ГИБРИДНЫЕ ГРУЗОВИКИ: МОДЕЛИ, КОНСТРУКЦИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ

Самая распространенная гибридная технология параллельного типа — комбинация стандартного дизельного или бензинового двигателя с электромотором-генератором небольшой мощности. Этот гибридный привод агрегатируется с автоматизированной коробкой передач и увеличенным по емкости, по сравнению с традиционными автомобилями, блоком аккумуляторных батарей. Такая машина приводится в действие как от основного ДВС, так и от единственного электродвигателя. Но существует режим одновременного использования обеих приводов.

Несомненным преимуществом автомобиля с гибридным приводом — его меньший, в сравнении с традиционной трансмиссией, расход топлива. Это происходит благодаря возможности аккумулировать и использовать в дальнейшем энергию торможения (рекуперация). При торможении электротрансмиссия машины переходит в режим генератора и начинает рекуперировать энергию торможения. Полученная таким образом электроэнергия поступает в АКБ и сохраняется для последующего использования. Этот процесс наступает при разгоне машины, когда гибридный автомобиль ускоряют одновременно и дизель, и электромотор. Во время движения на малых скоростях, при маневрировании или в трафике машина может передвигаться на одном электромоторе. Итогом внедрения в автомобиль такого довольно сложного гибридного привода становится заметная экономия топлива, которая в различных моделях колеблется в пределах от 25 до 50%, а также 30% сокращение эмиссии ОГ.

Гибридная тема за последние годы получила довольно широкое распространение. Опытные образцы с комбинированным приводом создали и выпустили подавляющее большинство мировых автопроизводителей. Многие начали даже мелкосерийный выпуск. Конечно, общий мировой выпуск гибридных коммерческих автомобилей и автобусов на сегодняшний день не превысил пока что отметку в 10 000 единиц. Но аналитики американской исследовательской компании Frost & Sullivan утверждают, что автогибриды станут преобладать на наших дорогах уже к 2020 году. Это в первую очередь касается городских автобусов, а также среднетоннажных развозных и тяжелых коммунальных грузовиков. Анализируя причины, почему гибриды станут популярными у потребителей в ближайшее время, специалисты рынка указали на три основных фактора: повышающаяся урбанизация городов, увеличение интенсивности грузоперевозок, а также сохраняющаяся тенденция роста стоимости топлива. Посмотрим на гибридные модели ведущих автопроизводителей, созданные на протяжении нескольких лет.

VOLVO

Обзор гибридных моделей начнем с грузовиков Volvo FE Hybrid. Два года назад компания Volvo Trucks выпустила первую опытную партию из 50 гибридных грузовиков Volvo FE Hybrid, которые были поставлены клиентам из разных стран Европы. Половина этого парка была изготовлена в комплектации коммунального автомобиля-мусоровоза. В этом году шведские специалисты собрали и проанализировали отклики перевозчиков на гибридные транспортные средства. Говоря одним словом, они позитивные. Клиенты заметили заметное снижение расхода топлива по сравнению с грузовиками, оснащенными стандартными дизельными двигателями. «Мы очень обрадованы! Наша гибридная технология отработала точно, как мы и рассчитывали. Это касается и сокращения потребления топлива, и уменьшение выделения углекислого газа, а также в отношении надежности. До начала продаж мы обучили двух специалистов гибридной технологии и позаботились об их мобильности, чтобы они смогли быстро добраться до любого клиента, испытывающего проблемы с его новым грузовиком. Но к нашему удивлению у них было не очень много работы», — сказала менеджер отдела альтернативных технологий Кристина Эриксон.

Резюмируя результаты опросов, можно отметить, что в зависимости от шасси, надстройки и рабочего цикла, гибридные развозные грузовики демонстрировали уменьшение расхода топлива примерно от 15 до 20%, в то время как городским мусоровозам удалось достичь почти 30-процентной экономии.

Гибридная технология Volvo FE Hybrid под названием I-SAM включает 7-литровый дизельный двигатель Deutz D7F300 мощностью 300 или 340 л.с., выдающий 1160 или 1300 Н∙м крутящего момента соответственно. Мотор агрегатируется с генератором переменного тока, объединенным в один узел с электродвигателем мощностью 120 кВт. Кроме этого, узлы гибридной трансмиссии включают электронный блок управления, автоматизированную коробку передач I-Shift и блок литий-ионных аккумуляторных батарей последнего поколения. Зарядка батарей проводится электрогенератором от работающего дизельного мотора и при рекуперации энергии торможения автомобилем. Используя один электропривод, гибридный автомобиль может преодолевать значительные расстояния с выключенным дизельным двигателем. Это было очень востребовано при движении машины в пробках и по центральным городским улицам с обилием светофоров. Дальнейшие планы Volvo в области гибридных приводов предусматривают долгосрочные инвестиции для снижения затрат на производство и увеличение объемов продаж.

IVECO

В 2011 году компания Iveco впервые представила свою новейшую гибридную модель — Iveco Eurocargo Hybrid. Грузовик полной массой 7,5 тонн комплектуется дизель-электрической гибридной трансмиссией параллельного типа. Она включает 4-цилиндровый 3,9-литровый дизельный двигатель экологического стандарта EEV с максимальной мощностью 180 л.с., работающий в тандеме с 60-сильным электромотор-генератором. Привод агрегатирован с шестиступенчатой автоматизированной коробкой передач. Электроэнергия, выработанная рекуперативной системой торможения, накапливается в литий-ионных аккумуляторных батареях мощностью 1,9 кВт/час. Мартин Флач, директор по продажам Iveco UK, говорит: «Нам удалось спроектировать гибридную технологию для модели Eurocargo с незначительным уменьшением полезной нагрузки, всего на 250 кг по сравнению с обычной машиной с дизельным двигателем». Встроенная функция мотора «Stop and Start» (автоматическое глушение двигателя на длительных остановках и мгновенный запуск при нажатии педали акселератора) также помогает уменьшать расход топлива. А общая экономия топлива у итальянского гибридного грузовика может достигать 30% в зависимости от режима движения.

DAF

Гибридный грузовик DAF LF Hybrid голландской компании DAF предназначен для развозной работы внутри городов. Транспортное средство полной массой 12 тонн (грузоподъемность не превышает 7,5 тонн) оборудовано дизель-электрическим гибридным приводом. В его состав входит 4,5-литровый двигатель PACCAR FR мощностью 118 кВт (160 л.с.) и автоматическая шестискоростная трансмиссия Eaton. Между сцеплением и коробкой передач встроен электрогенератор с дополнительной функцией электромотора. Вырабатываемая этим узлом (при торможении) электроэнергия сохраняется в литий-ионных аккумуляторных батареях. Кстати, на них грузовик может проехать около двух километров в режиме полного электромобиля. Экономия топлива у DAF LF Hybrid варьируется от 10 до 20%.

RENAULT

Французская фирма с 2011 года предлагает покупателям два варианта: 19- и 26-тонные гибридные грузовики Renault Premium Distribution Hybrys Tech. Оба автомобиля оснащаются дизельным двигателем Deutz DXi7 мощностью 120 кВт и 12-ступенчатой автоматической коробкой передач. Достаточно мощные блоки АКБ при полной зарядке могут питать электропривод машины (при выключенном дизеле), что позволяет ей преодолевать от 1,2 до 1,5 км пути в режиме электромобиля. Экономия топлива у Renault Premium Distribution Hybrys Tech достигает 20%. К настоящему дню продано всего 20 этих гибридных транспортных средств.

И как уверяет автопроизводитель — владельцы гибридов счастливы. Хочется верить, что так оно и есть.

MERCEDES-BENZ

Успехи корпорации Daimler были отмечены в 2010-м году, когда их среднетоннажный гибридный грузовик Mercedes-Benz Atego BlueTec Hybrid получил в Ганновере престижный титул «Грузовик года». До начала проведения автосалона было выпущено всего 53 гибридных Atego. То есть, условия международного конкурса были соблюдены (допускались только серийные изделия), и грузовик получил статус номинанта, где и победил. 12-тонный развозной грузовик с гибридным приводом базируется на шасси Atego 1222 L EEV и оборудован 4,8-литровывм дизельным двигателем ОМ 924 LA мощностью 160 кВт (218 л.с.) при 2200 об/мин и электротрансмиссией Eaton. Электродвигатель мощностью 44 кВт переменного тока расположен между сцеплением и 6-ступенчатой автоматизированной коробкой передач Mercedes-Benz G 85-6.

Электродвигатель питается от литий-ионных аккумуляторных батарей. Аккумуляторы заряжаются за счет рекуперации энергии торможения и генератора ДВС. Использование моторной системы двигателя «старт-стоп» сокращает потребление топлива и способствует снижению уровня шума во время остановок у светофора до нулевой отметки. Двигатель автоматически выключается. Да, немецкий грузовик получил престижный титул, но цифры продаж за эти годы практически не изменились. Формально Daimler принимает заказы на гибридную машину, но желающих почти нет. И причиной этому — цена Atego BlueTec Hybrid. Она не просто высокая, а очень высокая: примерно на ¾ больше, чем у дизельного аналога. Эту разницу вряд ли покроют экономические способности гибрида сократить расход топлива примерно на 10-15%.

MITSUBISHI

Японская дочка мирового автогиганта Daimler Group — компания Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corporation (MFTBC) — довольно успешно продвигает среднетоннажный грузовик Fuso Canter Eco Hybrid с гибридным приводом. Машина оснащается параллельной дизель-электрической гибридной трансмиссией, которая включает дизельный двигатель Mitsubishi 4P10, электромотор-генератор, недавно разработанную коробку передач с двойным сцеплением DUONIC и блок литий-ионных батарей последнего поколения. Во время торможения трансмиссия Fuso Canter Eco Hybrid переключается в режим генератора и превращает энергию торможения в электрическую, которую затем накапливает в АКБ для последующего использования.

MAN

Мюнхенский концерн первоначально создал среднетоннажный грузовик MAN TGL 12.220 Hybrid, оборудованный параллельной гибридной трансмиссией. 12-тонный автомобиль оснащен двигателем MAN D0834 мощностью 220 л.с. и гибридной трансмиссией ZF hybrid, сочетающей в себе 80-сильный электромотор и 6-ступенчатую автоматизированную коробку передач ASTronic Light. Для накопления электроэнергии машина комплектуется блоком компактных литий-ионных батарей мощностью 2 кВт/час. Электронная автоматическая система «стоп-старт» позволяет экономить топливо во время работы на холостом ходу, а также обеспечивает электрический привод при трогании с места и при ускорении, которое сопровождается большим расходом энергии. Инженеры компании MAN говорили о 15%-сокращении в потреблении топлива. Правда, развозной гибридный грузовик стоил на 20 000 евро дороже, чем стандартный дизельный аналог, и не пользовался большим успехом у перевозчиков.

В то же время немецкие инженеры продолжали поиск оптимальной комбинированной конструкции. И вот на ганноверской выставке IAA-2012 впервые был продемонстрирован новый концепт гибридного грузовика MAN Metropolis, созданного на базе серийного шасси MAN TGS 6x2-4. Коммунальный автомобиль оборудован небольшим 3-литровым дизельным двигателем Volkswagen V6 TDi мощностью 150 кВт (204 л.с.), который агрегатирован с электрогенератором. Выработанная электроэнергия приводит в действие тяговый электродвигатель мощностью 203 кВт, а он через 2-ступенчатую автоматическую трансмиссию разгоняет машину. Во время торможения происходит рекуперация энергии и превращение ее в электричество, после чего оно накапливается в литий-ионных батареях, расположенных за кабиной грузовика. Кроме этого, мощные АКБ можно довольно быстро зарядить через универсальный разъем plug-in. Это позволяет использовать гибридную машину в режиме полного электромобиля довольно длительное время. Грузоподъемность Metropolis, как уверяет автопроизводитель, сопоставима с подобным дизельным аналогом. Происходит это благодаря тому, что в машине отсутствует мощный ДВС и стандартная коробка передач.

Технология подзарядки гибридных грузовиков Plug-in Hybrid появилась совсем недавно и довольно быстро начала завоевывать популярность у автопроизводителей. Если в ранних версиях автомобилей с комбинированным приводом подзарядка АКБ велась исключительно за счет рекуперации энергии торможения, то новая технология позволяет на стоянках и гаражах подзаряжать АКБ от обычной розетки. То есть, эта технология является симбиозом гибрида предыдущего поколения и полного электромобиля. Способность зарядить свои увеличенные по емкости батареи от внешнего источника позволяют Plug-In машинам расширить радиус действия автомобиля в режиме электромобиля. А это, как оказалось, очень хорошо сказывается на эффективности транспортного средства. В результате легкие грузовики Plug-in Hybrid в состоянии уменьшить потребление топлива наполовину.

HINO

Именно такой среднетоннажный гибридный автомобиль Hino Dutro Plug-In (основанный на базе серийного Hino 300 Series) был недавно представлен в Японии. Dutro оборудован устройством внешней подзарядки Plug-in Hybrid от обычной розетки. Серия коммерческих автомобилей Hino Dutro Plug-In выпускается в вариантах полной массы 5,5; 6,5; 7,5 и 8,5 тонн. Автомобили оснащаются стандартными дизельными двигателями мощностью 105 или 130 л.с., 6-ступенчатой автоматической коробкой передач, параллельной дизель-электрической гибридной трансмиссией, блоком литий-ионных аккумуляторных батарей увеличенной (по сравнению с предшественниками) емкости и зарядным устройством Plug-In. Электромотор-генератор обладает функцией рекуперативного использования энергии торможения.

ISUZU

Компания Isuzu в сотрудничестве с японской фирмой ITOCHU Corp. также недавно разработала гибридный среднетоннажный автомобиль Isuzu Elf Hybrid, оснащенный технологией подзарядки Plug-in hybrid. Грузовик комплектуется 3-литровым дизельным двигателем Isuzu 4JJ1-TCS, D мощностью 110 кВт (150 л.с), который агрегатирован с электротрансмиссией мощностью 110 кВт и автоматической коробкой передач Smoother-Ex. Во время торможения электропривод переходит в режим генератора. Выработанная таким образом электроэнергия накапливается в литий-ионных аккумуляторных батареях.

Кстати, процесс улавливания «полезной» энергии торможения происходит с одновременным автоматическим отключением сцепления, чтобы минимизировать потери энергии. Благодаря использованию новейшей технологии подзарядки Plug-in Hybrid, развозной грузовик может увеличить диапазон работы в режиме электромобиля до 40 км.

PETERBILT

Американская компания Peterbilt Motors Company четыре года назад показала первый в мире седельный тягач Peterbilt Model 335, оснащенный гибридным дизель-электрическим приводом. Коммерческий автомобиль 7-го класса грузоподъемности предназначен для работы в составе автопоезда на городских и пригородных маршрутах. Такая сцепка хорошо подходит для доставки бакалейных товаров и других грузов в пределах городской черты.

Peterbilt Model 335 оборудован 4,5-литровым двигателем Paccar PX-6 мощностью 136 кВт (185 л.с.), электромотором с функцией генератора Eaton Hybrid Electric Power System и 6-скоростной автоматизированной коробкой передач Eaton-Fuller UltraShift. Так же, как и большинство гибридных машин, тягач Peterbilt Model 335 при торможении будет рекуперировать энергию торможения. Выработанная генератором электроэнергия поступает в литий-ионные батареи и накапливается для последующего использования. Все это приводит к 25% экономии топлива. Тут стоит добавить, что транспортная эффективность автопоезда всегда выше, чем у стандартного грузовика.

Необычной моделью компании можно назвать тяжелый мусоровоз Model 320 Hybrid с дизель-гидравлической гибридной трансмиссией Eaton. Эксплуатация этого коммунального грузовика показала, что Peterbilt Model 320 Hybrid может экономить до 30% топлива. Представитель компании Peterbilt сказал, что их Model 320 Hybrid доказала свою высокую надежность при работе с интенсивностью 800-1200 остановок в течение дня. То есть, стоимость сэкономленного топлива позволяет в течение 2-3 лет окупить дополнительные инвестиции в гибридную технологию HLA. Эта дизель-гидравлическая аккумулирующая система Hydraulic Launch Assist (HLA) корпорации Eaton регенерирует энергию торможения в сумматоре (гидроаккумулятор), после чего накопленная кинетическая энергия используется для ускорения транспортного средства. Гидро-гибридная технология Eaton может улавливать около 75% энергии торможения, что намного превосходит дизель-электрические гибриды с их 25% рекуперацией.

Что ж, популярность гибридных коммерческих автомобилей пока не заметна. Да, вполне вероятно, что со временем они начнут интенсивно развиваться, но этого стоит ожидать лишь в определенных сегментах рынка, где востребованы развозные среднетоннажные автомобили, легкие фургоны, городские автобусы и коммунальные грузовики. «Гибриды отлично демонстрируют свои преимущества на улицах мегаполисов, там, где им приходится очень часто разгоняться и тормозить», — поясняет аналитик компании Frost & Sullivan. «Спроса на гибриды в сегменте дальнемагистральных перевозок не будет вообще, что может стать большим препятствием для развития крупномасштабного производства», — добавляет он. Подтверждением этих слов стал опыт эксплуатации первого в Европе гибридного магистрального грузовика Mercedes-Benz Axor BlueTec Hybrid. Тягач оборудован 7,2-литровым дизельным двигателем OM 926 мощностью 326 л.с., 12-скоростной автоматической трансмиссией Mercedes PowerShift и 60-сильным электромотором с функцией генератора Eaton. Проведенные испытания показали, что «дальнобойный гибрид» может экономить от 6 до 10% топлива в сравнении с аналогичным тягачом Axor 1833 с дизельным двигателем.

То есть, дальнобойный гибрид по своей эффективности и близко не может подойти к показателям развозного автомобиля с комбинированной трансмиссией. Дело в том, что большую часть рабочего времени тяжеловозы проводят на длинных перегонах, где им постоянно необходима мощность основного силового агрегата, и не так много участков, где происходит «разгон-торможение». Именно поэтому все, что сумели достичь гибридные тяжеловозы, — это экономия топлива в пределах 8,5-10%, и то, благодаря движению по холмистым участкам, там, где гибридная трансмиссия может что-нибудь поднакопить. В противовес этому у развозных гибридных транспортных средств, работающих в городах с частыми разгонами и торможениями, экономия топлива достигает 25-35%.

Немаловажным моментом внедрения гибридной технологии становится сохранение полезной нагрузки транспортного средства. Ведь снаряженная масса коммерческого автомобиля немного вырастает после того, как его основной ДВС будет агрегатирован с электротрансмиссией и связанным с ней тяжелым блоком аккумуляторных батарей. ДВС-электрические гибридные приводы могут регенерировать всего лишь 25% энергии торможения. Этот незначительный процент обусловлен нежеланием автопроизводителей устанавливать более емкие батареи в гибридный автомобиль. Если смонтировать емкие АКБ, то резко уменьшится грузоподъемность машины, а цена вырастет еще больше. Потому конструкторам гибридных грузовиков всегда необходимо находить компромисс между экономичностью, стоимостью и сохранением полезной нагрузки.

Существенное удорожание автомобиля — это очень важный аспект, который сегодня сопутствует всем гибридным транспортным средствам. Аналитики полагают, что с развитием нового автомобильного направления получится снизить цену, хотя рост популярности гибридной технологии в итоге будет зависеть от стоимости топлива и внедрения более эффективных приводов типа Plug-in Hybrid.