Čo je hybridné auto? Typy, schémy a princíp fungovania

Hybridné auto kombinuje spaľovací motor (SM) s elektromotorom, čo vedie k nižšej spotrebe paliva a zníženiu výfukových emisií. Čím efektívnejší je hybridný systém, tým výkonnejšie batérie potrebuje — a tým vyššia je aj jeho cena. Tu je všetko, čo potrebujete vedieť o tom, ako hybridné autá fungujú a čo ich odlišuje od ostatných.

Mild hybridy vs. plné hybridy: Aký je rozdiel?

V závislosti od úlohy, ktorú elektromotor zohráva v pohonnom systéme, sa hybridy delia do dvoch hlavných kategórií: mild a plné.

• Mild hybridy využívajú elektromotor ako pomocníka spaľovacieho motora. Známym príkladom je hatchback Honda Insight. Elektromotor pomáha pri akcelerácii, ale nemôže auto poháňať samostatne.
• Plné hybridy môžu prejsť určitú vzdialenosť len na elektrickú energiu, bez toho, aby spaľovací motor vôbec bežal. Lexus RX 400h je klasickým príkladom tohto typu.

Existuje aj tretia, voľne definovaná kategória, ktorá sa niekedy nazýva mikrohybridy — marketingový termín používaný na opis vozidiel so systémom štart/stop. V podstate ide iba o pokročilý generátor, nie o skutočné hybridné riešenie, pretože žiadny elektromotor neprenáša krútiaci moment na kolesá.

3 hlavné schémy hybridného pohonného systému

Hybridné pohonné systémy existujú v troch základných konfiguráciách: sériová, paralelná a sériovo-paralelná. Každá má odlišné charakteristiky, výhody a typické oblasti použitia.

1. Sériový hybrid

Sériový hybrid je najstaršia konfigurácia, vynájdená v roku 1899 Ferdinandom Porschem. V tejto schéme:

• Kolesá sú poháňané výhradne elektromotorom.
• Spaľovací motor malého objemu otáča generátorom na výrobu elektriny — nikdy priamo nepohání kolesá.
• Nie je potrebná tradičná prevodovka ani výkonný spaľovací motor.
• Sú potrebné batérie s veľkou kapacitou (zvyčajne niklovo-metalhydridové).

Táto schéma je dnes v osobných autách menej bežná, ale široko sa používa v lomových sklápačoch, autobusoch a lokomotívach.

2. Paralelný hybrid

Paralelný hybrid, patentovaný v roku 1905 nemeckým inžinierom Henrim Pieperom, je zďaleka najpoužívanejšou konfiguráciou dnes. Je základom takmer všetkých mild hybridných vozidiel. Medzi kľúčové charakteristiky patria:

• Výkonný elektromotor (zvyčajne 10–15 kW) pomáha spaľovaciemu motoru pri akcelerácii.
• Elektromotor tiež rekuperuje a uchováva energiu prostredníctvom rekuperačného brzdenia.
• Zvyčajne sa používa CVT (plynulo variabilná prevodovka) alebo planetové súkolesie.
• Zdrojmi energie sú lítium-iónové alebo lítium-polymérové batérie.
• V porovnaní so sériovými hybridmi je potrebná menšia kapacita batérie, čo udržuje náklady nižšie.

Honda zvolila jedinečný prístup tým, že vybavila svoje kupé CR-Z so spaľovacím a elektrickým motorom šesťstupňovou mechanickou prevodovkou. Niektorí výrobcovia automobilov tiež skúmajú superkapacitory, ktoré môžu na krátku dobu dodať veľmi vysoký výkon, ako alternatívu ku konvenčným batériám.

3. Sériovo-paralelný hybrid

Sériovo-paralelná konfigurácia kombinuje prvky oboch schém a najlepšie ju ilustruje Toyota Prius a modely Lexus s označením „h”, poháňané Toyotovým proprietárnym systémom HSD (Hybrid Synergy Drive).

Ako to funguje:

• Planetová prevodovka umožňuje spaľovaciemu motoru a elektromotoru pracovať spoločne alebo nezávisle.
• Spaľovací motor pohání kolesá a súčasne napája generátor.
• Nie je potrebná tradičná prevodovka — namiesto toho palubná elektronika reguluje rýchlosť motorov a generátora.
• Výsledkom je ECVT (elektro plynulo variabilná prevodovka), ktorá ponúka plynulý a efektívny prenos výkonu.

Aké motory používajú hybridné autá?

Drvivá väčšina hybridných vozidiel používa benzínové motory, z ktorých mnohé pracujú na Atkinsonovom cykle — konštrukcia s kratším kompresným zdvihom, ktorá zlepšuje termickú účinnosť a znižuje emisie. To robí z benzínovo-elektrických hybridov vynikajúce vozidlá z hľadiska spotreby paliva aj vplyvu na životné prostredie.

Prečo teda nie sú dieselovo-elektrické hybridy bežnejšie? Niekoľko kľúčových dôvodov:

• Najväčší trh s hybridmi — Severná Amerika — má historicky nízke rozšírenie dieselových osobných vozidiel.
• Dieselové motory sú drahšie na výrobu ako benzínové, čo by ešte viac zvýšilo už tak značnú cenovú prirážku za hybridné vozidlá.
• Benzínové motory s Atkinsonovým cyklom už dosahujú vynikajúcu účinnosť v kombinácii s elektromotorom.

Toto je preklad. Originál si môžete prečítať tu: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html