Elektromos a jövő? – IX. rész: Hibrid, hibrid, de mennyire?

Sokféle rendszert hívnak a gyártók hibridnek, van, ami csak marketing, van, ami ténylegesen segít valamennyit és van, ami még tisztán elektromos üzemmódban haladni is képes pár kilométert. Sőt a plug-in hibrid járművek, vagy más néven PHEV-ek még akár azt is lehetővé teszik, hogy akár hónapokig ne is nézzünk benzinkút után.

 

Az alábbiakban a hibridizálás mértéke szerint csoportosítom a hibrid hajtásrendszereket. Fontos megjegyezni, hogy a megnevezések valójában marketing-elnevezések, de ennek ellenére többnyire a működésmódot is meglehetősen jól tükrözik. Érdekesség, hogy a leggyakrabban alkalmazott mildhybrid és fullhybrid nevek eredetileg a Toyotától származnak, így kívánták ugyanis megkülönböztetni a Prius modelljük képességeit az egyik legnagyobb riválisnak számító Honda Insightétól az észak-amerikai piacon.

Mikrohibrid

A Renault-féle Energy motor
ENERGY dCi 160 EDC

Valójában nem is hibrid, ha a fejezet elején közölt definíciót vesszük alapul, mert nincs második energiaátalakítója, azaz nincs benne olyan elektromos motor, amelyik legalább be tudna segíteni a hajtásba, az elnevezés sokkal inkább csak marketing célokat takar, mint valós műszaki tartalmat.

Egyes típusoknál csak a start-stop elektronikával ellátott típusokat nevezték így, egyes típusokban a klímakompresszor meghajtását is elektromos motor végezte, míg például a Renault-nál ennél egy lépéssel még tovább mentek: az 1.6 dCi Energy fantázianevű változatában a Start-Stop rendszer mellett egy ESM (Energy Smart Management) nevű rendszerrel lehetővé tették, hogy

  • a generátor csak akkor tölti az akkumulátort, ha a motor az optimális munkapontja közelében dolgozik
  • a motorfék üzemben a generátor nagyobb gerjesztésével fokozzák a töltést, és így a motorfék is hatékonyabb

Mindezek – és hangzatos nevük – ellenére a mikrohibridek nevükben legalábbis eltűntek, napjainkban ugyanis az Európai Unió területén szinte már csak start-stop rendszerrel ellátott új személyautók vásárolhatók, emiatt – ha úgy tetszik – manapság minden új autónk valamilyen hibrid, legalább mikro.

Mildhybrid

Honda InsightA Mildhybrid, avagy lefordítva a „lágy” hibrid legfontosabb ismérve, hogy van második energiaátalakítója, olyan, amely be tud segíteni a hajtásba, de ezzel a jármű önállóan haladni nem képes. Az elektromos motor az autó fedélzeti, 12 voltos hálózatánál magasabb feszültségű – általában 48-160 V-ig terjedő – feszültséggel üzemel.

Az elektromos motor kétféleképpen működhet közre a hajtásban: nyomaték kitöltéssel és nyomaték hozzáadással.

Nyomaték kitöltés: a belső égésű motorok – főként a turbófeltöltöttek – hirtelen fellépő teljesítményigény esetén nem tudnak azonnal reagálni. Ennek lehet oka a turbófeltöltő tehetetlensége miatti „turbólyuk” jelensége, vagy a dízelmotoroknál a magas részecskekibocsátás elkerülése érdekében a motorvezérlés korlátozhatja az alacsony fordulaton, nagy terhelés mellett befecskendezett üzemanyag mennyiségét. Ekkor az elektromos motor segít „kitölteni a lyukat” azaz azonnal rendelkezésre álló nagy nyomatékával pótolja az belső égésű fenti okok miatti, átmeneti nyomatékhiányát.

Nyomaték hozzáadás: ekkor az elektromos motor maximális nyomatékát a belső égésű maximális nyomatékához hozzáadja. Az akkumulátorok korlátozott kapacitása miatt ez általában csak pár másodpercig tart, de egy veszélyes közúti szituációban ez a pár másodperc is jól jöhet.

A Mildhybrid autók is képesek rekuperációra, bár az elektromos motorgenerátor kisebb teljesítménye miatt mind a fékerő, mind pedig a visszanyert energia mennyisége alacsonyabb, mint egy fullhybrid autóban.

Az elektromos motorgenerátor egység vagy az átlagos generátorhoz hasonlóan, szíjjal van a hajtásba kapcsolva, vagy pedig a váltóba van integrálva, és ellátja az indítómotor szerepét is.

A hazánkban is ismert leggyakoribb mildhybrid típusok a Honda Insight, a Honda CR-Z, illetve a jelenleg új autóként árult Suzukik.

Fullhybrid

Hyundai Ioniq hybrid motortér

A fentiek alapján már könnyen kitalálható, hogy a fullhybrid járművek definíciója nem más, mint hogy (legalább) két energiaátalakítóval rendelkeznek, és mindkettő képes önállóan előre hajtani a járművet. Természetesen képes rekuperációra, nagyobb hatásfokkal, mint a mildhybridek, a nagyobb teljesítményű motorjának és a nagyobb kapacitású akkumulátornak köszönhetően.

A fullhybridek egyedülálló képessége, hogy lehetséges velük (általában nagyon korlátozott távolság erejéig és korlátozott sebességgel) tisztán elektromos motorral haladni.

A fullhybridek képesek a belső égésű motorral is tölteni az akkukat, akár állóhelyzetben, akár mozgás közben, amennyiben ezt az akkuk töltési foka megkívánja vagy amennyiben (egyes típusokban, pl. Mitsubishi Outlander PHEV) a vezető erre utasítást ad. Természetesen mozgás közben a hajtásé az „elsőbbség”, és a töltésre csak akkor fordítódik energia, ha van „felesleg”, azaz a belső égésű motornak van annyi tartaléka, amellyel a töltés megoldható.

Az összes Toyota és Lexus modellen kívül ilyen például a Hyundai Ioniq Hybrid, a Volkswagen Golf GTE és a Passat GTE.

Plug-in hybrid

A plug-in hybridek, avagy PHEV (Plug-in Hybrid Vehicle) járművek tulajdonképpen a fullhybridek alcsoportját képezik, hiszen funkciójuk szerint azok, a különbség „csupán” annyi, hogy külső áramforrásból is tölthetők az akkumulátoraik. Azért, hogy ez a háztartási 230 V-os fali konnektoraljzatból is megvalósítható legyen, tartalmaznak egy töltésvezérlő-egyenirányító egységet is. Ez esetenként nem az autóba van beépítve, hanem a töltőkábel részét képezi. Azért, hogy a mindennapi használhatóságot megkönnyítsék, a gyártók a „sima” hibrid modellekhez képest nagyobb akkumulátorokat alkalmaznak, így a PHEV-ekkel nagyobb sebességgel lehet haladni, és nagyobb a tisztán elektromos hatótávolságuk is. A PHEV-ek az elektromos autókhoz hasonlóan sokszor akár utcai gyorstöltővel is tölthetők.

A PHEV-ek „csapdája” a belsőégésű motor, mely továbbra is lehetőséget ad hagyományos üzemanyaggal való haladásra. Így, ha például céges flottautóként használják, és a felhasználó rendelkezésére továbbra is korlátlan, vagy nagyon magas limitű tankolókártyát bocsátanak, akkor nincs motiválva arra, hogy az otthoni – általa fizetett – árammal feltöltse az autót. A PHEV-ek tehát kiváló megoldást jelentenek olyan esetekre, ha az elektromos autókénál nagyobb hatótávolságra van szükség, de mindez mit sem ér akkor, ha nem igazodik hozzá a vezetők felhasználási kultúrája, ekkor csupán felesleges plusz súlyt jelentenek a megnövelt akkumulátorok.

Néha nehéz különbséget tenni a plug-in hibrid járművek és a range-extenderrel ellátott elektromos autók között, sőt előfordul, hogy ez a különbség műszaki tartalomban nem, csak marketing szinten jelenik meg. Elméletileg a range extender azt jelentené, hogy a belsőégésű motor közvetlenül nem vesz részt a hajtásban, csak egy generátort hajtva termel áramot, amivel az akkumulátor tölthető, illetve az autó mozgatható, azaz az autó egy akkuval ellátott soros-hibrid. A belsőégésű motor azonban legtöbbször mégis valamilyen mechanikai kapcsolatba kerül a hajtással, így az autó egy csapásra range-extenderes villanyautóból egy plug-in párhuzamos-hibriddé minősül át. Egy jellemző példa erre az Opel Ampera, amely elméletileg range-extenderként működő benzinmotorral van felszerelve, azonban ez a benzinmotor magas terhelésnél mégis besegít a hajtásba. Ellenpélda pedig a BMW i3, melynek 25 kW-os benzinmotorja tényleg nem hajtja a kerekeket, csak egy generátort.

A hazánkban legelterjedtebb Plug-in Hibrid típusok: Mitsubishi Outlander PHEV, Toyota Prius Plug-in, Volvo V60 PHEV.

<— VIII. rész: A hibrid hajtásrendszerek

X. rész: A Toyota fullhybrid rendszere, a HSD –>

, , , , , , , , , , , ,

2 thoughts on “Elektromos a jövő? – IX. rész: Hibrid, hibrid, de mennyire?

Vélemény, hozzászólás?