Автомобильные компании продают гибриды как передовой край автомобильных инноваций. Они позиционируют их как футуристическое решение для перемещения из точки А в точку Б. Это во многом ложь. Базовая архитектура современного гибрида старше столетия.
Мы говорим о рубеже XX века. Америка, Лондон, Германия. Системы, используемые сегодня, практически точно повторяют те ранние эксперименты.
Как работали первые гибридные автомобили в начале 1900-х годов?
Гибрид использует два источника энергии. Сегодня это обычно означает бензино-электрический гибрид. Вы получаете двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатель, питаемый от аккумуляторной батареи. Просто.
Но вернемся к концу 1800-х годов. Электрические автомобили были модными. Не гибриды. Чистые электромобили.
В 1897 году компания London Electric Cab Company эксплуатировала такси на батареях из 40 элементов. У них были двигатели мощностью 3 лошадиные силы. Запас хода? 50 миль (80 километров). Никаких остановок для заправки. Только электричество.
Два года спустя компания Pope Manufacturing в Хартфорде, штат Коннектикут, выпустила почти 500 электрических автомобилей. Они продавались. Они были популярны.
Пока Pope производил батареи, Фердинанд Порше создавал что-то другое.
Порше работал на компанию Lohner Carriage Company. Они хотели выйти на рынок экипажей без лошадей. Первый автомобиль Порше для них? Lohner Electric Chaise. Это был первый в мире автомобиль с приводом на передние колеса. Электрический.
Его второй автомобиль изменил всё. Это был первый в истории гибрид.
Почему Lohner-Porsche стал первым последовательным гибридом?
Порше не просто смешал бензин и электричество. Он создал последовательный гибрид.
Это та же архитектура, что вы видите в автомобилях вроде Chevy Volt. Главное отличие? Батареи обеспечивают движение. Двигатель внутреннего сгорания никогда не контактирует с колесами.
Вот как это работало:
- Бензиновый двигатель работал на постоянной оптимальной скорости.
- Он вращал генератор.
- Генератор заряжал батареи.
- Батареи подавали электричество на двигатели, расположенные непосредственно в ступицах колес.
При полной зарядке Lohner-Porsche мог проехать почти 40 миль (64,3 километра).
Он опережал свое время. Не только потому, что был гибридом, но и из-за ступицных двигателей.
Порше поместил двигатели в колеса. Это исключило необходимость в коробке передач. Никаких карданных валов. Никаких цепей. Никакого сцепления.
Почему это важно?
Трение. Механическое трение поглощает энергию. Убрав все это трение металла о металл, автомобиль Порше использовал 83 процента производимой им энергии. Такой уровень эффективности был невероятным для 1900 года.
Несколько лет спустя он добавил ступичные двигатели на все четыре колеса. Полный привод. Электрический. Автомобиль развивал скорость 70 миль в час (112,6 км/ч).
Какой ранний дизайн гибрида стал стандартом сегодня?
Последовательный гибрид Порше был блестящим. Но он не был единственным игроком на рынке.
Встречайте: Анри Пипера. Немецкий изобретатель, который подал заявку на патент США в 1905 году. Он получил его в 1909 году.
Дизайн Пипера выглядел гораздо больше похожим на то, что ездит по нашим шоссе сегодня.
Вспомните Toyota Prius или Honda Insight. Это параллельные гибриды.
В параллельной системе как бензиновый двигатель, так и электродвигатель могут напрямую приводить в движение колеса. Они работают вместе.
- Круиз? Электродвигатель может справиться с этим в одиночку.
- Нужен подъем в гору? Включаются оба.
- Торможение или движение по инерции? Электродвигатель действует как генератор, перезаряжая батареи.
Пипер понял это до того, как у большинства людей были телефоны дома.
Итак, у нас был последовательный гибрид Порше. У нас был параллельный гибрид Пипера. У нас были чистые электромобили от Pope и лондонские такси.
Технология была на месте. Инженерная база была надежной.
Так почему же она не прижилась? Почему на протяжении следующего века победил автомобиль только с бензиновым двигателем?
Ответ кроется не в технологиях. Он кроется в рынке. И в инфраструктуре.
Длинный путь к современному гибриду
Оказывается, мы ошибались. И это было давно.
На Национальной автомобильной выставке 1900 года в Нью-Йорке посетители голосовали за предпочитаемый тип транспортного средства. Кто победил? Электромобили. Паровые автомобили заняли второе место. Двигатели внутреннего сгорания? Последнее место.
Это имеет смысл, если задуматься. Ранние автомобили с ДВС были шумными, вонючими и дергаными. Электромобили были тихими. Чистыми. Их было легко запускать переключателем. Паровые машины были мощными, но медленно нагревались. Затем появился Генри Форд.
Ему были не нужны опросы. Ему нужен был объем.
Конвейер Форда выпускал легкие, недорогие автомобили, которые обычный человек мог себе позволить. Модель T стала «убийственным приложением». Только в 1913 году Форд продал 182 809 таких автомобилей. Тем временем продажи автомобилей, не работающих исключительно на бензине, начали неуклонно падать. Удобство и стоимость бензиновых автомобилей для массового рынка уничтожили ранние альтернативы. Производство гибридных автомобилей, с конвейера которого ранее сходили тысячи единиц, замедлилось до ползучего темпа.
Почему гибриды исчезли на пятьдесят лет
Только в конце 1960-х и начале 1970-х годов автопроизводители и ученые снова обратились к чертежной доске. В частности, к альтернативным силовым установкам.
Катализатором стал нефтяной эмбарго начала 1970-х годов. Цены на бензин взлетели. Поставки иссякли. Министерство энергетики начало тестировать различные автомобильные технологии, чтобы снизить зависимость от импортируемой нефти. Одним из ярких примеров стал VW Taxi, созданный Volkswagen.
Это был параллельный гибрид. Это означает, что он мог переключаться между двигателем внутреннего сгорания, работающим на бензине, и электрической тягой. Это не был Prius, но это было возвращение призрака будущего.
От нишевых экспериментов к реальности массового рынка
В течение следующих нескольких десятилетий автомобильные компании экспериментировали. Они пробовали разные решения. Но ничего не прижилось в мейнстриме до конца 90-х.
В 1999 году Honda продала первый массовый гибрид в Соединенных Штатах: Insight. Он был маленьким. Эффективным. Он доказал, что концепция может работать в масштабе, большем, чем парк такси.
Спустя год Toyota представила Prius. Это был настоящий прорыв. Prius получил награду «Автомобиль года» от журнала Motor Trend в 2004 году. Он определил современный гибрид.
Вот технический нюанс, который имеет значение. И Insight, и Prius используют параллельную гибридную систему. Но последовательно-параллельная система Porsche до сих пор используется в гибридах сегодня. Технология не просто улучшилась; она diversified.
Что изменилось за столетие?
Почти сто лет потребовалось автопроизводителям, чтобы снова начать массовое производство гибридных автомобилей в Америке. Этот разрыв не был пустым. Он был наполнен прогрессом.
Улучшилась технология аккумуляторов. Повысилась эффективность двигателей. Электрические системы стали умнее. Эти достижения позволили создать большие возможности для будущих гибридных автомобилей. Гибриды начала 1900-х годов были курьезами. Современные гибриды — это инженерные усовершенствования концепции, которая была популярна до того, как эра бензина взяла верх.
Круг замкнулся. Электрическая и гибридная тяга — не новинка. Они просто снова стали конкурентоспособными.
