Сравнение типов гибридов: от микрогибридов до подзаряжаемых гибридов

Микрогибриды (Micro hybrids)

Начальная ступень эволюции электрификации ДВС, где электромотор еще не задействован, а ключевым компонентом является интеллектуальный генератор. Он автоматически выключается во время разгона, снижая нагрузку на ДВС, и генерирует электроэнергию при замедлении, которая используется другими системами автомобиля. Эту систему можно легко установить на любой современный автомобиль, просто подключив микроконтроллер умного заряда к аккумуляторной клемме. Кроме того, обычную систему «Старт-стоп» формально можно отнести к микрогибридам, поскольку она автоматически отключает двигатель при остановке, снижая расход топлива и выбросы в атмосферу.

«Мягкие» гибриды (Mild hybrids или MHEV)

Здесь электромотор действительно сотрудничает с ДВС, улучшая динамику автомобиля, но машина не способна двигаться исключительно на электротяге. Примером первого серийного «мягкого» гибрида является Honda Insight 1999 года. Основой «мягкого» гибрида является электромотор, соединенный с бензиновым двигателем, часто называемый стартер-генератором, устанавливаемым вместо обычного генератора. Он генерирует электроэнергию при торможении и расходует ее при разгоне. Эта технология позволяет реализовать более сложную систему «Старт-стоп», при которой двигатель отключается до полной остановки автомобиля.

MHEV-гибриду требуется дополнительная батарея небольшой ёмкости, способная накапливать электроэнергию, создаваемую при торможении. Производитель определяет, как использовать эту энергию: например, в Audi A8 48-вольтовая батарея питает электрический нагнетатель воздуха, увеличивающий отдачу дизеля, а в новом Range Rover Evoque электричество обеспечивает до 140 Нм крутящего момента и экономит до 6% топлива.

«Полные» гибриды (Full hybrids или FHEV)

Электромотор самостоятельно приводит автомобиль в движение, что позволяет ему преодолевать короткие расстояния исключительно на электротяге. Например, «полный» гибридный Porsche Cayenne может проехать около 50 км. Электромотор соединен с ДВС не постоянно: между ними устанавливают сцепление или муфту, что обеспечивает возможность двигаться с выключенным двигателем и эффективнее накапливать электроэнергию при торможении. По сравнению с «мягкими» гибридами электромотор значительно улучшает динамику, особенно при наличии достаточного числа торможений для зарядки батареи большой ёмкости.

Более мощная и высоковольтная батарея используется в FHEV, требуя мощных контроллеров и преобразователей напряжения для поддержания электроники. Она также обеспечивает электропитание для компрессора кондиционера, усилителя руля, тормозов и кондиционера. В результате FHEV-версии становятся тяжелее и дороже обычных, но при этом достигается значительная экономия топлива. На сегодняшний день Full Hybrids являются наиболее распространенным, хотя и устаревающим типом гибрида.

Подзаряжаемые гибриды (Plug-in hybrids или PHEV)

В настоящее время это высший класс автомобилей с гибридными системами. Многие производители, такие как Porsche с Panamera S E Hybrid, переходят на подзаряжаемые гибриды. Основная проблема обычных гибридов заключается в том, что они могут восполнять электрический заряд только при торможении. В условиях равномерного движения (например, на трассе) электромотор не используется, и заряд от ДВС не учитывается, что не позволяет сэкономить топливо. Решение этой проблемы — зарядить батарею заранее, пока автомобиль припаркован. Емкость аккумуляторов в PHEV версиях значительно выше, чем у обычных полных гибридов. Эти батареи позволяют проехать на электротяге значительное расстояние, не расходуя топливо.

Последовательно-параллельные гибриды

Toyota с ее Prius, первым серийным гибридом в мире, стала предтечей этой схемы. В Prius удалось успешно объединить эффективное накопление электроэнергии при регенеративном торможении, движение только на бензине или только на электричестве, использование обоих источников энергии одновременно, а также зарядку батареи от ДВС, когда автомобиль стоит. Кроме того, такому гибриду не требуется коробка передач: планетарный редуктор с электромоторами выполняет функции бесступенчатой трансмиссии. На сегодняшний день выпускается уже четвертое поколение гибридного силового агрегата Hybrid Synergy Drive (HSD), устанавливаемого во все гибриды Toyota и Lexus. Идея HSD защищена патентами Тойоты, поэтому концернам GM, Daimler и BMW, объединившимся в проекте Global Hybrid Cooperation, пришлось разработать более сложную схему с двумя электромоторами и четырьмя пакетами фрикционов.