Что такое подключаемый гибрид или плагин-гибрид (plug-in hybrid)?

Подключаемые гибриды похожи на обычные машины-гибриды: и те, и другие используют бензиновый двигатель наряду с электромотором. Однако плагин-гибрид использует большие аккумуляторы, которые можно заряжать посредством подключения к обычной бытовой энергосети. Плагин-гибридные автомобили могут проезжать дальние расстояния, от нескольких километров до целых 40 миль (64 км), без использования бензина.

Подключаемые гибриды дают все преимущества электромобилей, сохраняя при этом тот же запас хода, как и у обычных транспортных средств. При обычных локальных поездках водители плагин-гибридов в подавляющем большинстве случаев ездят в полностью электрическом режиме. При разрядке батареи используется уменьшенный двигатель внутреннего сгорания либо для подзарядки батарей (по мере движения машины), либо в качестве основного источника энергии пока аккумуляторы не зарядят от розетки.

Плагин-гибридные автомобили также известны как электромобили-гибриды с подзарядкой от сети (plug-in hybrid electric vehicles — PHEVS) [1]. Гибридные автомобили с подзарядкой от электросети, которые используют двигатель внутреннего сгорания исключительно для подзарядки аккумуляторов, — а не для того, чтобы приводить в движение напрямую колеса, — также называют электромобилями с увеличенным запасом хода без подзарядки (Extended-Range Electric Vehicles), или E-REVS.

Сравним подключаемый гибрид со стандартным гибридом

У плагин-гибридных автомобилей значительные преимущества в плане экономии топлива по сравнению с другими транспортными средствами:

Несмотря на все внимание СМИ к плагин-гибридам, отдельному потребителю пока еще не представляется возможным купить такой. Несколько гибридов с подзарядкой от электросети были подготовлены для тестирования в коммерческих автопарках и государственных учреждениях (США). Многие крупные автомобилестроители выпустили концептуальный прототип гибрида, подзаряжаемого от сети, для демонстрации на международных автосалонах, но лишь немногие автопроизводители взяли на себя обязательства об оглашении конкретной даты производства этих транспортных средств [2].

Общая критика плагин-гибридов и возможные ответы

“Я всегда считал, что возможно создать машину, которая улучшит показатель 100 миль на галлон. Вот что нужно стране: создать машину с высокой производительностью и всеми прелестями обычного легкового автомобиля, но чтобы работала она на электричестве” — Доктор Энди Фрэнк (Andy Frank), считающийся отцом современного плагин-гибрида.

Дополнительные аккумуляторы весят слишком много.

Ответ: лишний вес батареи несколько компенсирован благодаря уменьшению веса двигателя внутреннего сгорания. На высоких скоростях, в частности, эффективность использования топлива зависит в первую очередь от аэродинамики, пробег зависит от дополнительного веса, что примерно соответствует одному или двумя лишним пассажирам.

Дополнительные батареи стоят слишком дорого.

Ответ: при продажах автопроизводителями в больших объемах, более мощные и дешевые никель-металлгидридные или литий-ионные батареи могут продаваться по ценам всего на несколько тысяч долларов большим, чем у сегодняшних гибридов. Зарядка будет происходить в основном ночью в более дешевые непиковые часы. Принимая в расчет покупку, топливо и обслуживание, общий срок службы, стоимость владения гибридным автомобилем с подзарядкой от электросети ниже, чем бензиновым автомобилем.

Получение энергии от сети (для зарядки машин) приведет к дополнительным выбросам.

Ответ: то, что промышленность называет выбросами, относящимися к «полному циклу производства топлива» (включая парниковые газы), у транспортных средств, получающих энергию от электросети, гораздо ниже, чем у бензинового автотранспорта, даже относительно американской энергосистемы (которая на 50 % включает уголь). Машины, заряжаемые в непиковые часы, используют энергию, произведенную объектами, которые не прекращают работу ночью. Многие районы страны получают большую часть энергии от более чистых источников, вроде природного газа и гидроэнергетики. Гораздо проще улучшить централизованные электростанции, чем миллионы машин с большим сроком службы. И, наконец, плагин-гибриды, подзаряжаемые от фотоэлектрических установок, расположенных на крыше, имеют практически нулевой уровень выбросов.

Модификации гибридов с подзарядкой от электросети

Со времени первого прототипа плагин-гибридной модификации, более дюжины компаний стали предлагать плагин-гибридные варианты. Как и любые значительно переоборудованные машины, модификации стоят дорого, могут иметь проблемы с надежностью, не говоря уже о том, что краш-тестов в этом измененном виде они не проходили. Однако их владельцы пользуются превосходными показателями пробега на единицу расхода горючего, большим запасом хода на чистом электричестве, и привилегиями быть пионерами автомобилестроения.

Большинство современных плагин-гибридных модификаций начинаются со стоковой «Toyota Prius» последней модели (2004—2008 гг.). Добавляется увеличенный батарейный блок, и либо дополняется существующий аккумулятор, либо его совсем заменяют.

Список компаний, предлагающих плагин-модификации, оборудование или связанные с ними услуги, растет каждый день. Многие из них ориентированы на создание транспортных средств для государственных учреждений и других автопарков, но некоторые в настоящее время принимают заказы. На сегодняшний день по дорогам Северной Америки ездит несколько сотен гибридов, подзаряжаемых от сети, и еще несколько создаются каждый месяц.

Поучительно взглянуть на широкий диапазон производительности в плагин-гибридных модификациях. В чем же секрет компаний, предлагающих сервис и оборудование, относящийся к модификациям? В аккумуляторах.

Типы батарей, используемых в подключаемых гибридах

Сегодняшние переоборудованные гибриды с подзарядкой от электросети на основе «Prius» аккумулируют в 2—7 раз больше энергии, чем стандартная батарея «Prius». В целом, средний показатель расхода у подзаряжаемых от сети гибридов на основе «Prius» составляет 65—95 миль на галлоне.

Чем больше энергии запасает аккумулятор, тем дальше транспортное средство может проехать в полностью электрическом режиме, и тем дольше оно сможет увеличивать пробег. Аккумулирование большего количества энергии зависит не только от размера батареи, — тип используемого аккумулятора также имеет значение.

Умеренное количество энергии от свинцово-кислотных аккумуляторов. На одном конце этого разнообразия находятся плагин-модификации на базе «Prius», которые аккумулируют не слишком много энергии: около 2-3 кВт∙ч. Основным преимуществом свинцово-кислотной технологии является ее доступность. Она также достаточно безопасна и имеет высокую производительность. Однако срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов не столь долог, как некоторых других типов батарей. Кроме того, они аккумулируют меньше электроэнергии, поэтому нужно использовать более массивные и тяжелые блоки.

Много энергии от литий-ионных аккумуляторов: на противоположном конце этого разнообразия располагаются модификации на базе «Prius», которые запасают большое количество бортовой энергии — целых 9 кВт∙ч. Эти подзаряжаемые от сети гибридные автомобили используют литий-ионные батареи, так как они аккумулируют много энергии в меньших и более легких блоках. Такое количество дополнительной энергии позволяет подзаряжаемому гибриду проехать в полностью электрическом режиме 25-30 миль, и достичь «увеличенного» пробега на большие расстояния в 40—50 миль. Недостатком является стоимость. В некоторых из этих модификаций, одна аккумуляторная батарея стоит более $10000. К этому также относится безопасность и срок службы батареи.

В середине «энергоразнообразия» никель-металлогидридные аккумуляторы. В центре располагаются подзаряжаемые от сети гибридные автомобили со средним количеством бортовой энергии — около 4-5 кВт∙ч. Некоторые из таких транспортных средств сочетают дополнительные никель-металлгидридные аккумуляторы (NiMH) с нынешними никель-металлогидридными батареями в «Prius». Производительность, долговечность, безопасность и характеристики никель-металлогидридных аккумуляторов понятны. Однако, никель-металлогидридные батареи, как правило, аккумулируют меньше энергии, чем литий-ионные.

Обзоры гибридных автомобилей