо поділити основні типи, ми нарахуємо п’ять шість категорій гібридів, а саме:
|
|
Паралельний гібрид |
Паралельна гібридна система опинилася в центрі уваги завдяки розробкам Хонда, з приходом першого покоління Insight. Ця японська модель в часи дебюту була схожа НЛО за зовнішнім виглядом, її дизайн випромінював новаторство і навіть флюїди авантюризму. В автомобілі було всього два місця, а витрата палива суперавтомобіля становив неймовірні 3.9 л/100 км, що на ділі показував – автомобіль був, не тільки красивий собою, але і незвичайний внутрішньо.
Що було незвичайним в цій машині? Нутрощами екологічного звіра Honda Integrated Motor Assist стали паралельні гібридні системи. У першому поколінні Honda Insight, додаткова система ще не могла виробляти достатню кількість електроенергії для автомобіля в поодинці. Розрахунок був дещо в іншому, додати корисного помічника стандартного ДВС мотору.
На пальцях схема будови силової установки автомобіля така, що електричний двигун безпосередньо з’єднаний з трансмісією (наприклад, розташований на колінчастому валу), з допомогою чого забезпечується додаткова потужність при розгоні і підзарядка акумулятора при гальмуванні.
Перше покоління Insight не було здатне використовувати лише електричну енергію, також, як Honda CR-Z не змогла цього зробити в 2010 році. У зв’язку з цим, першопрохідника неможливо назвати повноцінним гібридом», приміром, як BMW i8.
Тим не менш ідея прижилася, з’явилися інші варіанти паралельних гібридних транспортних засобів, що включають в себе гібридні Honda Accord і Volvo XC90 T8 Twin Engine. Ці варіації живі досі, і цілком непогано себе почувають і процвітають. Volvo, наприклад, використовує електродвигун для приводу задніх коліс, що дозволяє розвантажити ДВЗ при роботі повного приводу, якісно підвищуючи потужність.
Що стосується переваг паралельних гібридних транспортних засобів, у них спостерігаються менші втрати при передачі енергії на шляху від двигуна до коліс, що дуже важливо при зменшенні витрати палива.
Суть паралельних гібридів в тому, що вони більше покладаються на двигун внутрішнього згоряння, ніж на електромотори.
|
|
Послідовно-паралельна схема гібридного автомобіля |
Якщо у гібридній схемі для вас найважливіше економія палива, то послідовно – паралельна гібридна система те, що доктор прописав. Відрізняється гнучкими можливостями використання, оскільки в цій установці на рівних використовуються два джерела приводу: стандартний електродвигун і двигун внутрішнього згоряння.
Різниця між даною системою і паралельним гібридом є те, що послідовно-паралельна гібридна схема використовує планетарні передачі, тим самим поділяючи потужність між двигуном внутрішнього згорання і електромотор. В залежності від автомобіля, поділ потужності може відбуватися в пропорції 100 відсотків ДВС та 100 відсотків електродвигуна. Гнучкість роботи також можлива завдяки будь-яким процентним співвідношенням між ними. Найбільше застосування послідовно-паралельною гібридною системи Toyota Hybrid Synergy Drive (Гібридного синергетичного приводу), було наголошено на відомому Toyota Prius.
Як випливає з назви, послідовно-паралельна гібридна установка поєднує переваги і недоліки паралельних і послідовних гібридів. Тим не менш, вона значно ефективніша, ніж паралельна або послідовна гібридна схеми. Крім надзвичайно популярною Toyota Prius, послідовно-паралельні схеми використовуються в Ford Fusion Hybrid і моделях Lexus CT 200h, LS Hybrid, RX Hybrid, а також кросовері NX Hybrid.
|
|
Класична гібридна схема, послідовна |
Пам’ятайте перший гібридний автомобіль, Lohner-Porsche, про який ми згадували на початку оповідання? Здасться неймовірним, але саме Lohner-Porsche став далеким предком – прабатьком BMW i3 REx, Chevrolet Volt і навіть гоночного гіперкара Fisker Karma.
Для простоти розуміння пояснимо, послідовна гібридна схема являє собою електрокар розширеного діапазону. Вікіпедія відносить до гібридів цієї категорії автомобілі EREV (електричні транспортні засоби розширеного діапазону), REEV (електромобіль зі збільшеним запасом ходу) і BEV (автомобілі на електроакумуляторами). Незалежно від того, до якого типу належить автомобіль, великою перевагою послідовного гібриду – є його простота, так як машина пересувається за рахунок електромотора/ів, а не за допомогою ДВС.
У двигуна внутрішнього згоряння одна роль, вона полягає у виробництві електроенергії, по суті, мотор – це генератор. Знаєте про це чи ні, але більшість дизельних локомотивів у всіх країнах – це і є послідовні гібриди, в яких величезних розмірів дизельні двигуни приводять у рух генератори постійного або змінного струму.
Основний мінус послідовних схем полягає в тому, що вони дорогі у виробництві, ніж паралельні гібриди або навіть повністю електричні транспортні засоби. Наприклад, різниця у вартості між i3 EV BMW і BMW i3 становить $3.850.
|
|
Плагін гібридна варіація |
Ім’я говорить саме за себе, Plug-in hybrid, автомобіль здатний заряджатися від електромережі. Для нього стає превалюючим використання розетки, а не підзарядка від бензинового або дизельного двигуна.
Автомобілі PHEV досить різноманітні, починаючи від Toyota Prius Prime до Ford Fusion Energi і закінчуючи мінівеном Chrysler Pacifica Plug-In Hybrid.
Цей вид «гібридизації» автомобіля передбачає наявність великих батарей, ніж у звичайних гібридах. Наочний приклад: гібридний Hyundai Ioniq встановлюються 1.56 кВт⋅год літій-іонні полімерні акумулятори. Плагін-гібридний варіант Hyundai Ioniq, з іншого боку, поставляється з 8,9 кВт⋅год літій-іонним пакетом полімерних батарей.
Звідси можна зробити такий висновок, що головним недоліком варіації PHEV у порівнянні з гібридами інших систем – додатковий вагу великий батареї. Тим не менш, найпростіший спосіб обійти найбільшою недолік гібрида, їздити в електричному режимі на короткі відстані. Поступивши таким чином, одному з власників Volt вдалося проїхати 1.000 миль (1.600 км) витративши всього 22 літра палива, так як він головним чином їздив на своєму гібридному авто на відстань в 16 км на та з роботи. Якщо правильно застосувати кмітливість, вигоду можна витягти скрізь.
|
|
Mild Hybrid «М’який» гібрид |
Mild Hybrid або «М’який» тип гібридів також ставиться на гібридні автомобілі. Ви будете дуже здивовані й навіть шоковані, але такі зовсім не екологічні автомобілі як Ferrari LaFerrari і Chevrolet Silverado (версія Hybrid eAssist) мають одну спільну рису з невеликим міським хетчбеком Suzuki Baleno SHV, всі ці автомобілі застосовують для привода схему «Mild Hybrid». У загальному і цілому, «м’який» гібрид схожий за технічними характеристиками на паралельний гібрид, але функції її обмежені.
Іншими словами, м’який гібрид використовує електродвигун, щоб забезпечити невеликий відсоток допомогою двигуна. Суттєвою відмінністю цього виду гібридів стає те, що вони не здатні надати автомобілю повністю електричний хід.
І це, дорогий читачу, головна причина, з якої ця установка називається “м’яким” гібридом, тобто не повноцінним. Так звана система Kinetic Energy Recovery (або KERS), вона ж система рекуперації кінетичної енергії, що застосовується у Формулі-1, також працює з цим типом гібридних автомобілів.
Згідно схеми, в гіперкар LaFerrari, з атмосферним двигуном V12, крім суперпотужного бензинового мотора, динаміку підтримує невеликий електричний двигун. Те ж саме відбувається в Silverado і Suzuki Baleno.
|
|
Микрогибридная установка |
І нарешті, микрогибридная установка, винайдена десь у глибині відділу маркетингу автомобільних компаній. Хтось визнає в цій системі окрему гілку. Хтось каже, що її не існує. Тим не менш шоста версія гібриду продовжує розвиватися і стає все краще з року в рік.
Микрогибридные системи Mazda i-Eloop входять в набір систем Mazda6, Ford Auto Start-Stop (встановлюється в 2017 Ford F-150 з 3,5-літровим EcoBoost V6) і Kia Idle Stop&Go. У більш широкому сенсі, микрогибридный автомобіль, та машина, яка використовує якусь старт-стоп систему.
Інший аспект, який відокремлює микрогибриды від справжніх гібридів є те, що ці транспортні засоби використовують тільки викопне паливо для двигунів, ніякої електроенергії для пересування.
Всього існує три типи мікро-гібридів.
Тип 1 відноситься до транспортних засобів, оснащених системою старт-стоп.
У другій тип крім системи старт-стоп входить функція рекуперативного гальмування.
Що ж стосується 3 типу, то микрогибрида повинна бути система старт-стоп, система рекуперативного гальмування, свинцево-кислотні акумулятори, зроблені за технологією AGM і блок стартер/генератора. Останній замінив генератор і стартер, а батарея AGM у свою чергу підтримує високий електричний струм.
