Статья от 1 февраля 2021 года

Гибридная силовая установка – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. В зависимости от конструкции они могут приводить автомобиль в движение как по отдельности, так и одновременно. За управление этой системой  отвечает бортовой компьютер автомобиля, который решает, какой силовой агрегат нужно задействовать в зависимости от режима движения.В самом общем виде устройство гибридного автомобиля представлено на этом рисунке:

В последние двадцать лет гибридные автомобили получили широчайшее распространение и представлены в модельном ряду практически любого автопроизводителя от Сузуки до Феррари, что обусловлено их преимуществами: гибридная силовая установка не только способствует значительной экономии топлива и уменьшению выбросов выхлопных газов, но обеспечивает двигателю дополнительную мощность при интенсивном разгоне.

Сегодня в массовом сегменте гибридных автомобилей безоговорочное лидерство имеют японские бренды  — именно им удалось достичь поистине выдающихся эксплуатационных характеристик, соотношения «цена-качество» и предложить потребителю наименьшую стоимость каждого пройденного километра его автомобиля, в то время как у европейских брендов гибридные технологии развиваются в основном в премиум сегменте. Яркий тому пример — автомобили Range Rover.

Мы расскажем вам, какими бывают гибридные установки в зависимости от конструкции электрической части комбинированного силового агрегата. У каждого класса есть свои преимущества и недостатки, различаются они и эффективностью.

1. Микрогибриды (Micro hybrids) — это базовая ступень классификации и по своей сути они не являются полноценными гибридами: в них электричество ещё не помогает бензиновому двигателю, а, скорее, не мешает ему работать благодаря наличию «умного» генератора, который отключается на разгонах, минимизируя нагрузку на ДВС, а нужную другим агрегатам машины электроэнергию старается вырабатывать только при замедлении хода. Первыми «умный генератор» внедрили в BMW. В японских машинах эта установка реализована в Mazda6.

Плюсы: простота, низкая цена, не увеличивает массу автомобиля 
Минусы: минимальная эффективность

Заявленная экономия топлива: 2–5%

Где встречается: Mazda6, Mini Cooper, BMW 1 серии

2. «Мягкие» гибриды (Mild hybrids – MHEV) – в них электромотор работает совместно с бензиновым двигателем, улучшая динамику автомобиля. Но двигаться только на электротяге такая машина ещё не может.

В основе конструкции находится электромотор двойного действия (так называемый стартер-генератор), соединённый с бензиновым двигателем. При торможении осуществляется рекуперация – подзарядка батареи, а на разгоне накопленная энергия преобразовывается в дополнительный крутящий момент на коленвалу ДВС.

В MHEV дополнительно реализуется более продвинутая система Start-Stop, когда бензиновый двигатель глушится ещё до полной остановки автомобиля.

Такая силовая установка может применяться в автомобиле любого класса – ею оснащены как миниатюрный Suzuki Ignis, так и гиперкар Ferrari LaFerrari ценой более 1,3 миллиона евро.

Плюсы: прибавка динамики, лёгкость внедрения, относительная дешевизна
Минусы: КПД ниже, чем у более сложных систем

Заявленная экономия топлива: 5–10%

Где встречается: Subaru XV Hybrid (Япония), Suzuki Ignis, Ferrari LaFerrari

3. «Полные» гибриды (Full hybrids – FHEV) – уже являются полноценными гибридами, так как дают возможность электромотору приводить машину в движение без участия ДВС. 

Конструкция FHEV намного сложнее по конструкции: электромотор соединён с ДВС не постоянно, а через механизм ссцепления или гидромуфту, что позволяет двигаться с заглушенным двигателем и более эффективно осуществлять рекуперацию.

В конструкции автомобиля присутствует более ёмкая высоковольтная батарея, мощные инвертер, контроллер и преобразователь напряжения для питания остальной электроники, а также собственная система охлаждения, зачастую жидкостного типа.

В итоге FHEV-версия автомобиля оказывается заметно тяжелее и дороже обычной, работающей только на бензине. Но и экономия топлива уже получается солидной. А в сравнении с «мягкими» гибридами здесь электромотор даёт и более заметную прибавку к динамике, но при условии, что на маршруте достаточно торможений, чтобы зарядить большую батарею.

Плюсы: выше эффективность и/или прибавка в динамике
Минусы: большой вес, сложность конструкции, дороговизна
Заявленная экономия топлива: 15–25%

Где встречается: Infiniti Q50 Hybrid, Honda Accord Hybrid, Range Rover Hybrid

4. Электрополноприводные гибриды – это ещё один вариант FHEV-гибрида, в котором ДВС и электромотор приводят каждый свою ось. Например, обычный бензиновый мотор вращает передние колёса, а электрический двигатель с собственным редуктором — задние.

Такая схема позволяет взять недорогую версию любого автомобиля и относительно малой кровью превратить её не только в гибридную, но и в полноприводную. Доработки ДВС и трансмиссии почти не требуются, т.к. отсутствует необходимость применения громоздкого кардана и углового редуктора (раздаточной коробки). Модифицируется только задняя часть автомобиля для размещения батареи и электромотора.

Плюсы: относительная простота конструкции, полный привод, меньшая цена
Минусы: ниже эффективность, уменьшается багажник, вес ещё больше
Заявленная экономия топлива: до 20%

Где встречается: Peugeot 3008 Hybrid4, Mazda Demio e-4WD 

5. Последовательные гибриды

Большинство гибридов относятся к параллельным – когда ДВС и электромотор механически взаимосвязаны друг с другом и приводят автомобиль в движение вместе или по одиночке. Но существуют и последовательные гибриды, когда электро- и бензомоторы не связаны механически. Однако среди легковых автомобилей такие агрегаты широкого распространения не получили за исключением Nissan Note e-Power.

В таких системах ДВС приводит в действие только генератор, вырабатывающий электроэнергию для зарядки тяговых батарей, энергия которых питает электромотор. В теории экономия топлива при такой схеме может быть выше, чем при параллельной, так как нет потерь энергии в трансмиссии, а во-вторых, ДВС работает с постоянными оборотами в наиболее оптимальном режиме.

Но на практике производители последовательных гибридов столкнулись с рядом проблем из-за особенностей характера электродвигателей у которых с ростом оборотов снижается тяга. В массовом сегменте с этой проблемой удалось справиться инженерам Nissan. В гибридной модификации хэтчбек Nissan Note e-Power оснащен электромотором от Nissan Leaf и бензиновым атмосферным двигателем 1.2 (3-цилиндровый DOHC) мощностью 79 л.с. ДВС не имеет связи с колесами и используется только для подзарядки тяговых батарей. То есть Note e-Power представляет собой последовательный гибрид. Средний расход топлива всего 2,5 л/100 км.

Плюсы: относительно малый вес, простота силовой установки

Минусы: неоптимальные ездовые характеристики, цена

Заявленная экономия топлива: н/д

Где встречается: Fisker Karma, BMW i3 REX, Nissan Note e-Power

6. Последовательно-параллельные гибриды

В девяностые компания Toyota, используя изобретенную в 1994 г. Алексеем Северинским, эмигрировавшим в США из СССР в 1978 г., высоковольтную систему питания гибридного электробензинового автомобиля создала силовой агрегат, объединяющий в себе последовательную и параллельную схемы. Именно эта система легла в основу революционного Toyota Prius — первого в мире серийного гибрида. Силовая установка Приуса состояла из бензинового двигателя и сразу двух электромоторов, передаящик крутящий момент на колеса через планетарный редуктор.

Эта схема имеет существенные преимущества, так ка позволяет осуществлять эффективную рекуперацию при торможении, ехать только на бензине или только на электротяге, задействовать оба источника энергии вместе и заряжать батарею от ДВС во время стоянки. Более того, в конструкции отсутсвует коробка передач: планетарный редуктор с электромоторами выполняют роль бесступенчатой трансмиссии.

Сегодня выпускается уже четвертое поколение гибридного силового агрегата. Под фирменным названием Hybrid Synergy Drive (HSD) его устанавливают не только в Prius, но и в остальные гибриды Toyota и Lexus.

Возможно, идея HSD получила бы ещё более широкое распространение, но она защищена патентами Тойоты (которая и сама была вынуждена судиться из-за конструкции оригинальной трансмиссии). 

Плюсы: высокая эффективность, простота конструкции, небольшой вес
Минусы: сложная управляющая электроника, цена

Заявленная экономия топлива: до 40%

Где встречается: Toyota Prius, Lexus RX 450h и другие гибридные модели Toyota.

7. Подзаряжаемые гибриды – высшая категория автомобилей с комбинированными силовыми установками – Plug-in hybrids (PHEV).

Каким бы совершенным ни был гибрид, его эффективность во многом зависти от дорожных условий: при равномерном движении (например, по трассе) электрическая начинка практически не помогает бензиновому двигателю.

Силовые установки PHEV-версий такие же, как у обычных полных гибридов, однако ёмкость батарей намного выше и их можно заряжать от внешних источников энергии. При вполне приемлемой массе (и цене) сегодняшние аккумуляторы позволяют проехать на электротяге несколько десятков километров – этого хватает, чтобы при коротких поездках вообще не тратить бензин.

Плюсы: максимальная экономия топлива и экологичность

Минусы: цена, большой вес, зависимость от инфраструктуры
Заявленная экономия топлива: до 70%

Где встречается: Mitsubishi Outlander PHEV, Subaru XV Crosstrek Hybrid (Америка), Volkswagen Golf GTE, Range Rover P400e

В дополнение ко всему сказанному, необходимо отметить, что батареи в современных гибридах японских брендов рассчитаны на срок не менее 150 000 километров, а в ряде случаев до 250 000 км пробега и более. Если вы приобретаете свежий автомобиль с небольшим пробегом, то скорее всего, вам не придется заменять аккумулятор на протяжении довольно длительного времени, потому что изнашивается он очень медленно. При этом сумма сэкономленных на топливе денег за период владения гибридным автомобилем перекрывает возможные риски возникновения проблем по его технической части. Доказательством тому являются многочисленные рейтинги и ТОПы, где гибриды из страны восходящего солнца занимают все верхние места.

Решили приобрести гибридный автомобиль? Выгоднее всего это сделать, воспользовавшись услугами нашей компании: мы подберем наиболее подходящий вариант именно Вам и избавим от любых необоснованных расходов, форс-мажорных и конфликтных ситуаций. Наша деятельность всецело ориентирована на интересы и потребности Клиентов.