Czym różni się samochód hybrydowy od elektrycznego?

Czym różni się samochód hybrydowy od samochodu elektrycznego? Jakie są różnice w budowie? Od pewnego czasu w salonach samochodowych zaczęło pojawiać się coraz więcej samochodów elektrycznych i z napędem hybrydowym. Coraz więcej hybryd jest też dostępnych w ogłoszeniach o sprzedaży samochodów używanych. Nic w tym dziwnego, samochody hybrydowe są produkowane od 1997 roku.

Prekursorami technologii hybrydowej były Toyota (model Prius) i Honda (model Insight). Z kolei samochody elektryczne były produkowane jeszcze przed erą motoryzacji spalinowej. Obecnie, dzięki nowym możliwościom technicznym, nastąpił powrót do idei elektryfikacji. Nie sposób nie zauważyć, że elektryfikacja motoryzacji (elektromobilność) nie jest rozwijana w sposób naturalny. Jest ona wprowadzana niejako na siłę, dzięki przepisom prawnym, na przykład ograniczającym możliwość sprzedaży nowych aut spalinowych po 2035 roku.

Vauxford, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Samochód elektryczny – jak jest zbudowany?

Samochód elektryczny to pojazd, w którym jedynym źródłem napędu jest silnik elektryczny, a podstawowym źródłem zasilania silnika jest bateria elektryczna.
Podstawowym, albowiem auto może być jeszcze zasilane przez range extender (miniaturowy silnik diesla, działający jako prądnica do awaryjnego ładowania akumulatorów), panele solarne na dachu, a także odzysk energii z hamowania (pozwala to na symboliczny dopływ energii).

Silnik w samochodzie elektrycznym.
• W samochodach elektrycznych o standardowych wymiarach stosuje się jeden silnik elektryczny, zazwyczaj do napędzania tylnej osi. Stosowane mogą być też dwa silniki elektryczne. Jeden napędza przednią, a drugi tylną oś (napęd na 4 koła).
W tego typu autach stosuje się przede wszystkim silniki elektryczne, zasilane prądem przemiennym, o napięciu 360 – 600 V.
Silniki mają niewielkie wymiary. Wymagają one chłodzenia cieczą chłodzącą i /lub powietrzem.

REVAi electric car in Costa Rica Mariordo (Mario Roberto Durán Ortiz), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

• W małych samochodach elektrycznych (miniaturowe, jedno lub dwuosobowe, mini auta użytkowe) do napędu może być wykorzystywany silnik o niewielkiej mocy, zasilany prądem stałym.

Bateria w samochodzie elektrycznym.
• W samochodach elektrycznych stosuje się przede wszystkim baterie litowo – jonowe albo baterie litowo – polimerowe, o różnej pojemności. Od pojemności baterii zależy zasięg auta. Standardowe pojemności obecnie to od 40 do 120 kWh.
Baterie w samochodach elektrycznych są montowane w podłodze, pod kabiną kierowcy. Baterie ważą kilkaset kilogramów, zajmują całą powierzchnię podłogi. Wymagają one chłodzenia latem i ogrzewania zimą, co jest realizowane przez układ chłodzenia/ogrzewania, wykorzystujący płyn z glikolem.
• Bateria w samochodzie elektrycznym może być ładowana z domowego gniazdka 230V, szybkiej ładowarki domowej (podłączonej do tzw. siły), albo szybkiej ładowarki AC/DC firm zewnętrznych (operatorów) o bardzo wysokiej mocy.
• W małych, dwuosobowych albo jednoosobowych samochodach elektrycznych źródłem zasilania mogą być baterie polimerowe, akumulatory trakcyjne, akumulatory żelowe albo zwykłe akumulatory kwasowo – ołowiowe.

Skrzynia biegów w samochodzie elektrycznym.
• We współczesnych samochodach elektrycznych stosuje się jedynie małą skrzynię biegów, redukcyjną, o jednym przełożeniu (jazda do przodu – jazda do tyłu). Pracuje ona w oleju przekładniowym, jak każda skrzynia).

BMW i3 all-electric car, San José, Costa Rica Mariordo (Mario Roberto Durán Ortiz), CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Inne elementy w samochodzie elektrycznym.
• Wszystkie elementy wyposażenia w samochodzie elektrycznym są elektryczne. Zatem auto ma elektryczne wspomaganie kierownicy a także elektrycznie napędzaną sprężarkę układu klimatyzacji oraz ogrzewanie elektryczne wnętrza kabiny.
• W samochodzie elektrycznym jest także zwykły akumulator rozruchowy 12V (jak w samochodzie spalinowym). Służy on do startu elektroniki w aucie. Jest ładowany z baterii litowo – jonowej.

Toyota Prius – jeden z prekursorów samochodów z napędem hybrydowym davocano, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Samochód hybrydowy – jak jest zbudowany?

Współczesny samochód hybrydowy to auto, w którym znajdują się dwa rodzaje napędu (spalinowy i elektryczny) oraz dwa rodzaje zasilania (paliwo i bateria litowo – jonowa, litowo – polimerowa albo akumulatory żelowe). Obydwa silniki mogą samodzielnie napędzać koła.

Wcześniej eksperymentowano z różnymi rodzajami napędów hybrydowych. Stosowano np. silnik elektryczny na wale korbowym, który uruchamiał silnik spalinowy i wspomagał go w trakcie szybkiej jazdy (Honda), a podczas samodzielnej pracy silnika spalinowego pracował jako prądnica (alternator). Inne ciekawe rozwiązanie to zastosowanie w samochodzie silnika spalinowego, który ładował baterie w razie potrzeby. Z baterii tych zasilane były silniki elektryczne, napędzające kola (Opel Ampera).

Przyjrzymy się najnowszej wersji napędu hybrydowego, jaka jest obecnie dostępna w salonach samochodowych.

Silniki w samochodzie hybrydowym
• Stosuje się standardowy silnik benzynowy. W przypadku niektórych aut japońskich może to być jednostka wolnossąca o większej pojemności (np. 1,8 litra), ale niezbyt dużej mocy. W autach europejskich częściej dominują silniki benzynowe o małej pojemności, z turbodoładowaniem i bezpośrednim wtryskiem paliwa.
Wcześniej, niektóre firmy francuskie stosowały silniki wysokoprężne w układach hybrydowych.
• Drugi rodzaj napędu to silnik elektryczny, na prąd zmienny.

Skrzynia biegów
• W samochodach z napędem hybrydowym stosuje się zawsze automatyczne skrzynie biegów. Najczęściej są to bezstopniowe skrzynie biegów CVT. Skrzynia biegów jest połączona zarówno z silnikiem elektrycznym jak i spalinowym.

Zasilanie napędów hybrydowych
• Silnik benzynowy jest zasilany benzyną, z baku, przez standardowy układ spalinowy.
• Silnik elektryczny jest zasilany przez prąd z baterii litowo – jonowej, o niewielkiej pojemności.
• Bateria litowo – jonowa jest ładowana na dwa sposoby. W domu, z gniazdka 230V, albo podczas jazdy, przez silnik spalinowy, napędzający prądnicę.

Sterownik układu hybrydowego uruchamia odpowiedni napęd, w zależności od warunków.
• Przy jeździe z niewielką prędkością w mieście (do 50km/h) źródłem napędu jest silnik elektryczny, pobierający prąd z baterii litowo – jonowej. W razie rozładowania baterii, uruchamia się silnik spalinowy, który napędza prądnicę i ładuje baterię.
• Przy jeździe z większą prędkością uruchamia się silnik spalinowy.

Kārlis Dambrāns from Latvia, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Samochód elektryczny kontra samochód hybrydowy

Wiele samochodów hybrydowych powstało jedynie po to, aby auta te mogły spełnić normy ekologiczne, przyjęte w USA i Europie. Dzięki temu mogą uzyskać homologację i mogą być sprzedawane.
Samochód, który ma 3 – litrowy silnik benzynowy albo diesla, może być uznany za ekologiczny i może wjeżdżać do tzw. czystych stref w miastach. Samochód, który ma tylko 1,5 – litrowy silnik diesla albo 1 – litrowy silnik benzynowy, już nie.

Samochód hybrydowy jest dużo tańszy od samochodu elektrycznego. Często kosztuje połowę tego, co samochód w 100 proc. elektryczny.
Koszt wymiany baterii w samochodzie elektrycznym może wynieść tyle, co koszt całego, nowego samochodu hybrydowego.

Samochód hybrydowy wykorzystuje zalety napędu elektrycznego i spalinowego. Zapewnia znacznie większy zasięg, lepsze możliwości ładowania i większą elastyczność korzystania.