Стремление снизить расход топлива и сохранить быстроту заправки привело к появлению гибридов. На таких автомобилях используется двигатель внутреннего сгорания и дополнительный электродвигатель. Существует несколько разновидностей гибридов, отличающихся принципом работы компонентов силовой установки.
Самые свежие новости в нашем Телеграме!
Подпишитесь, чтобы всегда быть в курсе событий
Подписаться
Общие сведения
Двигатели внутреннего сгорания выдают оптимальные характеристики в достаточно узком диапазоне оборотов. Установка турбин позволяет сместить пиковые характеристики в зону низких частот вращения, но ДВС все равно требует использования многоступенчатой коробки передач. Наличие трансмиссии снижает КПД силовой установки, кроме того, в коробке обязательно использование передачи заднего хода. Электродвигатель имеет равномерные характеристики во всем рабочем диапазоне, позволяет менять направление вращения ротора и может быстро запускаться или останавливаться, а также практически мгновенно менять обороты. Основной проблемой электромобиля является батарея – аккумулятор достаточно долго заряжается, а для эксплуатации машин требуется развитая сеть заправочных станций. Гибридная силовая установка позволяет повысить общий КПД и устранить проблему с зарядкой, которая осуществляется от генератора.
Типы гибридов
Производители предлагают гибриды:
- Последовательного типа, где двигатель соединен с генератором, а с ведущими колесами связаны тяговые электромоторы. Также возможно применение вспомогательной связки ДВС с ведущими колесами.
- Параллельного типа с соединением тягового электромотора и ДВС с ведущими колесами через дифференциал, позволяющий использовать компоненты по отдельности или вместе. Электрическая тяга используется при разгоне, затем электромотор переводится в режим генератора для подзарядки тяговой батареи.
- Последовательно-параллельного типа с использованием планетарного редуктора для распределения потоков мощности от ДВС и тягового электродвигателя. На средней скорости автомобиль передвигается на электрической тяге, ДВС подключается только для зарядки батареи. При увеличении скорости автомобиль переводится на бензиновый двигатель, электрические компоненты отключаются.
На борту гибридного автомобиля ставится высоковольтная батарея, запас хода зависит от емкости аккумулятора. Наиболее удобны и экономичны подзаряжаемые гибриды PHEV, которые фактически являются смесью электромобиля и классической машины с ДВС. Батарея позволяет проехать 60-80 км на электрической тяге, ДВС включается кратковременно, позволяя получить расход топлива менее 1 л на 100 км. После разряда тяговой батареи автомобиль движется за счет ДВС, одновременно осуществляется зарядка аккумулятора. На автомобиле есть разъем для зарядки батареи от внешнего источника тока – т.е. как и стандартного электромобиля.
Также существуют так называемые мягкие гибриды, оснащенные стартер-генератором и второй бортовой сетью напряжением 48 В с малогабаритной батареей. Автомобили не рассчитаны на движение на электрической тяге, стартер генератор используется для пуска двигателя и в режиме разгона, а также для подзарядки батареи напряжением 48 и 12 В (на борту сохраняется сеть, стандартная для машин с ДВС). На части машин ДВС отключается при каждом снятии ноги с педали газа, стартер-генератор осуществляет подпитку электроники автомобиля. Мягкий гибрид отличается несколько меньшим расходом топлива в городском цикле и во многом представляет собой маркетинговый ход для привлечения покупателей.
Экономическая составляющая
Основной смысл гибрида – сокращение затрат жидкого топлива, но стоимость автомобиля с комбинированной силовой установкой всегда выше, чем на машины с классическим ДВС. Сколько времени уйдет на перекрытие разницы в цене за счет экономии горючего – вопрос сложный. В лучшем случае экономия составит 1-2,5 л на 100 км, что эквивалентно 60-150 руб. при ценах на топливо в реалиях конца лета 2024 г.
Рассмотрим конкретный пример – автомобиль Geely Atlas предлагается как с классическим ДВС, так и с упрощенной гибридной силовой установкой (мягкий гибрид). Разница в цене между автомобилями в схожей комплектации составит около 200 тыс. руб. Но на гибриде устанавливается система полного привода и более мощный бензиновый двигатель. В результате динамика разгона до 100 км/ч улучшается всего на 1,1 секунды, а расход топлива снижается на 0,6-0,7 л на 100 км. Экономия на бензине будет эфемерной, гораздо важнее наличие полного привода – критический для ряда покупателей момент.
Наибольшая экономия будет у владельца гибрида PHEV, эксплуатируемого в городе на малые расстояния. В этом случае машина будет передвигаться на электрической тяге, заправка бензином практически не потребуется. Важное условие – необходимо наличие зарядной станции, в идеале устройство должно находиться по месту жительства. В этом случае автомобиль можно заряжать ночью, пользуясь меньшей стоимостью электроэнергии.
От теории перейдем к реалиям – рассмотрим стоимость Skoda Kodiaq II поколения на рынке Чехии. Базовая комплектация с 1,5-литровым двигателем мощностью 110 кВт обойдется минимум 980 тыс. крон и будет расходовать около 6,6 л на 100 км. Модификация PHEV имеет мощность 150 кВт и цену 1,15 млн крон, а расход составит 0,5 л на 100 км. Разница в цене будет 170 тыс. крон, литр бензина по состоянию на август 2024 г. в Чехии составляет 38 крон за литр. Таким образом, на 170 тыс. крон можно купить 4473 л топлива, которого хватит на 65-70 тыс. км пробега.
Гибрид PHEV выгоден при больших пробегах, а также из-за жестких экологических требований в Европе, а также налоговых и прочих льгот. Выполненный выше расчет не учитывает затраты владельца на электричество, а также не предусматривает выезды на автомобиле на дальние маршруты. С учетом всех нюансов срок окупаемости PHEV только увеличится и явно перевалит за 100-120 тыс. км. Уповать на рост цены на топливо большого смысла нет, увеличение стоимости бензина наверняка потянет вверх и расходы на электроэнергию. Расчет для РФ выполнить сложно из-за отсутствия машин PHEV на рынке, но цифры будут весьма близкими к европейским.
Улучшение динамики
Наличие электродвигателя позволяет получить дополнительный крутящий момент при разгоне. В результате гибридный автомобиль ускорится быстрее конкурента с ДВС, имеющего сопоставимые вес и мощность. Но разница будет не впечатляющей – в пределах 0,5-1 секунды. Для стимулирования сбыта гибридов производители идут на простой трюк – машины с гибридной силовой установкой имеют улучшенное оснащение или комплектуются ДВС с повышенными характеристиками. Если покупателю важны какие-то опции, то он вынужденно купит автомобиль с гибридной силовой установкой.
Усложнение конструкции
Введение дополнительной сети, тягового двигателя и батареи усложняет конструкцию автомобиля. На новой машине проблем может не возникнуть, большинство неисправностей явно подпадет под гарантию и будет устранено бесплатно. Но покупка гибрида с пробегом может быть сопряжена с рисками – ресурс тяговой батареи достаточно велик, хотя и не бесконечен. При этом гибридная силовая установка содержит ДВС, владелец должен регулярно обслуживать двигатель – менять масло, фильтры, свечи. Таким образом, по стоимости содержания гибрид не отличается от машин с классическими ДВС и проигрывает электромобилям.
Удобство эксплуатации
Гибридный автомобиль не привязан к зарядным станциям, выгодно отличаясь от электромобиля. После разряда тяговой батареи машина передвигается за счет ДВС, заправка бака занимает пару минут. Важно учесть, что на гибридах используются баки меньшего объема, поскольку часть пространства под полом кузова расходуется на установку высоковольтной батареи и электроники. По этой же причине на машине может отсутствовать полноразмерное запасное колесо – с завода автомобиль комплектуют аптечкой для ремонта шин и электрическим насосом.
Тяговая батарея состоит из ячеек, которые можно менять. Установка полностью нового аккумулятора требуется только в случае его разрушения в ДТП. Владельцу нужно регулярно проверять состояние батареи в сервисе и своевременно менять ячейки. Тест нужно проводить при каждом ТО автомобиля или при появлении ошибок – электроника всегда предупреждает водителя о наличии проблем с батареей. Ремонт батареи проблематичен только для гибридов ранних моделей из-за отсутствия на вторичном рынке относительно исправных тяговых АКБ. На распространенных в РФ Toyota Prius 20-летнего возраста в большинстве случаев электрическая тяга отсутствует.
Заключение
Целесообразность приобретения автомобиля с гибридной силовой установкой определяет покупатель. Машина будет расходовать меньше топлива, но гибрид обойдется дороже моделей с классическим ДВС. С другой стороны, уровень оснащения гибридов будет выше, что стимулирует продажи.