Полный, мягкий или подключаемый гибрид? Гид по видам гибридных автомобилей

Гибридные автомобили делятся на три основные группы: полные гибриды (самозаряжающиеся), не требующие внешней зарядки, мягкие гибриды (mild hybrid), лишь поддерживающие бензиновый двигатель, и подключаемые гибриды (PHEV), которые, заряжаясь от розетки, могут проехать определённый запас хода полностью на электротяге. Ключевые критерии, различающие эти три типа, - способ зарядки, ёмкость батареи и способность самостоятельно двигаться на электротяге; какой из них вам подходит, зависит от того, где вы проезжаете большую часть ежедневных километров - в городе или на трассе, и можете ли вы подключаться к розетке.

В чём разница между гибридом, мягким гибридом и подключаемым гибридом?

Первый и самый очевидный критерий, различающий три системы, таков: кто заряжает батарею и может ли электромотор двигать машину самостоятельно? Мягкий гибрид не подключается к розетке и не может ехать на электротяге самостоятельно; его электрическая система настолько мала, что лишь поддерживает бензиновый двигатель. Полный гибрид тоже не подключается к розетке, но заряжает батарею от встроенного бензинового двигателя и рекуперативного торможения; на низких скоростях он может двигаться на электротяге самостоятельно. Подключаемый гибрид, как следует из названия, заряжается от розетки, а его батарея достаточно велика, чтобы обеспечить запас хода, близкий к полностью электрическому автомобилю.

Размер батареи переводит это различие в цифры. Батарея полного гибрида обычно составляет около 1 кВтч ; эта энергия сразу расходуется при следующем ускорении. Батарея же PHEV примерно в 10–20 раз больше батареи полного гибрида и обеспечивает запас хода для полностью электрической езды порядка 10–70 миль . В мягком гибриде используется литий-ионная батарея на 48 В , интегрированный стартер-генератор с ременным приводом (BISG) и DC/DC-преобразователь; преимущество 48 В перед 12 В - способность выдавать большую мощность с меньшими потерями.

Принципы работы: как каждая система управляет энергией?

Мягкий гибрид: тихий помощник

В мягком гибриде электрическая система недостаточно велика, чтобы заменить двигатель. Небольшой электромотор добавляет крутящий момент к бензиновому двигателю при трогании и разгоне; в_stop-and-go трафике он делает остановку и повторный запуск двигателя более плавными. Опыт вождения практически неотличим от традиционного бензинового автомобиля; поэтому мягкий гибрид - это путь к гибридной технологии с самой низкой ценой входа. Однако, поскольку двигатель всегда работает, чтобы приводить автомобиль в движение, он потребляет больше топлива и производит больше выбросов, чем обычный гибрид.

Полный гибрид: автоматический баланс между двумя источниками

В полном гибриде бензиновый двигатель и электромотор работают вместе. При типичной поездке автомобиль трогается на электротяге; когда достигается определенная скорость - классический пример - Toyota Prius около 15 миль/ч - система объединяет бензиновый двигатель с электричеством. Решение о том, какой источник когда задействован, принимает компьютер, водитель не управляет этими переходами. Когда батарея разряжается, она пополняется от бензина, а при разгоне - от рекуперативного торможения; подключение к розетке нигде не требуется.

Подключаемый гибрид: электромобиль на неполный рабочий день

PHEV работает преимущественно на электромоторе, и когда батарея истощается, топливный двигатель автоматически включается; то есть водитель не останется на дороге, когда батарея сядет. Когда электрический запас хода падает до нуля и включается бензиновый двигатель, батарея не полностью пуста: система резервирует около 1 кВтч запаса, так что автомобиль продолжает работать как гибрид с рекуперативным торможением. Батареи PHEV составляют примерно четверть размера батарей полностью электрических автомобилей; большинство моделей используют более маленькую и дешевую 3,3 кВт встроенную схему зарядки и обычно не поддерживают быструю зарядку DC. От домашней розетки за ночь, то есть за 10-12 часов можно полностью зарядиться.

PHEV обычно предлагают три режима работы. В гибридном режиме компьютер балансирует смесь электричества и бензина для эффективности: приоритизирует EV в городе и при постоянном движении, бензин при резком разгоне и на высокой скорости. Режим EV Save сохраняет батарею на потом и сразу переводит бензиновый двигатель в гибридный режим; это полезно перед въездом в городские центры с ограничением выбросов или перед участком, где потребуется электрический крутящий момент. Режим Charge заставляет двигатель заряжать батарею; он менее эффективен и дороже зарядки от розетки, поэтому с точки зрения эффективности этот подход оправдывает себя, и его можно рассматривать как исключение перед длительными подъемами.

Рекуперативное торможение: общий мотор трех гибридов

Механизм, присутствующий во всех трех технологиях и делающий возможной экономию гибридов, - это рекуперативное торможение. Принцип прост: во время торможения электромотор перенаправляется и работает как генератор, преобразуя кинетическую энергию колес в электрическую энергию, которая накапливается в батарее; при традиционном торможении эта энергия терялась бы в виде тепла. В большинстве гибридов рекуперация работает вместе с фрикционными тормозами, и при легком торможении система приоритизирует рекуперацию.

В режиме «старт-стоп» городском трафике возможности подзарядки батареи возникают постоянно; поэтому как полные гибриды, так и подзаряжаемые PHEV достигают в городе необычно высоких показателей топливной экономичности. Два побочных преимущества тоже вполне ощутимы: поскольку большую часть работы берёт на себя рекуперативное торможение, износ тормозных колодок заметно снижается; кроме того, у PHEV вероятность наличия настраиваемых водителем уровней рекуперации и даже режима вождения одной педалью, основанного на отпускании педали газа, выше, чем у полных гибридов.

Как они ведут себя в городе и на дальних расстояниях?

Город: сильнейшая стихия полного гибрида

Поскольку рекуперативное торможение постоянно возвращает энергию в режиме «старт-стоп», полные гибриды очень эффективны при городской езде; поэтому такси и автомобили с наймом водителя выбирают в основном гибриды. Для коротких городских поездок разумны все три типа гибридов; однако если повседневные поездки составляют от 10 до 50 миль и есть возможность зарядки, PHEV завершает такие поездки на электротяге, не расходуя ни капли бензина.

Дальняя дорога: здесь проявляется цена PHEV

В длительных поездках по автомагистралям картина меняется на противоположную. Полные гибриды на трассе не так экономичны, как в городе; поскольку двигатель постоянно работает под нагрузкой, возможности рекуперации тоже сокращаются. Для PHEV проблема ещё серьёзнее: скорость автомагистрали быстро расходует электрический запас хода, и автомобиль в короткие сроки превращается в тяжёлый бензиновый гибрид. Из-за веса дополнительной батареи PHEV при смешанном городском/трассовом использовании показывает немного худшую топливную экономичность, чем его полногибридный собрат. PHEV, который редко подключают к розетке, превращается в автомобиль, перевозящий свой вес на бензине и обеспечивающий худшую экономичность, чем стандартный гибрид. Для тех, кто постоянно совершает дальние поездки по автомагистралям, наиболее естественный выбор при желании иметь гибридную технологию - мягкий гибрид или хороший бензиновый автомобиль; холодная погода тоже снижает запас хода, 40°F и температуры ниже этого значения могут уменьшить электрический запас хода PHEV.

Опыт владения: стоимость, обслуживание и расчёт окупаемости

На стороне обслуживания новости хорошие. У гибридов стоимость регулярного обслуживания, включая обычный износ, как правило, не выше, чем у бензинового автомобиля; трансмиссия гибрида является закрытой системой и не требует регулярной замены масла. У PHEV стоимость обслуживания и ремонта составляет около 3 центов за милю, тогда как у бензиновых автомобилей в среднем 6 центов . Экономия топлива измерима: для водителя, проезжающего 15 000 миль в год, бензиновая модель создаёт около 1 434 $ затрат на топливо, в то время как её гибридный собрат остаётся на уровне 975 $ , то есть годовая экономия составляет около 459 $. С другой стороны, цена покупки гибрида тоже выше: в автомобильном сегменте средняя доплата составляет около 1 300 $, а в сегменте SUV - до 3 000 $, причём разница в значительной степени объясняется батареей. Замена батареи тоже не является дешёвой процедурой.

Окупится ли PHEV, зависит от одного вопроса: будете ли вы действительно проезжать большую часть ежедневных километров на электротяге? Водители, которые каждый день расходуют весь электрический запас хода, у которых электричество дешёвое или вырабатывается солнечными панелями, быстрее всех закрывают разницу в цене между PHEV и стандартным гибридом. А тому, кто регулярно не подключает машину к розетке, те же деньги лучше потратить на более лёгкий и дешёвый стандартный гибрид. Ещё один факт о владении PHEV, который нужно знать: когда электричество заканчивается, небольшим бензиновым моторам может не хватать мощности, особенно при полной загрузке или на подъёмах.

Какой тип гибрида кому подходит?

Решение можно свести к трём вопросам: Есть ли у вас место для зарядки? Большая часть ваших километров - в городе или на трассе? Насколько вам важен опыт езды на электротяге?

• Мягкий гибрид: Для тех, кто хочет ездить как на обычном автомобиле, попробовать гибридную технологию по минимальной цене и кто в основном совершает дальние поездки по трассе. Электрические компоненты относительно просты.
• Полный гибрид: Самый сбалансированный выбор для тех, кто хочет перейти на гибрид без хлопот с зарядкой и в основном ездит по городу и небольшим населённым пунктам; проверен в такси и служебной эксплуатации.
• Подключаемый гибрид: Для водителей, которые могут регулярно подключаться к розетке, чьи ежедневные поездки укладываются в электрический запас хода, а в выходные хочется иметь и запас бензинового хода. Это также идеальный мост для тех, кто хочет протестировать воды перед переходом на полностью электрический автомобиль.

Два практических предостережения: во-первых, ещё до покупки выясните, возможна ли физически зарядка PHEV от розетки; если регулярной возможности заряжаться нет, PHEV - не ваш вариант. Во-вторых, шильдик не всегда даёт верную подсказку - в названии некоторых моделей с надписью "Hybrid" на самом деле скрывается PHEV. Самая надёжная проверка - посмотреть на колонки бензина и электричества на наклейке топливной экономичности или посчитать, сколько у автомобиля лючков бензобака: два лючка говорят о наличии розетки.

Напоследок: уравнение простое, но личное

Гибридная технология - это не один продукт, а три разных уровня электрификации. Мягкий гибрид снижает расход топлива, но не превращает автомобиль; полный гибрид заметно улучшает экономичность в городе и не требует зарядки; PHEV при наличии зарядной инфраструктуры полностью электрифицирует повседневные поездки и сохраняет свободу бензинового двигателя в дальней дороге. Правильный вопрос не «какой гибрид лучше?», а «из каких расстояний и дорог состоит моя неделя?». Когда вы дадите ответ, сама собой станет ясна, какая система вам подходит.

Источники

• Hybrid vs. Plug-in Hybrid vs. Mild Hybrid
• Hybrids vs. Plug-In Hybrids: Pros and Cons
• Hybrid vs. mild hybrid vs. plug-in – what's the difference?
• Here's How a "Mild Hybrid" System Works
• Plug-In Hybrid Electric Vehicles
• Is a Plug-In Hybrid the Right Car for You?
• Plug-in Hybrid Car Range: A Chart
• Plug-In Hybrid Ownership Costs: What to Expect
• Are Hybrid Cars More Expensive to Maintain or Repair?
• Hybrid vs. Gas: When the Better MPG Starts Paying