Jak działają samochody hybrydowe i jakie są rodzaje napędów hybrydowych?

Są napędzane przynajmniej przez dwa silniki, z których jeden jest spalinowy, a drugi – elektryczny. Obecnie takie pojazdy zyskują na znaczeniu, co wynika choćby z rygorystycznych limitów emisji spalin. Jak działają samochody hybrydowe i jakie są rodzaje napędów hybrydowych? Oto odpowiedź!

Firmą, która spopularyzowała samochody hybrydowe, jest Toyota. To właśnie spod jej ręki w 1997 roku wyszedł Prius pierwszej generacji, uznawany obecnie za jedno z najbardziej przełomowych aut w historii. Stało się w to w momencie, gdy o motoryzacji zaczynano myśleć przez pryzmat ekologii.

Do tej pory Toyota stanowi synonim samochodu hybrydowego – zupełnie jak Jeep w przypadku aut terenowych, czy adidasy w odniesieniu do obuwia sportowego. Takie samochody mają mnóstwo zalet, ale z punktu widzenia przeciętnego użytkownika najważniejszą jest ograniczone zużycie paliwa, szczególnie w ruchu miejskim.

Czym są samochody hybrydowe?

Samochody hybrydowe korzystają z przynajmniej dwóch silników. Jeden, czyli spalinowy, stanowi główne źródło napędu. Z kolei drugi – wspomaga go. Obie jednostki zazwyczaj mogą pracować razem lub osobno.

Głównym założeniem samochodu hybrydowego jest ograniczenie zużycia paliwa. Udaje się to osiągnąć właśnie dzięki dodatkowemu silnikowi elektrycznemu. Jest on zasilany zazwyczaj przez niewielki akumulator, a pracę całego systemu spina jednostka sterująca.

Napęd hybrydowy działa różnie w zależności od rodzaju.

Jakie są rodzaje napędów hybrydowych?

Toyota Prius pierwszej generacji (i dwie kolejne) była klasyczną, pełną hybrydą (HEV). Z kolei poprzednie, jak i najnowsze wcielenie tego auta może być również hybrydą typu plug-in (PHEV). Czyli z możliwością ładowania z gniazdku.

Wyróżniamy jeszcze trzeci rodzaj hybrydowego układu napędowego. To tzw. miękkie hybrydy (MHEV), które są obecnie najpowszechniej dostępne.

MHEV (miękka hybryda) 

Układ miękkiej hybrydy to najtańszy sposób wejścia w świat hybryd. Jest on stosowany zarówno w silnikach benzynowych, jak i wysokoprężnych. Jego główną część stanowi niewielki generator, zastępujący jednocześnie rozrusznik i alternator. Uzupełnią go nieduży akumulator.

Większość łagodnych hybryd wykorzystuje 48-woltowy układ elektryczny. Czyli o wyższym napięciu niż w przypadku układów elektrycznych stosowanych w tradycyjnych silnikach spalinowych. Zasila on nie tylko alternator z funkcją rozrusznika, ale i inne podzespoły auta. Przykład? Choćby klimatyzacja.

Układ miękkiej hybrydy dostarcza niewielki dodatkowy zastrzyk mocy i momentu obrotowego. W odróżnieniu od innych hybryd samochód nie może być przez niego napędzany, ale zapewnia on inne korzyści.

Dzięki niemu w czasie jazdy ze niewielkim obciążeniem silnik spalinowy może zostać wyłączony nawet na kilkadziesiąt sekund. Poza tym układ ten pozwala też na uruchomienie systemu start-stop jeszcze przed zatrzymaniem się samochodu. Sam system działa z kolei bardziej płynnie niż w przypadku konwencjonalnego rozwiązania.

Kolejną zaletą układu miękkiej hybrydy jest zdolność do odzyskiwania energii z hamowania i przekształcania jej w energię elektryczną do zasilania akumulatora litowo-jonowego. Jakie daje korzyści ta cała technologia? Pozwala zaoszczędzić średnio nawet 15% paliwa.

HEV (pełna hybryda)

Samochody hybrydowe typu HEV wykorzystują już dwa źródła napędu – spalinowe lub elektryczne, albo oba jednocześnie. W oparciu o sposób dystrybucji mocy wyróżniamy trzy rodzaje hybryd HEV.

Hybryda szeregowa

W tej kombinacji spalinowa jednostka napędowa nie napędza bezpośrednio kół. Jej zadaniem jest ładowanie akumulatora, z którego prąd czerpie silnik elektryczny. I to właśnie on odpowiada za wprawianie samochodu w ruch.

Hybryda równoległa

W takiej hybrydzie koła napędza zarówno silnik spalinowy, jak i elektryczny. Oba współpracują ze sobą, zapewniając optymalną moc wyjściową. Akumulator jest tutaj ładowany przez spalinową jednostkę napędową.

Hybrydy równoległe nie mogą poruszać się w trybie czysto elektrycznym.

Hybryda szeregowo-równoległa

W tym rodzaju hybrydy silnik spalinowy i elektryczny mogą razem lub osobno wprawiać w ruch koła samochodu. Przełączanie pomiędzy silnikami i sposób ich pracy jest regulowane praktycznie na bieżąco. Taka hybryda umożliwia osiągnięcie wysokiej wydajności. Również i tutaj akumulator trakcyjny ładuje jednostka spalinowa.

Podobnie jak hybrydy MHEV, również i HEV-y odzyskują energię z hamowania. Jest ona następnie magazynowana w baterii. Często pełne hybrydy ruszają z miejsca wyłącznie z wykorzystaniem silnika elektrycznego, a czasem nawet cofają jedynie za jego pomocą.

PHEV (hybryda plug-in, ładowana z gniazdka)

Samochody hybrydowe PHEV stanowi pomost pomiędzy pełnymi hybrydami a pojazdami elektrycznymi. Najważniejszą innowację stanowi tutaj akumulator z możliwością ładowania z zewnętrznego źródła prądu.

W samochodach typu PHEV silnik elektryczny często znajduje się w obudowie skrzyni biegów. W ten sposób może przekazać moment obrotowy nie tylko na przednie i tylne koła, ale również do obu osi w modelach 4x4.

Niektórzy producenci stosują też osobny silnik przy tylnych kołach. Tak jest np. w hybrydowej Toyocie RAV4 z napędem na obie osie czy też w Alfie Romeo Tonale PHEV. W efekcie do tylnych kół trafia wyłącznie „elektryczny” moment obrotowy.

Hybrydowy układ napędowy: wady i zalety

Jak wszystko, samochód hybrydowy ma swoje zalety oraz wady.

MHEV (miękka hybryda)

Zalety:

• jeździ praktycznie jak każdy konwencjonalny samochód spalinowy
• zazwyczaj oferuje lepsze osiągi przy niższym zużyciu paliwa
• nie wymaga ładowania
• poprawia działanie układy start-stop

Wady:

• nie pozwala na napędzanie auta wyłącznie energią elektryczną
• zapewnia ograniczony zastrzyk mocy i momentu obrotowego

HEV (pełna hybryda)

Zalety:

• często są mniej skomplikowane niż auta czysto spalinowe (hybrydy Toyoty nie mają np. alternatora, sprzęgła, koła dwumasowego, pasków klinowych itd.)
• pozwalają na ograniczenie zużycia paliwa, szczególnie w mieście
• mogą napędzać auto wyłącznie za pomocą silnika elektrycznego
• dzięki hamowaniu rekuperacyjnemu „oszczędzają” układ hamulcowy
• zapewniają cichą, miękką pracę przy jeździe z niedużym obciążeniem

Wady:

• stosunkowo wysoki koszt zakupu
• dość wysokie zużycie paliwa na autostradzie
• wyższa masa względem aut czysto spalinowych
• natarczywe wycie silnika na wysokich obrotach (szczególnie w starszych autach z przekładnią CVT)

PHEV (hybryda plug-in, ładowana z gniazdka)

Zalety:

• pozwalają na jazdę bez emisji dwutlenku węgla (przy systematycznym ładowaniu z gniazdka)
• zazwyczaj zapewniają bardzo dobre osiągi
• łączą ze sobą zalety aut spalinowych i elektrycznych

Wady:

• często bardzo wysoka cena zakupu
• wyraźnie zwiększona masa własna (nawet o 300 kg)
• mają sens wyłącznie przy systematycznym ładowaniu
• wiele plug-inów po rozładowaniu akumulatora zużywa dużo paliwa
• skomplikowana konstrukcja
• często niewielkie zbiorniki paliwa (musi być miejsca dla baterii) ograniczają ich zasięg

Polecane samochody hybrydowe w 2023 roku

Tak naprawdę najbardziej polecane są hybrydy Toyoty (HEV). Nieskomplikowane, trwałe, sprawdzone i oszczędne w mieście oraz w trasie – pozwalają na niedrogą jazdę. Wada układów hybrydowych tego japońskiego wytwórcy to jednostajne wycie przy korzystaniu z maksymalnych osiągów. Choć i tak mniejsze niż w modelach sprzed lat.

Toyota Yaris/Mazda 2

Mazda od niedawna na polskim rynku sprzedaje bliźniaczy do Toyoty Yaris model 2. Oba auta wykorzystują ten sam układ hybrydowy (HEV).

Silnik: 1.5 l + elektr.
Moc: 116 KM
Średnie zużycie paliwa: 3,8-4,4 l/100 km
Cena: od 92 900 zł (Toyota), 91 900 zł (Mazda)

Toyota Corolla Sedan 1.8 Hybrid 140 KM e-CVT

Najpopularniejszy obecnie model w Polsce to jednocześnie najpopularniejsza nowa hybryda na naszym rynku.

Moc: 140 KM
Średnie zużycie paliwa: 4,4-4,7 l/100 km
Cena: 118 900 zł

Hyundai Kona Hybrid 1.6 GDI 6DCT 2WD

Pierwsza generacja Kony oferowana jest z trzema różnymi rodzajami napędów do wyboru. Obok spalinowego i elektrycznego, występuje też jako hybryda HEV. Na tle Toyoty wyróżnia się zastosowaniem automatycznej przekładni dwusprzęgłowej, a nie CVT.

Moc: 141 KM
Średnie zużycie paliwa: 4,9-5,1 l/100 km
Cena: od 119 000 zł

Toyota RAV4 2.5 Hybrid Dynamic Force 218 KM FWD e-CVT

Kompaktowy SUV Toyota jest dostępny w wariantach z napędem przednim lub 4x4. W tym drugim przypadku tylne koła w ruch wprawia dodatkowy silnik elektryczny.

Moc: 218 KM
Średnie zużycie paliwa: 5,6-5,8 l/100 km
Cena: od 187 900 zł

Kia Sorento 1-6 T-GDI HEV

Koreański SUV klasy średniej to znakomite auto rodzinne. Jego napęd hybrydowy nie jest tak oszczędny jak w przypadku choćby RAV4.

Moc: 230 KM
Średnie zużycie paliwa: 6,8-7,5 l/100 km
Cena: od 186 900 zł

Toyota Camry 2.5 Hybrid Dynamic Force 218 KM e-CVT

Limuzyna klasy wyższej, oferowana wyłącznie z napędem hybrydowym. Pasuje on idealnie do jej spokojnego, komfortowego charakteru.

Moc: 218 KM
Średnie zużycie paliwa: 5,3-5,6 l/100 km
Cena: od 178 900 zł

Samochody hybrydowe: podsumowanie

Samochody z układami miękkiej hybrydy (MHEV) już należy zaliczać do aut spalinowych. Stały się one obecnie tak powszechne, że coraz częściej wypierają klasyczne jednostki napędowe bez hybrydowego wspomagania. Z kolei plug-iny (PHEV) coraz częściej są uważane za ślepy zaułek. Drogie i ciężkie, aby należycie spełniały swoją funkcje, muszę być systematycznie ładowane z gniazdka.

Dlatego też najlepszym wyborem dla oszczędnych kierowców są pełne hybrydy (HEV). Nie tak kosztowne, jak PHEV-y, przekonują oszczędną naturą w mieście, oraz wysoką niezawodnością.