Първият в света хибриден бензоелектрически автомобил Lohner Electric Chaise е был създазен не от кого да е, а от прочутия Фердинанд Порше още през 1899-а година. Фирмата Jacob Lohner & Co във Виена, Aвстрия произвежда електроавтомобили от 1898 дo 1906. Фердинанд Порше, тогава служител във фирмата, конструира задвижваща система, включваща по един електродвигател в главините на всяко от предните колела без трансмисия, захранвани с ток от генератор, задвижван от бензинов мотор. Направените автомобили от този вид станали известни като Lohner-Porsche-та.
Спортният дух на Порше още тогава изплува на повърхността с участието на подготвен за състезания бензо-електричен модел в състезанието Семеринг през 1900-та година, управляван лично от по-сетнешния доктор Порше. И още една интересна историческа подробност, Фердинанд Порше не само прави първият хибриден автомобил, но и първият със задвижване на четирите колела. И, както навярно можете да се досетите, той е с хибридно задвижване. Направо супер-модерен удар от типа 3 в 1.
Независимо от новаторството и пригодността на технологията Lohner-Porsche, тя не е достатъчно конкурентноспособна на станадартните бензинови автомобили, особенно по отношение на цената. Производството на хибридни автомобили приключва през 1906-а, но от Lohner не се отказват от тока, като продължават да правят няколко години след това тролейбуси.
През 70-е години на миналия век интересът към хибридите се подновява, заради нефтената криза и ръстът на цените на горивата. В днешно време, освен тази причина се добавя и стремежът за опазване на околната среда и ужесточаване на екологичните нормативи.
Какво всъщност е хибридът? Това е силова комбинация между двигател с вътрешно горене /ДВГ/ и електромотор, която осигурява по-нисък разход на гориво и намалява токсичността на автомобирите като цяло. Проблемът е, че колкото по-икономичен и екологичен е хибридният автомобил, толкова по-голям акумулатор му е нужен, което пък повишава общата цена на колата.
В зависимост от това, каква е ролята в общата силова уредба на електромотора, хибридите се делят на два вида – „умерени“ (mild hybrids) и „пълни“ (full hybrids). При първите електромоторът е помощник на ДВГ, както е при серийния хибрид Хонда Инсайт /Honda Insight/. Умерените хибриди не изискват мощни акумулатори в колата, което ги прави по-достъпни ценово. Някои от автопроизводителите се заглеждат във възможността за замяната им със суперкондензатори, които засега са способни кратковременно да отдават ток с доста висока мощност.
„Пълните“ хибриди могат да изминат известно разстояние само на ток и такъв е Chevrolet Volt. Според маркетинговите специалисти има и микрохибриди, тепмин, който всъщност е измислен повече за реклама на автомобилите със система start/stop. Тук всъщност нямаме отделен задвижващ електромотор, а генератор с разширени функции.
Първият съвременен хибриден автомобил е дело на Toyota – през 1997-а японците представиха първото поколение на Prius. През 1999-а примерът им последваха и сънародниците им от Honda с модела си Insight.
Съществуват три основни схеми за устройство на хибридни силови уредби – последователна, паралелна и смесена.
Последователната хибридна схема
Тази схема е първа хронолигически и е използвана от самия Фердинанд Порше. Тя се използва доста по-рядко при леките автомобили, но е основна в силовите агрегати на огромните кариерни самосвали, използва се при някои автобуси и локомотиви. При тази схема колелата се задвижват от електромотор, а доста малък за габаритите на машината ДВГ върти електрогенератор. При тази схема няма нужда от предавателна кутия, но са необходими сериозни акумулатори, засега по принцип никел-металхидридни. По тази схема е направен Chevrolet Volt, който се нарича още електромобил с увеличен запас от ход. Само на ток автомобилът може да измине около 64 км, след което се включва спомагателния ДВГ турбомотор, зареждащ акумулатора и пробегът с едно зареждане на гориво достига вече 1024 км.
Паралелната хибридна схема
Това е най-разпространената днес схема, но е патентована още през 1905-а от немеца Хайнрих Пипер. По тази схема са направени днес всички „умерени“ хибриди. Те имат мощен електромотор (10–15 кВт), който помага на основния ДВГ при ускоряване, а при спиране превръща рекуперативно механичната енергия в електрическа. В качеството на трансмисия, като правило се използва вариатор или планетарна предавка. Такава е хибридната силова система на Honda – IMA (Integrated Motor Assist), при която на коляновия вал на двигателя вместо маховик е монтиран компактен електромотор-генератор. Една от последните разработки на паралелната схема е хибридната силова установка на седана BMW ActiveHybrid 7.
Паралелните хибриди могат да са не само „умерени“, но и пълни, както при Audi Duo от 1998. Този модел можеше да измине 50 км само с електромотора си, задвижващ задните колёла.
Най-новата разработка на Honda – бензоелектрическото спортно купе CR-Z е снабдена с шестстепенна механична предавателна кутия. Тук в качество на източник на захранване се използват литиево-йонни или литиево-полимерни акумулатори.
Последователно-паралелна хибридна схема
Използват се и смесени, или, както още ги наричат, последователно-паралелни хибриди. Класически представители на това семейство са първият сериен хибрид Toyota Prius и „ братовчедките“ му от Lexus с индикация „h“, оборудвани с фирмения „синергитически“ привод HSD (Hybrid Synergy Drive). При него се използва планетарно предаване, което осигурява синергията – взаимната работа на двигателя с вътрешно горене и електромотора. Тук ДВГ върти колелата заедно с електромотора, като едновременно върти и генератор. Така отпада нуждата от стандартна предавателна кутия – електрониката регулира оборотите на моторите и генератора, превръщайки цялата система в безстепенната трансмисия ECVT.
Същата схема е използвана и при BMW Active Hybrid X6 – безстепенна кутия ECVT с няколко планетарни реда и два електромотора. Първият работи при ниски скорости, а вторият пуска в работа ДВГ и след това става генератор. При BMW, обаче, е запазена пълноприводната трансмисия xDrive. При съперника му – хибридния кросовър Lexus RX 450h за задвижване на задните колела е добавен допълнителен електромотор.
Новото поколение на Prius вече може да се движи и само на ток, засега само два километра. В компанията работят и върху негов вариант със зареждане от битовата ел-мрежа /т.н. plug in/ с литиево-йонни батерии вместо никел-металохидридните и увеличен до 20 км пробег на акумулатор.
Болшинството ДВГ, използвани при хибридите са бензинови. Разпространението на далеч по-икономичните дизелелектрически силови установки се задържа преди всичко от това, че основно хибридните автомобили се купуват в непознаващите дизеловите двигатели за леки автомобили Северна Америка и Япония. Освен това, дизеловият двигател със съпоставима с бензинов мощност е по-скъп, което добавя още тежест в и без това немалката цена на предлаганите на пазара хибридни автомобили.
Discussion about this post