Samochód hybrydowy miał zniwelować wady konwencjonalnego napędu, któremu daleko jest do doskonałości. Mimo że silniki spalinowe towarzyszą samochodom od początku ich istnienia, to nie stanowią najlepszego z możliwych źródła napędu. Na ich niekorzyść przemawia przede wszystkim niska sprawność cieplna. W praktyce oznacza to, że tylko niewielka część spalanego paliwa, służy napędzaniu podzespołów. Można przyjąć, że średnio więcej niż 50 proc. zużytej benzyny lub oleju napędowego, to straty energetyczne. Takich problemów nie stwarza silnik elektryczny, ale zanim elektromobilność stanie się powszechnym zjawiskiem, minie jeszcze sporo czasu. Pomostem miał być napęd hybrydowy i trzeba przyznać, że połączenie silnika spalinowego z elektrycznym to strzał w dziesiątkę.
Co to jest samochód hybrydowy?
Samochód hybrydowy to taki, który wykorzystuje dwa źródła napędu – spalinowe i elektryczne. O ile taka definicja jest jak najbardziej trafna, to jednak nie wyczerpuje tematu w stu procentach. Wynika to z faktu, że technologia nie stoi w miejscu i obecnie, na rynku dostępnych jest wiele odmian hybryd. Niektóre wykorzystują silnik elektryczny tylko w nieznacznym stopniu, inne mogą korzystać przede wszystkim z napędu zeroemisyjnego.
Jak działa samochód hybrydowy?
Samochód hybrydowy kojarzy się przede wszystkim z modelami, które przy niskim zapotrzebowaniu na moc korzystają wyłącznie z silnika elektrycznego, a gdy kierowca potrzebuje większego stada koni mechanicznych, zaprzęgają do pracy także jednostkę spalinową. Należy jednak wiedzieć, że nie każda hybryda może wykorzystywać napęd elektryczny do jazdy. W innych przypadkach, jednostka spalinowa nie może napędzać pojazdu w sposób bezpośredni.
Samochód hybrydowy – micro hybryd
Samochód hybrydowy, który z silnika elektrycznego korzysta wyłącznie w momencie rozruchu jednostki spalinowej, to tzw. micro hybrid, czyli mikrohybryda. W tym przypadku, jednostka elektryczna spełnia tę samą funkcję, jaką w konwencjonalnych modelach pełni alternator i rozrusznik. Zatem, czy nie jest to jedynie niepotrzebne komplikowanie układu napędowego? Otóż, nie.
W trakcie jazdy, alternator jest napędzany częścią mocy pracującego silnika, a zatem – stawia opór, który w praktyce doprowadza do wzrostu zużycia paliwa. W przypadku układów micro hybrid (mikrohybryda), silnik elektryczny działa jak generator, odzyskujący prąd w momencie hamowania i zwalniania. Energia gromadzona jest w akumulatorze, który obraca wał korbowy w momencie rozruchu. Mniejsze opory to mniejsze spalanie.
Samochód hybrydowy – mild hybrid
Nieco bardziej skomplikowane są układy mild hybrid, czyli tzw. miękkie hybrydy. Także w tym przypadku, silnik elektryczny nie stanowi samodzielnego źródła napędu. Jego funkcja ogranicza się do odzyskiwania energii w momencie, gdy samochód hamuje lub zwalnia, jak i do wspomagania jednostki spalinowej w trakcie przyspieszania, czyli w warunkach, w których silnik zużywa najwięcej paliwa.
Samochód hybrydowy – full hybrid
Inaczej niż wymienione wcześniej rozwiązania, działa układ full hybrid (pełna hybryda). O samochodach o konstrukcji micro hybrid i mild hybrid, raczej rzadko mówi się w kontekście hybrydy jako takiej (w praktyce, wielu użytkowników nie zdaje sobie nawet sprawy, że jeździ hybrydą). Co innego, gdy mamy do czynienia z samochodem full hybrid. W tym przypadku, jednostka elektryczna może odzyskiwać energię, pełnić rolę wspomagającą dla silnika spalinowego lub napędzać samochód.
Samochód hybrydowy – hybryda szeregowa
Kolejny podział dotyczy połączenia jednostki spalinowej z elektryczną. W przypadku hybrydy szeregowej, konwencjonalny silnik nie jest połączony z kołami napędzanej osi. Jaka jest zatem jego funkcja. W układach szeregowych, rola silnika spalinowego zostaje sprowadzona do napędzania generatora prądu. Powstała energia jest wykorzystywana przez napędzający samochód silnik elektryczny. W praktyce, taki układ wykorzystuje zatem 2 silniki, ale za bezpośrednią realizację napędu odpowiada tylko jeden – elektryczny.
Co daje takie rozwiązanie? Silnik spalinowy, przez cały czas pracuje w optymalnych warunkach – pod nieznacznym obciążeniem i we właściwym dla jego specyfikacji przedziale obrotów. Przekłada się to na niższe zużycie paliwa. Podstawowym źródłem napędu są akumulatory. Gdy zgromadzona w nich energia spadnie do określonego poziomu, do akcji wkracza motor spalinowy, który generuje prąd. Oznacza to możliwość kontynuowania jazdy, bez konieczności ładowania ogniw z gniazdka. Należy jednak podkreślić, że taka możliwość istnieje.
Samochód hybrydowy – hybryda równoległa
Hybryda równoległa to taka, w której za napędzanie kół odpowiada jednostka spalinowa, a silnik elektryczny pełni funkcję wspomagającą. Warto jednak uszczegółowić ten podział, bowiem hybrydy równoległe dzielą się na układy z jednym lub z dwoma sprzęgłami. W sprzedaży znajdują się też hybrydy równoległe z rozdzielonymi osiami.
W układach jednosprzęgłowych, silnik elektryczny jest połączony z jednostką spalinową na stałe, co uniemożliwia ich niezależne wykorzystanie. Niektóre modele takich samochodów są wyposażone w tryb elektryczny, ale jazda na prądzie jest możliwa wyłącznie przy niewielkiej prędkości – w korku albo przy ruszaniu.
Hybrydy równoległe dwusprzęgłowe nie mają stałego połączenia między jednostkami napędowymi. “Rozdziela je” sprzęgło, zatem nic nie stoi na przeszkodzie przed niezależnym wykorzystywaniem obu silników. O ile w przypadku odmiany jednosprzęgłowej, silnik elektryczny wprawia w ruch jedynie wał korbowy, to hybryda dwusprzęgłowa może jechać na prądzie także z wyższymi prędkościami.
W przypadku układu o rozdzielonych osiach, między jednostkami napędowymi nie występuje żadne połączenie – silnik spalinowy napędza jedną oś (np. przednią), elektryczny – drugą (np. tylną). W momencie, gdy obie jednostki pracują równolegle, kierowca ma do dyspozycji napęd na cztery koła z szerokim zakresem rozdziału mocy. Warto jednak podkreślić, że taki układ nie może przejąć funkcji alternatora i rozrusznika.
Samochód hybrydowy – hybryda mieszana
Hybrydy mieszane łączą cechy napędu szeregowego i równoległego. Układ wykorzystuje jednostkę spalinową i dwie elektryczne, a moc napędu konwencjonalnego jest rozdzielana (za pośrednictwem przekładni planetarnej) na moc mechaniczną i elektryczną.
CZYTAJ TAKŻE: Napęd wodorowy przyszłością motoryzacji? Wszystko, co musisz wiedzieć o samochodach wodorowych
Samochody hybrydowe: modele
Samochód hybrydowy nie jest nowym wynalazkiem. Takie rozwiązanie zostało opracowane w 1900 roku, przez Ferdynanda Porsche. Samochód z napędem hybrydowym został jednak spopularyzowany dopiero w 1997 roku, kiedy na rynku zadebiutowała Toyota Prius. Auto przez cały czas pozostaje w produkcji (obecnie dostępna jest czwarta generacja popularnej hybrydy), a Toyota, wraz z prestiżową submarką Lexus, stała się niekwestionowanym liderem rynku aut spalinowo-elektrycznych. W przypadku modeli osobowych, napęd hybrydowy nie dotarł jedynie do miejskiej Toyoty Aygo, modeli sportowych – GT86 i GR Supra, oraz do terenowego Land Cruisera. Pozostałe auta japońskiego producenta, występują w eko-wersji.
Na napęd hybrydowy stawia coraz więcej marek. Takie rozwiązanie wdrożył Hyundai i siostrzana KIA (odpowiednio w modelach Ioniq, Kona oraz Niro). Hybrydy ma w swojej ofercie także Volkswagen (m.in. Golf GTE), Ford (m.in. Mondeo Hybrid) i wielu innych producentów.
W napęd hybrydowy inwestują także producenci samochodów luksusowych, czego najlepszym przykładem jest Porsche Panamera S E-Hybrid czy Range Rover P400e.
Dopłaty do samochodów hybrydowych
Samochody hybrydowe w Polsce cieszą się sporą popularnością, jednak osoby, które zamierzają kupić taki pojazd i liczą na rządowe dofinansowanie, mogą się rozczarować. Obecnie, rząd nie prowadzi dopłat do samochodów spalinowo-elektrycznych. Nie oznacza to jednak, że hybrydy są poza zasięgiem Polaków. Ceny samochodów hybrydowych różnią się tylko nieznacznie od analogicznych modeli z nowoczesnymi silnikami wysokoprężnymi a koszt ich eksploatacji jest niższy.
CZYTAJ TAKŻE: Samochody elektryczne pojawiły się już w XIX wieku. Długo czekały na popularność