Гибридомобили

Toyota Prius уже не редкость на улицах японских городов (где его можно увидеть даже в качестве такси), а теперь будет продаваться и в Европе. Honda запустила в серийное производство Insight. Ford показал Escape HEV и обещает начать его продажи в 2003-м. Список можно продолжать еще долго: внедрением гибридного привода занимаются, кажется, уже все.

Обращаем внимание: не поисковыми опытно-экспериментальными работами — время рассуждений о том, приживется гибридный привод в автомобилях или нет, похоже, прошло. Теперь речь идет именно о внедрении. И не только за морями-океанами, но и в Европе — ведь по Неаполю уже вовсю ездят 10 опытных гибридных Fiat Multipla, над созданием гибридных модификаций новых моделей трудятся инженеры PSA и Renault, а Opel и Vauxhall могут получить гибридный привод ParadiGM вместе с перспективной «общемировой» платформой Epsilon. И все обещают начать серийное производство в течение ближайших 2-5 лет. А «неугомонные» японцы продолжают наступление: на Парижском автосалоне председатель совета директоров Toyota Motor Хироши Окуда (Hiroshi Okuda) заявил, что гибридная версия минивэна Previa (прототипы давно переезжают с выставки на выставку) вполне может быть подготовлена и для европейского рынка, и что компания разрабатывает гибридные системы и для микроавтомобилей, и для Sport-Utility (внедорожников), и даже для больших седанов.

В общем, похоже, грядет время, когда о гибридном приводе мы будем говорить как о вполне привычном, ординарном техническом решении. Как сейчас о впрыске бензина или автоматических трансмиссиях. Хотя, может быть, это время уже пришло?

ЧТО ЕСТЬ ЧТО

Начнем с терминологии — что и как мы будем называть. Это важно еще и потому, что именно здесь начинается путаница, которая нередко встречается на страницах популярных (и не очень популярных) изданий. В каждом транспортном средстве есть источник энергии, и есть устройства эту энергию преобразующие и передающие. Например, в обычном автомобиле источником энергии является жидкое или газообразное топливо, в электромобиле — аккумуляторная батарея. Так вот, когда мы говорим о гибридном приводе, то имеем ввиду, что в транспортном средстве используются несколько (как минимум два) видов ИСТОЧНИКОВ энергии. Поясним на примере.

Если у транспортного средства двигатель внутреннего сгорания (бензиновый, дизель, газовая турбина) вращает ротор электрического генератора, а колеса приводятся тяговым электродвигателем (одним, двумя, своим для каждого колеса — не суть важно), то это пока еще НЕ гибридный привод. Такая схема называется ЭЛЕКТРОТРАНСМИССИЕЙ: здесь генератор, провода и тяговый электродвигатель заменяют сцепление, коробку передач и приводные валы. Электротрансмиссия применяется практически во всех современных тепловозах, а также карьерных самосвалах.

Теперь добавим в схему с электротрансмиссией достаточно мощную аккумуляторную батарею. Вот теперь уже получилась гибридная система: для движения можно использовать и энергию, заключенную в топливе, и энергию, «хранящуюся» в аккумуляторной батарее. Нетрудно себе представить и гибридную систему другого типа — когда тяговый электродвигатель (он же может служить и генератором) устанавливается на вал обычной механической трансмиссии, соединяющий ДВС и колеса автомобиля.

Гибридный привод первого типа назвали ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ, второго — ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ.

Но гибридный привод — это отнюдь не «автомобиль и электромобиль в одном флаконе». Здесь тот самый случай, когда два слагаемых дают не просто сумму, а переход в новое качество. Ведь можно использовать оба источника энергии не только поочередно, но и одновременно. Они дополняют друг друга, позволяя избавиться от многих недостатков, присущих каждому в отдельности. И все это сулит немалые выгоды.

ДОПОЛНЯЯ ДРУГ ДРУГА

Начнем с того, что при гибридном приводе можно использовать ДВС меньшей мощности: ведь в случаях, когда действительно нужна большая отдача (например, при разгоне), аккумуляторная батарея может «подкинуть» энергии из своих запасов. С другой стороны, когда расход энергии невелик (например, при движении с невысокой, до 90-100 км/ч, постоянной скоростью), генератор будет подзаряжать батарею. Кроме того, не будет впустую пропадать энергия при торможениях: в этом случае тяговый электродвигатель начинает работать в режиме генератора и также подзаряжает батарею (рекуперация).

Гибридный привод позволяет организовать работу ДВС в установившихся режимах с наибольшей эффективностью — мотор будет потреблять значительно меньше топлива и выбрасывать значительно меньше вредных веществ, чем в режиме разгонов и торможений. Ну и уж если говорить об экологии, то не будем забывать о возможности движения на одном только электроприводе, когда ДВС выключен вообще. Возникает естественный вопрос: почему же гибридный привод до сих пор не находил широкого применения в автомобилях, если он так хорош? А потому, что не лишен недостатков: дополнительные агрегаты (причем недешевые) утяжеляют, а главное — удорожают машину. И существенная часть этого удорожания ложится на производителей: в условиях пересыщенного рынка нужно найти очень весомые аргументы, чтобы убедить покупателей выложить лишние деньги.

И ВСЕ ЖЕ...

Может показаться, что ведущие автопроизводители в последние годы вдруг осознали: себестоимость себестоимостью, а вот дышать-то действительно скоро будет нечем. И что слишком расточительно пускать немалую часть получаемой из топлива энергии «на ветер», тем более, что это очень вредит окружающей среде. На самом же деле, все это не особо их волновало до тех пор, пока не возникли весьма серьезные законодательные ограничения по выбросам вредных веществ в атмосферу. Причем серьезное ужесточение этих норм заложено уже на ближайшую перспективу. Так что сегодня экологические программы для автомобильных фирм — отнюдь не только вопрос имиджа.

Уже производятся и продаются не только специальные, но и универсальные, «общепотребительские» электромобили. Но они по-прежнему остаются экзотикой: цены немалые (из-за большого количества дорогих аккумуляторов), а использовать их можно, фактически, только в городе. Судите сами: при самых благоприятных условиях пробег без подзарядки составляет около 200 км, а если за батарею «возьмутся» стеклоочиститель, отопитель, кондиционер и другие энергоемкие устройства, то она «сядет» значительно быстрее. Кроме того, движение за городом со скоростями свыше 100-120 км/ч также требует повышенной мощности, а это опять же означает интенсивный разряд батарей. Если же учесть, что зарядные станции между городами попросту не встречаются, то понятно, что всеобщее торжество электротранспорта наступит не скоро. Гибридный же привод, хотя и не может обеспечить постоянный «нулевой выхлоп», но позволяет значительно снизить ущерб, наносимый природе, и при этом не требует специальной инфраструктуры. А если учесть, что стоимость «гибридных» автомобилей не намного выше, чем стоимость обычных, то...

ГИБРИД ВЫХОДИТ НА ДОРОГУ

В свои разработки гибридного привода автопроизводители вкладывают различную идеологию и используют различные схемы «гибридизации». Но что бы ни говорилось об «экологическо-экономической» либо «динамической» направленности того или иного решения, речь, по большому счету, идет об одном и том же. Ведь даже если гибридный привод призван обеспечивать в большей степени высокие динамические показатели, то он и в этом случае будет способствовать снижению расхода топлива и уменьшению выбросов в атмосферу.

А напоследок — два примера. По данным Ford Motor Company, гибридный Escape HEV при двухлитровом бензиновом двигателе имеет такую же динамику, как обычный Ford Escape с трехлитровым (!) мотором, при этом расход топлива в городе в 1,7 раза ниже, чем у обычного двухлитрового (!!). Если же вам все это кажется чудом, то вот пример из сегодняшней жизни. Первый в мире серийный «гибрид» Toyota Prius (выпускается с 1997 г.) при 72-сильном 1,5-литровом бензиновом двигателе, электродвигателе мощностью 33 кВт и массе 1250 кг разгоняется до 100 км/ч за 13,4 с и расходует по городскому циклу 5,9 л (!) топлива на 100 км пробега. Пожалуй, весомый ответ на вопрос, почему на улицах Нагойи, Осаки и Токио Prius уже стал рядовым явлением. И серьезное основание предполагать, что совсем недалеко то время, когда подобных ему будет большинство.