Самый правильный и модный.

maksim_perm — 30.03.2015


Привет, друзья!

Много дней я полз к этому событию. Звонил, спрашивал, интересовался, провожал взглядом на дорогах, забывая обо всём. И вот, на прошлой неделе мне сказали «o'kей, Максим» и разрешили погладить ладошкой новый, подтянутый и обновлённый РАФ 4 Лексус NX 300h.

Этот пост о гибридной установке в Лексусе NX 300h, и только. Сегодня не будет фотографий с трассы и примочек салона, впечатлений от управляемости и безапелляционных заявлений «тачка валит». Если вы говорите «мамочка, я боюсь ехать на лифте», но нажимаете кнопку вызова лифта всё равно – мой пост для вас. Начнём.



В арсенале энерговооруженния у Лексуса NX 300h атмосферный бензиновый двигатель 2.5 литра с ничтожной мощностью 155 сил и два (на самом деле три) электродвигателя – передний 105 киловатт, задний 50 киловатт. Не смотрите на малый мощностной показатель бензинового двигателя свысока, цифра эта обманчива.

Итак, всего в современном мире существует три схемы построения гибридов.

Последовательный гибрид. В чём суть? Двигатель внутреннего сгорания крутит генератор, а генератор, в свою очередь, заряжает аккумуляторную батарею. Батарея питает электромотор, раскручивающий колёса автомобиля. Простое и проверенное решение последовательной схемы, изобретённой и запатентованной в далёком 1899 году Фердинандом Порше, в наши дни используется всё реже. Всё дело в низком коэффициенте полезного действия (КПД). Сегодня ещё можно встретить такую схему в отечественных карьерных грузовиках БелАЗ. И в некоторых Мерседесах.

Гибрид, построенный на последовательной схеме, имеет КПД менее 20%. Этого мало, как ни крути. Почему? Потери присутствуют в каждом шаге этой схемы. Посмотрим на чертёж. У двигателя КПД 30%, генератор, вырабатывающий энергию, имеет КПД 82%. Потери в проводах тоже есть. КПД электромотора 82%.




Сравним с бензиновым автомобилем. Современные бензиновые двигателя имеют КПД 30%, а совершенные дизельные 42%. Поэтому, даже при самом оптимистичном раскладе, 58% улетает в атмосферу согревать планету. Общий КПД бензинового автомобиля более 28% – КПД двигателя 30%, коробки переключения передач 97%, редуктора (вообще всей этой связки карданный вал–редуктор) 99%.




А это означает, что гибрид с последовательной схемой построения, двигающийся по трассе с постоянной скоростью, менее экономичен бензинового автомобиля в тех же условиях. Разница в расходе топлива может достигать 30%.
Но в городе всё круто меняется. И вот почему. В городском режиме постоянно идёт рекуперация (торможение–разгон–торможение), то есть при торможении гибрид запасает энергию, замедляя автомобиль не тормозными механизмами, а мотор–генератором. Но рекуперацию используют и во всех остальных схемах построения гибридов, поэтому она не является плюсом конкретно этой схемы.
Короче, имея КПД меньше 20%, последовательной схеме построения гибридов в обозримом эффективном будущем места нет.


Параллельный гибрид. Основная схема построения, используемая большинством автопроизводителей. Она тоже имеет свои плюсы и минусы, давайте их засветим.

Первое, когда гибрид не нужен или не выгоден в определённых режимах, мотор-генератор крутится как ненужная болванка на приводном валу коробки передач, а автомобиль получает движение от двигателя внутреннего сгорания.
Второе, в условиях, когда необходима дополнительная мощность, электродвигатель добавляет дополнительную тягу, используя запасённую энергию в аккумуляторной батарее.
Третье, если автомобиль двигается накатом, то двигатель внутреннего сгорания подзаряжает аккумулятор.
Четвёртое, при торможении подключается мотор-генератор, заряжая аккумуляторную батарею. Если торможение интенсивное, то дополнительно задействуются тормозные механизмы в колёсах. Двигатель может даже отключаться.

Эта параллельная гибридная тележка с большим потенциалом интересна ещё и тем, что дополнительно использует преимущества традиционного автомобиля с высоким КПД бензинового двигателя.
Минусы параллельной схемы – большой вес и стоимость.




Последовательно-параллельный гибрид. Теперь, когда мы представляем себе устройство почти всех гибридов и можем смело читать лекции в ПГНИУ, давайте с головой окунёмся в третью схему, прикрученную в Лексусе NX 300h – последовательно-параллельную.

Скажу сразу, разгоняя пыль, что аккумулятор допилили и теперь гарантия на него 7 лет. Но сложности есть всегда, куда без них. Инвертор – это супер высокотехнологичное изделие, стоимость которого уронит акции автомобиля ниже плинтуса, в случае поломки. Лексус даёт гарантию на инвертор, как в целом на всю гибридную установку, 5 лет.




Мощная гибридная схема Лексуса, у которого в последнее время технологическое развитие попёрло, имеет три мотор-генератора. Чем хороша схема, радующая глаз любого блогера с инженерным складом ума? Когда аккумуляторная батарея заряжена, то, дополнительно к крутящему моменту двигателя внутреннего сгорания, передние колёса помогает раскручивать и мотор-генератор MG 2 (на схеме его расположили у переднего левого колеса, хотя в жизни всё несколько иначе), а задние колёса крутит третий мотор-генератор MG R. Первый же мотор-генератор используется для заряда тяговой аккумуляторной батареи, а если батарея заряжена, то перенаправляет энергию через инвертор на мотор-генератор MG 2, или просто вращается как пустая болванка.

Таким образом, в режиме электротяги бензиновый двигатель может даже не заводиться, а автомобиль будет двигаться с приличной скоростью на электромоторах MG 2 и MG R., но не более 40 км/час. Круто? Без сомнения. Я не сумел увидеть эти километры, запланированный длительный тест Лексуса был променян на сервисную зону, где технолог дилерского центра Лексус Пермь потратил частичку жизни на творческую лекцию о NX 300h. Но я не жалею.




В гибридном Лексусе есть плюсы, о которых стоит говорить. Например, отсутствует стартер. Двигатель заводится электромотором.
В электрической схеме NX 300h присутствует вторая аккумуляторная батарея, знакомая каждому автомобилисту – простой маленький аккумулятор напряжением 12V (тяговая аккумуляторная батарея имеет 250V) и ёмкостью 40Ah (такая маленькая ёмкость объясняется тем, что нет нужды в стартерном токе). Он нужен автомобилю для питания бортовой системы (фары, блоки управления и пр.). Расположен аккумулятор в багажнике, слева от запасного колеса. Постоянно подзаряжаясь от тяговой батареи через систему реле (но только когда автомобиль заведён), он не боится мороза долгими ночами. Поэтому бортовая система всегда проснётся, какой бы мороз не был ночью. А пуск двигателя электромотором, питающимся от тяговой батареи в 250V, не представляет проблем ни при каких условиях.




Тяговая аккумуляторная батарея состоит из секций, каждая из которых имеет низкий вольтаж, единицы вольт. Но суммарно получаем 250V. Чем выше напряжение батареи, тем больше мощность и энергоэффективность гибридной установки и автомобиля в целом. Мгновенная мощность важна при резком старте и наборе скорости в трассовых режимах, когда электромоторы помогают ДВС раскручивать колёса ещё быстрее.
Расположена батарея под задним диваном, который мне не удалось разобрать и сфотографировать. Но чертёжик я вам покажу.




А теперь самая ажиотажная новость выходных – в NX 300h отсутствует традиционная коробка передач. Её здесь нет в принципе. Значит, вечные, терзающие ночами сомнения о целесообразности замены жидкости и фильтра АКПП ушли в прошлое. Но основная идея отказа от АКПП (и не важно, вариатор или коробка с классическим гидротрансформатором) – это увеличение всё того же КПД. Нужно понимать, что пока режим движения автомобиля с АКПП не устоялся, оптимально крутящий момент не подобрать.
Связка ДВС-инвертор-электромоторы обеспечивает идеальное передаточное отношение, выбирая наилучшую топливную экономичность. Двигатель может быть выведен на 2000 оборотов, либо в режим максимальной мощности (5700 оборотов в минуту), без проблем. С какими-бы оборотами не крутился двигатель, для того, чтобы заставить колёса вращаться с желаемой скоростью, требуется лишь адекватно притормаживать электро-генератором MG 1. Гибрид может стоять на месте, а ДВС крутить 6000 оборотов, и вся энергия, в этом случае, уходит на зарядку аккумуляторной батареи. Либо вообще в никуда, если батарея заряжена, а электро-генератор вращается как ненужная болванка.

Рукоятка переключения передач, которую мы видим в салоне и которой переключаем режимы движения (P, R, N, D, S), есть не что иное, как простой джойстик, не связанный механически ни с чем. Она нужна, чтобы передавать команды, желаемые водителем, управляющему модулю автомобиля.

Отсутствие коробки передач даёт ещё один большой плюс – теперь нет страха перед резкими стартами с педалью газа в пол. Нечему изнашиваться, фрикционов нет. Это так клёво, что хочется лизнуть.

Загоняя NX 300h в сервис на плановое ТО, мы получаем минимальное техническое обслуживание, в сравнении с традиционными бензиновыми или дизельными автомобилями. Смотрите, как уже сказано выше, в нём нет коробки передач. Чего ещё нет? ГУРа, руль помогает вращать электромотор, а это меньшие энергозатраты. Нет карданного вала, раздаточной коробки, муфты полного привода.

Полный привод. Задние колёса крутит электромотор MG R, но не постоянно. В каких условиях срабатывает полный привод? При резком старте и пробуксовке, при даже небольшом повороте руля, в скольжении и заносе, в различных других ситуациях, когда активна система курсовой устойчивости VSC.


Так в чём же идея гибридной схемы Лексуса? Ничего такого уж инновационного, если рассматривать каждый элемент в отдельности, присутствующий в NX 300h, нет. Но в целом, конструкция (мы помним о связке 2.5 литрового двигателя внутреннего сгорания и цикла Аткинсона, дающей нам уже примерно на 11% меньшее потребление бензина) сводит с ума своим КПД, он приближается к 40%, в этом и есть фишка. Естественно, схема запатентована и используется только в автомобилях Тойота и Лексус, лидерах индустрии, инновации и ко-ко-ко.

Для чего Лексус нагородил весь этот огород, технологичный от пяток до ушей? Экономия, скажут многие. Но есть ли она на самом деле? Давайте посчитаем.
Топливная экономичность тестового гибрида, низко летящего по городу и трассе с блогером за рулём, оставляющего позади себя хаос, голод и разрушения, была близка к 20% в сравнении с бензиновой версией автомобиля. Теперь прикинем, за сколько километров можно выйти в ноль по деньгам, ведь гибрид дороже. Не будем смотреть на многие другие факторы, а только помножим сэкономленные литры топлива.

Итак, мои сравнительные заезды на гибридной и турбо версиях по одному маршруту, с одинаковой скоростью и с равными внешними факторами показали: гибрид выжигает в среднем меньше на 2 литра. Гибрид – 8,7 литра на 100 км пути, а турбо – 10,6 литра.
Стоимость начальной комплектации NX 300h равна 2 638 000 рублей, а самой жирной 3 157 000. Турбированный NX 200t стоит 2 463 000 и 2 960 000, соответственно. Литр 95 бензина подравняем к 35 рублям.
Если верить калькулятору (а я верю), то в начальной комплектации переплата за гибрид отобьётся спустя 250 тыс. км пробега, а в топовой через 281 тыс. км. Задумались? Я тоже.

Ответить на вопрос о экономической целесообразности покупки гибрида пока не может никто, даже я. Но щедрые инвесторы скупают гибридные Лексусы как горячие пирожки. Почему? Всё просто – те, кто полюбил Camembert, не особо жалуют сырки Дружба.


До встречи, мои электрические друзья.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Архив