Принципработы
Первоначально идеяорганизации принципа «электрической коробки передач», то есть замены механическойкоробки передач на электрические провода, была воплощена в железнодорожномтранспорте и большегрузных карьерных самосвалах. Причина применения такой схемыобусловлена огромными сложностями механической передачи управляемого крутящегомомента на колеса мощного транспортного средства. Суть принципа заключается втом, что двигатель, работающий на обычном топливе, приводит в движениеэлектрогенератор, и через систему управления нужное количество электроэнергиипередаётся на электродвигатели, приводя в движение транспортное средство. Этопохоже на электростанцию на электромобиле, вырабатывающую энергию длясобственного движения. Суть схемы работы гибридного автомобиля аналогична, нозначительно модифицирована, в первую очередь добавлением аккумуляторной батареи,только в отличие от электромобиля менее ёмкой, а следовательно, более лёгкой.
Основные причины, стоящиеза разработкой гибридной силовой установки — уменьшение количества вредныхвыбросов в атмосферу, что очень актуально именно для городского транспорта. Этасистема позволяет снизить выброс сажи и углеводородов на 90%, оксидов азота — на 50%. При этом экономия топлива достигает 60% по сравнению с обычнымиавтобусами с дизельными двигателями, а ускорение во время начала движенияувеличилось на 50%. Такая силовая установка может устанавливаться на различныеавтомобили, которые выполняю самые разные задачи. Принцип работы гибриднойсиловой установки заключается в следующем: колеса приводятся в движениеэлектродвигателем, который питается от АКБ, а дизельный двигатель приводит вдействие генератор, питающий аккумулятор. К тому же дизель соединен странсмиссией и часть своей мощности передает на колеса. Благодаря этому вовремя начала движения достигается максимальное ускорение без лишнего шума,затрат топлива и клубов дыма из выхлопной трубы.
Что такоегибридный автомобиль
Гибридный автомобиль —высокоэкономичный автомобиль, движимый системой «электродвигатель — двигательвнутреннего сгорания» (далее двигатель), питаемой как горючим, так и зарядомэлектрического аккумулятора. Главное преимущество гибридного автомобиля —снижение расхода топлива и вредных выхлопов. Это достигается полнымавтоматическим управлением режима работы системы двигателей с помощью бортовогокомпьютера, начиная от своевременного отключения двигателя во время остановки втранспортном потоке, с возможностью продолжения движения без его запуска,исключительно на энергии аккумуляторной батареи, и заканчивая более сложныммеханизмом рекуперации — использования электродвигателя как генератора электрическоготока для пополнения заряда аккумуляторов.
Вообще, гибрид – этоорганизм, полученный в результате скрещивания генетически различающихсяродительских форм (видов, пород, линий и др.) (от лат. hibrida – помесь).
Генетически различающиесяформы в нашем случае – это двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электромотор.Причем в современной автоселекции гибридизация – это, похоже, единственновозможный вариант их выживания. С одной стороны, цена на нефть берет все новыевысоты, что неизбежно приближает закат славной истории ДВС (в том женаправлении работают экологические нормативы). С другой – отсутствие способовкомпактно и долго хранить электрическую энергию ставит под большое сомнениебудущее электромобилей в их генетически чистом виде...
Подробно оработе гибридной силовой установки
Гибридная силоваяустановка сочетает в себе современный двигатель внутреннего сгорания,технологически совмещенный с электромоторами. Весь комплекс управляетсяэлектронной системой, и конечно же все компоненты отличаются высочайшимкачеством. Гибридная силовая установка управляет расходом энергии в зависимостиот условий движения автомобиля.
Начало движения
Для начала движения и придвижении на малых скоростях используется только электромотор.
-При наборе скорости батареянаправляет свою энергию на блок управления электропитанием.
-Блок управлениянаправляет энергию на электромоторы, расположенные в передней и задней частяхавтомобиля.
-Передний и заднийэлектромоторы позволяют автомобилю плавно трогаться с места.
Вот характеристикигибридного автомобиля Lexus RХ400h. В основном весь принцип работыгибридной силовой установки показан на примере этого автомобиля.
Бензиновый двигатель
-рабочий объем: 3.3 л
-количество ирасположение цилиндров: v6
-мощность: более 150 квт(204 л.с. (din))
Система
-Максимальная мощность:±200 кВт (270 л.с. (DIN))
-Рабочее напряжение: 650В
-Напряжение батареи: 288В
Технический симбиоз
1.Электрическая системакондиционирования: система кондиционирования может работать без участиябензинового двигателя, обеспечивая комфортную температуру в салоне и экономятопливо.
2.Технологияэлектрического управления: повышенное напряжение позволило конструкторам автопроизводителейоборудовать гибридную версию своих автомобилей большим количеством системэлектрического питания и управления.
3.система vdim (vehicle dynamics integrated management): новая версия системы курсовойустойчивости vsc (vehicle stability control) действует через электрический контур высокогонапряжения, за счет этого сокращается время реакции автомобиля.
4.Бензиновый двигатель;
5.Гибридная трансмиссия;
6.Генератор;
7.Электрический двигательзадних колес;
8.Блок управления силовойсистемой;
9.Электрических двигательпередних колес;
10.Батарея высокогонапряжения.
Движение:
При движении автомобиля внормальном режиме привод колес осуществляется за счет бензинового двигателя иэлектромоторов; энергия двигателя распределяется между колесами и электрическимгенератором, который в свою очередь приводит в движение электромоторы.
Распределение энергиинаходится под контролем в целях обеспечения максимальной эффективности. Принеобходимости генератор также осуществляет зарядку батареи, отдавая ему излишкиэнергии.
Разгон:
1.Бензиновый двигательразгоняет автомобиль, работая в нормальном режиме.
2.Для улучшения динамикидополнительная энергия поступает от электромотора.
3.При работе в нормальномрежиме бензиновый двигатель также снабжает энергией генератор.
4.Генератор можетнаправлять излишки энергии на блок управления электропитанием.
Торможение:
1.При торможениикинетическая энергия преобразуется в электричество.
2.Электромоторынаправляют его на блок управления электропитанием.
3.Блок управленияэлектропитанием возвращает энергию на высоковольтную батарею. Бензиновыйдвигатель автомобиля работает в обычном режиме.
Задачи гибридной силовойустановки:
1.Обеспечение высокихэксплуатационных характеристик и набора скорости за счет мгновенной подачиэнергии.
2.Сохранение энергии приторможении: часть энергии преобразуется в электричество, остальное – в тепловуюэнергию (в сравнении с обычным автомобилем, у которого на «тепло»уходят все 100%).
3.Обеспечение автомобилясамой современной системой управления расходом энергии.
4.Снижение массы иразмеров компонентов.
«В своем желаниисоздать привод, какого никогда не было раньше, мы отразили ключевые элементызащиты окружающей среды, безопасности и удовольствия от вождения автомобиля. Мытакже поняли, что наша новая гибридная система хорошо подходит к автомобилямсреднего и большого размера. В итоге получился блестящий пример настоящегопрорыва в эволюции автомобильного транспорта».
0. Садаката (0. Sadakata), главный инженер Lexus RХ400h
Гибридная трансмиссия.
Делитель мощности вгибридной трансмиссии направляет поток мощности туда, где она больше всегонужна. Обеспечивая максимально экономное расходование энергии, он не тольконаправляет всю необходимую мощность, но и управляет совместной работойбензинового и электрического двигателей. Бесступенчатая трансмиссия мгновеннооткликается, когда водителю нужна большая мощность. Электрический и бензиновыйисточники энергии
Термин«гибридный» подразумевает сочетание бензинового и электрическогодвигателей, которые приводят в движение RX400h. Этидва источника энергии прекрасно дополняют друг друга. Электродвигателимоментально обеспечивают дополнительную мощность, не расходуя топливо и незагрязняя окружающую среду. Бензиновый двигатель позволяет развить высокуюскорость на уровне современных автомобилей.
Работа в системепозволяет каждому источнику энергии работать в оптимальном режиме, обеспечиваяавтомобилю прекрасные ходовые качества и топливную экономичность.Восстановление энергии
Один из источниковэкономии – снижение потребляемой энергии. Однако гибридные технологии Lexus позволяют возвращать энергию,которая в обычных условиях теряется безвозвратно. В частности, при торможенииэлектродвигатели действуют как генераторы, и с подачи блока управления силовойустановкой энергия движения «перекачивается» обратно в батареювысокого напряжения.
Большаяпроизводительность благодаря двум источникам энергии
Гибридная силоваяустановка использует в своей работе два источника энергии: 6-цилиндровыйбензиновый двигатель, соединенный с генератором, и электромотор, обладающийбольшим крутящим моментом.
Высокопроизводительныйдвигатель
В качестве основногоисточника энергии в гибридной силовой установке используется самый современныйдвигатель внутреннего сгорания. Сложная компьютерная система осуществляетнепрерывное изменение забора воздуха в целях обеспечения оптимальных условийработы двигателя. Это не только обеспечивает двигателю дополнительную мощность,но и способствует значительной экономии топлива и уменьшению выбросов выхлопныхгазов. При этом не увеличивается уровень шума и не возникает никаких вибраций.Все, что чувствует водитель, – это чутко реагирующий на команды двигатель.
Высоковольтный мотор
Усовершенствованныйэлектромотор-генератор, соединенный с бензиновым двигателем V6, обеспечивает исключительно плавныйразгон, когда вы нажимаете на педаль газа до упора. Высоковольтный электромоторгибридной силовой установки представляет собой сложную и одновременнокомпактную комбинацию электромотора и электрогенератора.
Гибриднаятехнология
Немного подробнее опринципах работы гибридной силовой установки.
1. Начало движения
При трогании с места идвижении на малых скоростях используются лишь электромоторы.
2. Нормальный режимдвижения
На трассе двигатель иэлектромотор работают вместе; мощность двигателя делится между колесами иэлектрогенератором, который приводит в движение электромотор. Распределениемощности корректируется для обеспечения максимальной эффективности. Принеобходимости генератор подзаряжает батарею за счет избыточной мощностидвигателя.
3. Разгон
Батарея дает энергию,дополняющую мощность двигателя; двигатель и электромоторы обеспечивают плавныйразгон.
4. Торможение
При торможенииэлектромоторы работают как генераторы. Они преобразуют кинетическую энергию вэлектрическую, накапливающуюся в батарее.
5. Остановка
При остановке двигательавтоматически выключается для экономии топлива и обеспечения максимальнойэффективности.
6. Начало движения
Работают толькоэлектромоторы.
Устройство распределенияэлектроэнергии
Сердцем устройствараспределения энергии является компактный механизм планетарной передачи. Этотпланетарный механизм управляет процессом взаимодействия бензинового двигателя,электромотора и генератора. Механизм планетарной передачи объединяет двигатель,электрогенератор и электромотор. По своему весу он легче и имеет намного меньшедвижущихся частей, чем стандартные 5- или 6-ступенчатые автоматические коробкипередач, применяемые в настоящее время в большинстве автомобилей класса«люкс».
Все это снижает потери натрение и обеспечивает более тихую работу, а также более длительный срок службыавтомобиля.
Энергетический центр
Гибридный«энергетический центр» является уникальной системой, которая создаети управляет запасом электрической энергии, хранящейся в высокотехнологичнойбатарее. Процесс производства и управления расходом электроэнергии интегрированв батарее. Ключевыми компонентами энергетического центра являются:
– мощнаявысокопроизводительная батарея;
– блок управленияэнергией;
– полупроводниковое коммутационноеустройство;
– регенеративнаятормозная система.
Мощная батарея
Для обеспечения энергиейэлектромоторов и электрических систем автомобиля гибридная силовая установкаиспользует в своей работе высокопроизводительную никель-металл-гидридную батарею.
Блок управления энергиейи полупроводниковое устройство переключения
Блок управления энергиейи полупроводниковое устройство переключения применяются для управления потокомэнергии между генератором, батареей и электромотором. В то время как генератор иэлектромотор являются устройствами переменного тока, батарея представляет собойустройство постоянного тока. Кроме того, выходное напряжение батареи несоответствует выходному напряжению генератора, а также величине входногонапряжения электромотора. Поэтому эти устройства осуществляют преобразованиеэлектроэнергии согласно потребностям системы.
Регенеративная тормознаясистема
При торможении генераториспользуется для замедления движения автомобиля. При этом он вырабатываетэлектроэнергию, которая хранится в батареях. В традиционных системах энергия,которая используется для торможения, теряется полностью. В отличие от нихданная система особо эффективна при езде в городских условиях, где часточередуются разгон и торможение. Без наличия традиционной коробки передач всистеме образуется намного меньше трения, поэтому большее количествокинетической энергии может быть сохранено в виде электрической энергии.
Инвертор
Инвертор представляетсобой устройство, которое преобразует постоянный ток от аккумулятора впеременный. При преобразовании постоянного тока в переменный он может бытьиспользован для питания электромотора. В гибридной силовой установке автомобиляLexus RХ400hпредусмотрена высоковольтная схема преобразования одного постоянного тока вдругой, также постоянный ток. Поскольку она повышает напряжение, происходитравномерный рост электрической мощности при том же уровне тока, результатомчего является более высокая производительность и повышенный крутящий моментпривода электромотора.
Системаинтегрированного управления динамикой автомобиля (VDIM)
Во взаимодействии с новойгибридной силовой установкой улучшение качества управления автомобилемдостигается еще и за счет модифицированной подвески, специальной электроннойсистемы управления и самой современной системы контроля устойчивости автомобиляи системы интегрированного управления динамикой автомобиля (VDIM).
До сегодняшнего дня такиесистемы активной безопасности, как антиблокировочная система тормозов (АВS), антипробуксовочная система (TRC), система курсовой устойчивости (VCS) и электроусилитель руля (ЕРS), имели тенденцию развиватьсяотдельно друг от друга, даже если они были установлены в одном и том жеавтомобиле. По существу их успешная совместная деятельность была ограничена, аоптимальная работоспособность не реализована.
Система интегрированногоуправления динамикой автомобиля (VDIM),установленная в RХ400h, была разработана с цельюобъединения этих различных систем, что существенно улучшило безопасность ихарактеристики автомобиля.
Более того, посколькуобычные системы безопасности активируются сразу после того, как был достигнутпредел технических возможностей автомобиля, VDIM активизируется еще задолго до наступления этогомомента. В результате расширяются рамки работы систем активной безопасности, иза счет этого обеспечивается более мягкое и предсказуемое поведение автомобиля,так как эти системы действуют точнее, более мягко и гибко. Располагая полнойинформацией о текущем состоянии, получаемой с датчиков, расположенных по всемуавтомобилю, VDIM не только объединяет функции системАВS, ТRC, VSC и ЕВD с электроусилителем рулевогоуправления, но и управляет гибридной силовой установкой и системой полногопривода. Используя объединенный контроль над всеми элементами, отвечающими задвижение автомобиля, включая крутящий момент, тормозное усилие и рулевоеуправление, VDIM не только оптимизирует работутормозной системы, системы курсовой устойчивости и антипробуксовочной системы,но и улучшает основные динамические характеристики автомобиля. Новая системауправления динамикой не столь «навязчива», как обычные системыконтроля устойчивости, но при этом намного более эффективна. С помощьювысокоскоростной технологии управления двигателем, тормозами и трансмиссиейсистема управления динамикой контролирует гибридную силовую установку, полныйпривод на все колеса и систему торможения, одновременно управляя моментомпереднего и заднего электромоторов в соответствии с условиями движения, а такжестабилизирует поведение автомобиля на дорожном покрытии с низким коэффициентомсцепления. За счет всего этого достигается безопасное и комфортное управлениеавтомобилем.
Запуск системы:
Система подачи энергиивключается, когда электронный ключ дает подтверждение, что водитель находится всалоне. При включении зажигания система осуществляет проверку нормальной работывсех датчиков, двигателя, электромотора, генератора и батареи. После этогопереключатели на различных компонентах высоковольтной системы, таких какэлектромотор, генератор и батарея, включаются – машина готова к поездке.
Отключение системы:
После отключениязажигания и до того, как водитель покинет салон автомобиля, компонентывысоковольтной системы отключаются, и после подтверждения отключения этихсистем компьютер управления гибридной системой также отключается.
Управление мощностьюдвигателя:
Система осуществляетконтроль за потреблением энергии по всему автомобилю. Она определяет, нужно лиостановить бензиновый двигатель и задействовать вместо него электромотор илипродолжать движение автомобиля за счет работы бензинового двигателя. Системапринимает эти решения, основываясь на текущем состоянии автомобиля, то естьисходя из потребности в ускорении, а также на сигналах состояния, подаваемыхкомпьютером аккумулятора. При первом запуске автомобиль начинает работать отсвоего электромотора, но при условии, что температура окружающего воздуха неслишком низкая и заряд аккумулятора достаточен. Для того чтобы привести вдвижение автомобиль с использованием электроэнергии, двигатель сначалазапускается от генератора и одновременно система производит расчет энергии,необходимой для всего автомобиля. Далее система рассчитывает условия движения,при которых будет обеспечена максимальная эффективность, необходимая длявыработки этого количества энергии, и направляет двигателю сигнал наустановление определенного количества оборотов. В дальнейшем контроль заколичеством оборотов двигателя осуществляет генератор. Мощность двигателяконтролируется за счет учета мощности, расходуемой непосредственно на движениеавтомобиля, мощности, производимой электрическими устройствами, и мощности,необходимой для вспомогательного оборудования и подзарядки батареи. За счетоптимизации контроля мощности двигателя обеспечивается повышенная экономичностьрасхода топлива.
Контроль движения:
Общая мощность гибриднойсиловой установки складывается из сочетания мощностей бензинового двигателя иэлектромоторов. На малых скоростях большее количество энергии поступает отэлектромоторов. Такая комбинация создает ощущение плавного контроля над мощностью.Даже если бензиновый двигатель используется не постоянно, особенно в условияхчастых остановок при движении, никогда не ощущается недостатка мощности.
Контрольрегенеративного торможения:
Для оптимизацииколичества сохраняемой энергии система торможения, управляемая электроникой,принимает решение о том, когда следует использовать гидравлические тормоза, акогда – регенеративное торможение. Система старается применять регенеративноеторможение как можно чаще с целью оптимизации процесса сохранения энергии.
Достоинстваавтомобилей с гибридной установкой
1. Экономная эксплуатация
Экономная эксплуатация — главное преимущество гибридов. Чтобы достичь её, необходимо было искать баланс,то есть уравновесить все технические показатели машины, но при этом сохранитьвсе полезные параметры обычного автомобиля: его мощность, скорость, способностьк быстрому разгону, и множество других, весьма важных характеристик, заложенныхв современных автомобилях. Мало того, способность накапливать энергию, в томчисле и не терять понапрасну кинетическую энергию движения во время торможения,а заряжать аккумуляторные батареи, помимо основных явных преимуществ, привнеслоавтолюбителям некоторые побочные «мелкие радости», например, меньший изностормозных колодок.
Как была достигнутаэкономия:
-снижением объема имощности двигателя;
-работа двигателя воптимальном и равномерном режиме, в гораздо меньшей зависимости от условийезды;
-полная остановка работыдвигателя, когда это необходимо;
-возможность движениятолько на электродвигателях;
-рекуперативноеторможение с зарядкой аккумулятора.
Вся эта система до такойстепени сложна, что стала возможна в полной мере только в современных условиях,с применением достаточно непростых алгоритмов работы бортового компьютера. Дажеправильное и эффективное (с точки зрения безопасности) торможение управляетсябортовым компьютером.
2. Экологическая чистота
Снижение расходауглеродного топлива, немедленно сказалось на экологической чистоте. Полнаяостановка работы двигателей в местах скопления автомобилей на дорогах городов,и прежде всего в пробках, имеет самую первостепенную роль. Применение жеаккумуляторных батарей, гораздо меньшей емкости, чем в электромобилях, снизилапроблему утилизации использованных аккумуляторов. Развитие гибридной технологиив общественном транспорте, и для грузовых автомобилей, ещё больше улучшитэкологическую обстановку городов.
3. Хорошие ходовыехарактеристики
Теперь нет необходимостиустанавливать двигатель из расчёта пиковых нагрузок эксплуатации. В момент, когданеобходимо резкое усиление тяговой нагрузки, в работу включаются одновременнокак электро-, так и обычный двигатель (а в некоторых моделях и дополнительныйэлектродвигатель). Это позволяет сэкономить на установке менее мощногодвигателя внутреннего сгорания, работающего основное время в наиболееблагоприятном для себя режиме. Такое равномерное перераспределение и накоплениемощности, с последующим быстрым использованием, позволяет использоватьгибридные установки в автомобилях спортивного класса и внедорожниках. Несмотряна то, что электродвигатели обладают достаточно сильным крутящим моментом впересчёте на массу и габариты двигателя, по сравнению с другими двигателями,разработчики всё же в ряде моделей устанавливают не слишком мощныеэлектродвигатели, уменьшая их габариты. При этом, в целях суммированиямощностей, применяются комбинированные схемы передачи крутящего момента, спрямой передачей механического крутящего момента, непосредственно от двигателя.Такая схема называется «гибридно-совместный привод».
4. Увеличение дальностипробега
Время — это самый ценныйресурс для человека. Исключение половины заездов на заправочные станции, и дажебольшего количества таких заездов, при езде по городу, высвобождает уавтовладельца некоторое количество времени для других больших и важных дел.
5. Сохранение и повторноеиспользование энергии
Устранён главныйнедостаток двигателя на углеродном топливе — невозможность возврата энергииобратно в углеродное топливо. Инженеры по транспорту давно пытались сохранитьэнергию движения при торможении, чтобы её повторно использовать. Например,применялись специальные конструкции с большим маховиком. Но толькоэлектрическую энергию удаётся сохранить с самыми минимальными потерями имаксимально дёшево. В качестве накопителя применяются как аккумуляторы, так испециальные конденсаторы.
6. Обычная заправкатопливом
У электромобилей покаесть один большой недостаток — необходимость зарядки аккумулятора. Процессдолгий, и требует некоторого специально оборудованного пункта зарядки. Такимобразом он становится непригодным для длительных и дальних поездок. Но ужеразработаны технологии, позволяющие заряжать литий-ионные аккумуляторы сэлектродами из наноматериалов до 80% ёмкости за 5-15 минут.
У гибридного автомобиляэтот недостаток устранён. Заправка осуществляется по привычной схеме, обычнымуглеродным топливом, тогда, когда это необходимо, и дальнейшее движение можнонемедленно продолжить.
В городском циклеэксплуатации гибридный автомобиль 80% времени работает в режиме электромобиля.В феврале 2006 года автолюбители из США смогли взломать электронную системууправления Toyota Prius, и научились принудительно переключать автомобиль врежим электромобиля. Французская компания PSA Peugeot Citroen к 2010 году начнет серийное производство гибридныхверсий Peugeot 307 и Citroen C4. В автомобилях предусмотрен режим электромобиля наскоростях менее 50 км/ч. Водитель может по желанию включать режимэлектромобиля.
Недостаткиавтомобилей с гибридной установкой
1. Высокая сложность
Гибридные автомобилисложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, подверженысаморазряду. Кроме того, они дороже в ремонте. Опыт автоиндустрии США говорит отом, что автомеханики берутся за ремонт гибридных автомобилей с большойнеохотой. США пытаются решить проблему дороговизны налоговыми льготами.
Далеко не все крупныеавтопроизводители смогли создать собственную гибридную систему. Компания Porsche отказалась от попытоксамостоятельного производства гибридного автомобиля. Компания Mitsubishi изначально не пыталась создатьгибридный автомобиль, а сконцентрировала все свои усилия на разработкеэлектромобилей. Наиболее удачная на сегодня серийная разработка — Hybrid Synergy Drive (произносится [ха́йбрид си́неджи драйв])компанией Toyota.
2. Утилизацияаккумуляторов
Гибридные автомобили, каки электромобили, хоть и в меньшей степени, подвержены проблеме утилизацииаккумуляторов. Влияние выбрасываемых аккумуляторов на окружающую среду,по-видимому, никто не исследовал. А ведь оно может быть опасным.
3. Высокая стоимостьнекоторых моделей.
Естественно сложность и«нетрадиционность» создания некоторых моделей влечет за собойувеличение цены на автомобили.
Экология инефтяная действительность — чего можно ждать?
Экология и нефтянаядействительность
Недавно опубликованныйдоклад Межправительственной группы экспертов ООН дает возможность понять, чтооколо 90 % от всех изменений климата (отнюдь не в нашу пользу) – это итогдействия человечества на окружающую среду. Каждый слышал ужасающие истории отом, что однажды арктические льды растают, уровень воды в океане поднимется, ицелые регионы окажутся затопленными. Последнее время пугающие слова «парниковыйэффект» у всех на слуху. Действовать нужно решительно и уже сейчас. Браться зарешение этой проблемы могут многие, но просто не хотят и тем самым ставят подугрозу будущие поколения.
По словам Ганса Верольма(Hans Verolme), директора исследовательских программ поклиматическим изменениям Всемирного Фонда дикой природы (WWF), ухудшение условий жизни миллиардовлюдей и понижение благосостояния экономик многих стран напрямую зависят отглобальных изменений климата. Ученые утверждают, что если не сократить выбросыдвуокиси углерода в ближайшее врем, человечеству придется столкнуться снеожиданными и непредсказуемыми последствиями своих же ошибок, и то, чтоказалось невозможным, в конце концов произойдёт
К счастью, некоторыеуспешные компании уже сейчас готовы понести убытки, пойти навстречу экологам ивсячески противостоять надвигающейся беде. Совсем недавно, к примеру, 150компаний из Европы, Соединенных Штатов, Китая и Австралии на конференции вБуэнос-Айресе. подписали документ-прошение о принятии правительствамигосударств мер по борьбе с негативными факторами, вызывающими глобальноепотепление. Среди организаций, участвующих в проекте, можно отметитьразработчика мобильных телефонов Nokia,известную всем спортсменам компанию Nike, а также Britsh Airways, eBay, L`Oreal. Как видим, бизнесменызаинтересованы в поддержке частными и государственными структурами программ поужесточению контроля за экологией производства товаров и предоставления услуг,поощрению «зеленых» инициатив.
Конец осени 2007 года длярынка нефти ознаменовался непредсказуемыми ценовыми рекордами, десяткамимиллионов долларов доходов для одних участников и убытков для других. В этотпериод цена нефти успела преодолеть несколько рубежей и вплотную приблизилась котметке в $100, хотя в начале этого года на рынке за баррель ископаемоготоплива платили всего $50. Среди факторов, влияющих на рост цен на черноезолото, многие эксперты отмечают нестабильность доллара, ситуацию в Ираке,Турции, природные катаклизмы, неопределенность в отношениях с Ираном.
Помимо роста цен,сталкиваемся еще с одной проблемой уже недалекого будущего – нефть скорозакончится, так как является одним из исчерпаемых ресурсов. На первых парахнехватки сырья индустрия чувствовать не будет, однако для удовлетворения потребностейэнергетиков добытчикам уже сейчас необходимо запускать новые мощности дляпроизводства нефти. По прогнозам аналитиков, объемы необходимыхкапиталовложений в сегмент ближе к 2030 году могут превысить 5 триллионовдолларов.
Может показаться весьмастранным, однако необходимо заметить, что практически абсолютная зависимостьиндустрии от ископаемых источников энергии (до 90% в 2030 году) можетспровоцировать нехватку пищи для миллиардов людей! На первый взгляд, неткакой-либо связи между этими двумя абсолютно разными секторами. Однакорассмотрим такую ситуацию – нефть дорожает, и потребитель пытается найтиальтернативу черному золоту. Один из вариантов – биотопливо, вырабатываемое изсельскохозяйственных культур. Фермеры готовы отдать большую часть угодий подвыращивание технических зерновых, и до определенного момента это будет выгодно.С другой стороны, на увеличение стоимости продуктов питания влияет рост цен наэкспорт, вызванный той же нестабильностью на рынке нефти. Чтобы найти выход изсложившейся ситуации, экономисты предлагают реформировать сельское хозяйство иобратиться к забытому в позапрошлом веке натуральному производству.
Именно потому чтогибридные двигатели значительно снижают вредные выбросы в атмосферу, при этомне теряя ходовых качеств и оставаясь привычным для всех видом транспорта,который не нужно заново осваивать и рекламировать человечеству, возможно поравзглянуть в будущее, где водитель автомобиля перестанет быть врагом экологу.
Гибридысегодня в мире
Toyota лидирует по количеству гибридов иактивно выпускает эти автомобили с 1997 года, причём в модификациях как обычныхавтомобилей серии Prius,джипов-внедорожников серии Lexus RX 400h, так и автомобилей люкс-класса — Lexus LS 600h.
По итогам 2006 года вовсём мире было продано более полумиллиона только модели Prius. Технологию гибридного привода Toyota HSD лицензировали Ford (Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid). Массовое производство гибридных автомобилейсдерживается дефицитом никель-металл-гидридных аккумуляторов.
В 2006 г. в Японии было продано 90410 гибридных автомобилей, что на 47,6% больше, чем в 2005 г.
В 2006 году продажигибридных автомобилей в США выросли на 22% в сравнении с 2005 годом. Гибридныеавтомобили в США занимают 1,5% рынка новых легковых автомобилей. Всего за 2006год в США было продано 251000 гибридных автомобилей (без учёта продаж Saturn VUE Green Line корпорации GM).
В 2007 году продажигибридных автомобилей в США выросли на 38% в сравнении с 2006 годом. Гибридныеавтомобили в США занимают 2,15% рынка новых легковых автомобилей. Всего за 2007год в США было продано около 350000 гибридных автомобилей (без учёта продажкорпорации GM).
Всего с 1999 г. до конца 2007 г. в США было продано 1 002 000 гибридных автомобилей.
Гибридныеавтомобили сегодня в России:
По мнению большинстваэкспертов, для отечественного потребителя век гибридизации еще не наступил.Разработчики лишь присматриваются к нашему рынку и осторожно выбрасывают впавильоны автосалонов мелкие партии новых моделей гибридов.
Причин такого поведенияпроизводителей автомобилей может быть несколько. Первый фактор – цены. Если зарубежом гибрид обходится покупателю всего на пару тысяч долларов дороже, то внашей стране иной раз приходится переплачивать в несколько раз больше. На рынкеРоссии не работает проверенная схема окупаемости затрат и разрекламированнойэкономии.
Другая причина –банальное незнание большинством наших соотечественников простых вещей — «чтоэто такое» и «как это работает». (Информацию о гибридах смотрите по ссылке — www.biauto.ru/info.shtml)
Несомненно, в ближайшембудущем гибриды на отечественных дорогах будут оставаться достояниемсостоятельных людей – либо в качестве игрушки на пару месяцев, либо в качествеполюбившегося средства передвижения на каждый день.
Перспективыгибридных автомобилей — гибриды сегодня и завтра
Многие потребителиутверждают, что ездить на гибриде сегодня модно. Спасибо компаниям,занимающимся рекламой гибридных автомобилей. Свою задачу — внедрить в сознаниечеловека, что это езда на экологически более чистом автомобиле приветствуетсяобщественностью, — они небезрезультатно выполняют. Об этом нам говоритстатистика и последние новости:
-Toyota объявила о намерении к 2007 году увеличить объёмвыпуска гибридных автомобилей (автомобилей, оснащённых одновременно двигателемвнутреннего сгорания и электромотором) до 300 тысяч в год, а к 2012 году вообщеперейти исключительно на выпуск гибридов;
-First Automotive Works планирует произвести 1000 гибридных автобусов к 2010году для Олимпиады 2008 в Пекине и World Expo 2010 вШанхае;
-Лондон после 2012 годабудет закупать только гибридные автобусы. Будет вводиться в эксплуатацию по 500гибридных автобусов ежегодно.
Подобные факты заставляютподумать о том, что вот уже в ближайшем будущем гибридные автомобили будутвесьма популярны.
Что же насждёт? Какие существуют прогнозы?
В моде на гибриды дажеесть своя доля патриотизма, скрытая под капотом универсальной покупки,позволяющей экономить. Однако в каждой стране к машинам с электротопливнымитяговыми установками относятся по-разному. Возьмем, к примеру, американцев. Уних имеется своя точка зрения на экологию их государства и мира в целом. Сейчасв стране действуют серьезные экологические нормы, которые стимулируютразработчиков авто делать безопасные машины и распространять их не только вмасштабах государства, но и мира в целом.
Еще не так давно новое,неизведанное пугало американцев. Несколько лет назад, когда на рынке страныпоявились первые Toyota Prius, большинство жителей США относилиськ таким авто с опаской. Кто-то остерегался непредвиденных поломок и затрат,кого-то смущала еще ничем не оправданная дороговизна. Тем не менее, сегодня вСоединенных Штатах продается больше гибридных авто, чем где-либо в мире, поулицам колесят гибридные купе, внедорожники и даже автобусы не только отяпонских разработчиков, но и родных General Motors, Ford. Популярностью пользуются мощные ибольшие машины, такие как, к примеру, Mercury Mariner.
Интересно отметить, что врамках проходившего в этом месяце в Лос-Анджелесе традиционного ежегодногоавтосалона 2007 Los Angeles Auto Show — сто первого по счёту, более половины компаний моглипохвастаться гибридными приводами – еще один пример всё возрастающегораспространения этих «эко-машин».
Наибольший интересаудитории вызвали дорогие и массивные внедорожники Porsche Cayenne, Dodge Durango, Cadillac Escalade Hybrid. Ценителей дорогого и раритетного эксклюзивасотрудники Porsche решили порадовать показом легендыистории гибридных автомобилей — Lohner ElectricChaise, о котором мы говорили ранее.Автомобиль впервые был вывезен из Европы и предстал во всей красе переддесятками тысяч посетителей выставки. Представители компании также раскрылинесколько секретов долгожданного гибрида Cayenne.
Оснащенный параллельнымэлектротопливным приводом, Cayenneспособен с помощью одного лишь электромотора разгоняться до 120 км/ч. Блок аккумуляторов расположился под багажником, на месте запаски. Зарядка батарей можетпроизводиться посредством как рекуперативной тормозной системы, так и самогобензинового двигателя объемом 3,6 литров. Системой управляет бортовой компьютер.
Инженеры обещают, чтоэтот гибридный, довольно дорогой внедорожник сможет порадовать владельцанеплохими показателями экономии — «всего» 8,9 литров топлива на 100 километров.
Европейский рынок,признаться, вступил в век гибридизации немного иначе. Дело в том, что надорогах стран Старого Света очень распространены автомобили с дизельнымидвигателями. Вместо огромных и прожорливых американских «вездеходов» здесь колесятэкономные малолитражки, которым преимущества гибридизации, казалось бы, ненужны вовсе. Зачем европейцу переплачивать за дорогой бензиново-электрическийагрегат и ломать голову в поисках сети сервисных центров?
Но так думает лишьопределенное число владельцев авто. По данным компании Toyota, в последнее время все большее количествосостоятельных людей готовы стать владельцами машин с бензиново-электрическимприводом. Нельзя не отметить грамотный ход маркетологов японской компании,которые помимо семейных и слегка простоватых Prius пустили на дороги Европы красивые и статусныегибридные авто Lexus. Так что,можно ждать подобных ходов от автопроизводителей разных стран с целью еще болеепопуляризировать гибриды.
Основныепроизводители и модели
ПЕРВОЙ упоминаниязаслуживает Toyota. И не только потому, что являетсяпервооткрывателем на поприще гибридных автомобилей, но и в связи с тем, чтопродвинула гибриды из класса городских компактов в премиум-сегмент. Вслед за RX 400h очередным этапом гибридной истории стал GS 450h – первый гибридомобиль бизнес-класса появится в продаже ужев следующем году. Силовая установка – Hybrid SynergyDrive: 3,5-литровая V-образная «шестерка», электромотор,генератор и батарея аккумуляторов. Суммарная мощность более 300 л.с. позволяет GS 450h стать флагманом в линейке бизнес-седанов. В отличие отпереднеприводного по большому счету RX 400h, он имеет классическую компоновку.
В общей сложности Toyota предлагает сегодня шесть гибридныхмоделей: компактный Toyota Prius (ДВС 1,5 л / 76 л.с., плюс электромотор 67 л.с., однако реальная мощность – 110 л.с.; средний расход – 4,5 л на 100 км), Lexus RX 400h (268 л.с., 8,1 л на 100 км), Toyota Highlander (технически – аналог RX 400h), а также исключительно для Японии – минивэн Toyota Estima Hybrid (c 2001года), седан Toyota Crown и автобус Coaster (c 1997 года).Очень скоро к ним добавятся Toyota Camry Hybrid и упомянутый GS 450h. Но из всего перечисленного только Prius и два Lexusпредназначены для Европы.
ВТОРЫМ по значимостипроизводителем серийных гибридов является Honda. В ее гамме три модели – Accord Hybrid, Civic Hybrid и Insight. Главной особенностью гибриднойконцепции Honda является последовательное, а непараллельное (как у Toyota) включениеэлектромотора в силовую схему автомобиля. Электродвигатель вживлен между ДВС икоробкой передач. Такая система более компактна, но не позволяет применятьэлектромоторы большой мощности. Электротяга здесь – вспомогательный элемент, даи название системы соответствующее – Integrated Motor Assist (IMA), «интегрированный мотор-помощник».Так, на Accord Hybrid электромотор мощностью всего 16 л.с. помогает 3-литровой V-образной «шестерке», котораяразвивает 240 сил (средний расход топлива – 7,2 л на 100 км). У модели на базе последнего, восьмого, поколения Civic электропомощник помощнее – 20 л.с., а бензиновый двигатель – 95-сильный объемом 1,3 литра (расход – около 4 л на 100 км). Самый «зеленый» хондовский гибрид – трехдверный хэтчбэк Insight. Его 3-цилиндровый литровый двигатель (67 л.с.) работает вместе с 14-сильным электрическим моторчиком, результат – 3,6 л на 100 км.
Единственный конкурентяпонцев на гибридной ниве – Ford.Компания выпускает две модели, обе класса SUV. Но по большому счету автомобиль один – Escape Hybrid, который продается еще и как Mercury Mariner Hybrid. Оба оснащаются 2,3-литровой рядной «четверкой» (133 л.с.), электромотором (96 л.с.) и генератором. Бензиновый двигатель приводит генератор, питающийбатареи, а кроме того через планетарную трансмиссию совместно сэлектродвигателем передает крутящий момент на колеса. Управляет всей системнойэлектроника, полный привод обыкновенный – механический. Суммарная эффективнаямощность гибридной установки – 155 л.с. (расход – 6,2 л на 100 км). Фордовская схема подозрительно похожа на тойотовскую «синергетическую» систему,разве что у RX 400h задний привод – электрический.
Audi во Франкфурте представила гибридныйконцепт Q7. Большой внедорожник оснащен4,2-литровым V8 (350 л.с.). А между ним и АКПП расположился 43-сильный электромотор. В багажнике находится батареяаккумуляторов. Автомобиль может двигаться как на комбинированной тяге, так исилами каждого из моторов в отдельности. Расход по сравнению с чисто бензиновойверсией снизился на 13% и составляет около 12 л. Кстати сказать, Audi, как и многие европейскиепроизводители, в свое время экспериментировала с гибридными формами автожизни,но сочла их неперспективными. И вот теперь пришлось вспомнить опыт постройки и A4 Avant (1997 год, турбодизель 1,9 л, 90 л.с., электромотор 29 л.с.), и даже Audi100 Avant (1989 год, 2,3 л, 134 л.с. плюс 12,6 «электрической» силы). После заявлений, что гибридный Q7 появится в продаже уже в 2007 году,разумно ожидать аналогичных версий VW Touareg и Porsche Cayenne. Корни у них те же.
А DaimlerChrysler привез на IAA сразу три гибрида, все, правда, лишь в рангеперспективных разработок. Два из них – на базе новейшего S-класса. Бензино-электрический Direc Hybrid (3,5 л, 272 л.с., электромотор – 14 л.с.) расходует 8,3 л на 100 км. Это на 25% меньше обычного S350. А дизель-электрический Blueteс Hybrid(3,2 л, 243 л.с. в сумме) кроме упавшего на 20% (до 7,7 л) расхода еще и выбрасывает вредных веществ на 80% меньше. Правда, это уже из другой сказки –благодаря применению искусственной мочевины. A еще DaimlerChrysler показал экспериментальный smart crosstown. Неизвестно, чем он может помочькризисной марке микроавтомобилей, но общую моду отражает: его силовая установка– бензиновый двигатель (60 л.с.) и электромотор вдвое меньшей мощности.
В последний момент наподножку трамвая вскочила BMW.Компания присоединилась к стратегическому альянсу GM и DC,желая также получить нужные разработки. Хотя до недавнего времени баварцынужными разработками считали автомобили на водородном топливе. Но, видимо,передумали и представили Conсept X3 Efficient Dynamics – самый обыкновенный гибрид. С самымобыкновенным электромотором между двигателем и КПП. Зато электрический заряд у X3 хранится не в громоздкихаккумуляторах, а в компактных конденсаторах. Их емкость гораздо выше, но естьсущественный недостаток – всю свою энергию конденсаторы отдают разом, за 10-15секунд. Это ограничивает применение электротяги фазой интенсивного разгона. Нотак как именно в этом режиме расход топлива у традиционных моторов зашкаливаетза облака, гибридный X3 на20% экономичнее негибридного.
Вместе с корпоративнымиобъединениями в гибридной сфере наблюдается активность небольших производителейвроде Daihatsu (за ней, правда, маячит Toyota) и Subaru. Первая во Франкфурте показала концептуальноеполноприводное купе HVS (Hybrid Vehicle Sports) – техническая калька полноприводной системы RX 400h, но с 1,5-литровым двигателем (4,1 л на 100 км). Вторая уже на Токийский автосалон привезла концепт B5-TPH (Turbo Parallel Hybrid), оснащенный 260-сильным оппозитным турбомотором ифирменным «симметричным» полным приводом. Но главное – собственная продвинутаяпараллельная гибридная схема (похожая на используемую Toyota) с 14-сильным электродвигателем.
АВТОМОБИЛИ:
Ford:
-Ford EscapeHybrid
-MercuryMariner Hybrid
Honda:
-Honda Insight(International Engine of the Year 2000)
-Honda CivicHybrid
-Honda AccordHybrid
GeneralMotors:
-ChevroletSilverado/GMC Sierra Hybrid (debatable, see Mild hybrid)
-New Flyerhybrid buses using Allisons electric drive system
Opel AstraDiesel Hybrid.
Mazda:
-Mazda Demio(Japan-only, debatable, see Assist hybrid)
Renault:
-RenaultKangoo (France)
Toyota andLexus:
-Prius (MotorTrend Car of the Year 2004, International Engine of the -Year 2004, EuropeanCar of the Year 2005)
-Lexus RX 400h
-ToyotaHighlander
-Lexus GS 450h
-Toyota CamryHybrid
-Toyota Estima(Japan-only)
Nissan:
-Altima Hybrid- гибридная схема Toyota
ГРУЗОВЫЕ АВТОМОБИЛИ:
Hino Motors:
-Dutro Hybrid (продаётся в Японии и Австралии)
ВЕЛОСИПЕДЫ СМОТОРОМ:
-Moped
-Power-assistedbicycle
-Electricbicycle
Гибридныеавтобусы и грузовики
Автобусы:
Автобусы с гибридными(дизель/электричество) силовыми установками разрабатывают и производят:
-New Flyer — Канада. Выпускает гибридные автобусы с 1997 г.
-DaimlerChrysler — автобус Orion VII. Гибридная схема разработана совместно с компанией BAE Systems;
-General Motors — Гибридная схема GM/Allisonразработана совместно с DaimlerChrysler и BMW;
-Optima Bus Corporation (США) — Гибридная схема разработанасовместно ISE-Siemens;
-Enova (США);
-FirstAutomotive Works (FAW) (Китай) — Гибридная схема Enova;
-Solaris Bus& Coach Company (Польша) — Гибридная схема GM/Allison;
-APTS (Дания)-Гибридная схема GM/Allison;
-Optare Group(Великобритания)- Гибридная схема GM/Allison;
-Nova Bus(Канада) — Гибридная схема GM/Allison.
-DesignLineInternational Holdings (Новая-Зеландия).
На автобусах установленымикротурбины компании Capstone MicroTurbine иаккумуляторы.
Наибольшеераспространение гибридные автобусы получили в Северной Америке. General Motors с 2004 года поставил более чем в 30 городов США иКанады более 400 гибридных автобусов. До конца 2006 года General Motorsавтобусов в Лондоне начали эксплуатироваться в начале 2006 г. First Automotive Works начала производство гибридных автобусов осенью 2005 г. планирует продать более 660 гибридных автобусов. Первые шесть гибридных автобусов в Лондоненачали эксплуатироваться в начале 2006 г. First Automotive Works начала производство гибридных автобусов осенью 2005 г.
Разрабатывают гибриднуюсхему для автобусов, состоящую из водородных топливных элементов иаккумуляторов:
-Японские компании Toyota и Hino;
-Бельгийская компания Van Hool совместно с компаниями ISE Corp (США) и UTC Power (США) (см.Автобусы Van Hool).
Грузовики:
Гибридные схемы длягрузовиков разрабатывают компании:
-БелАЗ;
-Azure Dynamics (США);
-Nissan совместно с ZF Friedrichshafen AG (Германия);
-Alcoa совместно с Altair Nanotechnologies(США) разрабатывают аккумуляторы для гибридных грузовиков;
-OdyneCorporation (США);
-Peterbilt(США) совместно с Eaton;
-Оshkosh TruckCorp;
-Volvo Cars иMAC.