Отвергнутая гибридная мечта Виктора Вука в 1970-х годах

Виктор Воук в начале 1970-х годов, в рамках тендера, объявленного правительством США по Закону о чистом воздухе (Clean Air Act), создал работающий прототип, воплотивший все основные принципы современного гибридного автомобиля. Этот автомобиль на базе 1972 Buick Skylark обеспечил снижение выбросов до 91% и заметно сократил расход топлива в городском цикле; тем не менее EPA не завершило программу, и идея гибрида в США была отложена на десятилетия. История Воука - один из наиболее хорошо задокументированных примеров того, как не технология, а механизмы принятия решений могут задержать развитие технологии.

Кто был Виктор Воук и как он пришёл к электромобилям?

Виктор Воук родился 27 апреля 1919 года в Бронксе, Нью-Йорк. Его родители были еврейскими иммигрантами из современной Беларуси; его брат Герман Воук был известным романистом. Виктор получил степень бакалавра в Колумбийском университете в 1939 году и докторскую степень в Калтехе в 1942 году; его диссертация была посвящена статическому электричеству, возникающему при распределении бензина. В годы Второй мировой войны он работал в Westinghouse над исследованиями, связанными с Манхэттенским проектом.

Его карьера была построена на силовой электронике. В 1956 году он основал Beta Electric, одного из ведущих американских поставщиков высоковольтного оборудования; в 1960 году основал Electronic Energy Conversion Corporation, разработавшую высокоэффективные преобразователи AC/DC. Поворотный момент наступил в 1962 году: по просьбе Рассела Фельдманна, одного из основателей Motorola, он обратился к электромобилям и разработал первое полностью твердотельное управление скоростью электромобиля для Henney Kilowatt - электрической версии Renault Dauphine. После продажи своей компании Gulton Industries в 1963 году он полностью погрузился в мир батарей и электродвигателей.

Сотрудничество AMC-Gulton в середине 1960-х привело его к важному опыту. Концепт Amitron 1967 года был представлен с двойной батареей NiCad и литий-никель-фторид, а также с рекуперативным торможением; в 1969 году Rambler American был переоборудован в электромобиль под названием "Voltswagen" со 160 ячейками Gulton NiCad. Эти проекты привели Воука к однозначному инженерному выводу: энергоёмкость свинцово-кислотных и NiCad батарей того времени была недостаточна для чисто электрического автомобиля. С 1970 года он направил всё своё внимание на гибридное решение.

Каким был гибридный прототип 1972 Buick Skylark?

FCCIP и условие продажи прототипа за один доллар

Закон о чистом воздухе 1970 года требовал сокращения выбросов автомобилей на 95%. Для поддержки этой цели была создана Федеральная программа стимулирования чистых автомобилей (FCCIP); ежегодно 25 миллионов долларов выделялось на покупку автомобилей с низким уровнем выбросов. Вук вместе с химиком и термодинамиком Чарльзом Розеном основал компанию Petro-Electric Motors - название компании придумал его брат Герман. Контракт был подписан в 1971 году, и его условия сегодня выглядят невероятными: прототип создаётся на собственные средства, при передаче EPA выплачивается 1 доллар. Если автомобиль пройдёт испытания - 37 351 доллар, затем ежегодный флот из 10 автомобилей, а за ним закупка 350 автомобилей.

В качестве кузова был выбран Buick Skylark, поскольку моторный отсек был достаточно вместительным, чтобы разместить как двигатель внутреннего сгорания, так и электрический блок. Petro-Electric заплатила за автомобиль около 2 700 долларов - примерно на 500 долларов ниже рекомендованной розничной цены. Вук и его партнёры вложили в общей сложности около 300 000 долларов собственных средств.

Технический разбор: полный параллельный гибрид, 1972 год

Силовая установка представляла собой необычное, но логичное для автомобильного мира того времени сочетание. Mazda бесплатно отправила два роторных двигателя Ванкеля с двойным ротором объёмом 1,1 литра 12A - агрегат, использовавшийся в RX-2 и выдававший 110 л.с. нетто. К ним добавили электродвигатель постоянного тока мощностью 15-20 кВт и 20 шестивольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого разряда гольф-карового типа. Система работала как полный параллельный гибрид.

Самым впечатляющим был программный и управляющий уровень автомобиля. Микропроцессорный контроллер на базе Intel 8008 управлял функциями, которые сегодня считаются стандартными для каждого гибрида: старт-стоп, рекуперативное торможение и движение с места только на электромоторе. Если говорить с точки зрения инженера, первый покомпонентный набросок архитектуры Prius 1997 года ездил по дорогам Анн-Арбора в 1972 году.

Показатели производительности различаются в зависимости от метода измерения: городской расход указывается как 55-60 миль на галлон, в то время как в некоторых источниках значение около 30 миль на галлон подаётся в рамках "более чем вдвое выше эффективности оригинала". За разницей стоят различия в определениях, такие как тестовый цикл и то, какой режим принимался за основу; обе цифры показывают, что автомобиль был заметно чище и экономичнее стандартного бензинового Skylark того времени. Что касается выбросов, картина однозначна: автомобиль выходил на уровень примерно 9% от выбросов бензинового автомобиля того времени.

Почему EPA прекратила гибридную программу?

Skylark был единственным предложением в рамках FCCIP, создавшим единственный работающий гибридный прототип. Он был испытан в лаборатории EPA в Анн-Арборе в 1974 году; EPA в соответствии с контрактом произвела выплату за Фазу I, заплатив Вуку и Розену 33 000 долларов. Однако дальнейшего продолжения не последовало.

За этим решением стояло не институциональное, а личное сопротивление. Заместитель руководителя отдела по контролю за загрязнением воздуха от передвижных источников Агентства по охране окружающей среды (EPA) Эрик Сток с самого начала был против идеи гибрида и, заявив: "Гибрид не будет принят ни при каких условиях", пригрозил полностью закрыть программу. Чтобы испытание могло быть проведено, Вук обратился в Национальный научный фонд; перед специально созданным комитетом Сток отступил, тест был проведён, и Вук доказал, что все условия выполнены. Впоследствии EPA в качестве обоснования отказа продолжать работу направило отчёт из 75 пунктов - в отчёте Сток, признавая, что автомобиль обеспечивает лучшую топливную экономичность и более низкие выбросы, прямо написал, что его неприязнь к гибридам является "философской", и выразил недовольство тем, что Вук извлекает из этого дела прибыль.

Он был настроен на динамометре работать только от батареи... Для автомобилестроения не очень практичная технология. Даже сегодня это маргинально.

Сток сохранял свой скептицизм вплоть до своей смерти в 2014 году. Вук же впоследствии подытожил своё столкновение с стеной противников одной фразой: "К 1976 году я настолько разозлился, настолько растратил энергию, что сдался". Трагико-функциональная сторона этого процесса в том, что в 1993 году официальные лица программы Partnership for a New Generation of Vehicles администрации Клинтона, когда Вук спросил их, даже не знали о существовании FCCIP 1970-х - институциональная память была настолько стёрта.

Столетнее генеалогическое древо за прототипом

Skylark Вука не возник на пустом месте. Сама идея гибрида восходит к младенческому периоду автомобиля: Фердинанд Порше в 1900 году спроектировал первый в мире функциональный гибридный автомобиль Semper Vivus - в те годы ему было около 23-25 лет. Выведенная в продажу версия Lohner-Porsche Mixte стала первым коммерческим транспортным средством с мотор-колёсами. Столетие спустя New York Times возвела генеалогию Prius именно к этому автомобилю 1900 года.

Корни электропривода уходят ещё глубже: Аньош Иедлик создал первый электродвигатель в 1827 году, а Роберт Андерсон разработал свой самоходный экипаж в период с 1832 по 1839 год. General Electric производила электромобили в 1898-99 годах, а в 1899 году предприняла гибридный эксперимент с четырёхцилиндровым бензиновым двигателем. То есть идея, которую EPA отвергло в 1972 году, имела как 70-летнюю историю, так и зрелое с инженерной точки зрения воплощение. Даже работы Toyota по разработке гибрида восходят к 1968 году и руководителю проекта Кэнъе Накамуре.

На сколько лет отмена задержала гибридный автомобиль?

Обычно говорят о задержке в два десятилетия, и это определение поддаётся измерению: технология была готова на уровне прототипа ещё в 1970-х годах, а первый потребительский гибрид появился лишь в 1997 году с Toyota Prius. На рынке США первым гибридом стал Honda Insight - в декабре 1999 года, примерно с 53 mpg, как "mild hybrid" с параллельной системой; Prius перебрался через Атлантику с модельным годом 2000/2001. Разработанный исследовательской лабораторией GE в 1982 году компьютер­но-управляемый HTV-1 считается прототипом современных систем Toyota и Honda; Audi провела свой эксперимент в 1989 году. Иными словами, дверь, закрытая в США в 1974 году, два десятилетия спустя была вновь открыта инженерными командами других стран.

После задержки рынок ускорился. В 2010 году Chevy Volt стал первым серийно продаваемым plug-in гибридом; мировые продажи PHEV выросли с чуть более 300 единиц в 2010 году до 222 000 в 2015 году и 7,2 миллиона в 2025 году. Созревание аккумуляторных технологий от свинцово-кислотных до NiMH, а затем литий-ионных стало главной движущей силой под этой кривой - но у того, что кривая началась в 1997-м, а не в 1970-х, была конкретная причина: испытания в Анн-Арборе и последовавший за ними отчёт из 75 пунктов.

Как Wouk вернулся в историю?

После завершения проекта Wouk не замолчал: он опубликовал более 100 технических статей, консультировал, в том числе по гибридным городским автобусам, и владел более чем 10 патентами, в основном касающимися гибридного или электрического привода. Подчёркивается, что первый гибрид Toyota использовал те же базовые принципы, что и Skylark. Когда первый гибрид прибыл в США, Wouk арендовал белый Prius 2001 года, а в 2004-м, получив извинения от коллег, изначально возражавших против его идеи, наконец почувствовал себя оправданным.

После его смерти - 19 мая 2005 года, в своём доме на Манхэттене, в 86 лет, от рака - его называли "крёстным отцом гибрида" и "дедушкой электрических и гибридных транспортных средств в США". Премия Элмера А. Сперри за достижения в транспорте была присуждена ему посмертно; в Калтехе продолжает действовать ежегодная серия лекций, носящая его имя. Где сегодня находится сам прототип, неизвестно; в открытых источниках нет никаких сведений о судьбе Skylark.

Вывод: что задержало прогресс - технология или решение?

Урок дела Вука заключается не в инженерной, а в организационной стороне. Технология, имевшая подопытный Skylark 1972 года, финансирование, испытательную лабораторию и измеримые результаты (снижение выбросов на 91%, почти двукратный рост экономичности, работающий контроллер), на долгие годы была отправлена на полку из-за «философского» противодействия одного лица, принимавшего решения. Невозможно сказать наверняка из сегодняшней позиции, смог ли гибридный автомобиль выйти на дороги не в 1997-м, а в 1970-е годы - вопросы масштабируемости, стоимости и производства батарей оставались открытыми. Но знание того, что технология была доказана и что даже после доказательства она не получила признания, документирует один из самых дорогих примеров повторного изобретения в истории автомобилестроения. Наследие Вука вспоминается с каждым рекуперативным торможением, с каждым циклом «старт-стоп», которые переживают сегодняшние гибриды.

Источники

• Victor Wouk: The Godfather of the Hybrid Car
• The "Godfather of the Hybrid" | Columbia College Today
• Victor Wouk
• Oral-History: Victor Wouk
• Victor Wouk, 86; Developed Hybrid Car in '70s
• Timeline of major accomplishments in transportation air pollution - US EPA
• How Ferdinand Porsche designed the first hybrid car
• The History of the Electric Car - US Department of Energy
• Development of Prius and Hybrid Strategy - Toyota Global
• Milestones: Toyota Prius, the World's First Mass-Produced Hybrid Vehicle, 1997
• History of plug-in hybrids