Найти

Автомобили с гибридной силовой установкой

Достоинства электромобилей известны и в рекламе не нуждаются. Во-первых, это отсутствие вредных выбросов. Во-вторых, меньшая стоимость эксплуатации - не надо тратиться на дорогой бензин. В-третьих, комфорт и удобство управления: машина едет практически бесшумно, не нужно переключать передачи (характеристика электродвигателя такова, что при уменьшении оборотов момент возрастает - то есть аналогична вариатору или гидротрансформатору в автоматических КПП). При торможении можно экономить энергию за счет рекуперации (когда электромоторы переводятся в режим генератора и подзаряжают аккумуляторы)- это особенно эффективно в городе или на холмистой местности. Однако, несмотря на столь заметные плюсы серийные электромобили можно пересчитать по пальцам. Даже при госфинансировании программ «электрофикации» автопромышленности во многих странах популярность таких машин остается весьма низкой. И тому есть объективные причины. Пробег без подзарядки у электромобилей редко превышает 100-200 км (у автомобиля с обычным двигателем запас хода на одном баке - около 500 км). Кроме того для обеспечения столь скромного пробега на электромобиль приходится ставить до 20 аккумуляторов класса 6СТ55. Это лишние 300 кг «балласта», ухудшающего динамику, снижающего полезную нагрузку и требующего для своего перемещения в пространстве дополнительной энергии, которой и так не хватает. Да и цена этих аккумуляторов оказывается выше, чем двигателя внутреннего сгорания (по крайней мере в нашей стране). Прибавьте к этому стоимость электромотора, системы управления и... автономного отопителя на бензине или солярке (а как вы думали - с электрообогревом пробег уменьшится еще вдвое, особенно если «ползать» по пробкам). Не забывайте, что года через три аккумуляторы придется менять - значит, приплюсуйте лишний полтинник к себестоимости километра. Электромобиль требует гаража с зарядной станцией - значит, в отпуск или на дачу на нем уже не поедешь. Может, это окупится «дармовым» электричеством? Не такое уж оно и дешевое. С учетом стоимости замены аккумуляторов уже получается перебор, лишающий электромобили какого-либо экономического преимущества перед обычными автомобилями (в конце концов, помешанные на экономии могут просто поставить себе газобалонное оборудование). Таким образом, их «среда обитания» пока весьма ограничена - это внутрицеховой транспорт, парки, стадионы, площадки для гольфа и т.п. Кстати, основную часть выпускаемых электромобилей составляют как раз тележки для гольфа, которые по степени оснащения близки к «инвалидкам» 40-летней давности: легкий открытый кузов с тентом (а то и без), никаких отопителей, кондиционеров, усилителей руля, средств пассивной безопасности и прочих «приблуд».

Автомобили с гибридной силовой установкой , фото 2Автомобили с гибридной силовой установкой , фото 6

Есть ли выход из этого тупика? Он напрашивается сам собой - надо избавиться от дорогих и громоздких аккумуляторов или хотя бы сократить их число до минимума. Но тогда пропорционально сократится и пробег. Не беда - в дополнение к электродвигателю поставим обычный двигатель внутреннего сгорания. В пределах емкости батарей можно двигаться на одном электричестве, а для дальних поездок (которых, как предполагается, будет немного - иначе нет смысла покупать электромобиль) задействуем бензиновый мотор. Такие силовые установки (и автомобили с ними) называют гибридными. Они считаются весьма перспективными, и не без оснований. Сохраняя основные преимущества электромобиля (экономичность, удобство управления, хорошая разгонная динамика, бесшумность), они лишились его главных недостатков - ограниченного запаса хода, «привязанности» к розетке и огромной батареи аккумуляторов на борту. Для таких машин вполне достаточно пробега без включения ДВС порядка 50 км (этого хватит для поездки на работу и обратно в пределах одного города), для чего вполне хватит и семи-восьми батарей. В принципе, их можно сократить еще раза в два, но тогда они станут фактически играть роль буфера для рекуперации энергии, а основная нагрузка ляжет уже на ДВС. Конструктивно возможны различные схемы соединения ДВС и электромотора. При последовательной ДВС вращает вал генератора, который подзаряжает батареи или приводит тяговый электродвигатель. Эта схема позволяет простыми средствами увеличить дальность электромобилей без их перекомпоновки(ведь мотор-генераторную установку можно разместить в любом месте, так как механической связи с колесами тут нет).

Используют ее редко, так как большинство электромобилей сделано на базе серийных малолитражек, поэтому проблема связи мотора с колесами там обычно не стоит. Главный ее недостаток - необходимость дополнительного генератора и низкий КПД трансмиссии при работе ДВС. Нечто подобное устанавливалось на грузовых троллейбусах, чтобы они могли подъезжать непосредственно к воротам предприятий (где контактной сети, разумеется, не было).

Автомобили с гибридной силовой установкой , фото 3Автомобили с гибридной силовой установкой , фото 5

Параллельная схема имеет много разновидностей, но общее у них одно - ДВС имеет механическую связь с ведущими колесами через обычную автомобильную трансмиссию. В этом случае колеса вращает либо электромотор, либо ДВС, либо они оба сразу. Достоинства этой схемы очевидны. При работе основного двигателя экономичность не уступает обычным автомобилям, поэтому такую машину можно успешно использовать и для дальних поездок, и вообще в чисто автомобильном режиме (т.е. без периодической подзарядки аккумуляторов от сети). Разновидностью параллельной схемы можно считать сплит-систему (хотя иногда ее выделяют в отдельный класс), когда ДВС и электромотор соединены с приводным валом через суммирующий дифференциал, который «усредняет» их обороты. Это устройство позволяет отказаться от коробки передач. При разгоне бензиновый двигатель вращает свой вал, но машина стоит на месте - чтобы она поехала, надо затормозить вал электромотора, который пока свободно вращается в обратную сторону. Теперь на его клеммы подается тяговое напряжение, которое создает тормозной момент, и обороты электромотора уменьшаются - машина плавно трогается. Вскоре он полностью останавливается и начинает раскручиваться в «правильную» сторону. Теперь крутящие моменты обоих моторов складываются, обеспечивая интенсивный разгон. Как только разгон закончен и водитель уменьшает усилие на педали газа, электромотор переводится в режим генератора и начинает заряжать батареи. Алгоритм может быть и другим, но в любом случае требуется четкое согласование работы обоих моторов. Такая система используется на серийном автомобиле Toyota Prius, который пользуется немалой популярностью. Кстати, аналогичная по классу Corolla расходует на треть больше бензина.

За счет чего достигается экономия? Во-первых, мотор Prius относительно слабый и настроен на максимальную экономичность, при этом нужную динамику обеспечивает электромотор. Во-вторых, часть энергии рекуперируется. В-третьих, мотор чаще работает в оптимальном режиме (при полной нагрузке). Наконец, в пробках (это самый неэкономичный режим для автомобиля) можно вообще заглушить мотор и ехать на одних аккумуляторах - ведь для электромобиля это, наоборот, самый экономичный режим: сопротивление воздуха отсутствует, часть энергии при «дерганьях» рекуперируется. И не нужно постоянно работать педалью сцепления, на пробуксовку и нагрев которого тоже уходит энергия (как и на нагрев масла в гидротрансформаторе «автомата»). Возможны и другие варианты параллельной схемы. Например, ничего не мешает установить в ведомый мост обычного автомобиля тяговые электромоторы. В этом случае ко всем преимуществам гибридного автомобиля прибавится полноприводность. Или, например, соединить электромотор и ДВС шестеренчатой передачей. Трогаться можно на одном электромоторе, а затем разгоняться с переключением передач, как на обычной машине.

Автомобили с гибридной силовой установкой , фото 1Автомобили с гибридной силовой установкой , фото 7

Другая компоновка использована на гибридном Mercedes-Benz S-класса, который в этом году поступит в продажу. Новый Mercedes-Benz S 400 BlueHYBRID создан на базе модели S350 и оснащен глубоко модернизированной системой привода и трансмиссии. Сюда относятся усовершенствованный бензиновый двигатель V6 с рабочим объемом 3,5 литра, дополнительный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов, семиступенчатая АКПП 7G-TRONIC, оптимизированная под работу с гибридным модулем, необходимые силовые и управляющие электронные устройства, трансформатор, а также высоковольтный литий-ионный аккумулятор. Компактный гибридный модуль представляет собой электродвигатель дискообразной формы, служащий также стартером и генератором. Такая система обладает двойным эффектом: с одной стороны, она помогает сократить расход топлива, а с другой – существенно повышает удовольствие от вождения. Главная заслуга в этом так называемого добавочного эффекта, благодаря которому электродвигатель оказывает двигателю внутреннего сгорания мощную поддержку в фазе разгона, которая отличается большим расходом топлива, создавая дополнительные 160 Нм крутящего момента. От успешного взаимодействия обоих силовых агрегатов в выигрыше остается только водитель – благодаря наличию впечатляющей характеристики крутящего момента и великолепной приемистости. Совокупная мощность составляет, таким образом, 220 кВт/299 л. с., а совокупный номинальный крутящий момент достигает 385 Нм. Помимо этого, новинка S400 BlueHYBRID - первая серийная модель, оснащенная особо мощным литий-ионным аккумулятором, специально разработанным для автомобилей.

К перечисленным удобствам «гибридов» можно прибавить и чисто российские. Например, не будет проблем с пуском - мощный электромотор играючи прокрутит коленчатый вал в любой мороз, а «посадить» штук восемь аккумуляторов надо сильно постараться. Про удобство в городских пробках уже сказано выше, тем более у нас нет альтернативы в виде дешевого массового «автомата».

01.02.2009 17:04
Михаил Ковригин

Читайте также в разделе Автобизнес:

;