Rodzaje samochodów hybrydowych – rodzaje napędów hybrydowych w samochodach

Samochody hybrydowe (auta z napędem hybrydowym) pojawiły się na rynku ponad 25 lat temu. Pionierami tej technologii były japońskie firmy Honda i Toyota. Prawdziwy rozwój hybrydowej motoryzacji nastąpił w ostatnich latach. Stało się to na skutek wprowadzania coraz ostrzejszych norm emisji spalin, które wymusiły na producentach samochodów elektryfikację produkowanych napędów. Jakie rodzaje napędów hybrydowych są obecnie oferowane na rynku aut nowych i używanych?

Autorstwa MorioPraca własna, CC BY-SA 3.0, Link

Co to jest samochód hybrydowy?

Na początek proste wyjaśnienie – czym jest samochód hybrydowy? To auto, które łączy w sobie dwa rodzaje napędu – standardowy silnik spalinowy (w większości aut jest to silnik elektryczny, ale w niektórych autach francuskich i niemieckich także diesel) oraz silnik elektryczny, a czasami dwa silniki elektryczne.
W zależności od tego, z jaką hybrydą mamy do czynienia, silnik elektryczny pełni różne funkcje. Może on:
• Pełnić rolę rozrusznika i prądnicy (alternatora);
• Wspomagać silnik spalinowy przy większych obciążeniach (w Hondzie Insight silnik elektryczny był zamontowany na wale korbowym silnika spalinowego);
• Samodzielnie przekazywać napęd na koła, będąc zasilanym z baterii;
• Produkować prąd podczas pracy silnika spalinowego, który jest gromadzony w bateriach;
• Równocześnie przekazywać napęd na koła, razem z silnikiem spalinowym – na przykład silnik spalinowy napędza koła przedniej osi, a elektryczny tylnej, dzięki czemu mamy coś w rodzaju napędu 4×4.
Zawsze w przypadku aut hybrydowych montowana jest w nich automatyczna skrzynia biegów. Jaka? Każdy producent stosuje swoje popularne rozwiązanie. Toyota i wiele marek japońskich stawia na bezstopniowe skrzynie CVT, które świetnie sprawdzają się w autach hybrydowych. Mercedes Benz montuje w swoich autach automaty 9 – biegowe, a inni producenci 6 – cio i 8 – mio biegowe. Auta hybrydowe koncernu Volkswagen są najczęściej wyposażane w 7- mio stopniową skrzynię automatyczną dwusprzęgłową DSG.

Samochód hybrydowy jest również wyposażany w baterie (akumulatory). Są ich różne rodzaje. W pierwszych autach hybrydowych stosowano baterie żelowe. Obecnie są to przede wszystkim akumulatory litowo – jonowe. Przeciętna pojemność to od 9 do 15 kWh, choć producenci aut stosują i większe. Akumulatory litowo – jonowe montuje się w autach hybrydowych typu HEV i PHEV, które pozwalają na samodzielne napędzanie kół przez silnik elektryczny. Bateria musi mieć zapewnione odpowiednie warunki pracy. Stąd też systemy chłodzenia i ogrzewania – oparte o system obiegu cieczy chłodzącej (jak w chłodnicy) albo powiązane z działaniem układu klimatyzacji samochodowej.

Samochód hybrydowy może odzyskiwać energię z hamowania – jest ona również gromadzona w akumulatorach.
W samochodach hybrydowych stosuje się też zelektryfikowany osprzęt silnika (np. elektrycznie napędzają pompę cieczy chłodzącej) i elektrycznie napędzaną sprężarkę klimatyzacji.

Ciekawym rodzajem aut hybrydowych były Opel Ampera i jego bliźniak, Chevrolet Volt. W samochodach tych zastosowano silnik spalinowy (benzynowy 1,5 litra), ale jego zadaniem było tylko napędzanie prądnicy i ładowanie akumulatorów. Zatem silnik spalinowy uruchamiał się tylko co pewien czas, ładował baterie i się wyłączał. Na koła napęd przekazywany był przez silniki elektryczne, za pomocą automatycznej skrzyni biegów.

Autorstwa M 93, CC BY-SA 3.0 de, Link

Gdyby ktoś się mocno uparł, to za samochód hybrydowy uznałby standardowe auto elektryczne, wyposażone w range extender (dostępny najczęściej jako opcja). Czym jest range externder? To mały silnik spalinowy, z małym zbiornikiem paliwa, który tak jak we wspomnianych wcześniej autach, służy do napędzania prądnicy i ładowania akumulatora.

Co to jest miękka hybryda 48V?

Miękka hybryda 48V to rozwiązanie, w którym prąd odzyskiwany jest z hamowania i magazynowany w akumulatorach, najczęściej żelowych. Prąd może być też produkowany przez prądnicę podczas jazdy, np. zamontowaną na wale korbowym.
Do czego służy zmagazynowany prąd? Zasila on rozrusznik 48V, a także inne zelektryfikowane podzespoły (np. pompę cieczy czy sprężarkę klimatyzacji).
Dlaczego akurat 48V? Bo jest to napięcie uznane za bezpieczne. Każde wyższe wymaga już stosowania specjalnych podnośników, narzędzi, wydzielonych stanowisk roboczych itd.

Autorstwa Alexander MiglPraca własna, CC BY-SA 4.0, Link

 

Hybryda typu HEV – co to jest?

Obecnie w salonach, poza miękkimi hybrydami, znajdziemy samochody hybrydowe typu HEV i PHEV.
Co to jest hybryda HEV?
To auto, wyposażone w:
• Silnik spalinowy – benzynowy lub (rzadziej) diesla;
• Silnik elektryczny (albo dwa) z możliwością samodzielnego napędzania kół;
• Baterię litowo – jonową (albo litowo – polimerową itd.);
• Automatyczną skrzynię biegów;
• Zelektryfikowany osprzęt silnika;
• Odzyskiwanie prądu z hamowania.
Jak działa hybryda HEV?
W trakcie jazdy z małą prędkością, po mieście, do 50 – 55 km/h, samochód jest napędzany tylko i wyłącznie przez silnik elektryczny, zasilany z baterii.
Zasięg zależny jest od pojemności baterii i stopnia jej naładowania.
Podczas jazdy poza miastem, auto jest napędzane przez standardowy silnik spalinowy.
W niektórych autach silnik spalinowy może napędzać prądnicę, aby naładować baterię, niezbędną do zasilania silnika elektrycznego podczas jazdy w trybie miejskim.

Hybryda PHEV – co to jest?

Hybryda PHEV działa dokładnie tak samo, jak hybryda HEV.
Jest tylko jedna różnica. Bateria auta PHEV, przeznaczona do zasilania silnika elektrycznego, może być ładowana z zewnętrznego gniazdka 230V, wallboxa zasilanego tzw. siłą 600V albo z szybkiej ładowarki. A zatem, mając takie auto, kierowca może ładować je w garażu.

...

...