Типы гибридных автомобилей

Гибридные автомобили являются идеальным вариантом для тех, кто уже всерьёз заглядывается на электрокары, но по каким-либо причинам пока не может полностью отказаться от двигателя внутреннего сгорания. Сегодня на авторынке гибридов представлено огромное множество. Мы расскажем, какими они могут быть, заострив внимание на особенностях каждого типа, а также обозначим основные преимущества и недостатки подобных транспортных средств.

Что такое гибриды?

Общая черта всех гибридных автомобилей – наличие двух двигателей, электрического и классического двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Электромотор в связке с высоковольтной литий-ионной батареей может как служить основным тяговым агрегатом, так и помогать двигателю внутреннего сгорания при разгоне. Кроме того, в момент торможения автомобиля или же во время его движения накатом электродвигатель способен переключаться в режим рекуперации, преобразовывая кинетическую энергию от вращения колёс в электрическую, идущую на подзарядку тяговой батареи.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) либо самостоятельно приводит колёса в движение, либо служит генератором электроэнергии для батареи, от которой впоследствии запитывается электромотор.

Источники энергии, используемой для передвижения машины, способны работать как одновременно, параллельно друг другу, так и по отдельности.

Типы гибридов

В зависимости от логики работы двигателей выделяют несколько типов гибридных автомобилей. Кроме того, на классификацию этих машин влияет характер зарядки аккумуляторной батареи. Пополняться энергией последняя может не только за счёт работы ДВС и процесса рекуперации, но и от внешних источников (зарядной станции/электросети).

Микрогибрид

Micro hybrids именуются гибридами лишь условно, так как в их конструкции нельзя выделить тяговой батареи и электродвигателя как такового. Движение осуществляется исключительно за счёт двигателя внутреннего сгорания. Электропривода на колёса в таких автомобилях изначально не предусмотрено. Зато применяется здесь система «start/stop», предполагающая, что стартер не только запускает мотор в момент начала движения, но и глушит его при остановках и движении накатом. Генератор во время разгона отключается, чтобы не лишать мотор силы, а вот в момент торможения он наоборот автоматически активируется.

Экономия топлива в автомобилях данного типа составляет всего 5-8%. Однако, модели наделены достойными функциональными показателями. Да и стоимость микрогибридов марок Audi, BMW, Toyota, Mercedes-Benz вполне приемлема. Это и объясняет их популярность.

Мягкий гибрид (MHEV)

Эти гибридные машины не способны двигаться полностью на электрической тяге. Причиной тому является отсутствие связи между колёсами и электрическим мотором. Он, выполняющий роль стартера-генератора, призван усиливать работу двигателя внутреннего сгорания. В момент старта электродвижок позволяет машине максимально ускориться. Разгон с места осуществляется буквально за доли секунды. При торможении электромотор ловит кинетическую энергию, преобразует её в электрическую, а затем уже накапливает в батарее. В последующем эта энергия расходуется на помощь ДВС в разгоне машины, а также на обеспечение работы всей автомобильной электрики. В мягких гибридах бензиновый двигатель может глушиться ещё до полной остановки машины.

Электромотор, соединённый с коленвалом ДВС, максимально задействован лишь во время низкоскоростного движения и в процессе ускорения. Как только скорость движения превышает определённый порог (примерно 50-60 км/ч), электродвигатель автоматически отключается. Машина едет только за счёт двигателя внутреннего сгорания. Он в мягких гибридах обычно устанавливается меньшего объёма и мощности, нежели чем в классических авто.

Благодаря работе электрического мотора удаётся увеличить эффективность используемого топлива и заметно снизить вредные выбросы в атмосферу. Экономия бензина подчас достигает 20%.

Доступность автомобилей MHEV (от англ. mild hybrid electric vehicle) объясняется невысокой стоимостью используемых в них электрических батарей. Последние обычно имеют небольшой объём – 5-10 кВт/ч с напряжением 48 В.

Типичные мягкие гибриды (Audi A7/A8, Mercedes-Benz C-класса, BMW 7 Active Hybrid), как и микрогибриды, не нуждаются в подзарядке от сети.

Полный гибрид (FHEV)

Авто данного типа способны передвигаться полностью на электротяге. Экономия топлива достигает 30%, а иногда и 50%. Классификация FHEV-машин (от англ. full hybrid electric vehicle) производится с учётом того, какую роль в них выполняет ДВС – тяговой силы или генератора, запитывающего энергией электродвижок.

Параллельный гибрид
Принцип работы parallel hybrid понятен из самого названия. Двигатели двух разных типов в параллельных гибридах могут полноценно работать автономно друг от друга: как вместе (параллельно), так и по отдельности.

Двигатель внутреннего сгорания может работать самостоятельно, непосредственно приводя машину в движение. А может служить подзарядке батареи электрического мотора. Также и электромотор может как крутить колёса машины, так и выступать подспорьем для бензинового двигателя, обеспечивая его повышенную мощность и заметную экономию топлива.

По конструкции параллельные гибриды схожи с мягкими гибридами. Но электродвигатель в них намного мощнее. За счёт этого автомобиль в некоторых режимах может перемещаться исключительно на электротяге. Это оказывается максимально удобным и экономичным во время движения по городу, перемещения в пробке или на парковке. Впрочем, автономность электродвигателя у данных гибридов не очень высокая. Литий-ионная или никель-металлгидридная батарея ёмкостью до 15 кВт/ч гарантирует лишь около 100 километров хода. Ограничения накладываются и на возможность резкого набора скорости.

При движении на электротяге двигатель внутреннего сгорания никак не участвует в кручении колёс, так как посредством специальной муфты оказывается отсоединён от трансмиссии. Он включается в работу лишь в тех ситуациях, когда нужна мощь и динамика.

Гибридные модели параллельного типа (например, Honda Civic Hybrid, Porsche Panamera, Range Rover Hybrid, Aurus Commendant) чаще всего наделены коробкой переключения передач типа «автомат» или «вариатор».

Электрополноприводный гибрид
Иногда в параллельных гибридах двигатели подсоединены к разным осям колёс. Передняя пара колёс вращается обычно бензиновым мотором, задняя пара приводится в движение электрическим двигателем с собственным редуктором. В момент, когда машина тормозит или движется за счёт ДВС, электромотор переключается в режим генератора и заряжает тяговую батарею.

В таких гибридах механической связи между ДВС и электромотором внутри машины нет. Связывает их лишь так называемая «внешняя трансмиссия», в качестве которой выступает дорога.

Естественно, что называть гибриды данного типа полноприводными можно лишь условно. Однако, в непростых дорожных условиях они действительно ведут себя более уверенно, нежели обычные параллельные «собратья».

Примером электрополноприводных моделей могут послужить Mazda Demio e-4WD и Lexus RX 350h.

Последовательный гибрид
В последовательных гибридах бензиновый двигатель механически никак не связан с трансмиссией, и это принципиально важно. Он служит лишь генератором для подзарядки батарей электромотора. Последний как раз и приводит в движение колёса.

То есть изначально series hybrid движется на электротяге. Заряженной батареи в зависимости от конкретной модели хватает примерно на 120-350 километров. Если поездка предполагает преодоление большего расстояния, система запускает ДВС. Он заряжает батарею. Движение продолжается также за счёт работы электромотора. Иногда в названиях моделей гибридов данного типа используется словосочетание «range extender» – «увеличитель запаса хода». Оно идеально описывает суть описанного нами принципа работы двигателей.

По своей сути такие авто ближе к электрокарам. Об этом говорит и электрический привод на колёса, и отсутствие коробки передач. А двигатель внутреннего сгорания здесь – некая страховка на случай внезапного разряда батареи. При этом у последовательных гибридов нет ограничений по ходу. И если маршрут чистых электрокаров необходимо подстраивать под сеть зарядных станций, то этот гибрид достаточно просто досыта заправить бензином. Исправно функционирующий ДВС способен с лихвой обеспечить электромотор необходимым зарядом батареи.

Работа двигателя внутреннего сгорания в оптимальном режиме направлена только на генерацию электричества для электромотора. Это позволяет заметно снизить потребление машиной топлива (на 40-50%) и, соответственно, уменьшить объём и токсичность вредных выбросов.

Естественно, что последовательные гибриды – Honda Civic Hybrid, BMW i3 REX, Voyah Free – имеют технически более сложную конструкцию, а потому и более высокую стоимость.

Параллельно-последовательный гибрид
Эти машины способны эргономично совмещать оба источника энергии, заряжать батарею электродвижка от ДВС при остановках и в моменте плавного, размеренного движения. Кроме того, в них сохраняется функция накопления энергии при рекуперативном торможении.

Особенностью parallel-series-hybrid является отсутствие обычной трансмиссии. Электромотор с бензиновым двигателем соединяет планетарный редуктор, который максимально плавно и бесступенчато передаёт крутящий момент с обоих двигателей на колёса.

ДВС и электродвигатель также способны работать одновременно. Преодоление больших расстояний чаще возлагается на бензиновый двигатель, однако, свободно перемещаться машина может и на электроэнергии. Электромотор в большинстве случаев без труда разгоняет машину. Двигатель же внутреннего сгорания помогает ей поддерживать постоянную скорость. При торможении мотор уходит в режим рекуперации. Иногда в параллельно-последовательных гибридах движение задним ходом допустимо только на электротяге.

Лидерство в разработке подобных гибридов по праву принадлежит компании Toyota. Легендарный Toyota Prius, а также вдохновлённые им GAC Trumpchi M8, Chery Tiggo 8 Pro e+ и масса других высокотехнологичных моделей отличаются завидной экономичностью и экологичностью, высокой производительностью и увеличенной дальностью хода. Главным и, пожалуй, единственным минусом этих автомобилей является их стоимость.

Подключаемый гибрид (PHEV)

В качестве подключаемых или подзаряжаемых могут выступать любые полные гибриды. Все они имеют возможность полноценно передвигаться на электротяге. Однако, более ёмкую батарею PHEV-машины (от англ. plug-in hybrid) водитель может подзарядить самостоятельно, условно подключив её к сети. Несколько часов подзарядки добавляют машине дополнительные 50-60 километров уверенного хода. Это особенно актуально и выгодно для тех автовладельцев, которые ежедневно совершают недалёкие поездки по маршруту «дом-работа-дом». Частая зарядка батареи от внешних источников питания позволяет свести к минимуму использование ДВС. Заявленная экономия топлива подчас составляет до 70%.

При большой ёмкости батареи мощность электромотора в подключаемых гибридах обычно превышает 100 лошадиных сил. Следовательно, машина может легко разгоняться до 100 с небольшим километров в час. Однако, если разгон происходит резко, с рывками, в параллельных и параллельно-последовательных моделях в работу неизбежно включается ДВС. А при его активации сэкономить топливо уже не получится.

Наиболее известные представителя данного типа – Toyota Prius Prime, Mitsubishi Outlander PHEV, Porsche Cayenne Turbo S E-Hybrid Coupe, Volvo XC90.

Преимущества

Любой гибридный автомобиль изначально более надёжен. При наличии в конструкции сразу двух двигателей отказ одного из них не является столь критичным. У водителя практически всегда есть возможность проехать на функционирующем моторе то или иное количество километров. Следовательно, риск остаться посреди пустынной незнакомой трассы на обездвиженном автомобиле максимально снижен.

Использование электрического движка помогает сократить потребление горючего топлива. Иногда эта экономия очень ощутима. Меньшее количество сжигаемого топлива даёт меньший объём выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

Электрический двигатель, включаемый в работу при низких скоростях или в качестве полноценного источника энергии для перемещения, работает очень тихо. А потому езда на гибриде отличается повышенным комфортом.

Недостатки

Гибриды намного дороже машин с бензиновым или дизельным двигателем. Траты на обслуживание и тем более ремонт подобных автомобилей также весьма ощутимы. Да и проблема с поиском специалистов, разбирающихся в сложной конструкции гибридов и готовых выполнить работы максимально качественно, даже в крупных городах стоит сейчас достаточно остро.

Не стоит забывать и про необходимость периодической замены литий-ионных батарей гибридных машин. По мере деградации батареи электромотор будет включаться в работу всё реже и реже. А это значит, что от былой экономии топлива со временем не останется и следа.

Вместо заключения. Какой гибрид выбрать?

Чтобы сделать выбор в пользу гибридного автомобиля того или иного типа, нужно чётко понимать, для чего именно вам нужна подобная машина.

Если в приоритете езда на небольшие расстояния, ограничиться можно параллельным или подключаемым гибридом. Если средства ограничены, а ощутить прелесть скоростного вождения всё же хочется, есть смысл приглядеться к мягким гибридам. При необходимости преодолевать за раз до ста и более километров пути стоит присмотреться к качественным последовательным или параллельно-последовательным гибридам. Совершив покупку, вы сможете по достоинству оценить и все преимущества электрокара, и надёжность машины с мощным бензиновым двигателем. Бонусом станет отличная динамика движения, ощутимая экономия на топливе, а главное – не ограниченная запасом хода дальность перемещений.