Принцип работы ГСА прост: в общей связке с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) работает тяговый электромотор, который помогает ДВС на пиках нагрузки – в момент начала движения, при разгоне, в процессе преодоления горных дорог, пр. При этом энергию электродвигатель получает от батарей, которые заряжаются от мотор-генератора во время торможения или езды накатом. На самом деле работа ГСА имеет массу особенностей, незнание которых, как минимум, приводит к перерасходу топлива.
Микро, миди, макси
Наиболее прозрачную классификацию ГСА предложила немецкая компания BOSCH, которая давно и активно работает в сфере разработки гибридных и электромобильных технологий. Причина её интереса к этой экзотической теме проста – деньги. Если с каждого проданного в мире автомобиля BOSCH получает 400 евро прибыли, то на гибридах этот показатель достигнет 700 евро, а с началом массовой электромобилизации превысит 1000 евро с электромобиля. Короче, есть куда стремиться! Но вернемся к классификации.
Микрогибридные ГСА (Microhybrid) представляют собой традиционный ДВС, который работает в паре с модифицированным стартером и особой АКБ. Такая батарея, во-первых, приспособлена к частым запускам и обладает повышенной ёмкостью.
ДВС и стартер управляются компьютером, который мгновенно отключает углеводородный двигатель, например, на красный свет светофора или при движении накатом. Также мгновенно он запускает мотор при отпускании тормозной педали или при опасно низком для АКБ заряде – во время отключения ДВС климат-контроль, аудиосистема и световые приборы микрогибридного авто питаются от АКБ, поэтому аккумулятор быстро теряет заряд. Судите сами: микроклимат потребляет до 100 Ампер, фары и бортовые огни по периметру – 20-60 Ампер, аудиосистема от 10 Ампер и выше. Понятно, что долго тянуть такую нагрузку стартерная батарея не в состоянии.
Citroen C4 Picasso может быть укомлектован микрогибридным ГСА e-HDi
Микробидридные системы позволяют экономить до 8% топлива. При этом стоимость микрогибридного авто возрастает на $500-900 в сравнении с моделью, оснащенной традиционным силовым агрегатом. На нашем рынке микрогибридные системы представлены, главным образом, автомобилями Citroen и Peugeot с силовыми агрегатами типа e-HDi. Они наиболее эффективны при движении в пробках, поскольку отключают ДВС во время простоя и не сжигают топливо на холостом ходу. Но, как показали наши тесты, при движении накатом французские ДВС практически не отключается. Поэтому на представленных в Украине микрогибридах экономия топлива обеспечивается только в плотном городском трафике.
Очевидным недостатком микрогибридного ГСА является специальная АКБ. Такие «батарейки» не купишь на рынке – в случае отказа ее придется приобретать либо на фирменной СТО, либо заказывать в представительстве компании-производителя АКБ. А это связано не только с высокой стоимостью, но и временными задержками.
Среднегибридные системы (Mild Hybrid) состоят из обычного ДВС и вспомогательного электродвигателя мощностью до 25 кВт. Последний расположен между бензиновым мотором (или дизелем) и КПП. Кроме того, электромотор в среднегибридных системах выполняет роль интеллектуального стартера и генератора-рекуператора, подзаряжающего тяговую батарею при торможении или движении накатом. Системы класса Mild Hybrid включают в себя также отдельную тяговую АКБ массой примерно 50 кг.
Mercedes-Benz E300 с дизель-электрической ГСА класса Mild Hybrid
Данный тип ГСА эффективен для спортивных моделей, поскольку за счет использования электромотора, у которого пик крутящего момента начинается едва ли не 0 об/мин, обеспечивает взрывную разгонную динамику. Примером среднегибридного спортивного авто доступного в Украине является Honda CR-Z.
Системы класса Mild Hybrid уменьшают расход топлива на 12-18%, но при этом увеличивают стоимость автомобиля на 15-20%. В зависимости от ежегодного пробега среднегибридные системы окупают за 1,5-3 года. Они также эффективны в плотном городском траффике и, кроме того, заметно уменьшают расход топлива при спортивном стиле езды. ГСА этого типа используют Audi, BMW, Honda и Mercedes-Benz.
Электромобильные гибриды (Strong hybrid) во многом подобны среднегибридным, но обладают более мощным электромотором-стартером-генератором (до 75 кВт). Кроме того, в системах класса Strong Hybrid используется батарея большой ёмкости с мощным преобразователем напряжения. Благодаря этому автомобиль, оснащенный электромобильной ГСА, может преодолевать небольшие расстояния на электротяге (в электромобильном режиме). Дистанция батарейного пробега варьируется в очень широких пределах: от 3 до 50-60 км. Во избежание глубокого разряда батарей при движении в электромобильном режиме ограничивается максимальная скорость движения (30-70 км/ч). Наиболее распространенными в Украине Strong-гибридами являются кроссоверы Lexus RX-450h и хетчбэки Toyota Prius.
Toyota Prius V поколения незаметно превратилась в компакт-вэн
Важная деталь, которую не знают многие владельцы автомобилей с электромобильным ГСА. Под капотом таких машин в большинстве случаев урчат бензиновые ДВС, работающие по циклу Аткинсона. Если не вдаваться в подробности, такие моторы прекрасно ведут себя при высоких оборотах (2500 об/мин и выше), но совершенно беспомощны на ниах. Поэтому двигатели Аткинскона беспомощны без электромотора и электроники. По этой причине любые работы с бортовой электропроводкой на подобных автомобилях (включая замену магнитол, мониторов и видеопроигрывателей, а также джиперских галогеновых «люстр») можно выполнять только на фирменных СТО. Кроме того, такие автомобили очень опасно «подкуривать» при разряде или отказе стартовой батареи.
Просчитать на сколько увеличивает электромобильный ГСА стоимость автомобиля достаточно сложно. Пытаясь скрыть реальные финансовые затраты, производители предлагают подобные модели в специальных комплектациях (как правило, в «полном фарше»), поэтому вычленить стоимость батарей, электромоторов, инверторов и пр. дополнительного оборудования очень непросто. А, значит, непросто подсчитать время окупаемости всего этого гамуза.
Тяговую батарею Plug-In гибридов можно заряэать от электросети
Особый случай представляют собой Plug-In гибриды, которые, как правило, относятся к группе Strong hybrid. Тяговую батарею таких автомобилей можно заряжать не только от бортового электромотор-генератора, но и от бытовой розетки или поста быстрой зарядки. Эта концепция становится все более популярной, поскольку при ближних поездках позволяет использовать гибридное авто в электромобильном режиме и не тратить углеводородное топливо.
Резюме
ГСА призваны уменьшить расход топлива в напряженном городском цикле. Происходит это, во-первых, за счет отключения ДВС в пробках и перемещении между светофорами на чистой электротяге. Во-вторых, благодаря рекуперации электроэнергии при торможении и движении накатом.
ГСА позволяет экономить во время дальних поездок при спокойном темпе движения. Если бортовой компьютер видит, что ДВС работает в пол-силы, он его глушит и переключает электромотор в режим генерации. Как только скорость движения упадет до критичной величины, компьютер либо переведет электромотор-генератор в тяговый режим, либо активизирует ДВС.
Способность ГСА экономить топливо наиболее ярко проявляется в городском цикле
Наименьший эффект от использования ГСА наблюдается при рванном темпе езды по трассе, когда движение с высокой скоростью (свыше 120 км/ч) чередуется с торможение и взрывным разгоном. В этом случае электродвигатель улучшает разгонную динамику, но на экономию топлива практически не работает. Более того, если вы намерены мчаться по трассе со скоростью отрыва реактивного лайнера от взлетно-посадочной полосы, имейте в виду: тяговые батареи и электромоторы (а их может быть несколько) представляют собой увесистый балласт, который может довести аппетит вашего гибрида до немыслимых высот.
Особый случай – автомобили, постоянно работающие в старт-стоповом режиме: таксомоторы, «скорая помощь», развозные пикапы и «пирожки». Учитывая напряженный режим работы и большой ежегодный пробег использование ГСА именно на таких авто приносит максимальный эффект.
Итак, ГСА – не панацея. Гибриды помогают водителю экономить топливо, но даже самые мощные бортовые компьютеры не способны помочь лихачу, для которого тяговый электродвигатель всего лишь дополнительные «Ньютоны» и «жеребцы». И не говорите, что мы вас не предупреждали!
Источник
