Гибридная составляющая

Гибридная составляющая

01.03.2019 - 13:02
Приблизительное время чтения: 5 минут. Интересно, но нет времени читать?

По мнению большинства экспертов, в ближайшее десятилетие гибридные силовые установки получат широкое распространение. Почти все крупные производители автокомпонентов, специализирующиеся на производстве трансмиссий и деталей привода, уже представили перспективные разработки в этой области. Чем они отличаются между собой, какие преимущества дает их использование и есть ли альтернатива гибридному приводу?

Вопреки распространенному мнению, гибридные автомобили далеко не новинка, они появились около ста лет назад с целью избавить электромобиль от основного недостатка – малого запаса хода, однако тогда они не получили широкого распространения. Сейчас гибридные автомобили переживают второе рождение, даже можно сказать, третье, учитывая то, что Toyota Prius серийно выпускается уже более двадцати лет. Более того, в Европе в ближайшее десятилетие автомобили с гибридной установкой, скорее всего, станут самыми массовыми средствами передвижения. Долгое время многие эксперты полагали, что гибридные автомобили – тупиковый путь развития, дескать, они сложны, обладают большим весом, однако перспективные экологические нормы, которые в странах Евросоюза вступят в действие в 2021 году, делают их едва ли не единственными возможными средствами передвижения.

гибрид

Поэтому сейчас многие ведущие производители автокомпонентов разработали системы гибридного привода. Что интересно, они разные. С одной стороны, это связано с защитой патентов, с другой стороны, у каждого крупного автопроизводителя существуют свои поставщики комплектующих. Сейчас уже сложилось несколько конструктивных школ гибридных автомобилей: японская, американская, европейская, корейская и, возможно, китайская, хотя в Поднебесной больших успехов добились в проектировании и развитии инфраструктуры полностью электрических транспортных средств.

В настоящее время самым массовым гибридным автомобилем в мире остается Toyota Prius, сейчас уже выпускается четвертое поколение данной модели, при этом схема привода принципиально не менялась. В конструкции Toyota Prius реализована параллельно-последовательная схема гибридного привода, включающая ДВС, работающий по циклу Аткинсона, и два электромотора-генератора, которые через редуктор передают тягу на ведущие колеса. На автомобилях Chevrolet Volt и Opel Ampera используется схожая, но чуть более сложная схема, при которой крутящий момент от силовой установки передается при помощи фрикционов.  

На ряде кроссоверов Lexus, Mitsubishi, Peugeot используется схема, где один из электромоторов приводит в действие задние колеса, при этом можно обойтись без тяжелой полноприводной трансмиссии. Однако французы недавно отказались от использования такой компоновки, все современные кроссоверы Peugeot имеют привод только на передние колеса.

Honda зарекомендовала себя как компания, использующая во всем свои оригинальные технические решения. На суперкаре Acura NSX, у которого основные ведущие колеса задние, привод на переднюю ось обеспечивается с помощью двух небольших электромоторов, по одному на каждое колесо.

Интересное решение использует BMW – там электромотор установлен между двигателем и автоматической коробкой передач, что позволило обойтись без гидротрансформатора. Похожую схему применяет Volkswagen Group, только там вместо автоматической коробки передач используется робот с двумя сцеплениями.

гибрид_1

Hyundai ответила тем, что выпустила на рынок модель Ionic сразу в трех модификациях: обычный гибрид, подзаряжаемый гибрид и чистый электромобиль. Также Hyundai активно работает над дизель-электрическими силовыми установками. 

По надежности и долговечности современные гибридные автомобили практически не уступают обычным автомобилям, о чем свидетельствует многолетний опыт эксплуатации Toyota Prius. Однако высокая стоимость и сложность обслуживания ограничивают их распространение, один из руководителей крупного дилерского центра признался, что, когда к ним приезжает гибридный автомобиль на обычное ТО, это «ЧП районного масштаба», ведь для его обслуживания требуется допуск для работы с высоковольтным оборудованием. При этом существуют независимые СТО, которые успешно занимаются ремонтом гибридных автомобилей.

В общем, проблемы с гибридными автомобилями были и остаются, что мешает их широкому распространению, и требовалось какое-то более практичное решение. И оно было найдено, причем одновременно сразу в нескольких ведущих компаниях – производителях автокомпонентов. Это гибридные силовые установки с напряжением 48 В. Они дешевле и проще по конструкции, чем высоковольтное оборудование, и не требуют специального допуска персонала для работы. Низковольтные гибридные системы позволили решить сразу несколько проблем.

Самое главное – соответствие перспективным экологическим нормам. С 2021 года в странах Евросоюза выбросы CO2 автомобилями не должны превышать 95 г/км. До такого уровня можно довести только 3-цилиндровые бензиновые двигатели. Однако благодаря гибридной составляющей и самые популярные сегодня 4-цилиндровые двигатели укладываются в эти рамки. Гибридные 48-вольтовые компоненты универсальны и стоят относительно недорого, что вполне устраивает автопроизводителей. В выигрыше и потребители, при покупке и обслуживании такие автомобили будут не намного дороже обычных, при этом они расходуют меньше топлива.

Еще одна проблема, которую позволяет решить 48-вольтовое оборудование, – это надежное обеспечение бортовых потребителей электроэнергией. Современные автомобили становятся все сложнее, у них все больше электроники, стандартного напряжения бортовой сети 12 В становится уже недостаточно, поэтому некоторые производители уже перешли на 24 В, но 48 В гарантированно позволяют обеспечивать всех потребителей электроэнергии с большим запасом.

гибрид_2

Конструктивно схемы низковольтных гибридов (их еще называют мягкими) у разных производителей несколько отличаются, но в целом они схожи. Такая гибридная установка состоит из трех основных компонентов: электродвигатель, блок управления и отдельный литий-ионный аккумулятор на 48 В. При этом 12-вольтовый аккумулятор сохраняется, он нужен для работы тех компонентов автомобиля, которые адаптированы под это напряжение. По сравнению с полноценной гибридной схемой мягкие гибридные установки дешевле примерно втрое, они компактные и универсальные, могут быть интегрированы в различные автомобили, как в легковые, так и в коммерческие.

Низковольтные гибридные установки обеспечивают быструю и в то же время плавную работу систем «старт-стоп», возвращение энергии в режиме рекуперации, позволяют безопасно двигаться накатом с полностью отключенным ДВС. Некоторые мягкие гибриды способны перемещаться на короткие расстояния исключительно на электротяге. Недавно появился даже такой термин, как «последняя миля», означающий, что на ограниченном пространстве, например в пределах паркинга или склада, автомобиль перемещается только с помощью электромотора, в ряде случаев даже в автономном режиме.  

Согласно прогнозам, в 2020 году в мире будет произведено 4 млн низковольтных гибридных автомобилей, в 2030-м – 25 млн.


Посмотрите похожие материалы: