CC BY
30
УДК 614.84
Возможное использование современных гибридных автомобилей в МЧС России
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2021
В.В. Овчинников, Д.В. Черняков, В.В. Кожемякин, М.Ю. Курбатов, А.С. Скоробогатая
Аннотация
В статье анализируются виды, особенности, устройство и преимущества гибридных автомобилей, приводятся их основные характеристики. Авторы полагают возможным использование в МЧС России бензин-электрических гибридных автомобилей.
Ключевые слова: гибридный автомобиль; виды гибридов; бензин-электрические гибриды; рекуперация; аэродинамика.
Possible Use of Modern Hybrid Cars in the Emercom of Russia
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2021
V. Ovchinnikov, D. Chernyakov, V. Kozhemyakin, M. Kurbatov, A. Skorobogataya
Abstact
The article analyzes the types, features, design and advantages of hybrid cars, their main characteristics are given. The authors believe it is possible to use gasoline-electric hybrid cars in the Emer^m of Russia.
Key words: hybrid car; hybrid types; gasoline-electric hybrids; recovery; aerodynamics.
10.08.2021
Автомобиль, использующий для привода ведущих колес более одного источника энергии, называют гибридным.
Современные автопроизводители часто прибегают к совместному использованию двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигателя, что позволяет избежать работы ДВС в режиме малых нагрузок, а также реализовывать рекуперацию кинетической энергии, повышая топливную эффективность силовой установки. Другой распространенный вид гибридов — автомобили, в которых ДВС совмещен с двигателями, работающими на сжатом воздухе. [1]
Особенности использования гибридных систем Применение гибридных автомобилей не только имеет свои преимущества, например экологические, но и преследует определенные цели действующих
игроков автомобильного рынка. Компании намерены сохранить налаженное конвейерное производство двигателей внутреннего сгорания. А постоянное ужесточение норм выброса вредных веществ — лишнее тому подтверждение.
Использование гибридных систем подразумевает использование электродвигателя как дополнительного элемента, который способствует повышению мощности и экономии топлива. Ведь все подобные машины начинают движение именно благодаря ДВС [2].
Гибридные системы условно можно разделить на подвиды:
интегрированное содействие мотору;
интегрированный генератор стартера. Система, как и предыдущая, позволяет начинать движение машине,
только в этом случае используется меньший электродвигатель;
система остановки/старта двигателя. Происходит отключение мотора, когда его мощность не используется, а затем он запускается моментально, как только это необходимо.
Различают также три вида «гибридов»: параллельный. В этом случае батареи передают энергию электродвигателю, а бак — топливо для ДВС. Оба агрегата способны создать условия для перемещения транспортного средства;
последовательный. ДВС поворачивает генератор, который может или завести электродвигатель, или зарядить аккумуляторы;
последовательно-параллельный. ДВС, электродвигатель и генератор соединены с колесами через планетарный редуктор.
Большинство существующих сейчас гибридных автомобилей относится к параллельным. Хорошим решением является транспортное средство с подзарядкой. Оно открывает новые эксплуатационные возможности, нивелируя недостаток ограниченности пробега. При исчерпании заряда аккумулятора в работу вступает ДВС малой мощности.
Гибридная система существенно снижает уровень выводимых газов и увеличивает продуктивность расхода топлива, что особо актуально в условиях относительно крупного населенного пункта. А рекуперативная система аккумулирует энергию.
Управление гибридным транспортным средством похоже на управление обычным автомобилем с автоматической коробкой передач. Только в этом случае обеспечиваются низкий уровень шума, лучшая управляемость и повышенная мощность. При этом не нужно специально подзаряжать аккумуляторную батарею, это происходит при работе автомобиля.
Рассмотрим устройство бензин-электрического гибрида
Бензин-электрические гибриды включают следующие элементы [3]:
Бензиновый двигатель. В гибридном автомобиле используется практически такой же бензиновый двигатель, как и в обычном. Однако двигатель гибрида меньше и в нем используются улучшенные технологии снижения выхлопа и расхода топлива.
Топливный бак. Топливный бак гибридного автомобиля является аккумулятором энергии для бензинового двигателя. Энергетическая плотность бензина значительно выше, чем у аккумулятора. Например, для хранения энергии 1 л бензина (750 г) требуется 453 кг аккумуляторных батарей.
Электродвигатель. В гибридных автомобилях используются современные и сложные электродвигатели. Современная электроника позволяет использовать двигатель также в качестве генератора. Например, при необходимости происходит потребление энергии аккумулятора для разгона автомобиля. Но также, работая в качестве генератора, электродвигатель может понизить скорость автомобиля и зарядить аккумулятор.
Генератор. Принцип действия генератора схож с электродвигателем, однако генератор работает только на выработку электроэнергии. В основном он используется в последовательных гибридах.
Аккумуляторы. Аккумуляторы в гибридных автомобилях являются накопителем энергии для электродвигателя. В отличие от бензина в топливном баке, который может питать только бензиновый двигатель, электродвигатель может не только потреблять энергию, но и заряжать аккумуляторы.
Трансмиссия. Трансмиссия гибридного автомобиля выполняет те же функции, что и трансмиссия обычного автомобиля. В некоторых гибридных автомобилях, например, Honda Insight, установлены обычные трансмиссии. В других же, например, Toyota Prius, установлены совершенно другие.
Существуют различные комбинации источников энергии в гибридном автомобиле. Например, в т.н. параллельном гибриде используется топливный бак, питающий бензиновый двигатель, и комплект аккумуляторов, питающих электродвигатель. Оба двигателя могут вращать трансмиссию одновременно, а трансмиссия, в свою очередь, вращает колеса.
В последовательном гибриде бензиновый двигатель вращает генератор, а генератор либо заряжает аккумуляторы, либо питает электродвигатель, вращающий трансмиссию. Таким образом, в данном типе гибрида, бензиновый двигатель не принимает непосредственного участия во вращении колес.
Конструкция гибридного автомобиля предусматривает использование двух источников энергии для повышения экономичности и производительности. В следующем разделе статьи мы расскажем о производительности гибридного автомобиля.
К. п. д. гибридного автомобиля
Ключевой особенностью гибридных автомобилей является то, что в них используются гораздо меньшие бензиновые двигатели, чем в обычных автомобилях, но при этом они более производительные. Во многих автомобилях используются довольно большие двигатели для обеспечения достаточной мощности при разгоне. Однако в небольшом двигателе к.п.д. можно увеличить за счет использования меньших, облегченных деталей, сокращения количества цилиндров и работы двигателя с практически максимальной нагрузкой.
Объем двигателя обычного автомобиля рассчитан на использование максимальной мощности. На самом же деле, большинство водителей использует максимальную мощность автомобиля реже 1% всего времени. В гибридах используется меньший двигатель, который рассчитан на среднее потребление мощности, а не на максимальные нагрузки.
Рекуперация — одна из основ всех гибридных технологий и обязательный (но не всегда единственный) способ зарядки батарей любого гибрида. Она представляет собой преобразование кинетической энергии в электрическую (вместо тепловой в обычных автомобилях) и запасание последней в тяговой батарее. Этот процесс становится возможным тогда, когда машина движется накатом или замедляется, и колеса
раскручивают электродвигатель-генератор, который вследствие этого вырабатывает электричество.
Снижение расхода топлива. Помимо небольшого, но более производительного двигателя в современных гибридах используются и другие способы понижения расхода топлива. Некоторые из этих способов могут снизить расход топлива для любого автомобиля, а некоторые подходят только для гибридов. Для максимальной экономии топлива гибридный автомобиль:
Восстанавливает энергию и хранит ее в аккумуляторе. Каждый раз, когда Вы нажимаете на педаль тормоза, автомобиль расходует энергию. Чем быстрее движется автомобиль, тем большей кинетической энергией он обладает. При торможении автомобиль расходует энергию, переводя ее в тепло. Гибридный автомобиль может использовать часть этой энергии и накапливать в аккумуляторе для дальнейшего использования. Это происходит за счет рекуперативного торможения. В этом случае вместо простого торможения электродвигатель также замедляет движение автомобиля. При этом электродвигатель работает в качестве генератора и заряжает аккумуляторы при торможении автомобиля. Гибридному автомобилю не всегда требуется использовать бензиновый двигатель, т. к. он может использовать другой источник энергии—электродвигатель и аккумуляторы. Таким образом, гибридный автомобиль может иногда отключать бензиновый двигатель, например, при остановке на светофоре.
Во всех современных гибридных автомобилях применяются схожие способы снижения расхода топлива. Рассмотрим Honda Insight и Toyota Prius.
Несмотря на то, что оба автомобиля являются параллельными гибридами, у них есть свои отличия. У Honda Insight и Toyota Prius установлены бензиновые двигатели, электродвигатели и аккумуляторы, но на этом, пожалуй, все сходства заканчиваются.
Улучшенная аэродинамика. Honda Insight имеет классический дизайн, автомобиль выполнен в форме капли: задняя часть автомобиля уже передней. Задние колеса частично закрыты кузовом для придания более обтекаемой формы, а днище закрыто пластиковыми панелями. Благодаря этому коэффициент волочения составляет всего 0,25, что делает Honda Insight одним из самых аэродинамичных автомобилей на рынке.
Все о гибридах: как они устроены и какими бывают
Ответить на вопрос об устройстве современного гибрида одновременно и просто, и сложно. В общем понимании, это автомобиль, силовая установка которого состоит из электромотора и двигателя внутреннего сгорания, которые так или иначе совместными усилиями вращают колеса. Этого достаточно, чтобы объяснить любому непосвященному, что значит загадочное слово Hybrid на кузове обычной с виду машины.
Простая (простейшая) форма гибридов
Простейшая форма гибридизации — это продвинутая версия системы «старт-стоп». Здесь никакие электромоторы не толкают автомобиль вперед, и гибридной такая технология является достаточно условно, поэтому сразу выделим микрогибриды в особую категорию.
В таких автомобилях специальный мощный стартер способен не только раскручивать двигатель для запуска, но и работать как генератор при рекуперативном торможении. Собираем «свободное» электричество — экономим на паразитной нагрузке ДВС (у которого нет необходимости вырабатывать бортовое электричество в дополнение к основным тяговым обязанностям), а значит и расходе топлива. Подобранная буквально с дороги и сохраненная в усиленной батарее и/или специальном накопителе электроэнергия идет потом на перезапуск двигателя внутреннего сгорания при работе системы «старт-стоп», питание климатической установки, электроприводов, светотехники и других бортовых устройств, а сэкономленное на этом топливо — на дополнительные километры пробега. Производители заявляют, что микрогибридная технология позволяет экономить до 10-15% топлива. Подобные технологии используют многие производители: это i-ELOOP от Mazda, e-HDI от Peugeot, Blue Drive от Hyundai и другие [4].
Гибриды типа plug-in
Но настоящие, полноценные гибриды все-таки способны на большее как с точки зрения экономии топлива, так и в плане тяговых возможностей. Все потому, что их электродвигатели не только собирают электроэнергию в роли генераторов для зарядки батарей, но и вращают колеса совместно с двигателем внутреннего сгорания. Только делают это по-разному. Самые совершенные конструкции обеспечивают возможность двигаться как с помощью совместных усилий ДВС и электромотора, так и на чистой электротяге, причем достаточно продолжительное время. Для этого их батарея имеет увеличенный объем, электромотор — высокую мощность (70-100 л. с. и выше), а наряду с лючком бензобака в кузове имеется и разъем для подключения электрического шнура при зарядке от обычной розетки. Это решение получило общераспространенное обозначение plug-in (плаг-ин) и по своей сути представляет собой промежуточное звено между традиционными автомобилями и электрическими [5-7].
Рекуперация — одна из основ всех гибридных технологий и обязательный (но не всегда единственный) способ зарядки батарей любого гибрида. Она представляет собой преобразование кинетической энергии в электрическую (вместо тепловой в обычных автомобилях) и запасание последней в тяговой батарее. Этот процесс становится возможным тогда, когда машина движется накатом или замедляется, и колеса раскручивают электродвигатель-генератор, который вследствие этого вырабатывает электричество. Это видео компании Bosch наглядно поясняет, как происходит процесс рекуперации.
Все потому, что благодаря в разы более объемной, чем у обычных гибридов, батарее «плагины» могут преодолевать на электротяге без единой вспышки в цилиндрах ДВС до 50 километров. Ведь способность полноценно передвигаться на электричестве в коротких городских поездках является серьезным конкурентным преимуществом перед другими, более простыми гибридами.
Полные и умеренные гибриды
Гибридные автомобили, которые не умеют заряжаться от розетки, также делятся на подвиды: это полные и так называемые умеренные (mild — в англоязычных источниках). Первые благодаря большему объему батарей, большей мощности электромотора способны двигаться исключительно на электротяге обычно в пределах 2-4 километров, а вторые используют слабенький электромотор только в качестве помощника для ДВС и «на батарейках» (ввиду их скромного объема и общей примитивной конструкции системы) не способны проехать и метра. При этом умеренные гибриды запасают энергию только посредством рекуперативного торможения, а полные еще и с помощью двигателя внутреннего сгорания, соединенного, как правило, с отдельным генератором.
Типичный представитель класса умеренных гибридов — Honda Civic Hybrid, CR-Z и все остальные «Хонды», использующие фирменную технологию IMA (Integrated Motor Assist). Умеренными гибридами также являются американцы: Buick La Crosse, Chevrolet Malibu и Impala, BMW Active Hybrid 7.
Умеренные гибриды ближе к классу микрогибридов и часто понимаются как единое целое. Хотя различие между ними все же есть: в отличие от умеренных, микрогибриды не способны поддержать бензиновый двигатель своей тягой. Полные же гибриды концептуально стремятся к классу «плагинов» и кратковременно способны произвести на неподготовленного человека примерно такое же впечатление — могут ведь ехать бесшумно! Однако реальное использование четко обозначает пропасть между потребительскими качествами первых и вторых, если, конечно, использовать преимущество зарядки от розетки гибрида типа plug-in [8-10].
Все гибриды также делятся на подвиды в зависимости от того, какой двигатель непосредственно вращает колеса. Здесь мы переходим ко второму основному критерию классификации гибридных машин — принципиальной схеме, от которой зависит и компоновка.
Последовательные гибриды
В случае, когда двигатель внутреннего сгорания в принципе не вращает колеса механическим способом, гибрид представляет собой по сути электромобиль с бортовым генератором электричества, роль которого и исполняет ДВС. Такие гибриды принято именовать последовательными. Эта схема отличается простотой, так как нет необходимости сооружать сложную трансмиссию: электромоторы вращают колеса через единственную главную передачу, которая служит для формирования нужного крутящего момента. Но класс последовательных гибридов сегодня представлен единичными моделями, так как эффективность подобного решения неоднозначна. Ведь энергию сгорания топлива приходится преобразовывать сначала в механическую, потом механическую в электрическую, а в конце электрическую — в работу непосредственно на колесах.
Поэтому функционирующий по такой схеме гибрид должен обязательно иметь хорошо развитые электрические способности.
Для электромобиля BMW i3 бензиновый двигатель — вообще опция, с которой чисто электрический запас хода в 160 км превращается в гибридный 300-километровый.
Параллельные гибриды с электромотором между ДВС и коробкой передач
Но если вышеупомянутая схема по своей сути ближе к электромобилю, то такие автомобили, как: Porsche Panamera S E-Hybrid и Cayenne S E-Hybrid, Volkswagen Golf GTE и Passat GTE, Mercedes-Benz S500 e и С 350 e, BMW X5 xDrive 40e и другие, сочетают в себе привычные нам свойства бензиновых машин и способность проехать получасовой маршрут на электричестве. Для того чтобы сохранить все «бензиновые» преимущества, мощные моторы таких машин имеют жесткую связь с колесами. Электродвигатель не нарушает привычную компоновку этих моделей, потому как встроен в коробку передач, и при необходимости мощности ДВС и электромотора суммируются. Эта схема называется параллельной, так как моторы обоих типов работают одновременно. В зависимости от выбранного водителем режима бензиновый мотор может либо вращать колеса совместно с электродвигателем, либо последний будет работать в качестве генератора и запасать электричество в батарее на будущее. Чисто электрический режим реализован посредством сцепления между трансмиссией и ДВС: если оно разомкнуто, то электромотор вращает колеса в одиночку [11-13].
Параллельные гибриды с электромотором отдельно от ДВС и коробки передач
Отдельно стоит достаточно обширная и одновременно разношерстная группа гибридных автомобилей, у которых один или несколько электромоторов не сблокированы с коробкой передач и двигателем, а вынесены на периферию. Первопроходцем в таких решениях стала компания Toyota со своей технологией HSD (Hybrid Synergy Drive), которая лежит в основе подавляющего большинства бензиново-электрических Toyota и Lexus. Это очень сложная и достаточно эффективная конструкция: помимо батареи и обслуживающей систему электрики, она состоит из двигателя внутреннего сгорания и двух электромоторов, объединенных посредством планетарной передачи. Планетарная передача — это механическая конструкция из нескольких шестерен и осей, которая объединяет, разделяет и преобразует крутящий момент от нескольких источников.
Гибридные автомобили Subaru были задуманы с целью обеспечения комфортной поездки при любых дорожных условиях.
Отличные рабочие характеристики и высокое качество езды были получены благодаря внедрению оригинальных деталей STI, таких как: гибкая буксирная тяга; настроенный амортизатор; цилиндрические пружины и прочный усилитель крепления. Прототип гибридного кроссовера Subaru XV Hybridt S оснащен: горизонтально оппозитным четырехцилиндровым двигателем FB20 объемом 2 л; 16-клапанной газораспределительной системой DOHC; активной системой управления открытием клапанов (AVCS)
и электрическим двигателем. Его предельная выходная мощность составляет 110 кВт (150 л. с.), а максимальный крутящий момент — 196 Н-м.
На рис. 1 представлен внешний вид гибридного автомобиля Subaru XV Hybridt S.
Рис. 1. Внешний вид гибридного автомобиля Subaru XV Hybridt S
Гибридные автомобили BMW
В российские дилерские центры BMW в 2017 году поступили сразу два гибридных автомобиля от немецкого автомобильного концерна, чьи продажи объявлены открытыми. Россияне теперь смогут порадовать себя покупкой собственного гибридного кроссовера Х5 xDrive40e или седана 740Le xDrive. Вдобавок, по желанию, можно будет приобрести и их фирменное зарядное устройство iWallbox.
BMW EV SUV — гибрид X5 xDrive40e, оснащен четырехцилиндровым 2-литровым двигателем ДВС с турбонаддувом, электродвигателем и литий-ионными батареями. Автомобиль способен на достаточно быструю езду за счет выходной мощности системы в 308 л.с. и крутящего момента 450 Н-м.
Во время тест-драйвов Х5 xDrive40e смог разогнаться до 97 км/ч (60 миль/ч) всего за 6,5 сек., учитывая, что вес кроссовера составляет целых 2368 кг (5,220 фунта). В электрическом режиме езды на кроссовере можно разогнаться до 120 км/ч. Расход топлива составляет 3,4 л на 100 км, а пробег в электрическом режиме — около 31 км. Кроссовер на территории России продается в среднем на 800 000 рублей дороже, чем Х5 xDrive35i с бензиновой трансмиссией.
На рис. 2 — внешний вид гибридных автомобилей BMW EV 740Le xDrive и BMW EV SUV-X5 xDrive 40e.
Рис. 2. Внешний вид гибридных автомобилей BMW EV 740Le xDrive и BMW EV SUV-X5 xDrive 40e
BMW EV 740Le xDrive имеет такой же силовой привод, как и у предыдущей модели. Однако показатели выходной мощности и крутящего момента чуть выше: 322 л.с. и 500 Н-м, соответственно. Скорость разгона с нулевой точки до 100 км/ч составляет 5,3 сек., а расход топлива—2,5 л на 100 км. Максимальная
скорость седана, по словам производителя, находится в пределах 140 км/ч в электрическом режиме, а в совмещенном — 250 км/ч.
Гибридные автомобили с водородными элементами Рассмотрим знаменитую армейскую версию Chevrolet Colorado — гибридного автомобиля с водородными топливными элементами. Получившая обозначение Chevrolet Colorado ZH2 модель взяла за базу шасси среднеразмерного пикапа Chevrolet Colorado с радикально измененным кузовом и множеством изменений других узлов автомобиля. Гибридный автомобиль, внешний вид которого представлен на рис. 3, имеет 37-дюймовые шины и усиленную подвеску.
Рис. 3. Вид гибридного автомобиля Chevrolet Colorado ZH2
Модель ZH2 оснащена специальным блоком питания (ЕРТО), с помощью которого можно подключать внешние приборы к топливным элементам автомобиля, что особенно актуально в районах, где полностью отсутствует инфраструктура электропитания. Универсальность использования ЕРТО является важным преимуществом автомобилей с водородными топливными элементами.
К другим явным преимуществам автомобилей с топливными элементами относятся их способность генерации чистой питьевой воды, почти бесшумная работа силового агрегата и мгновенный набор электродвигателями максимального крутящего момента.
Проект является частью совместной работы корпорации General Motors и Научно-исследовательского бронетанкового центра (TARDEC), который занимается всеми разработками армейской наземной транспортной техники. General Motors и TARDEC начали совместную работу в 2013 году с определением целей разработок новых материалов и конструкций различных типов компонентов топливных ячеек. Большая часть сборочных работ модели Colorado ZH2 выполняется в г. Уоррен (шт. Огайо) и в окрестностях Детройта (шт. Мичиган) на промышленно-исследовательских мощностях корпорации General Motors. Дополнительные испытания проведены на тестовом треке Milford Proving Ground в начале 2017 года до передачи автомобиля в армию для его годичного полевого испытания. Общий пробег 119 тестовых автомобилей в общей сложности составил 3,1 млн миль с привлечением более 5 тыс. водителей-испытателей. General Motors имеет с корпорацией Honda соглашение об обмене технологиями
для объединения усилий обоех корпораций в разработке отдельных элементов технологии топливных элементов и автомобилей с их использованием. Часть этих совместных разработок и использовалась в новом внедорожнике [14, 15].
Гибридный автомобиль сочетает в себе преимущества электромобиля и автомобиля с двигателем внутреннего сгорания: больший коэффициент полезного действия электромобилей (80-90% по сравнению с 35-50% у автомобилей с ДВС) и большой запас хода на одной заправке автомобиля с ДВС.
Гибридные автобусы
Hybrid Orion VI Metrobus
Автобусы с гибридными (дизель/электричество) силовыми установками разрабатывают и производят:
New Flyer Industries — Канада. Выпускает гибридные автобусы с 1997 года;
Daimler Chrysler — автобус Orion VII. Гибридная схема разработана совместно с компанией BAE Systems;
General Motors — Гибридная схема GM/Allison разработана совместно с DaimlerChrysler и BMW;
Optima Bus Corporation (США) — Гибридная схема разработана совместно ISE-Siemens;
Enova (США);
First Automotive Works (FAW) (Китай) — Гибридная схема Enova;
Solaris Bus & Coach (Польша) — Гибридная схема GM/Allison;
APTS (Нидерланды)—Гибридная схема GM/Allison (Phileas);
Optare Group (Великобритания) — Гибридная схема GM/Allison;
Nova Bus (Канада) — Гибридная схема GM/Allison;
DesignLine International Holdings (Новая Зеландия). На автобусах установлены микротурбины компании Capstone Micro Turbine и аккумуляторы;
BeiqiFoton Bus (Китай) — Гибридная схема Eaton Corporation;
ЛИАЗ (Россия) — автобус ЛиАЗ-5292;
Тролза (Россия) — экобус ТролЗа-5250 с микротурбиной (топливо — природный газ, пропан, бутан) на базе троллейбуса Тролза-5265;
Dongfeng Motor Company (Китай) — автобус Dongfeng EQ6110;
Volvo — Volvo 7700 Hybrid. К началу 2013 года компания произвела около 1600 гибридных автобусов;
Hyundai Motor Company — автобус Blue City.
Белорусская компания Белкоммунмаш в 2013 году выпустила троллейбус модели 43303А с дизель-генераторной установкой.
Наибольшее распространение гибридные автобусы получили в Северной Америке. General Motors с 2004 года к июню 2008 года поставил более чем в 30 городов США и Канады 1000 гибридных автобусов. Компания Orion Bus Industries к сентябрю 2009 года произвела 2200 гибридных автобусов. Первые шесть гибридных автобусов в Лондоне начали эксплуатироваться в начале 2006 года. First Automotive Works начала производство гибридных автобусов осенью 2005 года.
Разрабатывают гибридную схему для автобусов, состоящую из водородных топливных элементов и аккумуляторов:
Японские компании Toyota и Hino;
Бельгийская компания Van Hool совместно с компаниями ISE Corp (США) и UTC Power (США).
В 2012 году гибридный автомобиль, разработанный Audi, выиграл гонку «24 часа Ле-Мана», а затем одержал еще две победы подряд. В том же году латвийская команда на гибридном «OS Care O» успешно финишировала в ралли Дакар.
Перспективы в России
В России группой ученых (В. В. Давыдов, А. И. Лаврентьев и др.) под руководством д. т.н. профессора Н. В. Гулиа (Московский государственный индустриальный университет) предложен метод радикального увеличения эффективности гибридного силового агрегата за счет резкого снижения потерь в трансмиссии. Применение специально разработанной дифференциальной системы разделения потоков мощности позволяет поднять КПД бесступенчатой трансмиссии гибрида до 95% — 97% и передавать через варьируещее звено не более 15% от полной мощности. Однако в такой системе в качестве накопителя энергии обязательно должен применяться маховик с механическим отбором мощности — в противном случае разделение потоков мощности в трансмиссии гибрида будет неэффективным при рекуперативном торможении и разгоне автомобиля.
Двигатель внутреннего сгорания в гибридном автомобиле может работать только в самом оптимальном для себя режиме, избегая критических нагрузок, при которых чрезмерно расходуются топливо, моторное масло и быстрого изнашиваются детали самого двигателя и трансмиссии.
Гибридный автомобиль может обойтись без дорогих, громоздких и не всегда надежных коробки переключения скоростей, карданной передачи и дифференциала угловой скорости вращения поворачиваемых колес.
В любом автомобиле, оснащенном ДВС, есть небольшой генератор и небольшой аккумулятор для работы бортовой электросети и вращения электростартера, которые в гибридном автомобиле становятся мощнее и подключаются к вращению колес.
Благодаря грамотному перераспределению мощности гибридный автомобиль может быстро разгоняться, и иметь высокую скорость.
Каждое из четырех колес гибридного автомобиля может иметь свой электродвигатель и поворотный механизм для улучшения его проходимости на бездорожье.
Для подзарядки своего электрического аккумулятора гибридный автомобиль может использовать рекуперативное торможение и свои амортизаторы, вырабатывающие электроэнергию.
Учитывая вышесказанное, полагаем возможным использование в МЧС России бензин-электрических гибридных автомобилей.
Литература
1. Гибридный автомобиль [Электронный ресурс] // Википедия. URL: https://ш.wikipedia.org/wiki/Гибридный_автомобиль (дата обращения: 21.09.2021).
2. Кашкаров А. П. Современные электромобили. Устройство, отличия, силовые установки. М.: ДМК Пресс, 2018.
3. Как устроен гибридный автомобиль? [Электронный ресурс] // Сайт Howstuffworks. URL: https://auto.howstuffworks.com/ hybrid-car.htm (дата обращения: 21.09.2021).
4. Все о гибридах: как они устроены и какими бывают [Электронный ресурс] // Сайт @ авто. URL: https://auto.mail.ru/ article/55013-vse_o_gibridah_kak_oni_ustroeny_i_kakimi_ byvayut/ (дата обращения: 21.09.2021).
5. Конструктивные схемы автомобилей с гибридными силовыми установками: Учеб. пособи / С.В. Бахмутов, А.Л. Карунин, А.В. Круташов и др. М.: МГТУ «МАМИ», 2007. 71 с.
6. Пачурин Г.В. и др. Кузов современного автомобиля: материалы, проектирование и производство: Учебн. для вузов / . СПб.: Лань, 2018. 316 с.
7. Распоряжение Правительства РФ от 28 апреля 2018 года № 831-р «Об утверждении Стратегии развития автомобильной промышленности до 2025 года». 1 с.
8. Распоряжение Правительства РФ от 22 ноября 2008 года № 1734-р «Об утверждении Транспортной стратегии
Российской Федерации на период до 2030 года (с изменениями на 11 июня 2014 года)». 496 с.
9. Савич Е.Л. Легковые автомобили: Учебник. Минск: Новое знание, 2013. 757 с.
10. Селифонов В.В., Круташов А.В., Баулина Е.Е. Приемно-распределительное устройство преимущественно для комбинированных энергетических установок транспортных средств (варианты) // Патент № 55445 на полезную модель. 2006.
11. Селифонов В.В., Круташов А.В., Баулина Е.Е. Электромобиль особо малого класса гибридной энергетической установкой // Автотракторное электрооборудование. 2004. № 9. С. 20-22.
12. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Ившин К.С., Скуба Д.В. Автомобили особо малого класса (квадроциклы) с гибридной энергосиловой установкой / Под общ. ред. В.А. Умняшкина. Ижевск: НИЦ «Регуляторная и хаотическая динамика», 2006. 137 с.
13. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Музофаров Р.С., Хамидул-лин Р.П. Выбор мощности тягового электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания и параметров накопителей гибридных силовых установок автомобилей: Учеб. пособ. Ижевск: НИЦ «Регуляторная и хаотическая динамика», 2006. 138 с.
14. Федотова Ю. Гибридные автомобили: настоящее и будущее // Аймпресс. 2005. №9 (49). С. 23-27.
15. Гибриды: какими они бывают и зачем вообще нужны [Электронный ресурс] // Журнал auto.ru. URL: https://mag.auto. ru/article/hybrids/ (дата обращения: 21.09.2021).
Сведения об авторах
Овчинников Валентин Васильевич: д. т. н., проф., ФГВУ
ВНИИ ГОЧС (ФЦ), г. н. с. науч.-исслед. центра.
Москва, Россия.
е-таН: [email protected]
SPIN-код: 6751-9380.
Черняков Дмитрий Владимирович: ФГВУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), зам. нач. науч.-исслед. центра. Москва, Россия.
е-таН: [email protected] SPIN-код: 7827-1072.
Кожемякин Владимир Владимирович: ФГВУ ВНИИ
ГОЧС (ФЦ), н. с.
Москва, Россия.
е- таИ: [email protected]
SPIN-код: 4996-7960.
Курбатов Максим Юрьевич: ФГВУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), н.с.
Москва, Россия.
е-mail: [email protected]
SPIN-код: 3241-5315.
Скоробогатая Анна Сергеевна: ФГВУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), н. с.
Москва, Россия. е-mail: [email protected] SPIN-код: 5125-0594.
Information about authors
Ovchinnikov Valentyn V.: ScD (Technical Sc.), Professor, All-
Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies,
Shief Researcher, Researcher Center.
Moscow, Russia.
e-mail: [email protected]
SPIN-scientific: 6751-9380.
Chernyakov Dmitry V.: All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies, Deputy Head, Researcher Center. Moscow, Russia.
e-mail: [email protected] SPIN code: 7827-1072.
Kozhemyakin Vladimir V.: All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies, Researcher. Moscow, Russia. e -mail: [email protected] SPIN-scientific: 4996-7960.
Kurbatov Maxim Y.: All-Russian Research Institute for Civil
Defense and Emergencies, Researcher.
Moscow, Russia.
e-mail: [email protected]
SPIN-scientific: 3241-5315.
Skorobogataya Anna S.: All-Russian Research Institute for
Civil Defense and Emergencies, Researcher.
Moscow, Russia.
E-mail: [email protected]
SPIN-scientific: 5125-0594.
