Samochód hybrydowy. Zasada działania, rodzaje hybryd, przykłady aut

Kamil Rogala
Udostępnij:
Toyota Prius – nie trzeba być miłośnikiem i znawcą motoryzacji, aby znać ten model. To najpopularniejsza hybryda na świecie, która w pewnym sensie zrewolucjonizowała rynek motoryzacyjny. Poznajmy sposób działania hybryd, jak również rodzaje oraz przykłady zastosowania.

W wielkim skrócie napęd hybrydowy można opisać jako połączenie silnika elektrycznego oraz spalinowego, ale ze względu na kilka typów tego napędu, uogólniony opis nie ma racji bytu. Już sam stopień zaawansowania napędu hybrydowego wprowadza podział na mikrohybrydy, łagodne hybrydy i pełne hybrydy.

  • Mikrohybrydy (micro hybrid)
Fot. Ford
Fot. Ford

W przypadku mikrohybryd silnik elektryczny nie jest wykorzystywany do napędzania samochodu. Pełni on rolę alternatora oraz rozrusznika, może napędzać wał korbowy w momencie, gdy kierowca chce uruchomić silnik, natomiast podczas jazdy zamienia się w generator prądu odzyskujący energię, gdy kierowca zwalnia lub hamuje i zamienia ją w prąd do ładowania akumulatora.

  • Łagodna hybryda (mild hybrid)

Łagodna hybryda ma nieco bardziej skomplikowaną konstrukcję, ale nadal silnik elektryczny nie może napędzać samochodu w sposób samodzielny. Pełni on jedynie rolę pomocnika jednostki spalinowej, zaś jego zadaniem jest przede wszystkim odzyskiwanie energii podczas hamowania oraz wspomaganie silnika spalinowego podczas rozpędzania auta.

  • Pełna hybryda (full hybrid)

To najbardziej zaawansowane rozwiązanie, w którym silnik elektryczny pełni wiele ról. Może zarówno napędzać samochód, jak również wspomagać silnik spalinowy oraz odzyskiwać energię podczas hamowania.

Napędy hybrydowe różnią się między sobą również pod względem sposobu połączenia ze sobą silnika spalinowego oraz elektrycznego. Mowa o hybrydach szeregowych, równoległych oraz mieszanych.

  • Hybryda szeregowa

W hybrydzie szeregowej znajdziemy silnik spalinowy, ale nie jest on w żaden sposób połączony z kołami napędowymi. Jego rolą jest napędzanie generatora prądu elektrycznego – jest to tzw. range extender. Wytworzony w ten sposób prąd wykorzystywany jest przez silnik elektryczny, który odpowiada za napędzanie samochodu. W wielkim skrócie, silnik spalinowy wytwarza prąd, który kierowany jest do silnika elektrycznego napędzającego koła.

Zobacz także: Dacia Sandero 1.0 SCe. Budżetowe auto z oszczędnym silnikiem

Tego typu układ napędowy do działania wymaga dwóch jednostek elektrycznych, z których jedna pełni rolę generatora prądu, druga zaś źródła napędu. Ze względu na fakt, że silnik spalinowy nie jest połączony mechanicznie z kołami, może pracować w optymalnych warunkach tj. w odpowiednim zakresie obrotów oraz niewielkim obciążeniem. Sprawia to, że zużycie paliwa oraz jednostki spalinowej jest niewielkie.

Podczas jazdy, gdy akumulatory zasilające silnik elektryczny są naładowane, silnik spalinowy jest wyłączony. Gdy zgromadzone zasoby prądu wyczerpują się, jednostka spalinowa uruchamia się i napędza generator prądotwórczy, zasilający jednostkę elektryczną. Takie rozwiązanie sprawia, że możemy kontynuować jazdę bez konieczności ładowania akumulatorów z gniazdka, choć z drugiej strony, nic nie stoi na przeszkodzie, aby po dojechaniu do celu skorzystać z kabla zasilającego i naładować akumulatory korzystając z sieci elektrycznej.

Zalety:

- Możliwość jazdy w trybie elektrycznym bez użycia silnika spalinowego (cisza, ekologia itp.).

Wady:

- Wysokie koszty budowy.

- Spore wymiary i masa napędu.

[page_break]

  • Hybryda równoległa

W hybrydzie równoległej główną rolę napędową odgrywa jednostka spalinowa, natomiast silnik elektryczny pełni funkcję wspomagającą. Co więcej, hybrydy równoległe dzielą się na napędy o jednym lub dwóch sprzęgłach, jak również napędy o rozdzielonych osiach. W przypadku tego pierwszego, jednosprzęgłowego rozwiązania, jednostka elektryczna jest na stałe połączona z silnikiem spalinowym, co z kolei wyklucza możliwość niezależnej pracy obu jednostek. Co prawda jest tryb jazdy wyłącznie na silniku elektrycznym, ale tylko przy niewielkiej prędkości np. podczas ruszania lub jazdy w korku.

Rozwiązanie dwusprzęgłowe ma więcej zalet, bowiem jednostka spalinowa nie jest połączona na stałe z jednostką elektryczną – niezależną pracę umożliwia zastosowane pomiędzy jednostkami sprzęgło. W praktyce oznacza to, że w przeciwieństwie do rozwiązania jednoprzęsłowego, w którym jazda w trybie elektrycznym wprawia w ruch wał korbowy, w układach dwusprzęgłowych można bez przeszkód korzystać tylko z silnika elektrycznego nawet przy wyższych prędkościach. Mimo to są pewne ograniczenia, bowiem podczas samodzielnego napędzania samochodu, silnik elektryczny nie może pracować z pełną mocą. Część tej mocy musi pozostawać w „rezerwie” na wypadek konieczności uruchomienia silnika spalinowego.

Fot. Toyota
Fot. Toyota

Oprócz tego rozwiązanie dwusprzęgłowe o wiele lepiej radzi sobie z odzyskiwaniem energii podczas hamowania. O ile w przypadku napędu hybrydowego jednosprzęgłowego część energii była pochłaniana przez silnik, tak w przypadku wersji dwusprzęgłowej, podczas odzyskiwania energii w czasie hamowania, silnik elektryczny i spalinowy jest rozłączany, dzięki czemu cała energia wytworzona w czasie wytracania prędkości jest przekazywana na ładowanie akumulatora.

Napęd hybrydowy o rozdzielonych osiach charakteryzuje się tym, że jednostka spalinowa i elektryczna nie są ze sobą w żaden sposób połączone. Silnik spalinowy może napędzać koła osi przedniej, natomiast koła tylne mogą być napędzane silnikiem elektrycznym (lub odwrotnie). Jeśli obie jednostki napędowe są aktywne równocześnie, mamy do dyspozycji napęd na cztery koła z możliwością rozdzielania mocy w różnych proporcjach. Rzecz jasna podczas hamowania silnik elektryczny może odzyskiwać energię, choć z drugiej strony jest pewne ograniczenie – na postoju silnik elektryczny nie może pełnić roli rozrusznika i alternatora. W związku z tym konieczne jest zastosowanie oddzielnego elementu pełniącego rolę rozrusznika silnika spalinowego. Kolejną pozytywną cechą powyższego rozwiązania jest fakt, że jednostka elektryczna może pracować z dużą prędkością obrotową.

Reasumując, hybrydy równoległe, szczególnie dwusprzęgłowe oraz o rozdzielonych osiach, charakteryzują się dużą sprawnością oraz możliwością zachowania napędu konwencjonalnego w szerokim zakresie pracy. Poza tym taki układ zajmuje stosunkowo niewiele miejsca, jest niedrogi w produkcji, a to przekłada się na ostateczny koszt zakupu.

Zalety:

- Duże możliwości odzyskiwania energii podczas hamowania (tyczy się hybryd dwusprzęgłowych i o rozdzielonych osiach).

- Stosunkowo niedrogie koszty produkcji i zakupu.

- Niewielkie wymiary i prostota konstrukcji.

Wady:

- Konieczność stosowania oddzielnego alternatora i rozrusznika.

  • Hybryda mieszana

Hybryda mieszana to połączenie napędu szeregowego z równoległym. W tym przypadku jednostka spalinowa wspomagana jest przez dwa silniki elektryczne. Moc silnika spalinowego rozdzielana jest za pomocą przekładni planetarnej na moc elektryczną oraz mechaniczną z możliwością przenoszenia bezpośrednio na koła napędowe.

W zależności od potrzeb, jedna z jednostek elektrycznych napędza auto, wspomaga silnik spalinowy bądź odzyskuje energię w czasie hamowania, natomiast druga może wspomagać pierwszy silnik elektryczny lub ładować akumulatory, pełni także rolę rozrusznika, który odpowiada za uruchamianie jednostki spalinowej. Przekładnia planetarna z kolei zastępuje konwencjonalną skrzynię biegów, choć specyficzny sposób jej pracy nie każdemu kierowcy przypadnie do gustu.

Zalety:

- Wyższa sprawność w porównaniu do hybryd szeregowych.

- Niezła oszczędność paliwa w ruchu miejskim.

- Wiele trybów jazdy do wyboru.

Wady:

- Działanie przekładni planetarnej.

Najpopularniejsze oraz najdroższe auta hybrydowe w Polsce

Fot. Toyota
Fot. Toyota

Jedną z najpopularniejszych i jednocześnie najtańszych hybryd na naszym rynku jest Toyota Yaris Hybrid. Za takie auto w odmianie Active trzeba zapłacić 66 900 złotych. Układ oparty na 1.5 litrowym silniku benzynowym generuje 100 KM, co w miejskim ruchu w zupełności wystarczy. Jeśli ktoś potrzebuje nieco więcej przestrzeni, za 86 400 złotych dostanie model Auris w tym samym wariancie wyposażenia. W tym przypadku zastosowano układ bazujący na silniku benzynowym 1.8 generujący moc 136 KM. Ciekawą alternatywą jest Kia Niro w wersji wyposażenia M, która posiada napęd hybrydowy oparty na silniku benzynowym 1.6 GDI o mocy 141 KM. Wspomniana we wstępie Toyota Prius w najnowszej wersji Plug-in Hybrid to koszt co najmniej 155 900 złotych.

Kontrastem dla popularnych propozycji są takie modele, jak Porsche Panamera czy też Land Rover Range Rover. Najdroższe jest Porsche Panamera S E-Hybrid w wersji Executive – ponad 968 tysięcy złotych – wyposażone w napęd hybrydowy bazujący na jednostce benzynowej 4.0 o mocy 680 KM. Za ponad 910 tysięcy złotych jest model Land Rover Range Rover SVAutobiography AWD z układem hybrydowym o mocy 404 KM.

Dołącz do nas na Facebooku!

Publikujemy najciekawsze artykuły, wydarzenia i konkursy. Jesteśmy tam gdzie nasi czytelnicy!

Polub nas na Facebooku!

Kontakt z redakcją

Byłeś świadkiem ważnego zdarzenia? Widziałeś coś interesującego? Zrobiłeś ciekawe zdjęcie lub wideo?

Napisz do nas!

Polecane oferty

miejsce #1

Metabo

Metabo Power Maxx BS Quick (600156500)

615,00 zł284,99 zł-54%
miejsce #2

Makita

Makita DF033DZ

281,52 zł188,78 zł-33%
miejsce #3

Makita

Makita HP457DWE

911,99 zł658,00 zł-28%
miejsce #4

Black&Decker

Black&Decker Wiertarko-wkrętarka akumulatorowa (BDCHD18-QW)

373,34 zł309,00 zł-17%
miejsce #5

Stanley

Stanley FMC625D2

463,00 zł
miejsce #6

Einhell

Einhell 4513914

209,00 zł
Materiały promocyjne partnera

Premier zapowiada wzmożone kontrole

Komentarze

Komentowanie artykułów jest możliwe wyłącznie dla zalogowanych Użytkowników. Cenimy wolność słowa i nieskrępowane dyskusje, ale serdecznie prosimy o przestrzeganie kultury osobistej, dobrych obyczajów i reguł prawa. Wszelkie wpisy, które nie są zgodne ze standardami, proszę zgłaszać do moderacji. Zaloguj się lub załóż konto

Nie hejtuj, pisz kulturalne i zgodne z prawem komentarze! Jeśli widzisz niestosowny wpis - kliknij „zgłoś nadużycie”.

Podaj powód zgłoszenia

Nikt jeszcze nie skomentował tego artykułu.
Więcej informacji na stronie głównej Motofakty
Dodaj ogłoszenie