До 2005 года, если вы хотели купить гибридный автомобиль, вы приобретали небольшой седан. Эти машины были экономичными, но не обладали достаточной мощностью. Они предлагали минимальный объем багажного пространства. Они были эффективными, безусловно. Но они были также небольшими. Ford Escape Hybrid меняет всё. Это внедорожник. Он расходует до 36 миль на галлон. Эта цифра может быть не самой высокой на рынке. Она не превосходит каждый гибридный автомобиль. Но для семьи из четырех человек это экономит значительные средства на заправке.
Escape Hybrid — это внедорожник, расходующий до 36 миль на галлон.
Ford не начинал с нуля. Они взяли проверенную платформу. Стандартный четырехцилиндровый Ford Escape. В течение пяти лет. Сто инженеров работали над этим проектом. Журнал Car and Driver отметил их работу в декабре 2004 года. Они создали гибридную силовую установку специально для Escape. Результат узнаваем. Он выглядит как внедорожник. Это относительно небольшой внедорожник. Даже без электрической помощи стандартная модель достигает 25 миль на галлон на шоссе.
Как работают параллельные гибридные системы
Гибридный автомобиль объединяет два мира. Он использует бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Он также использует электромотор. Цель проста. Сохранить сильные стороны обоих. Устранить слабые стороны каждого. Бензиновые автомобили шумные. Они используют дорогое топливо. Они загрязняют окружающую среду. Чисто электрические автомобили имеют короткий срок службы батареи. Их нужно подключать к сети. Гибриды решают эту проблему, работая вместе.
Escape использует параллельную гибридную схему. И бензиновый двигатель, и электромотор могут приводить автомобиль в движение. Они работают согласованно или по отдельности. Это зависит от условий вождения. Вам никогда не нужно подключать его к сети. Торможение генерирует энергию. Эта энергия поступает в батареи. Если заряд батарей снижается, автомобиль работает на бензине. Двигатель внутреннего сгорания заряжает их. Это самовоспроизводящийся цикл.
Визуальное сходство со стандартной моделью
Ford сохранил дизайн простым. Escape Hybrid выглядит как обычный Escape. Это было сделано намеренно. Инженеры потратили пять лет на разработку силовой установки. Они не перерабатывали кузов. На двери есть небольшой логотип «Hybrid». На приборной панели установлен другой указатель. Вентиляционное отверстие сзади охлаждает батареи. Вот и всё. Вы с трудом сможете отличить их друг от друга.
Этот подход имел значение. Он доказал, что гибриды не должны выглядеть инопланетными. Он показал, что производительность и экономичность могут сосуществовать. Escape Hybrid стал крупным прорывом. Он привнес гибридные технологии в более крупный сегмент. Он сделал эффективность доступной для семей. Не только для ежедневных поездок на работу.
Как Ford достиг этого? Интегрировав электромотор непосредственно в трансмиссию. Без сложного переключения между последовательной и параллельной схемами. Просто прямая передача мощности. Электромотор обеспечивает крутящий момент. Бензиновый двигатель обеспечивает запас хода. Вместе они покрывают обе потребности.
Escape Hybrid доказал, что внедорожники могут быть эффективными. Он проложил путь для более крупных гибридов. Он показал, что потребители не хотели жертвовать пространством. Они хотели практичности. Они хотели мощности. Они хотели низких выбросов.
Это было только начало. Автомобильный рынок менялся. Escape Hybrid стал искрой. Он поджег огонь в отрасли. Другие производители обратили на это внимание. Они начали создавать свои собственные версии. Ландшафт изменился.
Почему это важно сегодня? Потому что фундамент был заложен здесь. Escape Hybrid доказал, что концепция работает. Она была масштабирована. Она доказала, что гибриды могут справляться с реальной жизнью. Реальным грузом. Реальными пассажирами. Реальными дорогами.
Технология развивалась. Автомобили становились лучше. Но именно Escape Hybrid положил начало этому процессу. Он изменил разговор. Он перевел гибриды из ниши в мейнстрим. Он показал, что эффективность не означает компромисс. Она означает инновации.
Остальная часть истории включает тесты производительности. Данные о топливной экономичности. Вождение в реальных условиях. Но фундамент прочен. Escape Hybrid справился со своей задачей. Он доказал, что гибридный внедорожник возможен. Он доказал, что он практичен. Он доказал, что он привлекателен.
Рынок отреагировал. Продажи выросли. Конкуренция усилилась. Escape Hybrid был не просто автомобилем. Это было заявление. Он ознаменовал конец эры небольших гибридов. Он начал эру эффективных внедорожников.
Этот сдвиг продолжается. Принципы остаются неизменными. Технологии совершенствуются. Но именно Escape Hybrid стал катализатором. Он изменил то, как мы думаем о топливной экономичности. Он изменил то, чего мы ожидаем от внедорожника. Он доказал, что эффективность и практичность
Здесь действительно стоит оценить сдержанность. Ford не создавал Escape Hybrid как набор гаджетов. Его создавали так, чтобы он был «невидимым». Инженерная философия была проста: относиться к электрическим компонентам как к фоновому шуму. Водителю не нужно было читать руководство, чтобы понять, как им управлять. Электрический двигатель и аккумуляторная батарея были спроектированы на долговечность, а не для взаимодействия с пользователем.
На приборной панели нет индикатора заряда батареи. Почему? Потому что Ford предполагал, что среднему покупателю не важны метрики уровня заряда. Ему просто нужно добраться из точки А в точку Б с лучшей экономией топлива и меньшими выбросами. Именно такая прозрачность делает этот автомобиль потенциальным разрушителем рынка. Она устраняет барьеры для принятия новой технологии. Вы покупаете его как любой другой внедорожник. Он ведет себя как любой другой внедорожник. Он просто экономит бензин.
Теперь давайте заглянем под капот. Механика здесь запутанная, но элегантная.
Блок управления питанием и инвертор
В основе системы находится блок управления питанием (PCU). Это не просто зарядное устройство для батареи. Это «мозг», который управляет потоком энергии между двигателем внутреннего сгорания, генератором и тяговым электродвигателем.
PCU содержит инвертор, который преобразует постоянный ток (DC) от батареи в переменный ток (AC) для электрических двигателей. Это критически важный этап. Большинство современных электромобилей и гибридов используют двигатели переменного тока благодаря их эффективности и характеристикам крутящего момента. Инвертор также повышает напряжение от аккумуляторной батареи до уровней, необходимых для работы двигателей.
Реализация Ford использует воздушное охлаждение. Это осознанный выбор в пользу простоты и снижения стоимости. Жидкостное охлаждение более эффективно, но добавляет сложности, насосы, шланги и потенциальные точки отказа. Воздушное охлаждение делает систему легче и проще в обслуживании.
Система Hybrid Synergy Drive
Escape Hybrid использует систему Hybrid Synergy Drive. Это архитектура гибридной трансмиссии последовательно-параллельного типа. Это означает, что она может работать в нескольких режимах:
- Только электрический: На низких скоростях или при легком нажатии на педаль газа бензиновый двигатель выключен. Тяговый электродвигатель приводит колеса в движение напрямую.
- Параллельный гибрид: И двигатель, и электродвигатель приводят колеса в движение. Это происходит во время разгона.
- Последовательный гибрид: Бензиновый двигатель работает для выработки электроэнергии через генератор, но не приводит колеса в движение напрямую. Генератор заряжает батарею или питает тяговый электродвигатель.
- Рекуперативное торможение: Когда вы отпускаете педаль газа или нажимаете на тормоз, тяговый электродвигатель работает как генератор. Он улавливает кинетическую энергию, которая обычно теряется в виде тепла, и возвращает ее обратно в аккумуляторную батарею.
Эта система позволяет автомобилю оптимизировать эффективность двигателя. Бензиновый двигатель работает в наиболее эффективном диапазоне чаще, чем в обычном автомобиле. Ему не приходится тащить тяжелые нагрузки на низких оборотах. Он может полностью выключаться при остановках.
Аккумуляторная батарея
Система хранения энергии представляет собой аккумуляторную батарею на основе никель-металлгидридной (NiMH) технологии. Эта технология была выбрана вместо литий-ионной по нескольким причинам:
- Термическая стабильность: NiMH-батареи менее склонны к термическому разгону. Они безопаснее при столкновении.
- Ресурс циклов: Ford спроектировал батарею так, чтобы она служила весь срок службы автомобиля. Они избегали глубоких разрядов, которые быстрее изнашивают литий-ионные элементы.
- Стоимость: На момент разработки NiMH была более рентабельной для автомобилей массового рынка.
Батарея
Как на самом деле работает Ford Escape Hybrid
Большинство гибридных автомобилей используют облегченную гибридную систему, где бензиновый двигатель выполняет основную работу, а электродвигатель лишь немного помогает в отдельных ситуациях. Ford Escape Hybrid отличается от них. Это полноценный гибрид, что означает, что бензиновый двигатель и электродвигатель могут работать как независимо друг от друга, так и совместно. Система проходит через четыре различных этапа, чтобы извлечь максимум эффективности из этого четырехцилиндрового двигателя.
Начнем с запуска. Вы поворачиваете ключ, и электродвигатель берет управление на себя. Он проворачивает бензиновый двигатель, запуская его. Сразу после этого датчики проверяют уровень заряда батареи, рабочие температуры и настройки климат-контроля в салоне. Если кондиционер установлен на максимальную мощность, бензиновый двигатель остается включенным. В противном случае он выключается. Автомобиль движется вперед исключительно на электрической тяге. Это происходит быстро — менее чем за две секунды.
Остановка — вот где проявляется хитрость системы. На красный свет или в очереди drive-thru бензиновый двигатель выключается. Электродвигатель удерживает автомобиль. Ford спроектировал циклы запуска и остановки так, чтобы они были плавными. Тем не менее, тест-пилоты все еще замечали легкую дрожь при повторном запуске двигателя. Это нормально для гибридов. Просто не ожидайте бесшумного перехода, как в автомобилях премиум-класса.
Разгон и городское вождение
Начало движения со светофора? Чистая электрическая тяга. Электродвигатели обеспечивают мгновенный крутящий момент на низких оборотах. Они созданы для этого. Вы можете проехать через плотный городской трафик, используя только электричество. Бензиновый двигатель включается примерно на скорости 25 миль в час. После этого два источника энергии работают в тандеме вплоть до скоростей на шоссе.
Городское вождение — это то место, где гибриды сияют. Рекуперативное торможение превращает потерянную энергию в запасенную. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, электродвигатель меняет роль. Он становится генератором. Он улавливает кинетическую энергию, которая обычно рассеивается в виде тепла в тормозных колодках. Эта энергия напрямую поступает обратно в аккумуляторную батарею.
Каждый красный свет — это возможность для подзарядки. Чтобы получить от этого максимум, тормозите плавно. Резкое нажатие на тормоз активирует антиблокировочную систему (ABS). Энергия при этом теряется. Вам нужна постепенная декомпрессия, чтобы максимизировать перезарядку.
Эффективность на шоссе и трансмиссия
Движение на скорости от 50 до 70 миль в час? Бензиновый двигатель берет управление на себя. Именно на этих скоростях четырехцилиндровые двигатели работают наиболее эффективно. Но маленькие двигатели испытывают трудности с мощностью для обгона. Вот тогда и включается электродвигатель. Он добавляет лошадиные силы, помогая вам слиться с потоком или совершить обгон. Это круиз с электрической поддержкой.
Здесь нет передач. Escape Hybrid использует электронно управляемую бесступенчатую трансмиссию (eCVT). Бортовые компьютеры управляют передаточными числами для оптимальной топливной эффективности. Инженеры Ford утверждают, что такая конструкция повышает эффективность на 30 процентов по сравнению с обычной трансмиссией. Никаких переключений. Просто постоянная передача мощности.
Цена за гибриды
Гибриды стоят дороже. Базовая переднеприводная версия Escape с четырехцилиндровым двигателем начинается с $19,995. Полноприводная версия с четырехцилиндровым двигателем стоит $23,235. Модель V6 AWD стоит $27,145.
Переднеприводная гибридная модель оценивается в $26,970. Это значительный скачок по сравнению со стандартной переднеприводной версией. Полноприводная гибридная версия стоит $28,595.
Опции быстро увеличивают стоимость. Вы можете добавить еще $3,800 за кожаные сиденья, розетку на 110 вольт, пакет для улучшения внешнего вида, навигацию GPS и дополнительные функции безопасности. Цифры будут расти. Пока же обратите внимание на премию, которую вы платите за возможность сначала двигаться на электричестве.
Ford упростил конструкцию бензинового двигателя, чтобы повысить эффективность. Гибридная модель использует четырехцилиндровый двигатель с циклом Аткинсона. Цикл Аткинсона сжигает топливо более чисто, чем стандартные двигатели с циклом Отто. Вы жертвуете пиковой мощностью ради этой эффективности. Это механический компромисс.
Рабочий объем составляет 2,3 литра. Блок из алюминия. Два распределительных вала в головке блока цилиндров (DOHC). Он развивает 133 лошадиные силы при 6 000 об/мин. Электромотор добавляет еще 94 лошадиные силы. Этот прирост мощности подключается в диапазоне от 3 000 до 5 000 об/мин. Сам бензиновый двигатель выдает 129 фунт-фут крутящего момента при 4 500 об/мин. Сравните это с негибридным Escape. Его четырехцилиндровый двигатель развивает 153 л.с. при 5 800 об/мин и 152 фунт-фут крутящего момента при 4 250 об/мин. Гибрид теряет немного в мощности на высоких оборотах.
Вес и габариты
Полноприводный (AWD) Escape Hybrid весит 3 893 фунта (1 766 кг). Гибридное оборудование добавляет примерно 500 фунтов к базовому внедорожнику. Он тяжелый. Но он также компактен. Колесная база составляет 103,1 дюйма. Дорожный просвет составляет скромные 8 дюймов. Он оснащен шинами Continental ContiTrac EcoPlus. Запасное колесо такое же. Бензобак вмещает 15 галлонов.
Числа производительности от Car and Driver (декабрь 2004 года) показывают реальность этого веса. Полностью загруженная модель с полным приводом разгоняется с 0 до 60 миль/ч за 10,8 секунды. Максимальная скорость электронно ограничена 102 миль/ч. Торможение с 70 миль/ч до полной остановки занимает 195 футов. Это не спортивный автомобиль. Это практичная машина для перевозки грузов.
Ожидаемая экономия топлива
Если вы покупаете гибрид, вас интересует одна цифра. Мили на галлон. Escape Hybrid не сможет сравниться с расходом 50+ миль на галлон у компактных седанов, таких как Prius. Ford оценивает его расход в 35 миль/галлон в городе и 29 миль/галлон на шоссе. Реальные тесты от USA Today и Motor Trend показывают, что фактические цифры немного ниже. Тем не менее, это улучшение на 20–25 процентов по сравнению со стандартным Escape. И он значительно превосходит более крупные внедорожники, которым с трудом удается достичь 10 миль на галлон.
Конфигурация привода меняет оценку расхода. Переднеприводная (FWD) версия получает 33 мили на галлон в городе и 31–36 миль на галлон на шоссе. Версия с полным приводом (AWD) снижается до 33 миль на галлон в городе и 29 миль на галлон на шоссе. С 15-галлонным баком вы можете рассчитывать на запас хода от 400 до 500 миль. Это неплохо для кроссовера этого периода.
Почему гибриды преуспевают в городе
Двигатели внутреннего сгорания ненавидят холостой ход. Они ненавидят старт с места. Тяжелая машина, сжигающая топливо для разгона до 30 миль/ч, неэффективна. В городе вы делаете это каждые несколько кварталов. На шоссе движение более плавное. Меньше остановок. Лучшая экономия топлива для автомобилей только на бензине.
Гибриды меняют правила игры. Они работают на электрической энергии на низких скоростях. Топливо не сжигается. Остановки не тратятся впустую. Каждый раз, когда вы нажимаете на тормоз, система рекуперации заряжает аккумулятор. Результат? Лучшая экономия топлива в городе, чем на шоссе. Бензиновый двигатель выполняет большую часть тяжелой работы на открытой дороге. В пробках он работает просто как генератор.
Вождение Ford Escape Hybrid
Вы бы никогда не догадались, что управляете гибридом, если бы вам прямо на это не указали. Инженеры Ford разработали Escape Hybrid так, чтобы он максимально имитировал опыт вождения обычного компактного внедорожника. Цель состояла в том, чтобы гибридная система оставалась незаметной. В большинстве случаев динамика вождения неотличима от аналогичных моделей без гибридного привода. Вы занимаете то же положение сиденья, имеете такую же обзорность. Обратная связь от руля соответствует характеристикам других малых внедорожников.
Затем проявляются особенности.
При включении бензинового двигателя возникает специфическая дрожь. Она происходит при переходе из электрического режима в гибридный. Дрожь слабая, но заметная. Система рекуперативного торможения также изменяет ощущение при остановке. В отличие от обычных дисковых тормозов, начальное замедление обеспечивается электродвигателями, которые противодействуют инерции. Вы чувствуете изменение сопротивления. Затем при резком торможении вступают в действие механические тормоза. Эта точка перехода ощущается отчётливо.
Различия в трансмиссии
Наиболее существенное изменение заключается в трансмиссии. Ford заменил традиционные набор шестерён электронно управляемой бесступенчатой трансмиссией (eCVT).
Этот переход даёт два основных преимущества. Во-первых, он повышает топливную эффективность. eCVT позволяет двигателю работать в оптимальных режимах гораздо чаще, чем это возможно с традиционной ступенчатой коробкой передач. Во-вторых, она делает езду более плавной.
Традиционные автоматические коробки передач дергаются. Они «ищут» нужную передачу. При разгоне они агрессивно переключаются на пониженные передачи. Escape Hybrid избегает таких резких толчков. Нет внезапных скачков в передаче мощности. Нет рывков при переключении на пониженную передачу. Поток мощности ощущается линейным. Езда кажется не борьбой машины за поиск нужной передачи, а бесконечным плавным ускорением.
Стоит ли эта плавность компромисса в виде начальной задержки при торможении? Некоторым водителям ощущение рекуперативного торможения кажется разорванным, неестественным. Другие ценят отсутствие механического износа традиционных тормозных колодок. Компромисс реален. eCVT устраняет удары при переключении передач. Однако она не устраняет все сенсорные отличия.
Вы по-прежнему замечаете набор оборотов двигателем. Вы по-прежнему чувствуете изменение хода педали тормоза. Но общее движение становится менее резким. Качество езды улучшается в условиях пробуксовки в пробках. Отсутствие «поиска» передач снижает усталость водителя.
Это не идеальная имитация обычного внедорожника. Особенности остаются. Однако для ежедневных поездок на работу плавность работы eCVT, вероятно, перевешивает незначительную задержку в ощущении торможения. Автомобиль движется тихо. Разгон происходит предсказуемо. Он не афиширует свою гибридную природу с драматизмом. Только эффективность. И периодическая дрожь.
Особенности приборной панели и поток энергии
Посмотрите на тахометр. В частности, на его странное поведение при пересечении нулевой отметки. Стрелка опускается ниже нуля, когда двигатель внутреннего сгорания отключается, а электромотор берет на себя управление. Это визуальный сигнал, который вы не увидите в традиционных автомобилях с ДВС. Если вы выберете пакет навигации, центральный экран переключится на графическую схему распределения энергии в гибридной системе. Она показывает, куда движется энергия: зарядка, разрядка, рекуперация. Это не просто маркетинговый ход.
Скрытые батареи и реальность грузового пространства
Люди полагают, что гибридные технологии занимают много места. Они представляют себе аккумуляторную батарею, которая занимает все пространство в задней части багажника. Ford Escape Hybrid опровергает это предположение. Массив батареи состоит из 250 элементов питания типа D (D-size) на основе никель-металлгидридной технологии (NiMH). Они соединены последовательно. Ford расположил их плоским слоем под полом грузового отсека.
Компромисс реален. Грузовое пространство меньше, чем у версии с обычным двигателем. На несколько дюймов. Этого недостаточно, чтобы сделать автомобиль непригодным для использования, но достаточно, чтобы заметить разницу, если вы перевозите мебель. Объем пассажирского салона остается неизменным. Вы и ваша семья едете в том же самом пространстве. Просто немного уменьшилось пространство для багажа.
Инженерный подход, основанный на первых принципах
Это была первая попытка Ford создать практичный гибридный внедорожник. Результатом стала надежная инженерная разработка. Он имеет меньшее негативное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими внедорожниками. Затраты на топливо значительно снижаются по сравнению с конкурентами.
Является ли он самым экологичным автомобилем на рынке? Нет. Toyota Prius по-прежнему удерживает первенство по чистой эффективности. Его рейтинг составляет 60 миль на галлон в городском цикле и 51 миля на галлон на шоссе, что превосходит показатели Escape. Но Escape выполняет другую задачу. Он ориентирован на среднестатистическую семью. Семьям нужно пространство. Им нужен комфорт. Им нужен автомобиль, который вписывается в их образ жизни, а не только в их углеродный след.
Создавая гибридный автомобиль для массового потребителя, Ford позиционирует себя для достижения масштаба. Миллионы гибридных автомобилей в американских гаражах в течение десятилетия. Это долгосрочная стратегия. Экологичность — это не только пиковые показатели расхода топлива (миль на галлон). Это о объемах. Это о изменении состава автопарка.
Перейдите по ссылкам ниже для более глубокого погружения в тему.
Еще больше информации
Статьи HowStuffWorks по теме
-
Викторина: Тест на знание гибридных автомобилей
-
Как работают гибридные автомобили
-
Как работают электромобили
-
Как работает проект Hy-wire от GM
-
Как работает водородная экономика
-
Как работают двигатели автомобилей
-
Как работают электродвигатели
-
Как формируются цены на бензин
-
Как работают автомобили на природном газе
-
Фотографии гибридных автомобилей 2007 года
-
Чемпионы реального расхода топлива по версии Consumer Guide
Дополнительные полезные ссылки
-
Автомобили Ford: Escape Hybrid
-
Автомобили Ford: Escape Hybrid: Калькулятор экономии на топливе
-
HybridCars.com: Первые впечатления от вождения Escape Hybrid
-
Тест-драйв семейного автомобиля: 2005 Ford Escape Hybrid
-
TomPaine.com: Побег от нефтяной зависимости — 12 августа 2004 г.
Источники
-
Чирико, Нил. «Первая поездка: 2005 Ford Escape Hybrid». Motor Trend, август 2004 г.
-
Хили, Джеймс. «Ford переходит на гибриды с новым перспективным Escape». USAToday.com, 13.05.2004.
-
Сешнс, Рон (редактор). «Руководство покупателя внедорожников, грузовиков и фургоннов Motor Trend 2005 & 2006». Motor Trend, ноябрь 2004 г.
-
Вандерверп, Дэйв. «После миллиона человеко-часов Ford выпускает первый гибридный внедорожник». Car and Driver, декабрь 2004 г.
-
Автомобили Ford: Escape Hybrid
