Napęd hybrydowy

Funkcja

Dzięki współdziałaniu najnowocześniejszych komponentów systemowych udało się zintegrować napęd hybrydowy z pojazdami seryjnymi przeznaczonymi do codziennego użytku, zapewniającymi imponujący zasięg i wysoką sprawność. 

Rodzaje napędów

W przypadku pojazdów z napędem hybrydowym dostępnych jest kilka opcji rodzaju napędu. Oto przegląd możliwych rodzajów napędu: 

• Napęd szeregowy 

  Silnik spalinowy napędza generator. Z kolei silnik elektryczny wykorzystuje energię elektryczną z generatora do napędzania pojazdu. Przekazywanie mocy odbywa się w układzie szeregowym: silnik spalinowy, generator, silnik elektryczny 
   

• Napęd równoległy 

  Zarówno silnik spalinowy, jak i silnik elektryczny napędzają koła napędowe. W tym przypadku następuje sumowanie mocy obu zespołów napędowych. Przepływ mocy odbywa się równolegle z silnika spalinowego i/lub silnika elektrycznego.
   

• Napęd z rozgałęzieniem mocy 

  W napędzie z rozgałęzieniem mocy połączono koncepcję szeregową i równoległą. W tym przypadku napęd może być realizowany albo wyłącznie przez silnik elektryczny (szeregowa konwersja energii za pomocą silnika spalinowego i generatora), albo przez silnik elektryczny z równoległym silnikiem spalinowym.
   

• Przedłużacz zasięgu 

  Kolejną możliwością technologii hybrydowej jest zastosowanie przedłużacza zasięgu. Jest to niewielki silnik spalinowy z generatorem. Gdy akumulator jest rozładowany, dostarcza on energię do napędu elektrycznego. W pojazdach z przedłużaczem zasięgu napęd elektryczny jest jeszcze wydajniejszy i umożliwia jazdę wyłącznie na napędzie elektrycznym. Zasięg jest wystarczająco duży, aby zaspokoić średnie dzienne potrzeby związane z mobilnością. Zasięg podczas jazdy wyłącznie na napędzie elektrycznym wynosi około 80 kilometrów. Na dłuższych trasach przedłużacz zasięgu zapewnia większy zasięg poprzez doładowywanie akumulatora.
   

  Jakie elementy składowe posiadają pojazdy elektryczne z przedłużaczem zasięgu?

  • Elektryczny napęd osiowy
  • Falownik 
  • Ładowarka
  • Kooperacyjny system hamowania regeneracyjnego 
  • Akumulator wysokonapięciowy
  • Przedłużacz zasięgu (silnik spalinowy – często w wersji silnika Wankla)
     

  Jakie są zalety przedłużacza zasięgu?

  • Zmniejsza zużycie paliwa i emisję CO₂ nawet o 90 procent
  • Zapewnia „gwarancję mobilności”
  • Większa przyjemność z jazdy dzięki efektowi „boost” silnika elektrycznego
  • Odzysk energii hamowania
  • Brak emisji hałasu

Rodzaje układów napędowych hybrydowych

W zależności od poziomu mocy w napędach hybrydowych często rozróżnia się następujące rodzaje: 

• Hybryda łagodna 

  W układach typu „mild hybrid” wspólna moc silnika spalinowego i napędu elektrycznego wykorzystywana jest jako funkcja „boost”. Oznacza to, że silnik elektryczny wspomaga silnik spalinowy, na przykład podczas przyspieszania. W tej wersji hybrydowej nie ma możliwości jazdy wyłącznie na napędzie elektrycznym.
   

• Silna hybryda 

  W tym wariancie napędu hybrydowego możliwa jest jazda wyłącznie na napędzie elektrycznym na krótkich odcinkach.
   

• Hybryda typu plug-in 

  W tym wariancie hybrydowym jazda wyłącznie na napędzie elektrycznym jest możliwa również na dłuższych odcinkach.

Elementy pojazdu hybrydowego

Pojazd hybrydowy składa się zasadniczo z następujących elementów układu: 

• Silnik elektryczny 

  Sercem nowoczesnego pojazdu z napędem hybrydowym jest tak zwany „silnik elektryczny”. 

  Silnik elektryczny pełni dwie funkcje:

  • Jako silnik napędza pojazd energią elektryczną. 
  • Jako generator pomaga przekształcać energię kinetyczną powstającą podczas hamowania w energię elektryczną

   

• Falownik

  Falownik, zwany również elektroniką mocy, stanowi ogniwo łączące akumulator z silnikiem elektrycznym. Przekształca on napięcie stałe z akumulatora o dużej mocy na napięcie przemienne. 

   

• Kooperacyjny system hamowania regeneracyjnego

  Podczas tradycyjnego hamowania energia hamowania pojazdu jest wytwarzana z paliwa. Jest ona następnie przekształcana w ciepło i traci się. Współpracujący system hamowania regeneracyjnego zapewnia, że jak najwięcej energii hamowania jest odzyskiwane i magazynowane jako energia elektryczna. Do spowolnienia pojazdu wykorzystywany jest generator. Klasyczne hamulce kołowe są uruchamiane tylko wtedy, gdy wymagania hamowania przekraczają możliwości generatora. Jednocześnie system hamowania regeneracyjnego spełnia te same wymagania bezpieczeństwa, co konwencjonalne układy hamulcowe.

   

• Akumulator wysokonapięciowy

  Akumulator wysokonapięciowy zasila silnik elektryczny energią elektryczną podczas jazdy w trybie elektrycznym. Podczas jazdy z silnikiem spalinowym oraz podczas hamowania regeneracyjnego jest ona ładowana przez silnik elektryczny. Zastosowano przy tym bezpieczne, wydajne i wysokiej jakości akumulatory litowo-jonowe wyposażone w system zarządzania akumulatorem.

Bezpieczeństwo

Układ wysokiego napięcia w pojazdach z napędem hybrydowym jest zabezpieczony konstrukcyjnie w taki sposób, że w normalnych warunkach kierowca nie ma z nim kontaktu. Ze względów bezpieczeństwa prace przy pojazdach z napędem hybrydowym mogą być wykonywane wyłącznie przez specjalistów posiadających odpowiednią wiedzę na temat systemu oraz specjalistyczne dodatkowe kwalifikacje, takie jak na przykład ukończone szkolenie z zakresu wysokiego napięcia. 

Nie tylko specjaliści w warsztatach są coraz częściej szkoleni w zakresie napędów hybrydowych. Również organizacje pomocowe, takie jak służby ratownicze, straż pożarna, THW i firmy holownicze, przechodzą w tym zakresie dalsze szkolenia. Dzięki temu podczas akcji ratowniczych z udziałem pojazdów z napędem hybrydowym, które uległy wypadkowi, można zminimalizować potencjalne dodatkowe zagrożenia dla ratowników. Również akumulator wysokonapięciowy jest odpowiednio zamknięty w obudowie, dzięki czemu nawet w razie wypadku nie stanowi on dodatkowego zagrożenia.

Ochrona środowiska

Silnik elektryczny odciąża silnik spalinowy, zwłaszcza w sytuacjach, w których zużycie paliwa jest wysokie, jak na przykład podczas ruszania i przyspieszania. W ten sposób przyczynia się do obniżenia zużycia paliwa i emisji CO₂ oraz innych zanieczyszczeń. Dla porównania: konwencjonalny układ napędowy zużywa nawet o 25 procent więcej paliwa. Ponadto pojazdy z napędem wyłącznie elektrycznym są praktycznie bezgłośne. Ma to bardzo pozytywny wpływ na środowisko naturalne.