Jak działa samochód hybrydowy? Porównanie mild hybrid, full hybrid i plug-in

Samochód hybrydowy wykorzystuje silnik spalinowy oraz jeden lub kilka silników elektrycznych. System automatycznie decyduje, które źródło napędu powinno w danym momencie pracować. Energia elektryczna jest magazynowana w akumulatorze i odzyskiwana podczas hamowania oraz zdejmowania nogi z gazu. Sposób działania samochodu hybrydowego zależy jednak od rodzaju zastosowanego napędu. Miękka hybryda, czyli mild hybrid, jedynie wspomaga silnik spalinowy. Pełna hybryda może przez krótki czas poruszać się wyłącznie na energii elektrycznej. Z kolei hybryda plug-in ma większy akumulator, który można ładować z zewnętrznego źródła prądu.

• wyjaśnienie, co to jest samochód hybrydowy,
• opis działania napędu hybrydowego,
• różnice między MHEV, HEV i PHEV,
• tabelę porównującą najważniejsze rodzaje hybryd,
• wskazówki, jaki samochód hybrydowy wybrać.

Samochód hybrydowy to pojazd łączący dwa źródła napędu: silnik spalinowy i silnik elektryczny. W zależności od konstrukcji oba układy mogą napędzać samochód jednocześnie, działać na przemian albo pełnić jeszcze inne funkcje. Najważniejszymi elementami napędu hybrydowego są:

• silnik spalinowy,
• jeden lub kilka silników elektrycznych,
• akumulator trakcyjny,
• układ sterowania przepływem energii,
• system odzyskiwania energii podczas hamowania,
• przekładnia dopasowana do konkretnej konstrukcji hybrydowej.

Silnik elektryczny może wspomagać jednostkę spalinową podczas ruszania i przyspieszania. W pełnych hybrydach oraz hybrydach plug-in może również samodzielnie napędzać samochód. Dzięki temu silnik spalinowy nie musi pracować nieustannie ani na pełnym obciążeniu. Trzeba jednak pamiętać, że nie każda hybryda działa w ten sam sposób. Zakres wykorzystania napędu elektrycznego zależy przede wszystkim od mocy silnika elektrycznego, pojemności akumulatora i konstrukcji całego układu.

Szybka odpowiedź: mild hybrid nie służy do samodzielnej jazdy elektrycznej, full hybrid może poruszać się na prądzie na krótkich odcinkach bez ładowania z gniazdka, a plug-in hybrid pozwala pokonywać znacznie większe dystanse elektrycznie, ale wymaga regularnego ładowania.
 

Działanie samochodu hybrydowego jest kontrolowane przez elektroniczny system zarządzania energią. Kierowca zazwyczaj nie musi samodzielnie wybierać, który silnik ma pracować. Auto analizuje m.in. prędkość, położenie pedału przyspieszenia, poziom naładowania akumulatora i zapotrzebowanie na moc. W typowych warunkach proces może wyglądać następująco:

1. Ruszanie – silnik elektryczny wspomaga jednostkę spalinową lub – w przypadku pełnej hybrydy i hybrydy plug-in – może samodzielnie wprawić samochód w ruch.
2. Spokojna jazda – system wybiera najbardziej efektywne źródło napędu. W zależności od rodzaju hybrydy auto może korzystać z silnika elektrycznego, spalinowego albo z obu jednocześnie.
3. Dynamiczne przyspieszanie – silnik elektryczny wspiera jednostkę spalinową, zwiększając dostępny moment obrotowy i ograniczając jej obciążenie.
4. Zwalnianie i hamowanie – silnik elektryczny zaczyna działać jak generator. Część energii kinetycznej, która w tradycyjnym samochodzie zostałaby utracona w postaci ciepła, jest przekształcana w energię elektryczną i magazynowana w akumulatorze. Mechanizm ten nazywa się rekuperacją.
5. Postój – silnik spalinowy może zostać automatycznie wyłączony. Urządzenia pokładowe są wówczas zasilane przez instalację elektryczną samochodu.
    

Rekuperacja, nazywana również hamowaniem odzyskowym, polega na odzyskiwaniu części energii podczas zwalniania samochodu. Silnik elektryczny zmienia wtedy funkcję i działa jak generator. Wytworzona w ten sposób energia trafia do akumulatora trakcyjnego, z którego może zostać wykorzystana podczas kolejnego ruszania lub przyspieszania. Rekuperacja nie pozwala odzyskać całej energii zużytej wcześniej do napędzania samochodu, ale pomaga ograniczyć zużycie paliwa i zmniejszyć zużycie tradycyjnych hamulców. Proces ten największe korzyści przynosi w ruchu miejskim, gdzie kierowca często zwalnia, zatrzymuje się i ponownie rusza.

Mild hybrid, czyli miękka hybryda, jest najmniej rozbudowanym rodzajem napędu hybrydowego. Niewielki silnik elektryczny, często pełniący również funkcję rozrusznika i generatora, wspomaga silnik spalinowy. W typowym układzie MHEV jednostka elektryczna nie jest wystarczająco mocna, aby samodzielnie napędzać samochód. Może natomiast wspierać silnik spalinowy podczas ruszania i przyspieszania oraz umożliwiać płynniejsze działanie systemu start-stop.

Energia jest odzyskiwana podczas zwalniania i magazynowana w stosunkowo niewielkim akumulatorze, najczęściej pracującym w instalacji 12 lub 48 V. Samochodu mild hybrid nie podłącza się do zewnętrznej ładowarki. W rozwiązaniu mild hybrid stosowanym m.in. w Renault Austral energia odzyskiwana podczas zwalniania zasila akumulator, a układ elektryczny wspomaga samochód podczas rozruchu i przyspieszania.
 

Najważniejsze zalety mild hybrid

• Niższe zużycie paliwa niż w porównywalnym samochodzie bez elektrycznego wspomagania.
• Płynniejsze ruszanie i działanie systemu start-stop.
• Brak konieczności ładowania z gniazdka.
• Zwykle niższa cena niż w przypadku full hybrid i plug-in hybrid.
• Konstrukcja mniej rozbudowana niż w pozostałych rodzajach hybryd.
   

Ograniczenia mild hybrid

• Brak typowej jazdy wyłącznie na energii elektrycznej.

• Mniejsze oszczędności paliwa niż w pełnej hybrydzie.

• Stosunkowo ograniczony udział silnika elektrycznego w napędzaniu pojazdu.

Full hybrid, czyli pełna hybryda, wykorzystuje silnik elektryczny o większej mocy i pojemniejszy akumulator niż mild hybrid. Dzięki temu samochód może poruszać się z wykorzystaniem silnika spalinowego, elektrycznego albo obu jednostek jednocześnie. W odpowiednich warunkach pełna hybryda może przejechać krótki odcinek bez uruchamiania silnika spalinowego. Taka jazda odbywa się zazwyczaj przy niewielkim obciążeniu, podczas ruszania, manewrowania lub poruszania się z niską prędkością. W przypadku pełnych hybryd akumulator ładuje się automatycznie – podczas hamowania rekuperacyjnego i zwalniania oraz za pośrednictwem silnika spalinowego.

Full hybrid nie wymaga podłączania do gniazdka ani stacji ładowania. System sam zarządza dostępną energią. Pełne hybrydy szczególnie dobrze sprawdzają się w ruchu miejskim. Częste zwalnianie umożliwia odzyskiwanie energii, a silnik elektryczny może przejmować część pracy podczas ruszania i jazdy z niewielką prędkością.

W przypadku technologii Renault full hybrid E-Tech producent deklaruje możliwość poruszania się w mieście z wykorzystaniem energii elektrycznej przez znaczną część czasu oraz oszczędność paliwa w porównaniu z analogicznym napędem spalinowym. Dokładny wynik zależy jednak od modelu, trasy, temperatury i stylu jazdy.
 

Najważniejsze zalety full hybrid

• Możliwość krótkiej jazdy wyłącznie na napędzie elektrycznym.
• Brak konieczności ładowania z zewnętrznego źródła.
• Niskie zużycie paliwa, szczególnie podczas jazdy miejskiej.
• Płynne ruszanie i wysoki komfort w korkach.
• Automatyczne zarządzanie pracą obu silników.
• Większe wykorzystanie napędu elektrycznego niż w mild hybrid.
   

Ograniczenia full hybrid

• Niewielki zasięg podczas jazdy wyłącznie na prądzie.
• Wyższa cena niż w przypadku porównywalnego auta benzynowego lub mild hybrid.
• Mniejsze korzyści podczas długiej jazdy ze stałą, wysoką prędkością niż w ruchu miejskim.
   

Plug-in hybrid, czyli hybryda z możliwością ładowania z zewnętrznego źródła energii, łączy cechy samochodu spalinowego, klasycznej hybrydy i auta elektrycznego. PHEV ma większy akumulator niż full hybrid i można go ładować z rozmaitych źródeł takich jak:

• domowe gniazdko,
• wallbox,
• publiczna stacja ładowania,
• hamowanie rekuperacyjne,
• silnik spalinowy (w określonych warunkach).

Po naładowaniu akumulatora samochód może pokonywać codzienne odcinki wyłącznie na napędzie elektrycznym. Gdy poziom energii spadnie, pojazd korzysta z silnika spalinowego i działa podobnie do klasycznej hybrydy. Zasięg elektryczny zależy od pojemności akumulatora, temperatury, stylu jazdy, prędkości i wyposażenia samochodu. Współczesne PHEV-y mogą przejeżdżać na prądzie od kilkudziesięciu do ponad 100 km według procedury WLTP.

Przykładowo Renault Rafale hyper hybrid E-Tech 4x4 plug-in z akumulatorem o pojemności 22 kWh oferuje zasięg elektryczny do 105 km w cyklu mieszanym WLTP. Wyniku tego nie należy jednak traktować jako wartości właściwej dla każdego modelu PHEV.
 

Najważniejsze zalety plug-in hybrid

• Najdłuższy zasięg elektryczny spośród samochodów hybrydowych.
• Możliwość codziennej jazdy bez uruchamiania silnika spalinowego.
• Elastyczność podczas dłuższych podróży.
• Brak emisji spalin z rury wydechowej podczas jazdy wyłącznie na prądzie.
• Cicha i płynna jazda w trybie elektrycznym.

Ograniczenia plug-in hybrid

• Konieczność regularnego ładowania, aby w pełni wykorzystać zalety napędu.
• Większa masa niż w przypadku klasycznej hybrydy.
• Zwykle wyższa cena zakupu.
• Zużycie paliwa może znacząco wzrosnąć po rozładowaniu akumulatora.
• Mniejszy bagażnik w niektórych modelach ze względu na umieszczenie baterii.
   

Nie można jednoznacznie wskazać jednego rodzaju samochodu hybrydowego jako najoszczędniejszego w każdych warunkach. W ruchu miejskim bardzo dobre wyniki może osiągać full hybrid, ponieważ często odzyskuje energię i korzysta z silnika elektrycznego podczas ruszania oraz jazdy z niewielką prędkością.

Na krótkich, codziennych trasach najmniej paliwa może zużyć plug-in hybrid, pod warunkiem że akumulator jest regularnie ładowany, a większość podróży mieści się w zasięgu elektrycznym. W przypadku braku możliwości ładowania PHEV może stracić znaczną część swojej przewagi. Po rozładowaniu dużego akumulatora nadal przewozi jego dodatkową masę, co może zwiększać zużycie paliwa.

Mild hybrid zapewnia zwykle mniejszą oszczędność niż HEV i prawidłowo użytkowany PHEV, pozostaje jednak prostszym rozwiązaniem dla kierowcy, który nie potrzebuje jazdy elektrycznej.

Wybór powinien zależeć od miejsca użytkowania samochodu, długości codziennych tras i możliwości ładowania.

Mild hybrid wybierz, gdy:

• zależy Ci na niewielkim ograniczeniu zużycia paliwa,
• nie chcesz ładować samochodu
• często jeździsz zarówno po mieście, jak i w trasie,
• szukasz rozwiązania tańszego od pełnej hybrydy.

Full hybrid wybierz, gdy:

• najczęściej poruszasz się po mieście lub drogach podmiejskich,
• często stoisz w korkach,chcesz korzystać z napędu elektrycznego bez ładowania,
• zależy Ci na automatycznej skrzyni i płynnej jeździe,
• nie masz dostępu do domowej ładowarki.

Plug-in hybrid wybierz, gdy:

• możesz regularnie ładować samochód w domu lub w pracy,
• codzienne trasy mieszczą się w zasięgu elektrycznym auta,
• chcesz jeździć po mieście głównie na prądzie,potrzebujesz silnika spalinowego podczas dalszych podróży,
• akceptujesz wyższą cenę i większą masę samochodu.

Samochód hybrydowy łączy silnik spalinowy z napędem elektrycznym, ale zakres wykorzystania obu jednostek zależy od typu konstrukcji. Mild hybrid jedynie wspomaga silnik spalinowy. Full hybrid może samodzielnie korzystać z napędu elektrycznego na krótkich odcinkach i nie wymaga ładowania. Plug-in hybrid ma największy akumulator i najdłuższy zasięg elektryczny, ale jego opłacalność zależy od regularnego podłączania do prądu.

Dla kierowców poruszających się głównie po mieście i niemających dostępu do ładowarki dobrym rozwiązaniem może być full hybrid. PHEV najlepiej sprawdzi się u osób, które mogą ładować samochód w domu lub w pracy. Mild hybrid pozostaje natomiast prostym sposobem na częściową elektryfikację napędu bez zmiany codziennych nawyków.