Kaj je hibridni avtomobil? Vrste, sheme in princip delovanja

Hibridni avtomobil združuje motor z notranjim zgorevanjem (MNZ) z električnim motorjem, kar povzroča nižjo porabo goriva in zmanjšane izpušne emisije. Bolj učinkovit kot je hibridni sistem, zmogljivejše akumulatorje potrebuje — in posledično višja je cena. Tukaj je vse, kar morate vedeti o delovanju hibridnih avtomobilov in kaj jih razlikuje.

Blagi hibridi vs. polni hibridi: Kakšna je razlika?

Glede na vlogo, ki jo električni motor igra v pogonskem sistemu, se hibridi delijo v dve glavni kategoriji: blagi in polni.

• Blagi hibridi uporabljajo električni motor kot pomočnika motorju z notranjim zgorevanjem. Znan primer je hatchback Honda Insight. Električni motor pomaga pri pospeševanju, vendar ne more samostojno poganjati avtomobila.
• Polni hibridi lahko prevozijo določeno razdaljo samo na električno energijo, brez delovanja MNZ. Lexus RX 400h je klasičen primer tega tipa.

Obstaja tudi tretja, ohlapno opredeljena kategorija, ki jo včasih imenujemo mikrohibridi — marketinški izraz za vozila s sistemom start/stop. Gre v bistvu le za napredni generator in ne za pravi hibridni sistem, saj noben električni motor ne prenaša navora na kolesa.

3 glavne sheme hibridnih pogonskih sistemov

Hibridni pogonski sistemi obstajajo v treh temeljnih konfiguracijah: serijska, vzporedna in serijsko-vzporedna. Vsaka ima svoje značilnosti, prednosti in tipične primere uporabe.

1. Serijski hibrid

Serijski hibrid je najstarejša konfiguracija, ki jo je leta 1899 izumil Ferdinand Porsche. V tej shemi:

• Kolesa poganja izključno električni motor.
• MNZ majhne prostornine vrti generator za proizvodnjo električne energije — nikoli neposredno ne poganja koles.
• Ni potreben tradicionalni menjalnik niti zmogljiv motor z notranjim zgorevanjem.
• Potrebni so akumulatorji z veliko zmogljivostjo (običajno nikljevega kovinskega hidrida).

Ta shema je danes manj pogosta v osebnih avtomobilih, a se široko uporablja v kamnolomskih tovornih vozilih s prekucnikom, avtobusih in lokomotivah.

2. Vzporedni hibrid

Vzporedni hibrid, ki ga je leta 1905 patentiral nemški inženir Henri Pieper, je daleč najpogosteje uporabljena konfiguracija danes. Je osnova skoraj vseh blagih hibridnih vozil. Ključne značilnosti vključujejo:

• Zmogljiv električni motor (običajno 10–15 kW) pomaga MNZ pri pospeševanju.
• Električni motor prav tako pridobiva in shranjuje energijo z regenerativnim zaviranjem.
• Običajno se uporablja CVT (zvezno spremenljivi menjalnik) ali planetni zobnik.
• Viri energije so litij-ionski ali litij-polimerni akumulatorji.
• V primerjavi s serijskimi hibridi je potrebna manjša kapaciteta akumulatorja, kar ohranja nižje stroške.

Honda je ubral edinstven pristop tako, da je svoje kupé CR-Z z bencinskim in električnim motorjem opremil s šeststopenjskim mehanskim menjalnikom. Nekateri proizvajalci avtomobilov prav tako preučujejo superkapacitorje, ki lahko za kratek čas zagotovijo zelo visoko moč, kot alternativo konvencionalnim akumulatorjem.

3. Serijsko-vzporedni hibrid

Serijsko-vzporedna konfiguracija združuje elemente obeh shem in jo najbolje ponazarjata Toyota Prius in modeli Lexus z oznako »h«, ki jih poganja Toyotin lastniški sistem HSD (Hybrid Synergy Drive).

Kako deluje:

• Planetni menjalnik omogoča MNZ in električnemu motorju, da delujeta skupaj ali neodvisno.
• MNZ poganja kolesa in hkrati napaja generator.
• Ni potreben tradicionalni menjalnik — namesto tega vozna elektronika uravnava hitrost motorjev in generatorja.
• Rezultat je ECVT (električni zvezno spremenljivi menjalnik), ki zagotavlja gladko in učinkovito oddajanje moči.

Katere motorje uporabljajo hibridni avtomobili?

Velika večina hibridnih vozil uporablja bencinske motorje, mnogi od njih delujejo po Atkinsonovem ciklu — zasnova s krajšim kompresijskim taktom, ki izboljšuje termično učinkovitost in zmanjšuje emisije. To naredi bencinsko-električne hibride odlične z vidika porabe goriva in vpliva na okolje.

Zakaj potem dizel-električni hibridi niso pogostejši? Nekaj ključnih razlogov:

• Največji trg hibridov — Severna Amerika — je zgodovinsko imel nizko razširjenost dizelskih osebnih vozil.
• Dizelski motorji so dražji za proizvodnjo od bencinskih, kar bi še bolj dvignilo že tako visoko cenovno premijo za hibridna vozila.
• Bencinski motorji z Atkinsonovim ciklom že dosegajo izjemno učinkovitost v kombinaciji z električnim motorjem.

To je prevod. Izvirnik si lahko preberete tukaj: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html