Napęd hybrydowy wykorzystywany w samochodach to połączenie silnika spalinowego i silnika (lub silników) elektrycznego. Dzięki takiemu układowi można uzyskać korzystniejsze warunki pracy jednostek napędowych obu typów oraz odzyskiwać część energii, która w konwencjonalnych autach jest tracona m.in. podczas hamowania. Niestety, hybrydy mają również poważne wady. Stosowanie zdublowanego napędu komplikuje konstrukcję, zwiększa masę auta i podnosi jego cenę.
Jakie akumulatory stosuje się w autach hybrydowych?Energia odzyskiwana podczas hamowania oraz nadwyżki wytwarzane w wyniku pracy silnika spalinowego są magazynowane w akumulatorach o dużej pojemności.
Akumulatory litowo-jonowe
W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów z płytami ołowiowymi zatopionymi w elektrolicie ten typ baterii charakteryzuje się znaczną odpornością na tzw. efekt pamięci (zmniejszanie pojemności rzeczywistej na skutek wielokrotnego niepełnego ładowania) i mniejszą podatnością na samorozładowanie. Niestety, mają również poważne wady, m.in. bardzo źle znoszą pracę w niskich temperaturach, a w przypadku nieodpowiedniego ładowania mogą eksplodować lub spłonąć. Nie wolno przechowywać ich dłużej po całkowitym rozładowaniu, bo grozi to nieodwracalnym uszkodzeniem.
Akumulatory litowo-polimeroweCoraz popularniejszy typ ogniw. Odznaczają się większą gęstością energii niż akumulatory litowo-jonowe, tzn. przy takich samych gabarytach mogą zmagazynować jej więcej. Wymagają skomplikowanych systemów nadzorujących proces ładowania. Są też bardzo wrażliwe na przegrzanie.
Akumulatory niklowo–wodorkoweAkumulatory o bardzo dużej gęstości energii. Niestety – bardzo źle znoszą zarówno głębokie rozładowanie, jak też i przeładowanie. Wykonany w tej właśnie technologii akumulator Toyoty Prius składa się ze 168 ogniw o łącznym napięciu ok. 201 woltów. Jeśli jest w pełni sprawny i naładowany, wystarcza do przejechania zaledwie ok. 2 km z niewielką prędkością! O zaufaniu firmy do tej technologii może świadczyć ośmioletnia gwarancja na baterie. Koszt takiego akumulatora to ok. 2 tys. euro.
strona 2
Jakie są rodzaje hybrydowych układów napędowych?
Micro Hybrid DriveSystem wykorzystywany w nowym Smarcie Fortwo MHD. Silnik spalinowy uzupełniono o maszynę elektryczną (generator), która zastępuje też rozrusznik i alternator. Oszczędności w zużyciu paliwa osiągane są w tej konstrukcji przede wszystkim dzięki temu, że podczas hamowania generator ładuje baterię, a silnik spalinowy wyłącza się automatycznie po zatrzymaniu auta (system Start&Stop).
Range ExtenderTłumacząc dosłownie na polski: przedłużacz zasięgu. Widoczny na zdjęciu powyżej prototypowy samochód elektryczny Mindset poza zestawem akumulatorów ładowanych z miejskiej sieci elektrycznej ma na pokładzie spalinowy agregat prądotwórczy. Jego wydajność jest zbyt mała, żeby mógł samodzielnie napędzać pojazd, ale wystarcza do tego, żeby zwiększyć zasięg ze 100 do około 800 km. Silnik generatora to jednocylindrowa jednostka benzynowa o mocy zaledwie 23 KM.
Mild HybridUkład, w którym silnik elektryczny nie może samodzielnie napędzać auta. Służy tylko do odzyskiwania energii oraz pomaga podczas hamowania i rozpędzania samochodu.
Full Hybrid„Pełna hybryda” pozwala na wybórmiędzy napędem elektrycznym a spalinowym, pozwala też zwykle na jednoczesne korzystanie z obu rodzajów napędu.
Hybryda szeregowaUkład, w którym silnik spalinowy nie jest połączony mechanicznie z kołami auta i służy tylko do napędu generatora prądu elektrycznego, a do poruszania auta wykorzystuje się silnik (silniki) elektryczny. Przy takiej konfiguracji silnik spalinowy może przez cały czas pracować w optymalnym zakresie obrotów (silniki elektryczne nie wymagają stosowania skomplikowanych skrzyń biegów). Dodatkowa zaleta tej koncepcji: w przyszłości generator napędzany silnikiem spalinowym będzie można zastąpić efektywniejszym ogniwem paliwowym.
Hybryda równoległaTak jak w konwencjonalnym aucie, silnik spalinowy połączony jest mechanicznie z kołami. Dodatkowy silnik elektryczny wspomaga go w trakcie przyspieszania oraz odzyskuje energię podczas hamowania. Obydwa układy mogą być od siebie oddzielone sprzęgłem, co pozwala na ich niezależną pracę. Rozwiązanie takie znajdziemy m.in. w hybrydach konstrukcji firmy Porsche. Jazda hybrydą, ładowanie akumulatorów, odzyskiwanie energii.
Rekuperacja Ten naukowy termin oznacza odzyskiwanie energii. W konwencjonalnym aucie podczas hamowania energia kinetyczna pojazdu zamieniana jest przez układ hamulcowy na ciepło. To czyste marnotrawstwo. Układy hybrydowe pozwalają ją odzyskiwać, magazynować i wykorzystywać wtedy, kiedy jest najbardziej potrzebna, czyli podczas ruszania. W trakcie łagodnego hamowania zamiast hamulców ciernych pracuje generator ładujący akumulatory. Dopiero jeśli to nie wystarcza, włączają się klasyczne hamulce.
Plug inTo pojęcie oznacza układy, które pozwalają doładować akumulatory zespołu napędowego z miejskiej sieci energetycznej. Ma to pozwolić na dodatkowe obniżenie kosztów eksploatacji oraz zmniejszenie emisji CO2 – prąd z gniazdka jest zwykle dość tani, a w dodatku w wielu krajach pochodzi głównie z odnawialnych źródeł energii. Tego typu rozwiązanie będzie dostępne m.in. w Priusie kolejnej generacji.
BoostSilnik spalinowy spala najwięcej podczas gwałtownego przyspieszania. W układach hybrydowych wspomaga go motor elektryczny (o dużym momencie obrotowym w każdych warunkach), dzięki czemu auto szybko się rozpędza, zużywając mniej paliwa.