Новые PHEV VAG: 100+ км на электротяге и что это означает для тюнинга

Plug-in hybrid автомобили Volkswagen Group постепенно переходят в новую категорию. Если раньше PHEV воспринимались преимущественно в качестве компромисса между бензиновым автомобилем и электрокаром, то современные модели получают значительно большие батареи, более мощные электромоторы и существенно больший запас хода без запуска ДВС.

У некоторых новых моделей запас хода на электротяге может превышать 100 км в зависимости от конкретной версии, емкости батареи и методики измерения.

Для владельца это означает экономичность в повседневных поездках. Для тюнера – появление совершенно новой задачи:

Как увеличить мощность автомобиля, у которого одновременно работают бензиновый турбомотор, электродвигатель, высоковольтная батарея, инвертор и сложная система управления трансмиссией?

Именно поэтому PHEV-тюнинг постепенно превращается в отдельное направление.

Почему современные PHEV стали более интересными?

Ранние plug-in hybrid системы обычно имели относительно небольшую батарею. Ее задачей было преимущественно уменьшить расход топлива, обеспечить короткие поездки на электротяге и помогать ДВС во время разгона.

У новых PHEV концепция изменилась.

Увеличенная батарея позволяет:

• дольше двигаться без запуска бензинового двигателя;
• использовать электромотор на большей скорости;
• получать значимый электрический момент;
• более эффективно использовать рекуперацию;
• уменьшать количество запусков ДВС в городском режиме.

Если ежедневный маршрут составляет 30-60 км, автомобиль с большим электрическим запасом хода потенциально может совершать большинство таких поездок без использования бензинового двигателя.

Но для тюнинга большая батарея означает не только дополнительную электрическую мощность. Она также изменяет массу автомобиля, тепловую нагрузку, алгоритмы работы силовой установки и распределение момента.

Какие PHEV VAG наиболее интересны?

Гибридные технологии активно развиваются в модельном ряду:

• Volkswagen;

• Audi;

• Škoda;

• CUPRA;

• Porsche.

Особенно интересны спортивные и мощные модификации, в которых электромотор используется не только для экономии топлива, но и для увеличения динамических характеристик.

Главное – конкретная архитектура автомобиля. Даже две модели с одинаковым бензиновым двигателем могут иметь разные батареи, электромоторы, трансмиссии и программное обеспечение.

Потому универсального рецепта тюнинга для всех PHEV не существует.

Главная особенность PHEV – два источника мощности

В обычном автомобиле схема относительно проста:

ДВС → коробка → колеса.

У PHEV она значительно сложнее:

ДВС + электромотор → трансмиссия → колеса.

При этом электроника постоянно определяет:

• когда запускать ДВС;
• сколько момента передать от бензинового двигателя;
• какую мощность может отдать электромотор;
• когда использовать рекуперацию;
• когда заряжать батарею;
• как распределить момент между силовыми агрегатами;
• когда ограничить мощность из-за температуры или состояния батареи.

Потому программное обеспечение в PHEV становится одним из ключевых частей силовой установки.

Можно ли просто сделать Stage 1?

В обычном 2.0 TSI Stage 1 предпочтительно предусматривает изменение параметров работы ECU:

• давления наддува;

• зажигание;

• топливной смеси;

• моментных ограничений

У PHEV этого может быть недостаточно.

Дополнительно необходимо учитывать:

• электромотор;
• батарею;
• инвертор;
• высоковольтную систему;
• температуру компонентов;
• максимальный комбинированный момент;
• работу трансмиссии;
• алгоритмы гибридного управления

Поэтому привычная формула «прошили ECU – получили +50 л.с.» для PHEV не всегда работает.

Что можно тюнинговать в PHEV?

Условно гибридную силовую установку можно поделить на несколько главных уровней.

1. Двигатель внутреннего сгорания

Здесь все знакомо:

• ECU;

• турбина;

• впуск;

• выхлоп;

• топливная система;

• охлаждение.

2. Электромотор

Теоретически можно оптимизировать:

• доступный момент;
• мощность;
• продолжительность работы;
• характер помощи бензиновому двигателю

3. BMS

Battery Management System контролирует высоковольтную батарею и ее параметры.

Именно здесь могут находиться одни из самых жестких ограничений для тюнинга.

4. TCU

Коробка передач должна корректно работать с новым комбинированным моментом.

5. Hybrid Control

Отдельный программный уровень координирует взаимодействие ДВС, электромотора, батареи и трансмиссии.

Именно эта часть делает PHEV принципиально сложнее для настройки, чем обычный турбомотор.

Комбинированный момент нельзя просто сложить

Представим условную систему:

ДВС — 400 Нм

электромотор — 250 Нм

На первый взгляд можно предположить, что автомобиль получит 650 Нм.

Но на практике все труднее.

Система должна учитывать:

• обороты двигателя;

• передачу;

• заряд батареи;

• температуру;

• возможности трансмиссии;

• сцепление шин с дорогой;

• допустимый момент для определенного режима.

Потому наибольший комбинированный момент определяется не отдельным движком, а всей силовой установкой.

Почему PHEV сложнее настроить?

Предположим, тюнер увеличивает мощность ДВС.

ECU спрашивает больший момент, но гибридный контроллер может иметь свои ограничения.

Условно это выглядит так:

ECU → увеличение момента

↓

Hybrid Controller → проверка допустимого значения

↓

TCU → контроль момента для трансмиссии

↓

BMS → контроль доступной электрической мощности

В результате двигатель физически может производить больше мощности, но автомобиль не обязательно сможет полностью реализовать ее.

Именно поэтому для PHEV важно настраивать не отдельный компонент, а всю систему.

Электромотор также имеет свои ограничения

Увеличение электрической мощности означает увеличение электрической нагрузки.

На доступную мощность влияют:

• напряжение;

• ток;

• температура;

• возможности инвертора;

• состояние батареи;

• система охлаждения.

Большая мощность означает больше тепла.

Поэтому электрический тюнинг невозможно рассматривать отдельно от thermal management.

Батарея – новый «топливный бак»

В бензиновом автомобиле тюнер оценивает возможности топливной системы.

В PHEV необходимо дополнительно анализировать возможности высоковольтной батареи.

Она имеет ограничение по:

• током;

• напряжением;

• температурой;

• мощностью отдачи;

• мощностью зарядки.

Если система видит, что параметры выходят за допустимые пределы, она может автоматически снизить доступную мощность.

SOC: почему заряд батареи оказывает влияние на динамику?

PHEV не может до бесконечности выдавать максимальную электрическую мощность.

При высоком уровне заряда батареи система может разрешать большую электрическую отдачу.

Когда SOC снижается, доступная мощность электромотора может постепенно ограничиваться.

Поэтому один и тот же автомобиль может вести себя по-разному:

при высоком SOC – максимальная электрическая поддержка;

при низком SOC – меньшая помощь электромотора.

Для тюнера это критично важный параметр.

Температура батареи также имеет значение

При активной эксплуатации аккумулятор нагревается.

Если температура становится слишком высокой, система может снизить:

• ток;

• мощность;

• рекуперацию.

Поэтому после нескольких интенсивных ускорений автомобиль может уже не демонстрировать те же показатели, что в начале заезда.

Это одно из ключевых отличий PHEV от традиционного автомобиля с ДВС.

PHEV Stage 2 – это уже термоменеджмент

Для обычного турбомотора тюнер часто думает прежде всего о температуре впускного воздуха.

В PHEV необходимо контролировать гораздо больше систем:

• двигатель;

• турбину;

• моторное масло;

• охлаждающую жидкость;

• интеркуллер;

• электромотор;

• инвертор;

• батарею;

• трансмиссию.

Фактически, автомобиль имеет несколько тепловых контуров, которые должны стабильно работать одновременно.

Является ли большая батарея преимуществом?

Не всегда.

С одной стороны:

большая батарея = больший потенциал электрической мощности.

С другой:

большая батарея = большая масса.

И это принципиально для динамики.

Например:

500 л.с. / 1600 кг

против:

600 л.с. /2100 кг.

Второй автомобиль имеет больше мощности, но разница в соотношении мощности к массе уже не так очевидна.

Поэтому для PHEV особое значение приобретают:

• масса;

• шины;

• полный привод;

• распределение веса;

• аэродинамика.

Можно ли прошить только бензиновый двигатель?

У некоторых PHEV это технически возможно, но результат зависит от конкретной архитектуры.

Если гибридная система имеет жесткие ограничения момента, то дополнительные 50–80 л.с. от ДВС не обязательно дадут аналогичный прирост комбинированной мощности.

Поэтому для PHEV правильнее задавать вопросы не:

«Сколько прибавит двигатель?»

а:

«Сколько добавит вся силовая установка?»

Каким может быть Stage 2 для PHEV?

В перспективе комплексный Stage 2 может включать:

• оптимизацию ECU;

• настройка Hybrid Control;

• TCU tuning;

• улучшение охлаждения;

• более эффективный впуск;

• менее ограничительный выхлоп;

• оптимизацию работы электромотора

То есть Stage 2 для PHEV – это уже не просто механический тюнинг двигателя.

Это комплексная работа с электроникой и механикой автомобиля.

А что такое Stage 3 для PHEV?

На серьезном уровне конфигурация может включать:

большую турбину

↓

модернизированную топливную систему

↓

улучшенное охлаждение

↓

оптимизацию электромотора

↓

работу с BMS

↓

TCU tuning

↓

Hybrid Control

↓

модернизацию батареи – если это технически оправдано.

Именно на этом этапе PHEV-тюнинг становится намного сложнее и дороже обычного Stage 3.

Можно ли увеличить емкость батареи?

Теоретически – да.

Практически это одна из самых сложных модификаций.

Замена батареи требует согласования:

• рабочего напряжения;

• BMS;

• зарядного модуля;

• инвертора;

• системы охлаждения;

• CAN-коммуникации;

• системы контроля сохранности.

Это совсем не аналог установки большего интеркулера.

Работы с высоковольтной системой должны производиться специалистами с соответствующей квалификацией, оборудованием и процедурами безопасности.

Launch Control в PHEV может быть особенно эффективным

Электромотор имеет одно фундаментальное преимущество:

момент доступен практически мгновенно.

Он может компенсировать turbo lag, пока бензиновый двигатель набирает обороты.

В результате правильно настроенный PHEV потенциально может демонстрировать сильнейший старт даже без огромной турбины.

Но есть и оборотная сторона.

Резкий старт создает значительную нагрузку на:

• DSG;

• дифференциалы;

• приводы;

• муфты;

• шины.

Поэтому увеличение электрического момента автоматически означает необходимость оценки возможностей трансмиссии.

Нужен тюнинг коробки?

При увеличении комбинированного момента – да, это один из ключевых элементов проекта.

TCU должна корректно учитывать:

• момент ДВС;
• момент электромотора;
• быстрота нарастания момента;
• допустимую нагрузку на конкретной передаче.

Увеличение мощности без корректной настройки трансмиссии может привести к вмешательству электроники, ограничению момента или ускоренному износу компонентов.

Станет ли PHEV новым направлением тюнинга?

Практически наверняка.

Причина проста: автомобиль уже имеет два источника мощности, а будущие системы будут получать:

• более мощные электромоторы;

• большие батареи;

• более эффективные инверторы;

• быстрее заряжание;

• более сложные алгоритмы управления;

• усовершенствованный thermal management.

В результате формируется новое направление:

Hybrid Tuning.

Как выглядит будущий Stage 1?

Для классического VAG:

Stage 1 = ECU.

Для PHEV логика может быть другой:

Stage 1 = ECU + TCU + Hybrid Control.

Stage 2:

ECU+TCU+cooling+exhaust+hybrid calibration.

Stage 3:

Turbo+ fuel+cooling+battery+inverter+hybrid control.

То есть тюнинг постепенно переходит от простого увеличения мощности двигателя к программно-аппаратной оптимизации всей силовой системы.

Что важнее – турбина или программное обеспечение?

В PHEV программное обеспечение может стать даже важнее механических компонентов.

Турбина физически может обеспечивать большой поток воздуха, но если Hybrid Controller или TCU не позволяют передать требуемый момент, потенциал турбины останется неиспользованным.

Поэтому будущему PHEV-тюнеру придется контролировать не только:

• boost;

• AFR/lambda;

• зажигание;

но и:

• SOC;

• battery current;

• температуру инвертора;

• момент электромотора;

• hybrid torque request;

• рекуперацию;

• высоковольтные ограничения.

Возможен ли PHEV Stage 1 на 600 л.с.?

Для отдельных мощных гибридных систем потенциально да, но универсальной цифры здесь не существует.

Все зависит от:

• базового двигателя;

• электромотора;

• батареи;

• турбины;

• трансмиссии;

• заводской мощности;

• программных ограничений

Поэтому традиционная формула «Stage 1 = +100 л.с.» постепенно теряет смысл для гибридов.

Еще важнее, какую стабильную комбинированную мощность способна передать вся система.

Самое интересное направление – управление моментом

Представим условный автомобиль из:

400 л.с. от ДВС

да

200 л.с. от электромотора.

Необязательно использовать всю мощность постоянно.

Программное обеспечение может создавать разные режимы.

Eco

Максимальное использование электротяги.

Normal

Плавное взаимодействие двух силовых агрегатов.

Sport

Увеличена электрическая поддержка при ускорении.

Race

Максимальная доступная комбинированная мощность.

Таким образом, тюнинг может изменять не только пиковую мощность, но и характер ее распределения.

Можно ли сделать PHEV более быстрым и в то же время более экономичным?

Потенциально – да.

Грамотно настроенная система может более эффективно использовать:

• электротягу;

• рекуперацию;

• ДВС;

• трансмиссию.

К примеру, в городском режиме автомобиль может дольше оставаться на электротяге, а во время активного ускорения использовать одновременно бензиновый двигатель и электромотор.

Именно оптимизация алгоритмов работы может стать одним из наиболее интересных направлений PHEV-тюнинга.

Что происходит с ресурсом после тюнинга?

Основное правило остается неизменным:

больше мощности = больше нагрузки.

Но в PHEV добавляются новые компоненты, ресурс которых необходимо учитывать:

• высоковольтная батарея;

• инвертор;

• электромотор;

• силовая электроника;

• трансмиссия.

Потому после увеличения мощности нужно контролировать не только бензиновый двигатель, а весь силовой комплекс.

Следует ли покупать PHEV именно для будущего тюнинга?

Если главная цель – максимально простой и доступный тюнинг, традиционный бензиновый VAG пока остается более понятной платформой.

У него более простая архитектура и огромный выбор готовых aftermarket-решений.

Но если нужен автомобиль, объединяющий:

• большой запас хода на электротяге;

• экономичность;

• комфортный daily-режим;

• хорошую динамику;

• потенциал будущего hybrid tuning,

Новый PHEV может быть очень интересной платформой.

Что станет основным ограничением?

Раньше главным ограничением часто было:

турбина.

Затем:

топливная система.

В современных PHEV к этому списку прилагаются:

батарея+инвертор+электромотор+программные ограничения.

Поэтому автомобиль может обладать мощным бензиновым двигателем, но не реализовывать его потенциал из-за ограничения гибридной системы.

Будущее — по тюнингу батареи

По мере развития aftermarket можно ожидать появления решений для:

• увеличение допустимого тока;

• оптимизации температурного режима;

• смены рабочих SOC-лимитов;

• более быстрого восстановления доступной мощности;

• оптимизации рекуперации;

• усовершенствование взаимодействия батареи и инвертора.

Но это будет гораздо сложнее, чем обычный ECU remap.

Что изменится для VAG-тюнеров?

Традиционный тюнер работает по формуле:

двигатель+турбина+коробка.

PHEV требует гораздо более широких знаний:

двигатель + турбина + батарея + инвертор + электромотор + TCU + BMS + Hybrid Control.

То есть специалисту придется одновременно понимать:

• механику;

• электронику;

• программное обеспечение;

• тепловые процессы;

• Высоковольтные системы.

Именно это сделает PHEV-тюнинг отдельной специализацией.

Главный показатель – комбинированная мощность

В обычном автомобиле спрашивают:

«Сколько лошадиных сил выдает двигатель?»

У PHEV правильнее спрашивать:

Какую комбинированную мощность способна стабильно передать вся силовая установка?

Это принципиально разные понятия.

Автомобиль может иметь очень мощный ДВС, но ограничиваться возможностями батареи, электромотора, инвертора или трансмиссии.

100+ км на электротяге изменяют концепцию PHEV

Когда автомобиль способен проезжать более 100 км без запуска ДВС, бензиновый двигатель для многих владельцев перестает быть основным источником энергии в ежедневной эксплуатации.

Это изменяет и саму философию тюнинга.

Раньше:

тюнинг = больше мощности ДВС.

Теперь:

тюнинг = оптимизация всей энергетической системы.

Что ждет PHEV в ближайшие годы?

Вероятное развитие пойдет в направлении:

• больших батарей;
• более мощных электромоторов;
• более производительных инверторов;
• более быстрой зарядки;
• более эффективного охлаждения;
• более сложного программного обеспечения;
• более точного управления распределением момента.

При этом будет формироваться новый рынок PHEV tuning.

Вывод

Новые PHEV VAG с запасом хода 100+ км на электротяге – это уже совсем другой класс гибридных автомобилей. Они совмещают:

ДВС + турбину + электромотор + батарею + инвертор + трансмиссию + сложное программное обеспечение.

Для владельца это возможность использовать автомобиль почти как электрокар в ежедневных поездках, сохраняя бензиновый двигатель для длительных маршрутов.

Для тюнера все еще интереснее.

Теперь недостаточно просто увеличить boost. Необходимо учитывать:

ECU + TCU + Hybrid Control + BMS + электромотор + батарею + охлаждение + топливную систему.

Поэтому будущий PHEV Stage 1 будет принципиально отличаться от Stage 1 обычного 2.0 TSI.

Новая эра тюнинга VAG – это уже не просто увеличение мощности бензинового двигателя. Это оптимизация всей энергетической системы автомобиля.

С ростом количества PHEV на дорогах можно ожидать появления специализированных решений для ECU, TCU, BMS, электромоторов и гибридного управления. В результате будущие VAG PHEV вполне могут совмещать 100 км электрического пробега с 500-600 л.с. суммарной мощности, сохраняя при этом возможность комфортной эксплуатации.

Наш Тик-Ток

Новые PHEV VAG: 100+ км на электротяге и что это означает для тюнинга