Jak działają samochody hybrydowe?

Co to jest napęd hybrydowy? Jak działają samochody hybrydowe

Prace nad napędem hybrydowym trwają już od ponad 100 lat. Pierwszy taki pojazd został zaprojektowany już w 1900 roku, jednak dopiero w 1997 i 1999 auta tego typu trafiły do sprzedaży, by dziś stać się jednymi z najchętniej wybieranych. Ich cechą charakterystyczną jest połączenie silnika spalinowego z napędem elektrycznym, które mogą pracować w trybie mieszanym lub pojedynczo, przełączając się z jednego na drugi w razie konieczności. Samochody hybrydowe są więc wyposażone w akumulatory, które – w zależności od typu HEV lub PHEV – ładują się samoczynnie lub nadają się do ładowania. To od pojemności akumulatora zależy, na jakich odcinkach drogi auto pojedzie bezemisyjnie, wykorzystując tylko zmagazynowaną energię, a nie paliwo. Jednocześnie silnik spalinowy pozwala na jazdę standardową o optymalnych parametrach. Sposobem wykorzystywania paliwa lub energii może zarządzać kierowca, lub układ elektroniczny. Celem jest najbardziej ekonomiczna, wydajna i płynna jazda.

Rodzaje samochodów hybrydowych: HEV, mHEV i PHEV. Czym się różnią?

Obecnie na rynku znajdziemy trzy rodzaje układów hybrydowych, których specyfika pracy różni się pod względem pojemności akumulatora, sposobu pobierania energii oraz zasięgu, na jakim można ją wykorzystać. Każda opcja ma jednak swoje zalety i jest adekwatna do przeznaczenia samochodu oraz sposobu jazdy. Wyróżnić możemy auta hybrydowe typu: HEV, PHEV i mHEV.

Pełna hybryda HEV

Samochody hybrydowe typu HEV (Hybrid Electric Vehicle – Hybrydowy Pojazd Elektryczny) nazywane są hybrydą pełną. Działanie układu polega tutaj na odzyskiwaniu energii podczas pracy silnika spalinowego i hamowania. Jest ona magazynowana w baterii, a następnie wykorzystywana podczas jazdy zarówno z niską jak i wyższą prędkością, ale na krótkich odcinkach drogi. W ten sposób silnik elektryczny działa wspomagająco na silnik spalinowy, pobierając moc z dwóch źródeł: akumulatora i baku z paliwem. Nie wymaga zewnętrznego źródła zasilania i ładowania, ponieważ robi to sam podczas standardowej pracy silnika. Pozwala na bezemisyjną jazdę na odcinku około 2 kilometrów, dlatego samochody hybrydowe HEV polecane są do jazdy po mieście. Zwłaszcza, że podczas jazdy w trybie elektrycznym moment obrotowy się zwiększa, co pozwala na płynniejszą, bardziej dynamiczną jazdę.

Przykładem takiego auta jest pierwsza w Europie pełna hybryda Mazdy - Mazda2 Hybrid. Przy mocy 116 koni mechanicznych jej średnie spalanie w trybie mieszanym utrzymuje się na poziomie 3,8 l/100 km przy emisji spalin 87 g/km. To małe miejskie auto, które spełnia najbardziej restrykcyjne normy dotyczące emisyjności.

Hybryda plug-in, czyli PHEV

Samochody hybrydowe typu PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) to najnowszy rodzaj tego typu układu. Charakteryzuje się tym, że bateria silnika elektrycznego ładuje się nie tylko przez odzyskiwanie energii (jak w hybrydzie typu HEV), ale może też być zasilana z zewnętrznego źródła. Takie auto wystarczy więc podłączyć do gniazdka elektrycznego na jednej z publicznych stacji ładowania (dwufazowe ładowanie o mocy 7,2 kWh) lub w przydomowym garażu.

Dla porównania: flagowy SUV Mazdy z napędem hybrydowym Mazda CX-60 pozwala na pełnej baterii przejechać aż 63 km w sposób bezemisyjny i niewymagający wydatku paliwa. Uzyskuje moc aż 327 koni mechanicznych przy maksymalnym momencie obrotowym 500 Nm. Ładowanie baterii do pełna trwa około 2 godzin 20 minut. To również najbardziej ekonomiczny i ekologiczny układ hybrydowy: tak duże i silne auto spala w cyklu mieszanym tylko 1,5 l paliwa na 100 km przy emisji 33 g/km. To auto o zupełnie innym przeznaczeniu niż Mazda 2Hybrid typu HEV. Mamy tutaj dużego rodzinnego SUV-a, który pozwoli na bezemisyjne dojechanie do pracy w sąsiedniej miejscowości czy krótką wycieczkę z doładowaniem na stacji i równie oszczędnym powrotem. Przy połączeniu dwóch tak wydajnych silników można też z łatwością pokonywać trudne i długie trasy, uzyskując naprawdę imponujące osiągi.

Miękka hybryda mHEV

Warto wspomnieć także o układzie mHEV, czyli tzw. miękkiej hybrydzie (Mild Hybrid Electric Vehicle). Działa on podobnie jak w HEV, bo nie jest zasilany z zewnętrznego źródła, ale odzyskuje energię podczas jazdy. Jest jednak elementem wyłącznie uzupełniającym, ponieważ wielkość wbudowanego akumulatora pozwala na magazynowanie nieznacznej ilości energii. Wystarcza ona jednak na wspomaganie pracy systemów wewnętrznych (np. klimatyzacji czy systemów pokładowych) oraz pracy alternatora i rozrusznika. W przytaczanej już Mazdzie jest to układ Mazda M Hybrid Boost, który w pewnym stopniu wpływa na oszczędność paliwa oraz niższą emisję spalin. Wpływa również na cichszą pracę silnika podczas startu oraz płynniejszą jazdę.

Zalety samochodów hybrydowych

Specyfika działania samochodów hybrydowych pozwala na poprawę ekonomii jazdy pod względem wykorzystania paliwa oraz ekologii. Właśnie to przesądziło o wprowadzeniu tego typu aut na rynek i ich popularności.

• Oszczędność na paliwie

W czasach, kiedy ceny paliw utrzymują się na bardzo wysokim poziomie lub nawet często rosną, poszukujemy sposobów na ograniczenie ich zużycia. Odpowiedzią jest właśnie układ hybrydowy, który nawet w dużym, odznaczającym się mocą ponad 300 koni mechanicznych SUV-ie Mazda CX-60 pozwala na utrzymanie zużycia na poziomie 1,5 l/100 km w trybie mieszanym.

• Redukcja emisji spalin

Samochody hybrydowe to również sposób na bardziej ekologiczną jazdę. Dzięki temu, że spełniają wszystkie najbardziej rygorystyczne normy, mogą wjeżdżać nawet do zielonych stref w miastach. Są też doskonałą alternatywą dla klasycznych silników, przy których trudno osiągnąć podobne wyniki. Przypomnijmy, że duży SUV Mazdy generuje tylko 33 g dwutlenku węgla na kilometr, a mała miejska Mazda 2 Hybrid osiąga emisję na poziomie 87 g/km. Oznacza to, że samochody hybrydowe mogą poszczycić się układem napędowym ekonomicznym pod względem spalania i ekologii.

• Płynniejsza i cichsza jazda

Jazda w trybie elektrycznym pozwala na zwiększenie momentu obrotowego. Przekłada się to na płynność i dynamikę jazdy, co jest szczególnie pożądane w miastach, ale przydaje się również w trasie podczas trudnych warunków. Zauważalny jest również cichszy i łagodniejszy start oraz przyjemniejszy dźwięk podczas pracy. Z tego powodu komfort jazdy hybrydą jest wyższy niż samochodem z klasycznym silnikiem benzynowym.