Устройство автомобиля

Гибрид: шаг к чистому небу

17 мая 2010

Конец безраздельного господства двигателей внутреннего сгорания (ДВС), по всей видимости, не за горами. Ученые пророчат, экологи требуют, а конструкторы и инженеры соглашаются с ними в том, что вскоре настанет эра электродвигателя. Электродвигатель не загрязняет окружающую среду, обладает идеальной моментной характеристикой ("тянет" с самых "низов"), не требует коробки передач.

Однако на пути к воплощению идеи электромобиля в жизнь стоит несколько существенных препятствий. Основное из них - отсутствие батарей, которые обеспечили бы без подзарядки пробег, сравнимый с пробегом обычного автомобиля на полном баке.

Время зарядки существующих сейчас аккумуляторов намного превышает время заправки автомобиля с ДВС. Кроме того, переход на электрическую тягу порождает другие проблемы. Ведь необходимо создать сеть "электрозаправочных" станций. Потребность в электроэнергии возрастет, а откуда ее брать? Как утилизировать использованные батареи? В общем, вопросов масса. А пока что в реальной автомобильной жизни мы с вами имеем компромисс под названием гибрид.

Гибридная силовая установка состоит из обычного ДВС (как правило, бензинового) и электродвигателя. Первый серийный гибридный автомобиль был выпущен еще в 1997 году фирмой "Тойота". Модель носит название "Приус". К настоящему времени продано более одного миллиона экземпляров по всему миру (в основном в США).

Гибрид сочетает лучшие качества электродвигателя и ДВС. Электродвигатель идеально подходит для режима движения "старт-стоп", то есть, для города. А ДВС оптимально работает в установившихся режимах (загородное движение). Гибридные автомобили оснащаются системой рекуперации, которая позволяет запасать энергию при торможении или движении накатом. В этих режимах колеса вращают электродвигатели, которые, работая уже как генераторы, подзаряжают аккумуляторы.

Различают несколько видов гибридов. По уровню "гибридизации" они делятся на полные, умеренные и подзаряжаемые (plug-in). "Полные" гибриды позволяют автомобилю некоторое время двигаться на одной электротяге. В "умеренных" гибридах электродвигатель используется только как вспомогательное средство для ДВС. Plug-in гибрид - это электромобиль, который можно подключать к обычной электрической сети для подзарядки батарей. Когда заряд батарей заканчивается, в работу вступает ДВС.

По способу подключения ДВС и электродвигателя гибриды бывают последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.

Последовательные гибриды - самая простая схема. ДВС используется только для вращения генератора. Генератор питает ходовой электродвигатель и подзаряжает аккумуляторы. Преимущества такой схемы: ДВС всегда работает в оптимальном режиме, при полностью заряженной батарее его можно отключать. Автомобиль может двигаться только на электротяге, ему не нужны сцепление и коробка передач. Недостатки: часть энергии при преобразовании в цепочке ДВС - генератор - электродвигатель - колеса неизбежно теряется; схема требует более мощных (а, значит, более дорогостоящих) электродвигателя и аккумуляторов. Последовательная схема наиболее эффективна при движении в городе.

При параллельной схеме основным источником энергии является ДВС, а электродвигатель используется только для помощи ему в переходных режимах (старт, ускорение). В установившихся режимах электродвигатель работает как генератор, подзаряжая батареи. По такой схеме выпускает свои гибриды фирма "Хонда" - модели "Инсайт" и "Сивик".

Упоминавшаяся в начале статьи Тойта Приус построена по схеме последовательно-параллельного гибрида. Это самый сложный вид, его можно назвать "гибрид гибрида". В параллельную схему добавляется генератор и делитель мощности. Такая конструкция имеет черты и последовательного и параллельного гибридов: автомобиль может трогаться и некоторое время ехать только на электротяге. В установившихся режимах работает ДВС, при повышении нагрузки в помощь ему подключается электродвигатель.

Делитель направляет часть мощности ДВС на колеса, а другую - на генератор, который, в зависимости от режима движения, либо питает электродвигатель, либо заряжает аккумулятор. Электродвигатель используется для вращения колес или при рекуперативном торможении. В последовательно-параллельном гибриде большую часть времени работает электродвигатель, а ДВС используется в установившихся режимах.

После всего прочитанного возникает логичный вопрос: если все так идеально, почему же мы все до сих пор не ездим на гибридах? Да потому что есть несколько ложек дегтя в этой бочке меда.

Гибриды сложнее и дороже автомобилей с обычным ДВС. За их ремонт возьмется далеко не каждая СТО. Аккумуляторы для гибридов работают в узком диапазоне температур, при низких температурах подвержены саморазряду. Экономией топлива и лучшими экологическими показателями гибриды могут похвастаться только при эксплуатации в городе, в загородном режиме автомобили с дизелями превосходят их.

Поэтому гибриды следует рассматривать как переходный этап к электромобилю будущего. То есть гибридные автомобили - это своеобразный "полигон" для отработки технологий создания емких аккумуляторов, их быстрой подзарядки и систем рекуперации энергии.

Читайте также