Czym jest samochód hybrydowy? Rodzaje, schematy i zasada działania

Samochód hybrydowy łączy silnik spalinowy (ICE) z silnikiem elektrycznym, co skutkuje niższym zużyciem paliwa i ograniczeniem emisji spalin. Im wydajniejszy system hybrydowy, tym mocniejszych akumulatorów potrzebuje — a co za tym idzie, tym wyższa cena. Oto wszystko, co powinieneś wiedzieć o tym, jak działają samochody hybrydowe i co je wyróżnia.

Łagodne hybrydy a pełne hybrydy: czym się różnią?

W zależności od roli, jaką silnik elektryczny odgrywa w układzie napędowym, hybrydy dzielą się na dwie główne kategorie: łagodne i pełne.

• Łagodne hybrydy wykorzystują silnik elektryczny jako wsparcie dla silnika spalinowego. Dobrze znany przykład to hatchback Honda Insight. Silnik elektryczny wspomaga podczas przyspieszania, ale nie jest w stanie samodzielnie napędzać samochodu.
• Pełne hybrydy mogą pokonać pewien dystans wyłącznie na zasilaniu elektrycznym, bez uruchamiania silnika spalinowego. Lexus RX 400h to klasyczny przykład tego typu pojazdu.

Istnieje również trzecia, luźno zdefiniowana kategoria, nazywana niekiedy mikrohybrydami — termin marketingowy używany do opisania pojazdów z systemem start/stop. Jest to jednak zasadniczo zaawansowany generator, a nie prawdziwy układ hybrydowy, ponieważ żaden silnik elektryczny nie przekazuje momentu obrotowego na koła.

3 główne schematy układu napędowego hybrydy

Hybrydowe układy napędowe występują w trzech podstawowych konfiguracjach: szeregowej, równoległej i szeregowo-równoległej. Każda z nich ma odrębne cechy, zalety i typowe zastosowania.

1. Hybryda szeregowa

Hybryda szeregowa to najstarsza konfiguracja, wynaleziona w 1899 roku przez Ferdinanda Porsche. W tym schemacie:

• Koła napędzane są wyłącznie przez silnik elektryczny.
• Silnik spalinowy o małej pojemności obraca generatorem w celu wytworzenia energii elektrycznej — nigdy nie napędza bezpośrednio kół.
• Nie jest potrzebna tradycyjna skrzynia biegów ani silnik spalinowy o dużej mocy.
• Wymagane są akumulatory o dużej pojemności (zazwyczaj niklowo-wodorkowe).

Ten schemat jest dziś rzadziej spotykany w samochodach osobowych, ale jest powszechnie stosowany w wywrotkach kopalnianych, autobusach i lokomotywach.

2. Hybryda równoległa

Opatentowana w 1905 roku przez niemieckiego inżyniera Henri Piepera, hybryda równoległa jest zdecydowanie najczęściej stosowaną konfiguracją. Stanowi podstawę niemal wszystkich pojazdów z łagodną hybrydą. Kluczowe cechy to:

• Mocny silnik elektryczny (zazwyczaj 10–15 kW) wspomaga silnik spalinowy podczas przyspieszania.
• Silnik elektryczny odzyskuje i magazynuje energię również poprzez hamowanie regeneracyjne.
• Zazwyczaj stosowana jest przekładnia CVT (bezstopniowa skrzynia biegów) lub przekładnia planetarna.
• Źródłami zasilania są akumulatory litowo-jonowe lub litowo-polimerowe.
• W porównaniu z hybrydami szeregowymi potrzebna jest mniejsza pojemność akumulatora, co utrzymuje niższe koszty.

Honda przyjęła unikalne podejście, wyposażając swoje coupé hybrydowe CR-Z w sześciobiegową mechaniczną skrzynię biegów. Niektórzy producenci samochodów badają również superkondensatory, które przez krótki czas mogą dostarczać bardzo dużą moc, jako alternatywę dla konwencjonalnych akumulatorów.

3. Hybryda szeregowo-równoległa

Konfiguracja szeregowo-równoległa łączy elementy obu schematów i najlepiej ilustrują ją Toyota Prius oraz modele Lexusa z oznaczeniem „h”, wszystkie zasilane zastrzeżonym systemem HSD (Hybrid Synergy Drive) Toyoty.

Jak to działa:

• Przekładnia planetarna umożliwia silnikowi spalinowemu i elektrycznemu pracę razem lub niezależnie.
• Silnik spalinowy napędza koła, jednocześnie zasilając generator.
• Nie jest potrzebna tradycyjna skrzynia biegów — zamiast tego elektronika pokładowa reguluje prędkość silników i generatora.
• Rezultatem jest przekładnia ECVT (Elektrycznie Sterowana Bezstopniowa Skrzynia Biegów), zapewniająca płynne i efektywne przeniesienie napędu.

Jakich silników używają samochody hybrydowe?

Zdecydowana większość pojazdów hybrydowych używa silników benzynowych, z których wiele pracuje w cyklu Atkinsona — konstrukcji z krótszym skokiem sprężania, która poprawia sprawność cieplną i zmniejsza emisję spalin. Sprawia to, że hybrydy benzynowo-elektryczne są doskonałe zarówno pod względem ekonomiki paliwowej, jak i wpływu na środowisko.

Dlaczego hybrydy diesla-elektryczne nie są bardziej powszechne? Kilka kluczowych powodów:

• Największy rynek hybrydowy — Ameryka Północna — historycznie charakteryzował się niskim udziałem dieselowych samochodów osobowych.
• Silniki diesla są droższe w produkcji niż benzynowe, co podnosiłoby i tak już znaczną premię cenową hybryd.
• Silniki benzynowe w cyklu Atkinsona osiągają już znakomitą wydajność w połączeniu z silnikiem elektrycznym.

To jest tłumaczenie. Oryginał możesz przeczytać tutaj: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html