Мягкий гибрид на автомобиле¶

Мягкий гибрид (mild hybrid, сокращённо MHEV) — автомобиль с бензиновым или дизельным двигателем внутреннего сгорания (ДВС), дополненным компактным электродвигателем-генератором напряжением 48 вольт, который помогает мотору на определённых режимах, но не способен самостоятельно перемещать автомобиль. В отличие от полного гибрида, мягкий гибрид не имеет большой тяговой батареи и не ездит на чисто электрической тяге: электромотор кратковременно добавляет крутящий момент, участвует в рекуперативном торможении и обеспечивает бесшовную работу системы старт-стоп.

¶Принцип работы

Основа мягкой гибридной системы — совмещённый стартер-генератор (Belt-driven Starter Generator, BSG), размещённый на месте обычного генератора и соединённый с коленвалом ремнём. Он заменяет штатный стартер и генератор, выполняя их функции, а при необходимости работает как электромотор. Напряжение бортовой сети в таких системах — 48 В, что примерно в четыре раза выше привычных 12 В. Это позволяет передавать по ремню мощность до 10–15 киловатт (около 15–20 л. с.) без чрезмерного увеличения тока и сечения проводов.

Ключевые режимы работы:

• Помощь двигателю — при разгоне электромотор добавляет крутящий момент, компенсируя «турбояму» и снижая нагрузку на ДВС.
• Рекуперация — при торможении и замедлении генератор преобразует кинетическую энергию в электрическую и заряжает литий-ионную батарею ёмкостью около 0,5–1 кВт·ч.
• Работа системы старт-стоп — двигатель гасится при остановке, а электромотор мгновенно запускает его обратно, причём вибраций и задержек почти нет.
• Скользящее движение (coasting) — на трассе ДВС может полностью отключаться, а автомобиль катится по инерции, управляя торможением и рулём.
• Рекуперативное торможение — часть энергии возвращается в батарею вместо рассеивания в тормозных колодках.

¶Отличия от других типов гибридов

Главное отличие мягкого гибрида — отсутствие режима чисто электрической езды. Батарея слишком мала, чтобы вращать тяжёлый автомобиль, но достаточно велика, чтобы питать бортовую сеть 48 В, крутить стартер-генератор и копить энергию рекуперации.

¶Преимущества и ограничения

К достоинствам мягкой гибридной архитектуры относят:

• снижение расхода топлива на 5–15 % по сравнению с аналогичной моделью без гибрида;
• более плавную и тихую работу системы старт-стоп;
• уменьшение нагрузки на ДВС и, как следствие, снижение выбросов;
• невысокую стоимость: система добавляет к цене автомобиля лишь несколько сотен долларов;
• отсутствие необходимости в зарядной инфраструктуре.

Ограничения также существенны: мягкий гибрид не позволяет проезжать участки без работы ДВС, экономия топлива скромнее, чем у полноценных гибридов, а электрическая тяга не используется для движения. Система не даёт «зелёных номеров» в России и не освобождает от транспортного налога — для этого требуется подключаемый гибрид или электромобиль.

¶История и распространение

Идея электрической помощи ДВС появилась ещё в конце 1990-х годов: первые серийные полные гибриды — Toyota Prius (1997) и Honda Insight (1999) — использовали высоковольтные тяговые системы. Мягкий гибрид в современном виде появился в 2010-х годах, когда производители начали массово внедрять 48-вольтовые системы, чтобы выполнять ужесточающиеся экологические нормы (европейские стандарты Euro 6d и подготовка к Euro 7) без полного перехода на сложные и дорогие полные гибриды.

Первыми массовые 48-вольтовые системы внедрили концерны Volkswagen Group, Mercedes-Benz, Fiat (модель 500 с системой mild hybrid), Kia и Hyundai. К 2020-м годам мягкими гибридами оснащались десятки моделей — от компактных хэтчбеков до кроссоверов и внедорожников. В России такие системы стали распространяться с появлением на рынке моделей Kia, Hyundai, Chery, Haval и других брендов, представленных в стране.

¶Устройство системы

Комплект мягкой гибридной системы включает:

• стартер-генератор BSG с ременным приводом;
• литий-ионную батарею 48 В ёмкостью 0,5–1 кВт·ч, размещённую под сиденьем или в багажнике;
• DC/DC-конвертер, понижающий 48 В до 12 В для питания штатной бортовой сети;
• электронный блок управления, координирующий работу ДВС, электромотора и тормозной системы.

В некоторых разработках (например, у Mercedes-Benz) вместо ремённого привода используется интеграция электромотора непосредственно в коленвал или коробку передач, что повышает КПД, но усложняет конструкцию.

¶Перспективы

Мягкий гибрид рассматривается производителями как переходная технология между классическими ДВС и полными гибридами. Он позволяет с минимальными затратами сократить расход топлива и выбросы, не меняя привычную эксплуатацию автомобиля. При этом с ужесточением экологических требований и ростом доли электромобилей значение MHEV, по оценкам отраслевых аналитиков, постепенно снизится.

Источники:

• Руководства по эксплуатации автомобилей Volkswagen, Mercedes-Benz, Kia
• Публикации журнала «За рулём» о типах гибридных силовых агрегатов
• Материалы Toyota Technical Review о гибридных системах
• Отчёты Европейской ассоциации автопроизводителей (ACEA) по экологическим стандартам Euro