Messze nem a divat szülte a hibrid hajtásláncokat, bár most tényleg így tűnhet, hogy minden gyártónál gombamód szaporodnak az elektromos hajtással kiegészített, vagy csak azzal dolgozó modellek. A flottafogyasztás csökkentése és a szén-dioxid-emisszió visszafogása sarkallja erre a gyártókat, az ambíció a lokális károsanyag-kibocsátás csökkentésére. Erre többféle megoldással készültek a gyártók, leginkább az elektromos hajtás nyert magának teret és a villanyautók, a csak akkumulátorból energiát nyerő modellek is a legtöbb gyártónál megjelentek. A különféle hibrid és elektromos autók azonban messze nem egyformák, óriási különbség lehet hibrid és hibrid között, még akkor is, ha a néhány betűs jelöléseik nagyon hasonlóak.
Még mielőtt ezeket elkezdenénk kivesézni, érdemes a hibrid hajtáslánc fogalmát is végiggondolni. Hibridnek nevezzük azokat a modelleket, amikben kétféle energiaforrás és kétféle motor is van. Vagyis a hagyományos üzemanyag mellett van egy áramtároló hibridakkumulátora és a belső égésű motor mellett egy vagy több elektromos motor is dolgozik a hajtásláncban, valamilyen módon. Nem muszáj mindkét motornak közvetlenül is hajtania a kerekeket, a motor lehet áramfejlesztő egy soros hibridben is. Akár hajt közvetlenül is, akár nem, ha a hibrid hajtásrendszerek célja a motor károsanyag-kibocsátásának csökkentése és a fogyasztás mérséklése.
Electric Vehicle
Ahogy a neve is elég jól behatárolja, EV-nek azokat a hajtásláncokat nevezzük, amelyekben nem szerepel belső égésű motor, vagyis csak elektromos hajtással rendelkeznek. Ide tartozhatnának a hidrogén üzemanyagcellás (FCEV) hajtásláncok is, ugyanakkor azokban van egy áramfejlesztő, ami hidrogénből állítja elő az elektromos áramot. Technikailag elektromos autóként működik, van benne egy kisebb akkumulátor, de fő energiatárolás nem ott történik, ezért áram helyett hidrogént kell bele tankolnunk. Jelenleg itthon nem kapható ilyen autó, Nyugat Európában azonban fut már néhány Toyota Mirai. A másik csoport a BEV-eké (Battery Electric Vehicle), ahol akkumulátorban történik az energia tárolás, napjainkban ezek terjednek mint villanyautók. Ilyen a Nissan Leaf, a Renault Zoé.
A BEV-kben még hatótávnövelő szerepet sem tölt be belső égésű motor, a rekuperációt leszámítva csak és kizárólag hálózati csatlakozóról tölthetőek fel az akkumulátoraik. Helyi károsanyag-kibocsátása ezeknek a modelleknek egyáltalán nincsen, így észszerű akkumérettel ezeknek a járműveknek a legkisebb a karbonlábnyoma. A Volkswagen csoportnál is ebben látják a jövőt, 2030-ig mintegy 70 teljesen elektromos hajtásláncú modell piacra dobását tervezik. Ennek érdekében 35 milliárd dollárt fektettek a fejlesztésekbe és a tervezett modellek közül 20 már most is elérhető.
A tisztán elektromos hajtású autók töltése csak hálózati csatlakozóról történhet
Az új modellek érdekében egy teljesen új padlólemezt is fejlesztettek. Az MEB építőkészleten már most elérhető az ID.3 és ID.4 modell, de komplett modellcsalád érkezik a következő években. Bár a jövő fejlesztései mind a tisztán elektromos hajtású járművek felé vezetnek, egyelőre nem mindenre nyújtanak alternatívát ezek a járművek, valamint árukat tekintve sem konkurálhatnak a hagyományos belső égésű modellekkel. Éppen ezért több átmeneti megoldás is létezik, ezeket nevezzük hibrideknek.
mHEV, avagy mild hibrid rendszerek
Rövidítések hosszú sorát lehet felsorolni egy autóval kapcsolatban, amikhez az utóbbi években csatlakozott az mHEV is. Eredeti megfelelője mild Hybrid Electric Vehicle és itt a lágy, vagy könnyű kifejezés a hangsúlyos. Az mHEV hajtásláncú autók legfontosabb jellemzője, hogy a HEV-ektől és a PHEV-ektől eltérően nem képesek tisztán elektromosan hajtani az autót. Ugyanakkor a villamos gép több ponton is képes segíteni, tehermentesíteni a hajtó belső égésű motort, aminek a végeredménye tisztább lokális üzem és alacsonyabb fogyasztás.
eTSI jelölést kapnak a VW mild hibrid rendszerrel szerelt modelljei
Egyszerű rendszerről beszélünk, a hibrid hajtású autók belépő szintjéről, ez a megoldás szinten általánossá vált a mai autókban, így Suzuki Vitaráról a Mercedes-Benz E-osztályig sok autóban megtaláljuk ezt a megoldást. Elérhető a Volkswagen 1,0 literes és 1,5-ös TSI motorjainál is, ahol egy elektromotor kerül a rendszerbe, ami 48 voltos feszültségen üzemel, de vannak 12 volton megvalósított rendszerek is a hibridek között. A kb. 8-14 lóerős önindító-generátor a hagyományos generátort helyettesíti, szíjjal csatlakozik a motorra. Elsősorban az önindító-generátor ellátja a generátor feladatát, vagyis a motor járásakor a hagyományos módon áramot termel a 12 voltos akkumulátor számára. A rendszer működése innentől válik érdekessé.
A 12 voltos akkumulátorból vett áramot egy DC/DC (egyenáram-egyenáram) konverter 48 voltossá alakítja és a Volkswagen csoport rendszerénél az utas ülése alá épített lítiumion-akkumulátorba tölti. Az ebben tárolt energiát képes felhasználni a szíjhajtású indítógenerátor (Belt-Driven Starter Generator – BSG) arra, hogy a motort stop-startos leállításokkor újraindítsa. Képes a hajtásba is némileg besegíteni, pár másodpercig tehermentesítheti a motort azokban a tartományokban, ahol a legkevésbé hatékony az üzem.
Egy indítógenerátor, egy DC/DC konverter és egy lítiumion-akkumulátor szerepel a rendszerben a TSI benzinmotor mellett
Ezzel a rendszerrel az eTSI motorok menet közben, akár nagyobb tempónál is leállhatnak, olyankor vitorlázó üzembe kapcsol a DSG-váltó is, és fogyasztás nélkül csak gurulunk. A gázpedálhoz érve azonnal beindul a benzinmotor, berántja az indítógenerátor, aminek éppen ez a legfontosabb mozzanata a felhasználó számára. A BSG ugyanis teljesen finoman, a lehető legminimálisabb rezgéssel képes újraindítani a motort, ami egészen más élmény a mindennapokban, mint a hagyományos stop-start rendszerek működése. Ebben az esetben is szerepel a hajtásban hagyományos indítómotor, de az csak a hidegindítást végzi, utána minden továbbit a BSG hajt végre.
A 48 voltos hibrid rendszerek szerepe is a helyi emisszió és az üzemanyag-fogyasztás csökkentése. A Volkswagen ilyen motorjai például 0,4 literrel fogyasztanak kevesebbet, mint a könnyű hibrid rendszer nélküli társaik. CO2-kibocsátás terén is jobban teljesítenek, az 1,0 literes TSI esetén 121, az 1.0 eTSI-nél 118 gramm/kilométer a károsanyag-kibocsátás. Azok számára lehet jó választás az mHEV, akik nem akarnak jelentős többletköltséget és nagyobb változást a megszokott működésben. Ezek a rendszerek ugyanis akár kézi váltóval is elérhetőek – a Volkswagenek esetében csak DSG-vel – és teljesen észrevétlenül teszik a dolgukat a hatékonyabb üzem érdekében.
HEV – Hybrid Electric Vehicle
Többféle megoldás szerepel az autóiparban a hagyományos hibrid hajtásláncra. Ezek mindegyikére igaz, hogy képesek tisztán elektromos közlekedésre, néhány kilométerre egyhuzamban. A hagyományos, fullhibrid vagy toyotásan fogalmazva öntöltő hibrid rendszerek lényege a hajtás komplett működéséből fakad. Ebben az esetben a benzinmotor és az elektromos, hajtásra képes motor külön-külön, vagy együtt is képes működni és a pillanatnyi helyzetnek megfelelően alakítani a hajtást a lehető leghatékonyabb üzem céljából.
A Toyota évtizedek óta fejleszti a fullhibrid hajtásláncot
Kétféle megoldást különböztethetünk meg, a soros és párhuzamos hibrideket. Előbbi esetben a benzinmotor hajtásra nem szolgál, csak a villanymotor hajtásához szükséges energia előállításához indul be, áramot termel legtöbbször egy lítiumion-akkumulátorba, amit akár azonnal, vagy később is fel tud használni a villanymotor. Párhuzamos hibridnek nevezzük azt, amikor a villanymotor mellett a benzinmotor is képes a tengelyek közvetlen hajtására, és bizonyos tempó vagy fokozat felett akár teljesen át is veszi a hajtást, ilyenkor a villanymotor szerepe megváltozik és generátorüzemre kapcsol.
Párhuzamos hibrideknél a rendszerben általában két elektromos motor is szerepel a benzinmotor mellett. Az egyik a hajtásra, a másik a visszatöltésre szolgál, ilyen például a Toyota már klasszikusnak mondható rendszere, vagy a Honda új fejlesztése, melyben a soros és párhuzamos működés is jelen van. A két elektromos motor között ebben az esetben egy tengelykapcsoló tartja oldva a hajtást bizonyos tempóig. Az egyik elektromos motor ilyenkor teljesen önállóan hajt, de amikor nagyobb sebességnél már nem volna képes hatékonyan mozgatni az autót, a tengelykapcsoló beállítja a benzinmotort a hajtásba.
A párhuzamos hibrideknél, mint például a Toyota Prius, a benzinmotor és a villanymotor is képes külön-külön hajtani
Nagy előnye a HEV rendszereknek, hogy a tisztán elektromos üzem lehetősége is adott, vagyis alacsonyabb tempónál, városi araszoláskor üzemanyag-fogyasztás nélkül is közlekedhetünk. Méghozzá úgy, hogy még külső áramforrásról sem szükséges töltenünk az autót, a rendszer teljesen önállóan működik, ezáltal a fogyasztás mértéke előre kalkulálható. Ebből adódóan ajánlható azoknak, akik sokat autóznak városban vagy elővárosi szakaszokon és kényelmes, automata váltós, csendes üzemű és egyszerűen használható helyváltoztató eszközre vágynak.
PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle
Jelentős szerepet kaptak az utóbbi években a konnektorról tölthető, plug-in hibrid hajtású modellek. Ezekből a rendszerekből szintén több technikai megoldás létezik. A gyártók ebben az esetben sem alkalmaznak azonos, legfeljebb csak hasonló megoldásokat. Az ilyen rendszerek lényege, hogy az autó kiszámíthatóan használható akár teljesen elektromos hajtásúként is, köszönhetően annak, hogy az ilyen autókba gyakorlatilag két hajtáslánc kerül egy hagyományos és egy elektromos. Lítiumion-akkumulátora akár külső áramforrásról is tölthető, de a hagyományos hibridekhez hasonlóan a benzin/dízelmotor is képes tölteni és öntöltő üzemben működtetni a rendszert.
Nagyjából 35-65 km között mozog egy modern konnektoros hibrid autó elektromos hatótávolsága
A belső égésű motor mellett ebben az esetben is adott egy, vagy több elektromos motor, amely(ek) képes(ek) a teljesen önálló hajtásra. Több gyártó, mint például a BMW a keresztmotoros modelljeinél, ezt a hátsó tengelyt hajtó külön villanymotorral oldotta meg. Ezzel egészítették ki az első tengelyen hagyományosan automata váltón keresztül hajtó benzinmotort, így akár összkerékhajtásúként is üzemelhet a rendszer, amire az Opel és a PSA autóiban is akad példa. A Volkswagen eHybrid és GTE modelljei elsőkerék-hajtásúak, viszont az eHybrid 4Motion modellek az említett elvet követve külön villanymotorral hajtják a hátsó tengelyt.
Az 1,4-es TSI motorra épülő rendszert hatfokozatú DSG-váltóval és villanymotorral építették fel. A duplakuplungos váltó gondoskodik az elektromos és a benzines üzemű hajtások közötti finom váltásokról, valamint a vitorlázó üzemmódról is. Az ilyen PHEV rendszerekben nagy szerepet kap az akkumulátormenedzsment, beállíthatjuk a külső áramforrásról való töltés idejét, választhatunk olyan vezetési módot, amikor a teljes, vagy részleges töltöttséget megőrizzük az akkumulátorban az út további szakaszaira. Egyes megoldásokkal arra utasíthatjuk a belső égésű motort, hogy üzemanyag égetésével töltse fel az akkumulátort az elvárt szintre.
Külön elektromos motor hajtja a hátsó kerekeket az eHybrid 4Motion modellekbenNagy előrelépés, hogy előre tervezhető a tisztán elektromos üzem. A legtöbb ilyen modell ma alsó hangon képes 25 kilométeres elektromos hatótávra bármilyen körülmények között, átlagosan már inkább 40-50 kilométer a jellemző, de egyes modellek akár a 80-100 kilométeres elektromos hatótávolságot is elérték. Egy plug-in hibrid tökéletes választás lehet arra az esetre, ha valaki ingázásra használja az autóját és legalább az egyik végponton rendszeresen tudja tölteni.
Lehet elektromos autóként használni a plug-in hibrideket, amennyiben a felhasználó szorgosan tölti a nagyfeszültségű akkukat, amikor csak lehetősége van rá. Ebben az esetben megtörténhet az is, hogy 100 kilométerenként nulla fosszilis üzemanyag-fogyasztást ér el az autó, ehhez azonban fontos a hozzáállás is. Általános üzemben, ha az akkumulátor már lemerült, benzin- vagy dízelmotoros hajtással is lehet kedvezőbb a fogyasztás, mint a nem hibrid benzines vagy dízel verziókban. A hibrid hajtásrendszer energia-visszanyerése többnyire kompenzálja a PHEV modellekbe szerelt lítiumion-akkumulátor kb. 150 kilogrammos súlytöbbletét. .
Azoknak ajánlható a plug-in hibrid, akik tudják és hajlandóak is otthon vagy a munkahelyükön tölteni az autót, úgy akár nulla üzemanyag-fogyasztással is ingázhatnak
Ha olvasnál még villanyautókról, hibridekről, kattints a képre és látogass el aloldalunkra!
