Гибридный автомобиль: что это такое, как работает и какие бывают типы

Не секрет, что при всем разнообразии транспортных средств, мечтой любого водителя остается авто, которое не требует особых затрат на топливо и обслуживание, а также дает бОльшую свободу в передвижении. Для тех, кто еще присматривается к электромобилям и не готов полностью отказаться от ДВС, создали гибридные авто. 

Первые модели сошли с конвейера еще в начале XX века. Но масштабное производство стартануло в конце 90-х годов, когда наладили выпуск первого поколения Toyota Prius. Со авто такого типа стали выпускать практически все ведущие мировые автопроизводители.

Что такое гибридный автомобиль по своей сущности? Гибрид авто – это транспортное средство, которое сочетает в себе два источника энергии: двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. Если говорить простыми словами, то это машина, способная использовать как топливо, так и электричество для более экономичной и экологичной езды. Отвечая на вопрос, гибридный автомобиль – что это, можно сказать, что его основная идея заключается в снижении расхода топлива и вредных выбросов без полного отказа от привычного бензинового двигателя. 

Рассмотрим подробнее типы таких авто, принцип работы, а также плюсы и минусы гибридов.

Принцип работы гибридного автомобиля

Если объяснять, что значит в автомобиле гибрид, то это система, которая автоматически выбирает наиболее подходящий режим движения. В одних ситуациях автомобиль может ехать только на электротяге, в других – использовать бензиновый двигатель, а при необходимости подключать оба источника энергии одновременно.

Обычно при старте с места или при движении на небольшой скорости гибрид использует электромотор. Такой простой режим особенно удобен в городе: в пробках, во дворах или при спокойной езде. В этот момент двигатель внутреннего сгорания может не работать, что помогает экономить топливо и снижать шум.

Когда автомобилю требуется больше мощности, например при разгоне, подъеме в гору или движении на высокой скорости, подключается ДВС. В этом случае электромотор и бензиновый двигатель работают вместе. Электромотор помогает снизить нагрузку на ДВС, а машина получает более уверенный разгон. Это и есть гибрид простыми словами.

Что такое в машине рекуперативное торможение? Слово «рекуперативный» происходит от латинского recuperare – «возвращать», «восстанавливать», «получать обратно». При замедлении или торможении электромотор начинает работать как генератор и возвращает часть энергии обратно в батарею. Благодаря этому энергия, которая обычно теряется, используется повторно.

Если заряд батареи становится низким, гибрид может подзаряжать ее от двигателя внутреннего сгорания. Этот процесс также происходит автоматически: водителю не нужно самостоятельно переключать режимы или контролировать работу системы.

Таким образом, гибридный автомобиль сам распределяет работу между ДВС, электромотором и батареей. В городе он чаще использует электротягу, при ускорении объединяет два двигателя, при торможении возвращает часть энергии, а при необходимости заряжает батарею от ДВС.

Основные типы и виды гибридов

Гибридные автомобили отличаются не только маркой или мощностью, но и принципом работы. Главная особенность таких машин заключается в том, что они используют два источника энергии: двигатель внутреннего сгорания и электромотор с батареей. Однако в разных гибридов эти элементы взаимодействуют по-разному и таким образом можно выделить следующие типы гибридов: мягкий (Mild Hybrid, MHEV), полный (Full Hybrid, HEV), подключаемый гибрид (Plug-in Hybrid, PHEV). Какие разновидности гибридных автомобилей бывают и как они работают – расскажем более подробно дальше. 

Мягкий гибрид (Mild Hybrid, MHEV)

Для удобства мы пойдем от простого к сложному. Так называемые «мягкие гибриды» – это пример эффективного и относительно недорогого применения гибридных технологий на серийных моделях. 

В чем заключается суть Mild Hybrid? В автомобиле устанавливают два двигателя: электро и ДВС, соединенные коленвалом. При этом в движке электро энергия может как накапливаться при рекуперативном торможении, так и расходоваться. За счет чего у бензинового мотора есть «помощник на подхвате» для разгона. 

В этих авто также установлена дополнительная батарея для хранения электроэнергии, которая вырабатывается при торможениях. Как правило, в мягком гибриде бензиновый двигатель может выключаться до полной остановки автомобиля, а электродвигатель берет на себя функции стартер-генератора.

Один из самых популярных кроссоверов на белорусском рынке Geely Atlas в первые годы выпуска оснащался атмосферными двигателями, затем появились турбированные моторы. А в ходе масштабного рестайлинга, когда модель превратилась в Atlas Pro, его силовая установка обзавелась гибридной составляющей. Такое техническое решение принято называть «мягким гибридом». К слову, одна из последних моделей Geely – Okavango – в этом плане брат-близнец Atlas Pro.

Секрет заключается в 48-вольтовом стартер-генераторе, и литий-ионной батарее. Стартер-генератор выполняет сразу две функции: на разгоне он добавляет 50 ньютоно-метров крутящего момента, убирает эффект «турбоямы», улучшает эластичность и позволяет экономить до 15% топлива. А как только вы отпускаете педаль акселератора, он переходит в режим рекуперации, и заряжает батарею. В итоге, благодаря помощи стартер-генератора, даже 1,5-литровый мотор по ощущениям едет, как 2,5-литровый атмосферный. 

Плюсы данной схемы. Это относительно недорогое решение, которое позволяет снизить расход топлива и улучшить эластичность двигателя. 

Минус: в трассовых режимах мягкий гибрид без применения режима рекуперации не экономит на топливе. И, кстати, для таких гибридов не положены «зеленые» номерные знаки. А это значит, что у владельца такого авто не будет возможности передвигаться по полосам движения для общественного транспорта, а также нулевой ставки транспортного налога.

Полный гибрид (Full Hybrid, HEV)

Следующими по сложности, но зато первыми по очередности, в мире появились серийные Full Hybrid. В чем же хорош полный гибрид? Его суть понятна из названия: в движении автомобиль может использовать любой из режимов: ДВС, электро или же комбинированный вариант. 

Так, при полностью заряженной батарее можно проехать энное количество километров исключительно на электротяге, в более динамичных режимах используется потенциал и ДВС, и электродвигателя, а на высокой скорости ДВС используется как основной источник энергии. 

Система полных гибридов сложная.  В нее входят: электромотор, ДВС и высоковольтная батарея большой емкости. Всем этим управляет электронная система. Считается, что таким образом достигается более высокая экономия топлива по сравнению с мягкими гибридами

В качестве примера можно привести гибридные модели Honda, Ford Escape Hybrid, Toyota Prius и кроссовер Lexus RX 450h.

Плюсы схемы: при небольших поездках в городском режиме за счет рекуперации можно будет постоянно подзаряжать батарею, и использовать тягу электромотора. 

Минус: по мере деградации батареи электродвигатель будет активироваться все реже и на меньшее время, за счет чего может вырасти расход топлива.

Подключаемый гибрид (Plug-in Hybrid, PHEV)

Следующим этапом развития гибридных авто стали PHEV-кары. Что представляет из себя подключаемый гибрид? Само название объясняет их суть – авто можно подключать к розетке для зарядки батареи. Система же может быть параллельной или комбинированной. В таких автомобилях для движения также используется как ДВС, так и электродвигатель, причем при заряженной батарее можно передвигаться только на электротяге, в более динамичном режиме ДВС и электродвигатель работают синхронно, а на высокой скорости автомобиль движется за счет бензинового двигателя. 

Главным отличием от предыдущей категории гибридов является возможность подзарядки батареи: подключив гибрид на ночь к розетке, вы можете гарантировать себе «электрический» пробег порядка 50-60 километров. Звучит не очень впечатляюще, однако для тех, кто постоянно передвигается по маршруту «дом-работа-дом», это отличный вариант сэкономить на эксплуатации автомобиля. Яркий пример подобного рода гибрида – кроссовер  Mitsubishi Outlander PHEV. В первом поколении он мог проезжать на электротяге порядка 65 километров, во втором – уже около 80. В целом, запас хода на полном заряде батареи у подключаемых гибридов составляет 60 – 150 километров.

Плюс подключаемого гибрида – это возможность заряжать батарею от сети, что особенно выгодно при коротких поездках. 

Минус: на высокой скорости гибрид будет использовать только ДВС, поэтому особой экономии топлива не ощущается. 

Плюсы и минусы гибридных автомобилей

Как у любого транспортного средства у гибридов есть свои плюсы и минусы. Такой автомобиль малошумный, экологичный и экономичный. Гибрид универсален тем, что если в шаговой доступности нет зарядки для батареи, то может спокойно передвигаться на обычном топливе и накапливать электроэнергию. По сути, авто не зависит от сети зарядных станций.

Гибриды более шустрые во время разгона из-за того, что могут быть задействованы и бензиновый и электрический двигатели. Рекуперативное торможение позволяет увеличить ресурс тормозной системы и добиться высокой эффективности замедления. Ну и ДВС в гибридах работает в более щадящих условиях и у него больше ресурс. Если сгруппировать и обобщить эту информацию, то можно руководствоваться следующими данными.

Плюсы:

• экономия топлива (особенно в городе), 
• снижение выбросов, 
• хорошая разгонная динамика, 
• рекуперативное торможение, 
• независимость от зарядной инфраструктуры

Минусы:

• более высокая начальная стоимость, 
• сложность и стоимость ремонта (особенно батареи), 
• вес. 

Стоит ли покупать гибрид?

Покупать или не покупать гибрид – вопрос удобства и привычки любого автолюбителя. Во-первых, нужно понимать, для чего приобретается гибридный автомобиль. Если пробеги небольшие, но много городской езды, то можно ограничиться plug-in гибридом, который будет справляться со всеми поставленными задачами. Но если есть потребность перемещаться на расстояние от 100 километров и больше, и при этом периодически отправляться в путешествия на несколько сотен километров, то идеальный вариант – это последовательные гибриды. Это позволяет получить те самые преимущества ДВС и электрокара. В ежедневном режиме – экономия на топливе и отличная динамика, а в дальних поездках – не ограниченная автономность. 

Очень важный момент при покупке автомобиля с пробегом в гибридной версии – проверка остаточной емкости аккумулятора в сервисном центре. Если ресурс батареи «выюзан», то никаких преимуществ гибридного авто над обычным не будет.