Samochody hybrydowe – działanie, rodzaje, zalety i wady

Samochody hybrydowe spotkać można obecnie w ofercie niemal każdego producenta. Katalogowo spalają one znacznie mniej paliwa od spalinowych odpowiedników, a co za tym idzie pozwalają ograniczyć emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Co to jest hybryda? Jak działa samochód hybrydowy? Jakie są rodzaje samochodów hybrydowych?

Czym właściwie jest hybryda i jak działa?

Definicja słownikowa hybrydy oznacza połączenie 2 elementów, które mimo różnic strukturalnych współpracują ze sobą. Opis ten świetnie przekłada się na silniki hybrydowe, ponieważ układ hybrydowy w motoryzacji oznacza połączenie dwóch rodzajów napędu (spalinowego oraz elektrycznego) do napędzania jednego samochodu.

Silnik elektryczny w układzie hybrydowym wykorzystany może być na dwa sposoby – może pełnić rolę prądnicy do ładowania akumulatorów lub kondensatora wskutek napędzania jednostką spalinową czy hamowania silnikiem. Hybryda wyposażona jest zazwyczaj w jednostkę spalinową o mocy, która wystarcza do jazdy bez pomocy silnika elektrycznego.

Całym układem napędowym zarządza elektronika, która steruje wszystkim w sposób zapewniający optymalny przepływ mocy oraz minimalizację utraty energii. Cecha ta jest dużym wyróżnieniem na tle klasycznych jednostek spalinowych. Hybryda stale walczy o jak najmniejsze straty energii i jak największy poziom jej odzyskiwania. Nadmiar energii wykorzystywany jest do ładowania baterii, która pozwala później na bezemisyjne przemieszczanie się. Klasyczne silniki spalinowe, w odróżnieniu od hybryd, tracą ogromne ilości energii w trakcie hamowania czy stania w korkach.

Co więcej, zwykłe jednostki spalinowe pracują zazwyczaj w cyklu spalania Otta. Nastawione są na wyciskanie jak największej ilości mocy z każdej kropli paliwa, co skutkuje zwiększoną utratą energii. Spora część samochodów hybrydowych pracuje z kolei w cyklu Atkinsona, w którym suw sprężania mieszanki paliwowej jest znacznie krótszy, dzięki czemu silnik ma znacznie większą sprawność w środkowym zakresie obrotów. Skutkuje to wyraźnym obniżeniem spalania i lepszą optymalizacją pracy podzespołów, dzięki czemu wydłuża się ich żywotność.

Jakie są rodzaje napędu hybrydowego?

Producenci samochodów oferują różne modele hybryd. Najpopularniejsze z nich to:

• mHEV (miękka hybryda) – zastosowany w niej silnik elektryczny pełni 2 funkcje (alternatora oraz rozrusznika). Jego moc nie jest wystarczająca do samodzielnego napędzania pojazdu, jednak może wspomóc pracę silnika spalinowego pod odpowiednim obciążeniem. Doskonale odzyskuje energię, którą wykorzystuje następnie do zasilania systemów pokładowych i usprawnienia działania systemu Start&Stop. Silnik elektryczny wspomaga jednostkę spalinową podczas ruszania oraz przyspieszania,
• HEV (pełna hybryda) – silnik elektryczny zamontowany w tym rodzaju hybrydy może pomagać silnikowi spalinowemu, a także napędzać pojazd o własnych siłach. Energia, która znajduje się w akumulatorach pozyskiwana jest z pracy silnika spalinowego lub w wyniku rekuperacji. Silnik elektryczny znacznie poprawia osiągi pojazdu oraz zmniejsza zużycie paliwa. Ładowanie akumulatora z zewnętrznego źródła nie jest możliwe,
• PHEV (hybryda plug-in) – ten rodzaj hybrydy wiąże się z dużym akumulatorem wysokonapięciowym zamontowanym w samochodzie, który ładować można z zewnętrznego źródła prądu. Dzięki takiemu rozwiązaniu samochód może przejechać tylko na napędzie elektrycznym nawet do kilkudziesięciu kilometrów. Nie potrzebuje silnika spalinowego do swobodnego przemieszczania się. Aby jednak w pełni z niego korzystać, niezbędne jest ładowanie akumulatorów. Po ich rozładowaniu hybryda plug-in działa tak jak klasyczna hybryda HEV.

Zalety i wady samochodów hybrydowych

Samochody hybrydowe to przede wszystkim znacznie niższe spalanie, a co za tym idzie zminimalizowanie wydzielania dwutlenku węgla do atmosfery. Poza tym, mają jeszcze kilka innych zalet, takich jak:

• niższy poziom hałasu – wynika z faktu, że część trasy pokonywać można tylko na silniku elektrycznym,
• niższe koszta eksploatacji – zastosowanie rekuperacji skutkuje mniejszym zużyciem elementów układu hamulcowego, a także wydłuża interwały wymiany oleju i filtrów.

Hybrydy nie są jednak rozwiązaniem idealnym. Ich główne wady to:

• większa masa – wynika z obecności dodatkowych akumulatorów i często przekłada się na gorsze właściwości jezdne,
• konieczność wymiany lub regeneracji akumulatorów trakcyjnych – akumulatory z czasem tracą swoją wydajność, przez co konieczna jest ich wymiana lub regeneracja. W zależności od eksploatacji, czynność tę należy wykonać co 5-15 lat,
• mniejszy bagażnik – hybrydy często mają mniejszy bagażnik od spalinowych odpowiedników. Wynika to z konieczności zmieszczenia akumulatorów,
• wyższa cena – auta hybrydowe są zazwyczaj droższe od spalinowych odpowiedników.

Jak jeździć hybrydą?

Jazda hybrydą niewiele różni się od jazdy klasycznym samochodem spalinowym. Warto jednak wiedzieć, jak wygląda optymalny styl jazdy, pozwalający na osiągnięcie jak najniższego spalania.

Na wstępie warto zaznaczyć, że hybryda zdecydowanie lepiej nadaje się do jazdy po mieście i na krótkich trasach. Pozwala to w pełni wykorzystać silnik elektryczny oraz rekuperację. Samochodem hybrydowym warto ruszać dynamicznie, aby osiągnąć określoną prędkość, a następnie starać się ją utrzymać, delikatnie muskając pedał przyspieszenia. Podczas przyspieszania pracują jednocześnie 2 silniki, które zapewniają możliwie najlepsze osiągi. Po ściągnięciu nogi z pedału przyspieszenia, silnik spalinowy całkowicie gaśnie lub spala niewielkie ilości paliwa.

Równie ważne jest odpowiednie zwalnianie i hamowanie – to dzięki tym dwóm czynnościom akumulator ma szansę się doładować dzięki działaniu rekuperacji. Warto więc przewidywać sytuację na drodze, aby w pełni wykorzystać ten proces. Niektóre modele hybryd pozwalają zmieniać poziom rekuperacji, dzięki czemu podczas jazdy możliwe jest zwalnianie aż do całkowitego zatrzymania, bez używania hamulców. Czynność taka skutkuje maksymalnym odzyskiem energii, którą wykorzystać można później podczas ruszania czy przyspieszania.

Źródła:

https://www.caranddriver.com/features/a26390899/what-is-hybrid-car/

https://www.consumerreports.org/cars/hybrids-evs/how-do-hybrid-cars-work-a1034181509/

www.aathornton.com/hybrid-vehicles-simple-guide/