Перший гібридний автомобіль – це не нові технології, а класична інженерія Porsche
Автомобільні компанії продають гібриди як передовий край інновацій. Вони позиціонують їх як футуристичне рішення для переміщення з точки А до точки Б. Це багато в чому брехня. Базова архітектура сучасного гібрида старше століття.
Ми говоримо про рубеж XX століття. Америка, Лондон, Німеччина. Системи, які використовуються сьогодні, практично точно повторюють ті ранні експерименти.
Як працювали перші гібридні автомобілі на початку 1900-х років?
Гібрид використовує два джерела енергії. Сьогодні це зазвичай означає бензиново-електричний гібрид. Ви отримуєте двигун внутрішнього згоряння (ДВС) та електродвигун, що живиться від акумуляторної батареї. Просто.
Але повернемось до кінця 1800-х років. Електричні автомобілі були модними. Чи не гібриди. Чисті електромобілі.
У 1897 році компанія London Electric Cab Company експлуатувала таксі на батареях із 40 елементів. У них були двигуни потужністю 3 кінські сили. Запас ходу? 50 миль (80 км). Жодних зупинок для заправки. Тільки електрика.
Через два роки компанія Pope Manufacturing у Хартфорді, штат Коннектикут, випустила майже 500 електричних автомобілів. Вони продавалися. Вони були популярними.
Поки Pope робив батареї, Фердинанд Порше створював щось інше.
Порше працював на компанію Lohner Carriage Company. Вони хотіли вийти на ринок екіпажів без коней. Перший автомобіль Порше для них? Lohner Electric Chaise. Це був перший у світі автомобіль з приводом на передні колеса. Електричний.
Його другий автомобіль змінив усе. То був перший в історії гібрид.
Чому Lohner-Porsche став першим послідовним гібридом?
Порше не просто змішав бензин та електрику. Він створив “послідовний гібрид”.
Це та сама архітектура, що ви бачите в автомобілях на зразок Chevy Volt. Головна відмінність? Батареї забезпечують рух. Двигун внутрішнього згоряння ніколи не контактує з колесами.
Ось як це працювало:
- Бензиновий двигун працював на постійній оптимальній швидкості.
- Він крутив генератор.
– Генератор заряджав батареї. - Батареї подавали електрику на двигуни, розташовані безпосередньо у маточях коліс.
При повній зарядці Lohner-Porsche міг проїхати майже 40 миль (64,3 км).
Він випереджав свого часу. Не тільки тому, що був гібридом, а й через ступицьких двигунів.
Порше помістив двигуни у колеса. Це виключило необхідність коробки передач. Жодних карданних валів. Жодних ланцюгів. Жодного зчеплення.
Чому це важливо?
Тертя. Механічне тертя поглинає енергію. Прибравши все це тертя металу об метал, автомобіль Порше використав 83 відсотки виробленої ним енергії. Такий рівень ефективності був неймовірним для 1900 року.
Через кілька років він додав ступичні двигуни на всі чотири колеса. Повний привід. Електричний. Автомобіль розвивав швидкість 70 миль на годину (112,6 км/год).
Який ранній дизайн гібрида став стандартом сьогодні?
Послідовний гібрид Порше був блискучим. Але він не був єдиним гравцем на ринку.
Зустрічайте: Анрі Піпера. Німецький винахідник, який подав заявку на патент США у 1905 році. Він отримав його у 1909 році.
Дизайн Піпера виглядав набагато більше схожим на те, що їздить нашим шосе сьогодні.
Згадайте Toyota Prius або Honda Insight. Це паралельні гібриди.
У паралельній системі як бензиновий двигун, так і електродвигун можуть безпосередньо приводити в рух колеса. Вони працюють разом.
- Круїз? Електродвигун може впоратися із цим поодинці.
- Потрібний підйом у гору? Включаються обидва.
- Гальмування чи рух за інерцією? Електродвигун діє як генератор, перезаряджаючи батареї.
Піпер зрозумів це до того, як більшість людей мали телефони вдома.
Отже, ми мали послідовний гібрид Порше. У нас був паралельний гібрид Піпера. У нас були чисті електромобілі від Pope та лондонські таксі.
Технологія була дома. Інженерна база була надійною.
То чому вона не прижилася? Чому впродовж наступного століття переміг автомобіль лише з бензиновим двигуном?
Відповідь не в технологіях. Він у ринку. І в інфраструктурі.
Довгий шлях до сучасного гібриду
Виявляється, ми помилялися. І це було давно.
На Національній автомобільній виставці 1900 року в Нью-Йорку відвідувачі голосували за тип транспортного засобу. Хто переміг? Електромобілі. Парові автомобілі посіли друге місце. Двигуни внутрішнього згоряння? Остання місце.
Це має сенс, якщо замислитись. Ранні автомобілі з ДВС були галасливими, смердючими та смиканими. Електромобілі були тихі. Чистими. Їх було легко запускати перемикачем. Парові машини були потужними, але повільно нагрівалися. Потім з’явився Генрі Форд.
Йому були не потрібні опитування. Йому потрібний був обсяг.
Конвеєр Форда випускав легкі, недорогі автомобілі, які звичайна людина могла собі дозволити. Модель T стала “вбивчим додатком”. Лише 1913 року Форд продав 182 809 таких автомобілів. Тим часом продажі автомобілів, які не працюють виключно на бензині, почали неухильно падати. Зручність та вартість бензинових автомобілів для масового ринку знищили ранні альтернативи. Виробництво гібридних автомобілів, із конвеєра якого раніше сходили тисячі одиниць, сповільнилося до повзучого темпу.
Чому гібриди зникли на п’ятдесят років
Тільки наприкінці 1960-х та на початку 1970-х років автовиробники та вчені знову звернулися до креслярської дошки. Зокрема, до альтернативних силових установок.
Каталізатором став нафтовий ембарго початку 1970-х років. Ціни на бензин злетіли. Постачання закінчилися. Міністерство енергетики почало тестувати різні автомобільні технології, щоб знизити залежність від нафти, що імпортується. Одним із яскравих прикладів став VW Taxi, створений Volkswagen.
Це був “паралельний гібрид”. Це означає, що він міг перемикатися між двигуном внутрішнього згоряння, що працює на бензині, та електричною тягою. Це не Prius, але це було повернення привиду майбутнього.
Від нішевих експериментів до реальності масового ринку
Протягом наступних кількох десятиліть автомобільні компанії експериментували. Вони пробували різні рішення. Але нічого не прижилося в мейнстрім до кінця 90-х.
У 1999 році Honda продала перший масовий гібрид у Сполучених Штатах: Insight. Він був маленьким. Ефективним. Він довів, що концепція може працювати в масштабі більшому, ніж парк таксі.
Через рік Toyota представила Prius. То справжній прорив. Prius отримав нагороду «Автомобіль року» від журналу Motor Trend у 2004 році. Він визначив сучасний гібрид.
Ось технічний аспект, який має значення. І Insight, і Prius використовують паралельну гібридну систему. Але послідовно-паралельна система Porsche досі використовується у гібридах сьогодні. Технологія не просто покращала; вона diversified.
Що змінилося за сторіччя?
Майже сто років знадобилося автовиробникам, щоб знову розпочати масове виробництво гібридних автомобілів в Америці. Цей розрив не був порожнім. Він був сповнений прогресом.
Поліпшилася розробка акумуляторів. Підвищилася ефективність двигунів. Електричні системи стали розумнішими. Ці здобутки дозволили створити великі можливості для майбутніх гібридних автомобілів. Гібриди початку 1900-х років були курйозами. Сучасні гібриди – це інженерні вдосконалення концепції, яка була популярна до того, як ера бензину взяла гору.
Коло замкнулося. Електрична та гібридна тяга – не новинка. Вони просто знову стали конкурентоспроможними.
