Зрозумійте, як d; гібридний автомобіль - Виклики
Опубліковано 13.04.2016 о 17:10, оновлено 13.04.2016 о 17:10
Гібридні машини не всі схожі на Prius, найвідоміший з них. Кожен вимагає більших чи менших зусиль від свого електричного допоміжного двигуна для більшого чи меншого апетиту. Вся справа у вартості.
Toyota Prius (2016)
Гібридизація полягає в поєднанні переваг електричного рушія з перевагами двигуна внутрішнього згоряння (бензинових або дизельних): тиша та чистота з одного боку, потужність та запас ходу з іншого. Ідея не є нічим новим і бере свій початок з часів піонерів автомобіля. Але лише наприкінці 1990-х та вирішальним досягненням в галузі електроніки та зберігання електричного струму це стало життєздатним у великих серіях.
Першими, хто повірив у гібридизацію, стали японські виробники Honda та Toyota, які розглядали це як перехідну фазу до появи 100% електричного рушія. Що стикається з низькою автономністю, яку пропонують дешеві акумулятори. Звідси ідея посадки на бензиновий двигун, який запрацює, як тільки батарея розрядиться.
Розуміння гібрида в 8 балах
Гібрид не завжди можна перезарядити в цьому секторі
Чому автовиробники намагаються створити складні гібриди?
Гібриди для зменшення викидів CO2
Не обманюйте себе гібридом кваліфікаторів
Чому така низька автономність у повністю електричному режимі
Чому гібриди - це майже всі бензини, рідше дизельні
Чому Peugeot та Citroën відмовляються від дизельного гібрида
Чи справді гібрид зеленіший ?
Гібрид не завжди можна перезарядити в цьому секторі
На гібридах типу Toyota Prius акумулятор сам по собі вже не може забезпечити рушійний рух через лише кілька кілометрів; тоді як на так званих плагін-гібридах, таких як Volkswagen Golf GTE (який підключений до сектору), автономність досягає декількох десятків кілометрів (50 км офіційно, але насправді 30-40 км).
Ця відмінність між акумулятором та гібридом, що не перезаряджається, є суттєвою. Це визначає собівартість гібридного автомобіля, отже, ступінь його автономності в повністю електричному режимі і, отже, використання, яке від нього можна очікувати. Таким чином, підключений гібридний автомобіль може мати дозвіл на циркуляцію в місцях, зарезервованих для електромобілів, на відміну від нероз’ємного гібрида. Важливим критерієм закупівлі для мешканців міста.
Чому автовиробники намагаються створити складні гібриди? ?
Логіка здається простою. Невеликий двигун спалює менше палива, ніж більший, але генерує менше енергії. Щоб подолати цей недолік, йому в роботі допомагає електрична машина, яка має перевагу подавати повну потужність з першого обертання. Під час запуску та на пагорбах електричний двигун додає силу тяги до бензинового двигуна так само, як велосипедист бачить полегшений біль на велосипеді з електричним приводом.
Гібридизація не тільки дає змогу задовольнитися слабшим тепловим двигуном, але й зробити його більш частим при його оптимальній швидкості обертання. Тому що постійна швидкість забезпечує найкраще співвідношення між потужністю та витратою палива.
Але є і краще. Бензиновий двигун може прийняти так званий цикл згоряння Аткінсона, який ще більше знижує його апетит, подовжуючи час розширення газу в порівнянні з їх стиском: його робота більше позначається на низьких оборотах, але це не має значення, оскільки електродвигун повинен взяти більше. Розумний.
Врешті-решт, гібридизація дає змогу підтримувати задоволення від водіння (споживач має достатню потужність та потужність), одночасно зменшуючи споживання та наслідки, викиди вуглекислого газу.
Гібриди для зменшення викидів CO2
Всі виробники, присутні на європейському ринку, взяли на себе зобов'язання перед Брюсселем зменшити середні викиди CO2 у своєму асортименті автомобілів. До 2021 року цільове значення - 95 г/км для галузі в цілому - більш-менш для кожного окремого виробника. В іншому випадку ці виробники піддаються штрафам, сума яких на вироблений автомобіль може перевищувати суми, вкладені в нові технології. Вони варіюються від контролю забруднення дизелем (сажеві фільтри, уловлювач NOx або каталізатор) до електричного рушія, включаючи гібридизацію та мініатюризацію бензинового двигуна.
В останні роки ми спостерігали появу невеликих двигунів із лише двома-трьома циліндрами: це все механіка, майстерно налаштована на блиск під час тестів на омологацію, а тим більше в реальних дорожніх умовах, в руках замовників. Натисніть, щоб дізнатися більше про правила розрахунку споживання та забруднення наших транспортних засобів.
Цих зусиль буде недостатньо, тому бензино-електрична гібридизація буде накладена на всіх європейських виробників як обов'язковий прохід. Зокрема для BMW, Daimler та Audi, які повинні компенсувати апетит та викиди своїх великих двигунів. Ці моделі найвищого класу створюють надто вигідні націнки, щоб відмовитись, але вони призводять до їх середнього рівня CO2.
Не обманюйте себе гібридом кваліфікаторів
Виробники - і продавці вживаних автомобілів - швидко представили як "гібрид" будь-який автомобіль, здатний відновити частину кінетичної енергії, витраченої під час гальмування. Давайте спростимо речі та виділимо три основні категорії гібридів.
1 °) Легкі гібриди або мікрогібриди
Цей кваліфікатор застосовується до зростаючої кількості автомобілів, здатних керувати деякими своїми системами лише тоді, коли водій відриває ногу від акселератора. Німецький виробник BMW першим узагальнив цей підхід, який він називає EfficientDynamics.
Зазвичай на звичайному автомобілі двигун безперервно приводить в дію масляний насос, водяний насос та генератор змінного струму (який виробляє струм): на мікрогібридах ці пристрої контролює електроніка, яка перериває їх навчання під час прискорення. Поєднуючись із стартером, генератор може навіть збільшити прискорення, щоб полегшити роботу теплового двигуна.
Усі виробники тепер дотримуються цієї логіки, яка дозволяє тимчасово заощадити купку кінських сил і відповідно зменшити споживання палива. Мова йде про кілька децилітрів, але цього достатньо, щоб зібрати дорогоцінні грами СО2 під час стандартизованих тестів гомологації. Досить утримувати транспортний засіб у сприятливому транші екологічного режиму бонус-малус.
2 °) Повні гібриди
Там, де мікрогібридний автомобіль звичайно задовольняється одним двигуном, так званий "повний" гібрид отримує допомогу електричної машини, що живиться від певної батареї. Потім ми говоримо про подвійний двигун: електричний полегшує завдання теплового двигуна (бензиновий або дизельний) і заряджає акумулятор, використовуючи кінетичну енергію при підйомі ноги (двигун перетворюється на генератор). Найвідоміший приклад - Toyota Prius.
На цю тему існує незліченна кількість варіацій, залежно від розміру теплового двигуна, ємності акумулятора, а також розташування електричної машини (паралельно або послідовно, на редукторі або між задніми колесами). Однак, коли акумулятор досягає певного розміру, стає бажаним - якщо не потрібно - заряджати його після зупинки на електромережі. Бажано, оскільки він містить достатньо енергії, щоб він міг тривалий час циркулювати в повністю електричному режимі (це все корисно для споживання); необхідний, оскільки відновлення кінетичної енергії недостатньо для зарядки такої великої батареї.
Потім ми переходимо до вищої категорії, яка називається плагін-гібриди.
3 °) Вставні гібриди
В обмін на збільшення на 9000 євро, Toyota Prius (повноцінний гібрид) бачить, що її автономність у повністю електричному режимі зростає з двох до двадцяти п’яти кілометрів. Різниця ? Нікель-металогідридна (Ni-MH) батарея поступається місцем акумуляторній версії дорогішим літій-іонним (Li-ion) акумуляторам з більшою щільністю енергії. При потужності та потужності 1,3 кВт-год та 27 кВт ми переходимо до 4,4 кВт-год та 38 кВт.
Водій підключеного гібридного автомобіля цілком може утриматися від підключення свого автомобіля до електромережі: акумулятор заряджається (трохи) під час руху, залежно від гальмування. Але лише трохи. Щоб скористатися повним спектром великої батареї та заощадити паливо преміум-класу, у ваших інтересах заряджати акумулятор, коли він нерухомий.
На звичайній розетці потрібно 4 години, або 2 з половиною години із зарядним пристроєм високої напруги (який зазвичай називають Wallbox), щоб скористатися перевагами 50 кілометрів максимальної автономії, обіцяної Volkswagen Passat GTE. Вона та її маленька сестра Golf GTE - це плагінні гібриди, які в 2015 році пропонують найкраще співвідношення між ціною закупівлі та асортиментом. Обидва коштують більш-менш ту саму ціну, що і їхній висококласний дизельний еквівалент GTD: надання їм більшого асортименту означатиме збільшення ціни продажу.
Чому автономія настільки низька в повністю електричному режимі?
Почнемо з нагадування, що електричний двигун "простого" гібридного автомобіля (тип Toyota Prius) призначений для полегшення роботи бензинового двигуна. Не рухати машину в повністю електричному режимі.
Чистий електричний привід стає проблемою інженерів лише у випадку з так званими гібридними автомобілями. Як зазначалося вище, для підключення гібридів використовується більший, важчий та складніший акумулятор, щоб зберігати більше струму.
Де ми розуміємо, що автономія дорога. І з точки зору собівартості, і розміру, і ваги. Виробники повинні досягти рівноваги між своїм бажанням перевести свій підключається гібридний автомобіль далі в повністю електричному режимі та потребою тримати його за розумною ціною. В даний час прийнятий компроміс становить приблизно від 40 до 60 кілометрів, але виробники акумуляторів заявляють про швидкий прогрес.
Ця економічна рівновага не залежить лише від собівартості поточних акумуляторів, яка має знизитися протягом наступних кількох років. Оскільки не впевнено, що автономія плагін-гібридів пропорційно зросте. Швидше, саме перегляд офіційних правил розрахунку споживання може заохотити виробників збільшити ємність акумулятора.
Ці правила, зібрані відповідно до протоколу NEDC, означають, що наразі збільшення електричного діапазону не означає значного зменшення споживання палива. Гіпотетичного збільшення бонусу буде недостатньо для компенсації додаткових витрат на покупку.
Чому гібриди - це майже всі бензини, рідше дизельні
Існують дуже прагматичні причини переваги бензинового двигуна в гібридних автомобілях.
Як ми згадували на початку статті, японські виробники були першопрохідцями подвійного двигуна. Однак чинні на Архіпелазі норми (норми оподаткування та забруднення) вже давно обмежують Diesel важкими комерційними транспортними засобами. Навіть легкі мікроавтобуси працюють там супер, коли понад 99% з них у Європі працюють на дизелі.
Після Японії перші гібриди були призначені в основному для США, де дизель надзвичайно рідко зустрічається в легкових автомобілях. Там гібриди вразили духів своєю тверезістю. Але в Європі, де Diesel є повсюдним, споживачі помітили, що седан Diesel сімейства навряд чи спалює більше дизеля, ніж гібрид споживає супер. Перш за все, якщо він визнає, що гібрид більш тверезий у місті, де зупинки множаться, він на відкритій дорозі зазначає, що перевага належить Дизелю. Більше пояснень з цього приводу у статті під назвою: "Гібриди: які переваги для того, що використовується?"
Чому Peugeot та Citroën відмовляються від дизельного гібрида
У середині 2000-х у французького виробника PSA Peugeot Citroën виникла ідея скористатися своїм ноу-хау в якості дизельного двигуна та поєднати електричний та дизельний двигуни. Логіка здавалася нестримною: навіть якщо це означало прагнення до найнижчого споживання, ми могли б також почати з дизеля, який за своєю природою п’є менше. Насправді, завдяки своїй чудовій тепловій ефективності, дизель споживає в середньому на 1,5 літра пального менше, ніж бензиновий двигун, при порівнянній потужності та на однаковій відстані. Ця різниця виявляється при порівнянні дизель-електричного гібрида з бензино-електричним.
Однак на практиці деякі аргументи знижують інтерес до подвійних дизель-електричних двигунів.
Для початківців цей тип гібридизації є на сьогоднішній день найдорожчим, оскільки чистий дизельний двигун випускається дорожче, ніж бензиновий двигун того ж покоління. Слід зазначити, однак, що ця різниця повинна бути серйозно зменшена, коли бензинові двигуни з безпосереднім уприскуванням потрібно буде, у свою чергу, обладнати фільтром, щоб відповідати максимальній швидкості викидів дрібних частинок (2017).
Дизельний двигун, як правило, більш громіздкий (через його системи контролю забруднення) і важчий, ніж бензин порівнянної потужності. Це додає гібридному автомобілю, вже обтяженому масою його акумулятора. Дизель також галасливіший і, перш за все, менш стриманий при запуску (шум і вібрація). Його системи знезараження не оцінюють безперервних зупинок і пусків. Нарешті, Diesel виграє менше, забезпечуючи допомогу електричного двигуна, ніж бензиновий двигун, менш енергійний за своєю природою на низьких швидкостях.
Однак ми можемо посперечатися, що якби основні ринки Toyota та Honda історично захоплювались дизелем, була б накладена дизель-електрична гібридизація (читати вище).
Гібридний автомобіль є більш зеленим ?
Спроба відповісти на це питання рівнозначна відкриттю скриньки Пандори. Незліченні дослідження суперечать одне одному, тому важко сказати, чи переваги гібридизації переважають її недоліки.
Тому що вона це робить. Якщо підключений гібридний автомобіль не виділяє жодних прямих забруднюючих речовин, коли він рухається в повністю електричному режимі, решту часу він споживає більше бензину, ніж простий гібрид, через масу збільшеного акумулятора. Крім того, загальноприйнято вважати, що виробництво гібридного автомобіля споживає більше ресурсів, ніж звичайне авто.
Очевидно, що цей розрахунок робиться складним і дуже делікатним, коли фабрика виробляє частину споживаної енергії (сонячна покрівля, вітрогенератор) або коли вона використовує відновлювану енергію. Цей так званий розрахунок "на колесах" повинен враховувати енергію, спожиту під час виробництва акумуляторів (використання літію не є тривіальним), як під час їх переробки. Головоломка.
Ця стаття є частиною великого Досьє: "Вибір гібридного автомобіля в 6 пунктах", з якого ось короткий зміст