От Lohner-Porsche до Prius: столетний путь гибридного автомобиля

Поделиться этой страницей
Первым в мире гибридным автомобилем стал Lohner-Porsche, спроектированный Фердинандом Порше в Вене в период с 1900 по 1901 год: этот автомобиль, работавший по принципу последовательного гибрида с выработкой электроэнергии из бензина, является прямым предком современных гибридов. Первым серийным гибридом стала Toyota Prius 1997 года; между Парижем, где был представлен первый гибрид, и запуском первого серийного гибрида прошло целых 97 лет, то есть почти столетие.
Основные события
- 1900: Фердинанд Порше спроектировал первый в мире действующий гибрид Semper Vivus.
- 1901: Первый серийный гибрид Lohner-Porsche Mixte поступил в продажу; цена составляла 14 400 - 34 028 австрийских крон.
- 1997: Toyota Prius, первый в мире серийный гибридный автомобиль, вышла на дороги Японии.
- 1999: Honda Insight стал первым серийным гибридом, продававшимся в США.
- 2012: С выходом Prius Plug-in Hybrid официально началась эпоха подключаемых гибридов.
От ученика электрика до первого гибрида: Lohner-Porsche Фердинанда Порше
История начинается в 1893 году, когда 18-летний молодой инженер поступил в венскую электротехническую компанию Béla Egger & Co. Именно здесь Фердинанд Порше разработал первый электродвигатель в ступице колеса, основанный на концепции Веллингтона Адамса, - радикальное для того времени решение, при котором двигатель размещался внутри колеса, полностью избавляя от необходимости в коробке передач и трансмиссии. В 1897 году Порше испытал этот двигатель в гонках, а год спустя, в 23 года, был принят на работу на завод Jacob Lohner.
Первые изделия были полностью электрическими: автомобили с аккумуляторами и двумя двигателями в передних ступицах. Каждый двигатель 2,5–3,5 л.с. выдавал и мог кратковременно развивать до 7 л.с. В 1898 году "System Lohner–Porsche" вызвал большой интерес в европейской прессе; в том же году спроектированный Порше Egger-Lohner C.2 Phaeton вышел на дороги с мощностью 3–5 л.с. и максимальной скоростью 25 км/ч. Представленный на Всемирной выставке в Париже 1900 года Lohner-Porsche Electromobile с двумя двигателями по 2,5 л.с. мог достигать скорости 37 км/ч.
Semper Vivus и Mixte: рождение принципа последовательного гибрида
Настоящая революция произошла в 1900 году. Порше спроектировал первый в мире действующий гибрид: Semper Vivus. Логическая цепочка поучительна даже сегодня: поскольку главной проблемой электромобиля была ограниченная энергоёмкость аккумулятора, Порше отказался от перевозки аккумулятора и решил вырабатывать электричество прямо в автомобиле. Два бензиновых двигателя DeDion Bouton мощностью 3,5 л.с. с водяным охлаждением приводили в действие два генератора; каждый генератор выдавал 20 ампер и 90 вольт. То есть бензиновый двигатель вовсе не передавал мощность колёсам, а лишь вырабатывал электричество. Такая архитектура сегодня называется последовательным гибридом , и большинство современных железнодорожных локомотивов до сих пор работает по тому же принципу. Прототип при массе 1 200 кг был тяжёлым даже по меркам своей эпохи.
В 1901 году эта концепция в виде, готовом к серийному производству, Lohner-Porsche Mixte под этим названием он поступил в продажу. 5,5-литровый 25-сильный четырёхцилиндровый двигатель-генератор, полученный от австрийского Daimler, приводил в действие генератор. Из первой серии было продано пять автомобилей; первый достался Эмилю Еллинеку - имени, знакомому любителям автомобилей. Инженерная сторона дела работала; экономическая - нет: цена Mixte в зависимости от комплектации достигала 14 400–34 028 крон, что почти вдвое выше цены сопоставимых обычных автомобилей. В период с 1900 по 1905 год покупатели нашли в общей сложности 11 гибридов; за тот же период было продано около 65 полностью электрических Lohner-Porsche.
Тем не менее проект был жив: в 1902 году Порше выиграл ралли Exelberg на Mixte, в том же году получил патент на геометрию оси, в 1905 году получил премию Potting Prize, а в 1906-м стал главным конструктором в Austro-Daimler. Ещё один любопытный факт: архитектура колёсных мотор-ступиц Lohner-Porsche стала подходом, который прорабатывался и для лунного аппарата Apollo. В 2007–2011 годах Музей Porsche в течение трёх лет работал вместе с Karosseriebau Drescher и создал действующую реплику Semper Vivus, которая была показана на Нью-Йоркском автосалоне 2011 года - как доказательство того, что первый гибрид снова смог ехать на собственном двигателе.
| Модель | Год | Источник энергии | Показательные данные |
|---|---|---|---|
| Semper Vivus | 1900 | 2 x 3,5-сильный бензиновый генератор + батарея | 1 200 кг; каждый генератор 20 А / 90 В |
| Lohner-Porsche Mixte | 1901 | Двигатель Daimler 5,5 л, 25 л.с. + генератор | Цена 14 400–34 028 крон |
| Electromobile | 1900 | 2 x 2,5-сильный колёсный мотор + батарея | Максимальная скорость 37 км/ч |
| La Toujours Contente | 1900 | Привод на все четыре колеса, бензин-электричество | Батарея 1,8 т, 56 л.с., более 4 т |
Ранние прототипы и примерно 80 лет тишины
После Порше идея не умерла, но и не распространилась. В 1905 году появилась гибридная концепция Х. Пайпера; в 1916 году чикагская компания Woods Motor Vehicle Company Dual Power представила модель - попытку объединить электричество с четырёхцилиндровым двигателем внутреннего сгорания, блестящую, но в итоге коммерчески обречённую. На примере усилий Woods можно прочитать общую картину: гибриды выпускались до 1910-х годов, но из-за высокой цены и малой мощности продавались плохо.
Затем на протяжении примерно 80 лет гибрид оставался не более чем сноской в инженерных учебниках. У этого есть несколько измеримых причин: по мере улучшения дорог в США тревога о запасе хода снижалась, техасская нефть исторически опустила цену бензина до низкого уровня, надёжность двигателя внутреннего сгорания выросла. На пересечении этих трёх факторов электромобили к 1935 году почти полностью исчезли; гибриды же с их высокой стоимостью и низкой скоростью, неспособной компенсировать преимущество короткого запаса хода, стали частью этого отступления. Правильной технической идее предстояло дождаться правильных экономических условий.
Toyota Prius 1997 года: как состоялся серийный выпуск гибрида?
Гибридный путь Toyota на самом деле начался в 1968 году с генеральным директором проекта Кэнией Накамурой - но до прагматичного результата потребовалось тридцать лет. В 1997 году Toyota была готова к запуску Prius - первого в мире серийного гибридного автомобиля. Месяц запуска в документах компании варьируется от октября до декабря; точно известно, что автомобиль вышел на дороги Японии в 1997 году и в год запуска получил в Японии награду "Car of the Year".
Влияние Prius можно проследить и в цифрах. Когда первое поколение вышло на рынок США в 2000 году, оно предлагало 97 л.с. суммарной мощности - мощность обычного семейного седана, но таблица расхода бензина - совершенно другая история. Prius 1997 года, как первый серийный автомобиль, объединивший бензиновую и электрическую тягу в одном пакете, изменил направление автомобильной индустрии; последовательная гибридная схема, созданная Порше век назад, теперь работала на миллионах автомобилей. Исследования, напрямую связывающие родословную Prius с тем венским прототипом начала 1900-х годов, и сегодня остаются предметом архивной историографии.
Honda Insight: первый гибрид в США
В первой волне рядом с Toyota был ещё один пионер: Honda. Honda представила первый серийный гибрид Северной Америки в 1999 году: Insight. Первое поколение (1999-2006) в форме трёхдверного двухместного лифтбэка-купе вышло на американский рынок в декабре 1999 года, до появления Prius в США, и стало первым бензин-электрическим гибридом, продававшимся в США. Срок разработки автомобиля составил около трёх лет. Краткосрочные результаты гибридной авантюры Honda тоже впечатляют: бренд отпраздновал 25-летие продаж гибридно-электрических автомобилей, и сегодня гибридные модели составляют более 25% его продаж.
Созревание аккумуляторных технологий: от NiMH к литий-ионным

В вековом пути гибрида важнейшим аппаратным компонентом является аккумулятор. Первый Prius использовал никель-металлгидридные (NiMH) батареи - первые батареи, которые заставили серийный гибрид работать на дорогах. Инженерный профиль NiMH соответствовал задаче: плотность энергии заметно выше, чем у свинцово-кислотных, но ниже, чем у литий-ионных. Для классического гибрида этого было достаточно, поскольку батарея в непрерывном цикле заряд-разряд выполняла роль небольшого буфера - автомобиль извне не заряжался.
Когда появились подключаемые гибриды и полностью электрические автомобили, уравнение изменилось: большая электрическая дальность означала более высокую плотность энергии. За последнее десятилетие NiMH в значительной степени были заменены более мощными, компактными и долговечными литий-ионными батареями; сегодня большинство подключаемых гибридов и полностью электрических автомобилей используют литий-ион. Известно, что Toyota также перешла с NiMH на литий-ион в своих популярных гибридах. Итоговая таблица проста: в классическом гибриде - NiMH, во всём, что подключается к розетке, - литий-ион.
Эпоха подключаемых гибридов: рост заряжаемых гибридов
Новой стадией гибрида стала возможность заряжать батарею и от домашней розетки. Prius Plug-in Hybrid Первое поколение выпускалось в 2012-2016 годах; первое поколение в целом сочли недостаточным - запас хода на электротяге составлял около 15 миль, тогда как Chevrolet Volt в тот же период предлагал 35 миль. Второе поколение появилось в 2016 году, а третье было представлено как модель Prius Prime 2023 года.
Немецкая сторона движется в том же направлении: Porsche перешел к гибридам в 2010 году с Cayenne S Hybrid, а Panamera S Hybrid 2011 года предлагала 380 л.с. при расходе 6,8 л/100 км по циклу NEDC. Panamera S E-Hybrid 2015 года была представлена как первый подключаемый гибрид в своем сегменте; а 918 Spyder в 2013 году с литий-ионной батареей 6,8 кВтч и запасом хода на электротяге 31 км обозначил предел возможностей подключаемого гибрида в плане производительности и установил рекорд с кругом по Нордшляйфе за 6:57. Идея, начавшаяся в 1900 году с двух генераторов, теперь воплощена в трансмиссии, устанавливающей рекорды на треке.
Урок столетия: почему хорошей инженерной мысли пришлось ждать 80 лет?
Поучительная сторона линии, протянувшейся от Lohner-Porsche к Prius, не техническая, а экономическая. Решение Porsche 1900 года было инженерно последовательным - настолько последовательным, что принцип последовательного гибрида сегодня встречается повсеместно, от локомотивов до суперкаров. Не хватало готовности рынка: стоимость батарей, цены на бензин, дороги и ожидания городов по выбросам выстроились лишь к 1997 году. Prius родился в тот момент, когда все четыре параметра одновременно заняли правильные позиции; Honda Insight последовала сразу за ним с другим техническим подходом.
Сегодня, оглядываясь назад, картина ясна: гибрид - это не одно изобретение, а накопление примерно за столетие. Концепция Semper Vivus 1900 года, смелость Woods Dual Power 1916 года, решение о серийном производстве Prius в 1997 году и распространение подключаемых архитектур с 2012 года - звенья одной логической цепи. Следующее звено цепи уже формируется благодаря переходу на литий-ионную химию в батареях.
Источники
- Lohner–Porsche
- История Porsche начинается с электричества
- Проф. Фердинанд Порше создал первый работоспособный гибридный автомобиль
- История электромобиля
- Woods Motor Vehicle
- Это был не первый гибрид, но Woods Dual Power 1917 года…
- Вехи: Toyota Prius, первый в мире серийный гибридный автомобиль, 1997
- Развитие Prius и гибридная стратегия
- Двигая инновации: 25 лет Toyota Prius
- Эволюция Prius
- Toyota Prius изменил автомобильную индустрию
- Honda Insight
- Honda отмечает 25 лет продаж гибридно-электрических автомобилей
- Аккумуляторы для электромобилей
- Toyota Prius Plug-in Hybrid