Rzeczy które musisz wiedzieć o hybrydach

, Sławomir Herman
Rzeczy które musisz wiedzieć o hybrydach

W Polsce popularność samochodów o napędzie hybrydowym jest niewątpliwym sukcesem marki Toyota. To właśnie Japończycy zalewają nas falą technologii o takim napędzie oferując szeroką paletę modeli napędzanych połączonymi silnikami: spalinowym i elektrycznym. Samochód z napisem HYBRID już nikogo nie dziwi. Dziwić mogą natomiast rzeczy, których klienci nie do końca są świadomi, dlatego warto się z nimi zapoznać.

20 lat temu na rynek wjechała Toyota Prius

Spalinowo-elektryczny napęd hybrydowy, którego pionierem 20 lat temu była Toyota Prius, ma kilka odmian, które różnią się rozwiązaniami technicznymi i efektywnością. Najprostsze tzw. mikrohybrydy różnią się od zwykłych samochodów spalinowych jedynie zastąpieniem rozrusznika nieco większym silnikiem elektrycznym, który przy największym obciążeniu wspomaga silnik spalinowy.

Trzy rodzaje hybrydowego napędu

W hybrydach równoległych silnik elektryczny funkcjonuje równolegle z jednostką spalinową wyposażoną w skrzynię biegów, pełniąc przede wszystkim rolę wspomagającą, choć możliwa jest także jazda tylko na silniku elektrycznym.

Największy sukces odniósł napęd w pełni hybrydowy, który zadebiutował przed dwiema dekadami w Toyocie Prius. Silnik spalinowy jest w nim sprzężony z generatorem i silnikiem elektrycznym przez specjalną przekładnię planetarną, pełniącą rolę elektronicznie sterowanej przekładni bezstopniowej, co pozwala wyeliminować skrzynię biegów i sprzęgło. Napęd ten może pracować zarówno w trybie równoległym, jak i szeregowym, a także czysto elektrycznym.

10 faktów, z których często nie zdają sobie sprawy posiadacze hybryd:

  1. W pełni hybrydowa jednostka napędowa nie ma skrzyni biegów w tradycyjnym znaczeniu tego określenia, dlatego nie ma też biegu wstecznego – do jazdy wstecz wykorzystywany jest silnik elektryczny po zmianie kierunku jego obrotów.
  2. Choć akumulator trakcyjny, dostarczający energii podczas jazdy w trybie elektrycznym i przy wspomaganiu silnika spalinowego, jest źródłem prądu stałego, napędowy silnik elektryczny jest trójfazowym silnikiem prądu przemiennego. Takie podejście radykalnie ułatwia sterowanie napędem.
  3. Akumulator trakcyjny dostarcza prądu o napięciu ponad 200 woltów, które jest podwyższane przez elektroniczną przetwornicę aż do 650 woltów. Użycie wysokiego napięcia pozwala obniżyć natężenie prądu zasilającego silnik elektryczny, a dzięki temu wykorzystać przewody o mniejszej średnicy, a zatem ograniczyć ich masę.
  4. Za zasilanie silnika trakcyjnego odpowiada sterownik mocy, który przekształca prąd stały w trójfazowy prąd przemienny o parametrach precyzyjnie regulowanych przez komputer. Zmiana częstotliwości prądu pozwala regulować prędkość obrotową silnika, wytwarzany przezeń moment obrotowy zależy od napięcia, a zamiana kolejności faz powoduje zmianę kierunku obrotów silnika elektrycznego.
  5. Zbudowanie odpowiednio wydajnych sterowników mocy dla silników elektrycznych stało się możliwe dzięki wynalezieniu tranzystorów IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor – tranzystor bipolarny z izolowaną bramką), które trafiły na rynek dopiero w latach 90. ubiegłego wieku. Mimo ich dużej efektywności, układy sterownika mocy wydzielają dużo ciepła i dlatego muszą być chłodzone cieczą, podobnie jak silnik spalinowy.
  6. Akumulator trakcyjny podczas ładowania i rozładowywania wydziela znaczne ilości ciepła, w związku z tym wyposażony jest w aktywny układ chłodzenia wymuszonym obiegiem powietrza. Utrzymanie optymalnych parametrów pracy, a także precyzyjne sterowanie ładowaniem i rozładowaniem akumulatora przez komputer, pozwala zapewnić mu żywotność przekraczającą nawet 10 lat.
  7. W pełni hybrydowa jednostka napędowa nie ma alternatora ani rozrusznika – ich funkcję pełni generator, który może także działać jako silnik elektryczny przy uruchamianiu silnika spalinowego.
  8. Dodatkowy, klasyczny akumulator o napięciu 12 woltów, służący do zasilania układów elektronicznych i oświetlenia, ładowany jest przez przetwornicę podłączoną do instalacji wysokonapięciowej.
  9. Choć podczas ruszania i jazdy wstecz samochód hybrydowy korzysta wyłącznie z silnika elektrycznego, sto procent energii zużywanej przez hybrydę do poruszania się pochodzi ze spalania paliwa. Dlatego pojazdu z w pełni hybrydową jednostką napędową nie trzeba ładować z gniazdka.
  10. Istotną rolę dla zmniejszenia zużycia paliwa przez hybrydy ma hamowanie rekuperacyjne, podczas którego energia ruchu pojazdu zamieniana jest w energię elektryczną i gromadzona w akumulatorze. W ostatecznym rachunku pierwotnym źródłem tej energii jest spalanie paliwa, zużytego do rozpędzenia pojazdu.

Galeria