С разу оговоримся: законы сохранения энергии в гибридомобиле не нарушаются. Им движет обыкновенное тепло сгоревшего топлива. Чаще всего бензина. Однако на пути к вращающимся колесам выработанной мощностью можно распорядиться по-разному. Так что в основу гибридной технологии лег тщательный контроль потоков этой энергии, ее аккумуляция и превращение из одного вида в другой.

Школьный курс физики рассказывает, что затраты энергии на разгон любого тела значительно больше тех, которые требуются для его последующего движения. Иными словами, основное количество топлива тратится на преодоление первых метров пути. Конечно, если вы часами двигаетесь в ровном потоке по загородной трассе, то для преодоления сопротивления воздуха вам вполне достаточно небольшого количества бензина, поскольку в загородном цикле схема движения вашего автомобиля приближается к идеальной.

Однако не шоссе, а мегаполис с неп­рерывными пробками, разгонами и торможениями – вот реальные условия, в которых приходится существовать большинству автомобилей. И именно для мегаполиса, требующего постоянного преодоления инерции, была придумана конструкция, способная учитывать три различных вида энергии: тепловую бензинового двигателя, кинетическую движения и электрическую, и преобразовывать их друг в друга.

НЕ ТРАТИТЬСЯ ПО ПУСТЯКАМ

Сама гибридная схема до смешного проста. Любой мотор тратит максимум своей мощности только при трогании автомобиля с места. На все прочие манипуляции со скоростью требуется не более трети мощности силовой установки. Снять при трогании часть нагрузки с двигателя, сделав его меньше и экономичнее, и восполнить недостаток тяги за счет электромотора и небольшого (всего на пару десятков минут) запаса электричества в аккумуляторах – вот рецепт первых гибридов. Его применили в пионере – модели Prius японской Toyota, а затем и в ее технических наследниках Lexus RX 400h и GS 450h.

Главный вопрос, который не давал покоя инженерам-разработчикам первых гибридов: откуда взять тот самый запас электричества? Разогнавшись на одном светофоре, вы через две минуты покорно тормозите перед следую­щим. Знакомая картина? Тогда гибрид – то, что вам нужно. Потому что именно торможение и есть напрасная трата энергии, выработанной двигателем внутреннего сгорания. Тормозные колодки просто отдадут ее с теплом в окружающую атмосферу.

Но нельзя ли использовать это самое торможение в качестве источника энергии? Можно. Именно это удалось реализовать в тойотовском гибриде. С ведущими колесами в конструкции Toyota связан электромотор-генератор, способный создавать довольно действенный тормозящий эффект, а заодно отправлять полученную от колес энергию прямиком в аккумулятор. Привычный же тормозной механизм вмешивается в процесс замедления лишь в экстренных ситуациях. Такая система называется рекуперативной и позволяет в виде электричества сохранить часть импульса от торможения для… следующего разгона.

ШИЛО НА МЫЛО?

Вот тут-то мы и подходим к самой сути гибридной технологии. Она позволяет, не затрачивая лишнего топлива, парировать пики и провалы потребления мощности при помощи запасенной в аккумуляторах энергии. То есть становится своего рода буфером обмена энергии. К примеру, вместо 4‑литрового мотора можно поставить двигатель на литр меньше без потерь в тяге, который теперь лишен резких нагрузок – их берет на себя электромотор.

Но любую бочку меда, как извест­но, можно испортить ложкой дегтя. А сложностей при разработке гибридной установки было предостаточно: как технически «скрестить» под одним капотом бензиновый и электрический двигатели, заставить их работать иногда врозь, а иногда – вместе. Причем на одни и те же ведущие колеса. Эту проблему решили при помощи специально созданного двойного планетарного редуктора и электронного управления, пронизывающего весь автомобиль от колес до аккумуляторных батарей. Трансмиссия получилась на удивление компактной, простой и близкой по габаритам и весу к обычным коробкам.

Вторая проблема – сами аккумуляторы, которые одновременно должны быть легкими, емкими, компактными и не слишком дорогими. Условия, откровенно противоречащие друг другу. Даже сегодня ни один производитель не может похвастать легкостью или дешевизной мощных аккумуляторов. Потому любой гибрид однозначно тяжелее и дороже своего бензинового собрата. Кроме того, часть его салона отдана под большие батареи. И с этим тоже приходится мириться любителям современных технологий.

СУХОЙ ОСТАТОК

Что же получает покупатель, к примеру, гибридного Lexus GS 450h? Во-первых, уверенность в нанесении наименьшего вреда природе. С точки зрения как выхлопа, так и потребления топлива. Кроме того, меньше и шум от агрегатов. Еще один плюс – сокращение расхода топлива. Впрочем, экономия эта заметна только при движении по городу. На трассе все запасы электричества постепенно минимизируются, заставляя все чаще трудиться бензиновый мотор. А он все же слабее, чем у традиционных автомобилей, так что резкие обгоны на комбинированной тяге вовсе становятся невозможными. По той же причине, как это ни печально, снижена у гибридов и грузоподъемность.

А вот цена гибридов – одна из немногих характеристик, которая возрастает, причем ощутимо. Как правило, процентов на двадцать. Много это или мало? Если принять во внимание заботу о будущем нашей планеты, в которое владелец подобной машины может внести вклад уже сегодня, то приемлемо. Однако до массового спроса и всеобщего признания серийным гибридам еще далеко. Но, смеем надеяться, не очень.

Первый, второй или оба сразу?

Вся подводимая к колесам мощность в схеме Toyota – будь она выработана двигателем внутреннего сгорания или электромотором – проходит через двойной планетарный редуктор, ставший своего рода заменой обычной коробке передач. А дирижирует стройным «хором» из бензомотора, электродвигателя, блока аккумуляторов компьютерный процессор. Количество запасенной энергии (как и ее части, возвращенной при торможении) отображается на дисплее. Несмотря на то что плавное трогание может происходить на бесшумной электротяге, для резкого разгона необходима работа обоих моторов в тандеме. Но даже при полностью разряженных батареях гибрид в отличие от «чистого» электромобиля способен полноценно передвигаться при помощи бензинового двигателя.