Автомобиль — бензиновый и электро
Электромобиль (англ. Electric vehicle, сокращенно EV) в качестве мотора использует электрический тяговый двигатель, который черпает энергию из батареи, как правило, литий-ионной. Коэффициент полезного действия электродвигателя — 70-95%, тогда как у современного ДВС он едва достигает 50%. Итак, электромобиль способен потратить практически всю энергию, которая имеется в батарее, на полезную работу, то есть на пройденный путь. Этого ему удается достичь, в том числе, благодаря рекуперативному торможению, когда во время замедления двигатель работает в режиме генератора и возвращает электроэнергию батареи.
Тяговые электродвигатели, которые устанавливают на электрокарах, имеют компактные размеры, отличаются высоким крутящим моментом с нуля оборотов (то есть гарантируют превосходное ускорение), простотой конструкции и, в большинстве, случаев не требуют коробки передач. Последняя особенность значительно упрощает конструкцию авто, уменьшает количество деталей и снимает головную боль с прохождением ТО. Наконец, электромобиль полностью экологически чистый. Его выбросы в атмосферу равны нулю.
Главная проблема электромобилей на данном этапе их развития — несовершенный способ накопления и сохранения энергии. Современные аккумуляторы, которые используют в качестве тяговых батарей, тяжелые и довольно дорогие. За час зарядки от бытовой электросети они заполняются энергией на 30-35 км пробега, полный заряд обеспечивает средний электрокар автономностью в 150-200 км.
Но есть исключения. Во-первых, быстрозарядные станции, которые работают с постоянным, а не переменным, как в бытовой сети, током и заряжают батарею намного быстрее — на 90 км пробега за 10-20 мин. Во-вторых, отдельные электрокары с мощными батареями способны проезжать на одной заправке до 500 км.
Что такое plug-in гибрид?
Это промежуточное звено эволюции обычного автомобиля в электрический. В англоязычной терминологии их называют PHEV (объединенный гибридный электромобиль). У такого авто есть электромотор, довольно энергоемкая тяговая батарея, а также ДВС и бензобак. По сути, это обычный гибрид, который потребляет органическое топливо. Но он способен проехать некоторое расстояние (как правило, от 15 до 80 км) исключительно на электротяге.
Ключевое отличие такого гибрида от обычного электрокара — возможность зарядить батарею не только во время торможения, но и от сети генератора (отсюда и plug-in, то есть «Подсоединяемый»). Поскольку аккумулятор — вещь тяжелая и габаритная, автопроизводители выбирают различные варианты комплектации. Например, Prius Plug-In имеет на борту батарею емкостью 4,5 кВт/ч, а обновленный в 2015 году Chevrolet Volt — мощный аккумулятор на 18,7 кВт/ч.
Plug-in гибриды отличаются только размером батареи?
Не только. Выделяют три типа plug-in гибридов: последовательный, параллельный и смешанный. В первом случае ДВС используется только для вращения генератора и зарядки батареи, связи с колесам он не имеет. Автомобиль движет исключительно электродвигатель. Бензиновый мотор, связанный только с генератором, не должен иметь высокие показатели мощности. КПП ему также не нужна.
Пример последовательного plug-in гибрида — Chevrolet Volt. В последнем поколении он комплектуется двигателем на 1,5 л, двумя тяговыми электромоторами и аккумулятором емкостью 18,7 кВт/ч. В полностью электрическом режиме он проезжает 80 км, в режиме постоянного заряда батареи бензиновым двигателем потребляет 5 л на каждые 100 км.
В параллельном plug-in гибриде и ДВС, и электродвигатель имеют связь с колесами. Они могут работать как отдельно, например, электродвигатель на малых скоростях, ДВС — на больших; так и вместе, когда электромотор помогает бензиновому разгоняться при резких стартах. Конечно, такому авто нужны традиционная трансмиссия с КПП и карданным валом, которые передают крутящий момент на колеса.
Пример параллельного гибрида — Volvo V60. У него на борту мощный 2,4-литровый турбодизель с 6-ступ. автоматом, который вращает передние колеса, и 67-сильный электромотор на задней оси. Батареи емкостью 11 кВт/ч хватает на 70 км в режиме Pure. Во всех остальных режимах электромотор и аккумулятор только помогают экономить дизельное топливо.
Существуют также смешанные plug-in гибриды, в которых крутящий на колеса передается и от электромотора, и обычного ДВС. Последний в свою очередь также может вращать генератор. Такое усложнение конструкции призвано достичь максимальной эффективности работы обоих двигателей. Современный тяговый электромотор отличается превосходным крутящим моментом с нуля оборотов при невысокой мощности. На больших скоростях его эффективность падает, а потребление энергии стремительно растет. В то же время, обычный бензиновый ДВС сжигает больше топлива в городском цикле езды, когда нужно постоянно трогаться с места, ускоряться и тормозить, а на трассе при стабильной скорости он довольно экономный.
Примером смешанного гибрида является Mitsubishi Outlander PHEV. У него есть два 80-сильных электродвигателя на каждой оси, батарея емкостью 13 кВт/ч, а также двухлитровый бензиновый мотор, подключенный и к генератору, и к передней паре колес. Традиционная КПП здесь отсутствует, ДВС передает крутящий на пару колес через специальный редуктор. В электрическом режиме на городских скоростях авто способно проехать до 52 км. С падением заряда батареи к работе приступает ДВС, который вращает генератор. И только на трассе, когда эффективность электромотора снижается, работает только бензиновая «четверка».
