Нужна ли гибридному автомобилю действительно зарядка?

Ответ зависит от типа гибрида: полные гибриды не подключаются к розетке и даже технически не могут этого делать; их батареи заряжаются самостоятельно за счёт рекуперативного торможения и бензинового двигателя. Подключаемые гибриды (PHEV) требуют зарядки от розетки; без подключения автомобиль всё равно будет работать, но большая часть электрического запаса хода и преимущества по топливу будет потеряна. Иными словами, на вопрос, нужна ли зарядка, нет единого правильного ответа - правильный ответ скрыт в типе гибрида автомобиля.

Два типа гибридов, два разных подхода к зарядке

Причина путаницы такова: оба типа автомобилей используют бензиновый и электрический двигатели вместе, но то, как они переносят энергию в батарею, совершенно различно. Полный гибрид - это закрытая энергетическая система. У батареи нет никакого внешнего входа; вся необходимая энергия производится и потребляется внутри самого автомобиля. PHEV же намеренно является открытой системой: он спроектирован для получения электроэнергии извне, потому что несёт пакет батарей, который нельзя назвать маленьким, а практический способ полностью зарядить эту батарею - розетка.

Полезно увидеть разницу в размерах в цифрах. Батарея полного гибрида обычно держится в районе 1 кВт·ч или ниже ; это достаточно энергии, чтобы лишь поддерживать двигатель в остановочно-стартовом трафике и проехать несколько сотен метров в электрическом режиме. На стороне PHEV типичный пакет составляет около 14 кВт·ч и предлагает более 20 миль чисто электрической езды. Средняя ёмкость батареи PHEV в последние годы постоянно росла, и некоторые модели достигли электрического запаса хода до 55 миль (примерно 88 км). Разница между этими двумя классами - не нюанс, а вопрос порядка величины.

Как полный гибрид заряжает себя сам?

Механизм зарядки полного гибрида называется рекуперативным торможением, и его работа - более простая физика, чем вы думаете. Когда вы тормозите или отпускаете газ, кинетическая энергия автомобиля в обычном бензиновом автомобиле теряется в виде тепла. В гибриде электродвигатель в этот момент переходит в режим генератора: вращение колёс приводит двигатель в обратное движение, кинетическая энергия преобразуется в электричество и запасается в батарее. Функционально он выполняет задачу, похожую на работу генератора в бензиновом автомобиле, разница - в масштабе энергии: рекуперируемый объём гораздо больше, и он напрямую питает высоковольтную батарею.

Этот процесс автоматически включается при торможении или отпускании газа; водителю не нужно ничего делать. Именно поэтому одно из названий, которые производители дают своим полным гибридам, - «самозаряжающийся гибрид» - не случайно. Батарея автомобиля заряжается сама в дороге, в движения типа «старт-стоп» и при спусках с холмов. Вам не нужно искать инфраструктуру для подключения к розетке дома или на работе, возить с собой зарядный кабель или планировать часы зарядки. На практике водитель полного гибрида замечает уровень заряда батареи только на дисплее приборной панели; всё остальное система делает сама.

Что будет, если подзаряжаемый гибрид не подключать к розетке?

Короткий ответ: ничего драматичного не произойдёт. Автомобиль продолжит ездить, потому что бензиновый двигатель и гибридная трансмиссия PHEV могут работать независимо. Поскольку батарея не подключена к сети, он ездит с низким уровнем заряда, но её нельзя считать полностью пустой: часть ёмкости держится в резерве и поддерживается на этом уровне за счёт рекуперативного торможения и мощности, отбираемой от двигателя. В этом режиме автомобиль ведёт себя как обычный полный гибрид.

Но вот здесь и начинается настоящая проблема. Электрический запас хода исчезает, и автомобиль выполняет все ежедневные поездки на бензине. Рекуперативное торможение работает, но не заменяет зарядку от сети: даже при длинном и крутом спуске восстанавливается лишь 1-4 мили чисто электрического запаса хода. Это несравнимо с зарядом в десятки километров, получаемым от розетки. В итоге PHEV, который не подключают к сети, вероятно, даёт лучшую топливную экономичность, чем автомобиль вовсе без гибридной системы, но по сравнению с сопоставимым стандартным гибридом почти всегда потребляет больше.

Есть и финансовая сторона. PHEV обычно продаётся по более высокой стартовой цене, чем эквивалентный стандартный гибрид: в эту цену входят большая батарея, силовая электроника и зарядное оборудование. Если автомобиль не подключать к сети, тот же опыт вождения можно получить на более дешёвом стандартном гибриде, а дорогая технология простаивает. С выбросами картина та же: PHEV, который регулярно не заряжается, не обеспечивает экологической выгоды, обещанной его конструкцией.

Насколько обременительна зарядка PHEV на практике?

Прежде чем считать необходимость зарядки кошмаром, стоит взглянуть на цифры. Батарея PHEV несёт примерно одну шестую энергии батареи среднего полностью электрического автомобиля, а значит, и заряжается во столько же раз быстрее. От настенной станции на 240 вольт (Level 2) большинство моделей за 2-3 часа заряжаются полностью. Что ещё важнее, стандартный 120 вольт даже бытовой розетки достаточно, чтобы зарядить большинство PHEV за ночь. То есть специальная инфраструктура не обязательна; если в вашем гараже или на парковке есть пригодная к использованию розетка, ежедневная зарядка сводится к тому, чтобы воткнуть вилку и вытащить кабель.

В сравнении с ежедневным пробегом уравнение становится ещё яснее. В США средний дневной пробег составляет около 31 мили (50 км) а PHEV рассчитаны на работу от электричества на первых 25-50 милях Пользователь, который регулярно заряжается, может проходить большую часть ежедневных поездок практически без бензина; когда батарея разряжается, автомобиль без проблем переключается в обычный гибридный режим, и запас хода на бензине продолжает действовать. Поэтому PHEV является разумным выбором лишь тогда, когда есть возможность заряжаться: он даёт ценность, если ваш ежедневный пробег близок к электрическому запасу хода и у вас есть доступ к розетке каждую ночь. Если не выполняется хотя бы одно из этих двух условий, покупка стандартного гибрида за те же деньги гораздо более рациональна.

Типы батарей, срок службы и влияние температуры

В обоих гибридных классах химия батареи сводится к двум основным вариантам: никель-металлгидридная (NiMH) и литий-ионная. Пакеты NiMH дешевле на ватт-час, выдерживают больше циклов зарядки и лучше переносят жару; ёмкость на элемент тоже выше. Козырь литий-ионной батареи - плотность энергии: она несёт ту же энергию в более компактных и лёгких пакетах, благодаря низкому внутреннему сопротивлению реагирует быстрее и зачастую превышает 1000 циклов типичный срок службы NiMH, составляющий около 500 циклов. Поэтому в PHEV с большими батареями предпочтение отдаётся литий-ионным, в то время как некоторые производители продолжают использовать NiMH в полных гибридах из-за стоимости и истории учёта.

Сколько служит батарея и сколько стоит её замена?

Полная замена высоковольтной гибридной батареи - дорогостоящая работа: в зависимости от модели, размера батареи и стоимости работ типичный диапазон составляет 2000-8000 долларов в отдельных моделях может достигать 5000-10000 долларов. Восстановленные пакеты или замена только неисправных элементов существенно смягчают картину; например, восстановленный пакет для распространённой гибридной модели от 1299 долларов а новый пакет с гарантией от 2249 долларов Многие производители долго сохраняют гибридную батарею под общей гарантией автомобиля; перед покупкой стоит проверить гарантийный срок выбранной модели, так как этот пункт может изменить расчёт долгосрочных затрат.

Что меняют холодная и жаркая погода?

Температура влияет на оба типа гибридов, но в разной мере. В холодных условиях гибриды теряют производительность и эффективность - меньше, но всё же заметно; снижение температуры снижает как КПД двигателя внутреннего сгорания, так и способность батареи отдавать мощность. В сильную жару картина меняется на противоположную: 40°C окружающей среды в паляющую жару может наблюдаться ускоренная деградация литий-ионных ячеек, что в долгосрочной перспективе может нанести им непоправимый вред. Это не означает, что рекуперативное торможение теряет ценность; это лишь говорит о том, что на здоровье батареи нужно смотреть не с тревогой, а как на обычный параметр обслуживания.

Какой гибрид выбрать? Решающие вопросы

Эта разница - не техническое любопытство, а различие, напрямую определяющее решение о покупке. Задайте себе три вопроса по очереди: Может ли автомобиль подключаться к розетке каждую ночь? Близка ли ваша ежедневная дистанция поездок к электрическому запасу хода PHEV? И действительно ли вы цените опыт езды на электротяге? Если вы отвечаете «да» на все три, PHEV предлагает возможность ежедневной езды без бензина. Если хотя бы на один из них вы отвечаете «нет», нет смысла доплачивать за автомобиль, пробку от которого вы будете воспринимать как обузу; стандартный гибрид - более дешёвое, менее сложное и подходящее вашему стилю использования решение.

Добавим и замечание о надёжности: согласно данным о надёжности, PHEV фиксируют заметно больше проблем, чем как стандартные гибриды, так и чисто бензиновые автомобили. Причина отчасти в сложности двух отдельных трансмиссий, отчасти - в неисправностях, связанных с дополнительными системами вроде плановой зарядки. Честно говоря, самая распространённая ошибка эксплуатации этих машин тоже связана с привычками зарядки: многие покупают PHEV, но вообще не подключают его к розетке, потому что в момент покупки им не объясняют, что означает эта разница. Техническая правда проста и не содержит обманчивых сюрпризов: когда спрашивают, требует ли полный гибрид розетки, ответ - нет, а вот в PHEV решение не заряжать автомобиль фактически обесценивает большую часть его стоимости.

Итог: потребность в зарядке - вопрос не марки, а типа

Думать, что «гибрид» - это один класс автомобилей, - самая частая ошибка. Полный гибрид заряжает себя сам, не нуждается в розетке и не ждёт никакой инфраструктуры; рекуперативное торможение и так производит на ходу всё, что ему необходимо. Подключаемый гибрид же по-настоящему обеспечивает обещанный электрический запас хода, экономию топлива и преимущество по выбросам только при регулярной зарядке. Короче говоря, прежде чем задавать вопрос автомобилю, задайте его себе: есть ли у вас доступ к розетке, укладывается ли ваш ежедневный маршрут в электрический запас хода? Когда ответ прояснится, выбор гибрида тоже прояснится сам собой.

Источники

• Что будет, если никогда не заряжать ваш подзаряжаемый гибрид?
• Нужно ли заряжать гибридный автомобиль?
• Требуется ли подключать гибридный автомобиль к зарядке?
• Подзаряжаемые гибридные электромобили (PHEV)
• Запас хода подзаряжаемого гибрида: таблица
• Электромобиль, гибрид и подзаряжаемый гибрид - в чем разница?
• Рекуперативное торможение
• Что такое рекуперативная зарядка
• Гибрид против подзаряжаемого гибрида: что подходит вам?
• NiMH против Li-ion батарей для гибридных электромобилей
• Литиевые против NiMH аккумуляторных батарей
• Литий-ионные против NiMH батарей
• Как часто требуется замена гибридной батареи?
• Стоимость замены гибридной батареи
• Исследование AAA показывает влияние температуры на производительность электромобилей и гибридов
• Как экстремальные погодные условия влияют на производительность батареи электромобиля?