Jak działa samochód hybrydowy?
Weronika Bazarnik,
3 lata temu
7 min czytania
Samochody hybrydowe i elektryczne na dobre zagościły na polskich drogach. Są coraz częściej wybierane przez kierowców, którzy z jednej strony chcą ograniczyć swój negatywny wpływ na środowisko naturalne, a z drugiej po prostu zaoszczędzić na paliwie. Mimo rosnącej popularności hybryd, wiele osób wciąż nie zdaje sobie sprawy z tego, jak auta tego typu działają. Zapoznaj się więc z naszym kompleksowym poradnikiem dotyczącym samochodów hybrydowych!
Z tego artykułu dowiesz się:
- jakie rodzaje aut hybrydowych wyróżniamy,
- jak działają samochody hybrydowe różnych typów,
- jak zbudowany jest samochód hybrydowy i jak się go ładuje.
Co to jest samochód hybrydowy?
Samochód hybrydowy to pojazd, który wykorzystuje dwa różne źródła napędu – spalinowe i elektryczne. Celem wprowadzenia takiego układu jest zniwelowanie wad konwencjonalnego silnika, który cechuje się przecież niską sprawnością cieplną. Sprawia ona, że tylko niewielki procent spalanego paliwa służy napędzaniu podzespołów samochodowych. Nawet ponad 50% benzyny można natomiast uznać za straty energetyczne.
W silniku elektrycznym próżno szukać takich wad. Jest on rozwiązaniem zdecydowanie bardziej ekonomicznym i przyjaznym środowisku niż napęd spalinowy. Niestety w pełni „zielone” samochody wciąż mają swoje ograniczenia, więc minie jeszcze trochę czasu, zanim staną się naszą codziennością. Póki co lukę tę wypełniają właśnie hybrydy.
Rodzaje aut hybrydowych
Sposób działania napędu hybrydowego zależy od jego rodzaju. Na rynku spotkasz się z trzema głównymi odmianami:
- Mikrohybryda (micro hybrid) – to pojazd, który wykorzystuje silnik elektryczny wyłącznie w momencie rozruchu napędu spalinowego. Zastąpione zostają w ten sposób alternator oraz rozrusznik. Dzięki temu jednostka elektryczna pełni jeszcze jedną istotną funkcję – podczas jazdy działa jak generator prądu, odzyskując energię podczas zwalniania i hamowania. Jej zapas przechowywany jest z kolei w akumulatorze, który obraca wał korbowy w momencie rozruchu, przekładając się na mniejsze opory, a więc i mniejsze spalanie.
- Miękka hybryda (mild hybrid) – działa podobnie do mikrohybrydy, z tym że cechuje się nieco bardziej zaawansowanym charakterem. Funkcja silnika elektrycznego ogranicza się tu do odzyskiwania energii w momencie hamowania i zwalniania, ale także do wspomagania jednostki spalinowej podczas przyspieszania. Konwencjonalny silnik zostaje więc znacząco odciążony w sytuacjach, w których zużywa najwięcej paliwa.
- Pełna hybryda (full hybrid) – właśnie tej grupy pojazdów dotyczy najczęściej pojęcie samochodu hybrydowego. Silnik elektryczny może tu nie tylko odzyskiwać energię i wspierać napęd spalinowy, ale także samodzielnie napędzać auto.
Jak działa samochód hybrydowy?
Auta hybrydowe mogą występować w kilku wariantach różniących się sposobem połączenia silnika spalinowego z elektrycznym. Główna klasyfikacja obejmuje:
- hybrydy szeregowe,
- hybrydy równoległe,
- oraz hybrydy mieszane (szeregowo-równoległe).
Przyjrzyjmy się im wszystkim po kolei i odpowiedzmy sobie na pytanie, na czym polegają różnice w ich budowie.
Hybryda szeregowa
W samochodach tego typu silnik spalinowy nie jest połączony z kołami napędzanej osi. Oznacza to, że jego rola została sprowadzona do generowania prądu, który wykorzystywany jest przez jednostkę elektryczną. Dopiero ona faktycznie wprawia pojazd w ruch. W teorii, hybrydy szeregowe wykorzystują więc dwa silniki, ale za bezpośredni napęd odpowiada tylko jeden – elektryczny.
Zaleta takiego rozwiązania polega na tym, że silnik benzynowy cały czas pracuje w optymalnych dla niego warunkach, czyli pod niewielkim obciążeniem i we właściwym przedziale obrotów. Skutkuje to oczywiście mniejszym zużyciem paliwa. Co więcej, bateria pojazdu nie musi być ładowana z sieci, ponieważ niezbędny prąd generowany jest przez silnik spalinowy. Ten uruchamia się, gdy zgromadzona w akumulatorach energia spada do określonego poziomu.
Hybryda równoległa
W hybrydach równoległych osie napędzane są silnikiem spalinowym. Jednostka elektryczna pełni natomiast funkcję wspomagającą. W kategorii tej znajdziesz zarówno modele z jednym, jak i z dwoma sprzęgłami.
Układ jednosprzęgłowy cechuje się stałym połączeniem silnika elektrycznego ze spalinowym. Takie rozwiązanie nie pozwala na ich niezależne wykorzystywanie. Niektóre samochody tego typu mogą pracować w trybie elektrycznym, ale tylko przy niewielkich prędkościach – na przykład podczas ruszania lub jazdy w korku.
Układ dwusprzęgłowy oznacza brak stałego połączenia pomiędzy dwoma silnikami. Są one rozdzielone przez sprzęgło, dzięki czemu każdy napęd można wykorzystywać niezależnie. W tym przypadku silnik elektryczny pozwala na jazdę z większymi prędkościami niż sam ruch wału korbowego.
Warto wspomnieć jeszcze o układzie o rozdzielnych osiach. W takich hybrydach pomiędzy silnikami nie występuje żadne połączenie. Każdy z nich napędza osobną oś – na przykład jednostka spalinowa przednią, a elektryczna tylną. Jeśli obie pracują jednocześnie, kierowca korzysta z napędu na cztery koła o szerokim przedziale mocy. Układ tego typu nie może jednak zastępować alternatora i rozrusznika.
Hybryda mieszana: szeregowo-równoległa
Jak łatwo się domyślić, układ mieszany łączy cechy napędu szeregowego i równoległego. Wykorzystuje jeden silnik benzynowy i dwa elektryczne, a moc tego pierwszego rozdzielana jest na mechaniczną i elektryczną. Koła mogą być napędzane energią jednostki spalinowej, ale także elektrycznej. Takie rozwiązanie przekłada się na wysoką sprawność układu przy jednoczesnym zachowaniu względnie prostej i niezawodnej konstrukcji.
Jak zbudowany jest samochód hybrydowy?
Kluczowym elementem auta z napędem hybrydowym jest przekładnia planetarna, która łączy silnik spalinowy, generator oraz jednostkę elektryczną. Sumuje momenty obrotowe i dokonuje podziału prędkości obrotowej wału silnika konwencjonalnego pomiędzy koła i generator. Można zatem uznać, że element ten pełni funkcję sterowanej elektronicznie skrzyni biegów.
W samochodzie z napędem hybrydowym silnik elektryczny ma przede wszystkim wspierać jednostkę spalinową w najbardziej wymagających momentach, czyli podczas ruszania i przyspieszania. Pełne hybrydy pozwalają oczywiście także na pokonywanie pewnych odległości bez uruchamiania silnika spalinowego.
Wydajny system odzyskiwania energii z hamowania sprawia, że samochód hybrydowy teoretycznie nie potrzebuje ładowania z zewnętrznego źródła. Dystans pokonywany w trybie elektrycznym nic więc nie kosztuje, a jednocześnie znacząco wpływa na zmniejszenie średniego zużycia paliwa. Każdy rodzaj hybrydy może jednak występować w wariancie plug-in, cechującym się akumulatorem trakcyjnym o znacznie większej pojemności. Gwarantuje to pojazdowi zasięg rzędu 20 – 50 km na samym napędzie elektrycznym.
Jak ładować samochód hybrydowy?
Samochód z napędem hybrydowym (o ile wyposażony jest w opcję plug in – więcej na ten temat znajdziesz w artykule: Hybryda plug in) można ładować w ten sam sposób co pojazdy elektryczne. Do dyspozycji masz więc następujące opcje:
- Gniazdko sieciowe w garażu – aby skorzystać z tej możliwości, musisz posiadać specjalną ładowarkę, która przeważnie dołączona jest do zestawu z samochodem. Ładowanie pojazdu w ten sposób trwa dość długo, ale ze względu na niewielką pojemność akumulatory hybryd plug-in napełniają się względnie szybko.
- Wallbox – to urządzenie, które pozwala znacząco przyspieszyć ładowanie samochodu hybrydowego typu plug-in w domu. Można podłączyć je bezpośrednio do instalacji elektrycznej i zamontować na przykład na ścianie garażu. Wydaje się, że w przypadku mało pojemnych akumulatorów hybryd takie udogodnienie nie jest niezbędne, ale jeśli myślisz o inwestycji w samochód elektryczny w przyszłości, możesz zainteresować się wallboxem już teraz. (Więcej na temat działania Wallboxa napisaliśmy w tym artykule.)
- Publiczna stacja ładowania – czyli sposób na szybkie ładowanie hybryd typu plug-in w przestrzeni publicznej. Opłaty za korzystanie z takiej stacji będą oczywiście wyższe niż koszty domowej energii elektrycznej. Zauważ jednak, że samochody tego typu mają zazwyczaj zbyt małe akumulatory, aby można je było ładować prądem stałym (DC). Zapomnij więc raczej o szybkich stacjach, ograniczając się do tych oferujących prąd przemienny (AC).
Czy warto zainwestować w samochód hybrydowy?
Skoro wiesz już, jak działa samochód hybrydowy, pora zastanowić się nad tym, czy jest to inwestycja godna uwagi. Dla porównania można zestawić go z alternatywą w postaci auta z napędem konwencjonalnym oraz pojazdem całkowicie elektrycznym.
Samochód hybrydowy niewątpliwie pozwala zmniejszyć zużycie paliwa, co czyni z niego rozwiązanie ekonomiczne, a zarazem bardziej przyjazne środowisku niż tradycyjne auto korzystające tylko z silnika spalinowego. Z drugiej jednak strony, to pojazd elektryczny okaże się najbardziej ekologicznym wyborem, ponieważ nie generuje on żadnych spalin i korzysta wyłącznie z „zielonej” energii. Zakładając, że pozyskujesz ją na przykład z paneli fotowoltaicznych, prowadząc samochód w ogóle nie szkodzisz środowisku.
Trzeba jednak przyznać, że elektromobilność w Polsce cały czas jest na dość wczesnym etapie rozwoju, toteż wielu osobom trudno zdecydować się na zakup samochodu elektrycznego już teraz. Dla jednych problematyczny okaże się jego zasięg i niedostatek szybkich stacji ładowania przy drogach. Dla innych barierą będzie sama cena elektryka. Pojazdy tego typu wciąż są bowiem dość kosztowne.
Biorąc te wszystkie aspekty pod uwagę, samochód hybrydowy wydaje się więc bardzo atrakcyjnym rozwiązaniem. Łączy on innowacyjność aut elektrycznych z funkcjonalnością charakterystyczną dla tradycyjnego silnika spalinowego. Z jednej strony jest wyborem ekonomicznym i ekologicznym, a z drugiej – czysto praktycznym. Może okazać się dla Ciebie znakomitym pomostem pomiędzy dotychczasowym pojazdem benzynowym a elektrykiem, w którego zainwestujesz w przyszłości.
Zastanawiając się nad inwestycją w elektromobilność, pamiętaj, że wiele akcesoriów niezbędnych dla aut elektrycznych oraz hybryd znajdziesz w asortymencie naszego sklepu internetowego!
Polecane akcesoria do aut EV i hybrydowych
