С точки зрения экологов двигатель внутреннего сгорания — это безоговорочное зло, один из основных источников загрязнения окружающей среды. С точки зрения инженеров — неизбежное зло, с которым приходится мириться. КПД ДВС довольно низкий, особенно при малых нагрузках и в переходных режимах. Самостоятельно двигать автомобиль он не может, в помощь приходится ставить коробку передач.
И те, и другие видят решение своих проблем в электродвигателе. Электрический мотор не загрязняет окружающую среду, имеет идеальную моментную характеристику — подал питание, и сразу же получил 100% «тяги» на колесах. Да и коробка передач ему не требуется. Главное препятствие на пути массового внедрения электромобилей — отсутствие емких и надежных батарей.
Мы обычно различаем два режима движения автомобиля: городской и загородный. Электродвигатель идеально подходит для города. Ему не страшны постоянные старт-стопы. Во время остановки электромотор не потребляет энергии, а как только нажали на педаль «тока», он тут же выдает максимальный момент. ДВС же наиболее эффективен в режиме равномерного движения на средних оборотах — то есть, за городом. Так почему бы не взять лучшее от обоих моторов и соединить все в одном агрегате?
Вот так и родился инженерно — экологический компромисс под названием гибридный автомобиль, в котором недостатки одного двигателя компенсируются достоинствами другого. ДВС обеспечивает бесперебойной энергией электрического собрата. Ему не нужны длительные подзарядки через каждые 100-150 км пробега. Залил полный бак — и можешь ехать без остановок 700-800 км. Электромотор же «подстраховывает» ДВС в переходных режимах, экономя таким образом топливо и снижая вредные выбросы.
Классификация и устройство гибридов
Первые серийные экземпляры гибридов под маркой «Тойота» появились в 1997 году. Способов соединения электродвигателя с ДВС существует несколько.
Самый простой способ – последовательное соединение. ДВС используется только для привода генератора. Генератор подзаряжает аккумуляторную батарею и питает электродвигатель, который и вращает колеса автомобиля. При полностью заряженной батарее ДВС можно отключать.
При параллельном соединении большую часть времени работает ДВС, а электромотор служит вспомогательным источником мощности в начале движения и при разгонах. Причем электромотор при равномерном движении и при торможениях используется как генератор, подзаряжая аккумуляторы.
Последовательно-параллельная схема отличается от параллельной тем, что в нее добавлен отдельный генератор и делитель мощности. В результате автомобиль может трогаться и двигаться с малой скоростью только за счет электромотора. При равномерном движении в работу вступает ДВС, при разгонах снова подключается электродвигатель. Делитель распределяет мощность ДВС на ведущие колеса и на генератор. Генератор, в зависимости от режима движения, подзаряжает батареи или питает электромотор.
Все гибриды оснащаются системой рекуперации (возврата энергии). При торможении автомобиля электродвигатели, вращаемые колесами, начинают работать как генераторы, подзаряжая батареи.
Различают три вида гибридов: полные, умеренные и подзаряжаемые (plug-in). Полный гибрид может двигаться непродолжительное время только на одной электротяге, не задействуя ДВС. В умеренном же ДВС работает всегда, а электродвигатель играет роль вспомогательного источника мощности. Plug-in гибрид — это уже почти электромобиль, который можно включать в розетку для подзарядки батарей. Когда заряд истощается, подключается ДВС, и автомобиль превращается в гибрид.
Перспективы гибридов
Почему же мы до сих пор не пересели на гибридные автомобили? А потому что они имеют ряд недостатков. Прежде всего это сложность, а, следовательно, и высокая стоимость. Сложность, кроме того, означает и низкую ремонтопригодность. Батареи при низких температурах подвержены саморазряду. По экономичности и экологичности некоторые дизельные автомобили превосходят гибриды.
Поэтому гибридные автомобили правильнее будет рассматривать не как решение экологических проблем, а как промежуточный этап на переходе к электромобилю. Ведь посмотрите — с каждым годом «электрическая» составляющая гибрида становится все более весомой.
