Mi az a hibrid autó? Típusok, sémák és működési elvük

A hibrid autó egy belső égésű motort (BÉM) kombinál egy elektromos motorral, ami alacsonyabb üzemanyag-fogyasztást és csökkentett kipufogógáz-kibocsátást eredményez. Minél hatékonyabb a hibrid rendszer, annál nagyobb teljesítményű akkumulátorra van szüksége – és következésképpen annál magasabb az ára. Íme minden, amit tudni kell a hibrid autók működéséről és arról, mi különbözteti meg őket egymástól.

Enyhe hibridek vs. teljes hibridek: Mi a különbség?

Az elektromos motor erőátvitelben betöltött szerepétől függően a hibridek két fő kategóriába sorolhatók: enyhe és teljes hibridek.

• Enyhe hibridek esetén az elektromos motor segítőként működik a belső égésű motor mellett. Ismert példa a Honda Insight hatchback. Az elektromos motor a gyorsítás során segít, de önállóan nem képes meghajtani az autót.
• Teljes hibridek képesek bizonyos távolságot kizárólag elektromos erővel megtéve, anélkül, hogy a BÉM egyáltalán működne. A Lexus RX 400h klasszikus példája ennek a típusnak.

Létezik egy harmadik, lazán meghatározott kategória is, amelyet néha mikrohibrideknek neveznek – ez egy marketingkifejezés a start/stop rendszerrel rendelkező járművek leírására. Ez azonban lényegében csupán egy fejlett generátor, nem valódi hibrid megoldás, mivel egyetlen elektromos motor sem juttat nyomatékot a kerekekhez.

A 3 fő hibrid hajtáslánc-séma

A hibrid hajtásláncok három alapvető konfigurációban léteznek: soros, párhuzamos és soros-párhuzamos. Mindegyiknek megvannak a maga jellemzői, előnyei és jellemző felhasználási területei.

1. Soros hibrid

A soros hibrid a legrégebbi konfiguráció, amelyet 1899-ben Ferdinand Porsche talált fel. Ebben a sémában:

• A kerekeket kizárólag egy elektromos motor hajtja.
• Egy kis hengerűrtartalmú BÉM forgat egy generátort az áramtermelés érdekében – közvetlenül soha nem hajtja a kerekeket.
• Nincs szükség hagyományos sebességváltóra vagy nagy teljesítményű belső égésű motorra.
• Nagy kapacitású akkumulátorokra (jellemzően nikkel-fém-hidrid) van szükség.

Ez a séma ma már ritkán alkalmazott személyautókban, de széles körben használják kőbányai billenőkocsikban, buszokban és mozdonyokban.

2. Párhuzamos hibrid

Az 1905-ben Henri Pieper német mérnök által szabadalmaztatott párhuzamos hibrid messze a legelterjedtebb konfiguráció napjainkban. Szinte minden enyhe hibrid jármű alapját képezi. Főbb jellemzői:

• Egy erős elektromos motor (jellemzően 10–15 kW) segíti a BÉM-et gyorsítás közben.
• Az elektromos motor regeneratív fékezéssel energiát is visszanyer és tárol.
• Általában CVT (fokozatmentes sebességváltó) vagy bolygókerék-hajtás kerül alkalmazásra.
• Energiaforrásként lítium-ion vagy lítium-polimer akkumulátorok szolgálnak.
• A soros hibridekhez képest kisebb akkumulátor-kapacitás szükséges, ami alacsonyabb költségeket jelent.

A Honda egyedi megközelítést alkalmazott, amikor a CR-Z gáz-elektromos kupéját hatfokozatú mechanikus sebességváltóval szerelte fel. Egyes gyártók szuperkondenzátorokat is vizsgálnak, amelyek rövid ideig igen nagy teljesítményt képesek leadni, mint a hagyományos akkumulátorok alternatíváját.

3. Soros-párhuzamos hibrid

A soros-párhuzamos konfiguráció mindkét séma elemeit kombinálja, és legjobban a Toyota Prius és az „h” jelöléssel ellátott Lexus modellek szemléltetik, amelyek mindegyike Toyota saját fejlesztésű HSD (Hybrid Synergy Drive) rendszerét alkalmazza.

Működési elve:

• A bolygókerék-hajtómű lehetővé teszi, hogy a BÉM és az elektromos motor együtt vagy egymástól függetlenül működjön.
• A BÉM egyszerre hajtja a kerekeket és táplálja a generátort.
• Nincs szükség hagyományos sebességváltóra – ehelyett a fedélzeti elektronika szabályozza a motorok és a generátor fordulatszámát.
• Az eredmény egy ECVT (elektromos fokozatmentes sebességváltó), amely egyenletes és hatékony teljesítményátvitelt biztosít.

Milyen motorokat használnak a hibrid autók?

A hibrid járművek túlnyomó többsége benzinmotort használ, amelyek közül sok Atkinson-cikluson működik – ez egy olyan kialakítás, amelynek rövidebb kompressziós lökete javítja a termikus hatásfokot és csökkenti a kibocsátást. Ez teszi a benzin-elektromos hibrideket kiváló megoldássá az üzemanyag-hatékonyság és a környezeti hatás szempontjából egyaránt.

Akkor miért nem terjedtek el jobban a dízel-elektromos hibridek? Néhány fő ok:

• A legnagyobb hibrid piac – Észak-Amerika – történelmileg alacsony arányban alkalmazott dízel személyautókat.
• A dízelmotor drágább előállítani, mint a benzinmotor, ami tovább növelné a hibridek már amúgy is jelentős felárát.
• A benzin-Atkinson-ciklus motorok elektromos motorral párosítva már önmagukban is kiváló hatásfokot érnek el.

Ez egy fordítás. Az eredetit itt olvashatja: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html