Гибридные автомобили: экологичная экономия на колесах

Как это работает

Давайте сравним самый обычный автомобиль с самым обычным двигателем внутреннего сгорания и электромобиль. В качестве критериев оценки выберем два наиболее общих и, если хотите, значимых:

• преодолеваемое расстояние в километрах без дозаправки или на одном заряде блока аккумуляторов;
• сложность и длительность процесса заправки.

Итак, машина с бензиновым двигателем способна проехать без дозаправки пару-тройкучетыре-пять сотен километров и отравить атмосферу традиционным объёмом вредных веществ. Заправочных станций предостаточно в любом регионе. Пополнить запасы топлива можно за считанные минуты. В свою очередь, электромобиль может проехать на одном заряде блока батарей порядка 80 - 160 км. Он экологически чист, бесшумен и практически безупречен до того момента, пока не наступает очередь подзарядки аккумуляторов. У существующих в наше время «электрических» машин этот процесс может длиться несколько часов, и тут появляется еще один фактор - время, которое для человека иной раз имеет наивысший приоритет. Конечно, экологичность электромобиля зависит и от того, каким путем было поучено электричество для его зарядки. Но это уже отдельная тема. Получается, что у каждого типа двигателя есть свои преимущества и недостатки. Гибридный же автомобиль является компромиссным решением, так как сочетает в себе универсальность бензинового агрегата и экономичность + экологичность электромотора. Силовая установка гибрида состоит из: бензинового двигателя - практически такой же, как и на обычных авто, только меньшей мощности, а значит, более экономный, плюс, работающий в щадящем и более экологичном режиме; топливного бака – резервуар для горючего (бензина, к примеру). Нужно отметить, что способность концентрации энергии жидким топливом намного выше показателей тех же батарей. К примеру, на сегодняшний день для сосредоточения энергии, вырабатываемой 3,7 литрами горючего топлива, необходимо задействовать 400 килограммов аккумуляторов; электромотора – усовершенствованный вариант стандартного агрегата. Эта «совершенность» объясняется возможностью устройства работать как мотор и как генератор; генератора – служит для выработки электричества; аккумулятора – устройство для накопления и хранения электроэнергии, которая впоследствии будет использована электромотором;

трансмиссии – выполняет те же функции, что и в обычных авто. Гибридные авто Honda Insight комплектовались стандартными трансмиссиями, хотя при сборке Toyota Prius инженерам приходится использовать модифицированные варианты.

По принципу взаимодействия электрической и топливной составляющих авто, гибридные приводы принято разделять на две категории: последовательный и параллельный. В последовательном гибриде двигатель внутреннего сгорания соединения с колесами не имеет вообще, но служит в качестве генератора для зарядки батарей. Роль тяговых тут играют электромоторы, питаемые или батареями, или генератором. Если же имеем дело с параллельной схемой, то здесь к колесам «присоединен» и двигатель внутреннего сгорания (посредством коробки передач), и электромотор. В структуре силовой установки автомобиля Toyota Prius, которую мы рассмотрим, присутствуют элементы системы и параллельного, и последовательного привода. При разработке Prius японские инженеры поставили перед собой две задачи – заставить авто проехать дальше и снизить уровень загрязнения окружающей среды. В определенной мере им это сделать удалось. Схема бензиново-электрической установки Toyota выглядит так:

Используя электромотор в качестве вспомогательного, инженеры получили возможность отказаться от прожорливого и мощного двигателя внутреннего сгорания. Движок меньшей мощности вырабатывает меньше энергии (что вполне допустимо) и потребляет меньшее количество горючего – вот она, долгожданная экономия. В суетливом и тесном городе при движении на скорости до 30 км/ч Prius превращается в электромобиль. Бензиновый агрегат включается лишь в случае сильной нагрузки – во время обгона активного набора скорости или движения по скоростной магистрали. Разумеется, когда запас энергии в аккумуляторах низок, бензиновый двигатель не выключается и заряжает их.

Чтобы организовать слаженную работу всех элементов гибридной системы, машину комплектуют бортовым компьютером, который следит за всеми параметрами и даже торможением. Говоря о тормозных системах, используемых в современных моделях гибридных автомобилей, часто оперируют понятием «рекуперативное торможение». Это процесс, когда кинетическая энергия, которой обладает движущийся на скорости объектавтомобиль, при торможении не рассеиваетсяпревращается в тепло между тормозными колодками и дисками, а собирается электрогенератором используется для подзарядки батарей.

Преимущества и недостатки гибридов

Как и любое другое изобретение, автомобили с электротопливными силовыми установками имеют преимущества и недостатки. Несомненно, самым ярким преимуществом таких авто потребители считают экономичность использования, при которой гибриду удается соответствовать главным параметрам обычного авто – скорость, мощность, универсальность. Экологам машины с бензин-электрическим приводом нравятся потому, что снижение расхода горючего позволяет сократить выбросы углекислого газа. Нужно сказать, что уровень развития технологий в этой сфере уже позволяет разрабатывать автомобили самых разных категорий – от «спокойных» семейных авто до заносчивых и дерзких внедорожников, готовых пройти где угодно и когда угодно. Другим очевидным преимуществом гибридных машин является резкое увеличение дальности пробега, что лишает вечно торопящегося владельца необходимости часто посещать автозаправочные станции. Теперь о недостатках. Гибридные автомобили чрезвычайно сложны, поэтому за ремонт сломавшейся машины взяться сможет не каждый. Отметим, что большинство станций техобслуживания с большой неохотой берутся за ремонт гибрида, а иной раз можно и отказ получить. Исправность автомобиля теперь зависит не только от стабильного функционирования механики, но и от работы бортового компьютера, отказоустойчивость которого никогда не приближалась к 100% отметке и вряд ли приблизится. Другой аспект – аккумуляторы, срок службы которых ограничен десятком-другим летнесколькими годами. Честно говоря, никто пока что всерьёз не изучал утилизацию использованных батарей; вопрос этот - лишь дело времени. К тому же гибридные автомобили всё еще дороги, и переплачивать за перспективную экономию и экологию во многих странах могут себе позволить лишь люди состоявшиеся.