Bár Magyarországon a gépjárműadó nem az autók szén-dioxid-emisszióján, áttételesen a fogyasztásán, hanem a teljesítményén alapul, az autómárkák hazánkban is átálltak hibrid járművek forgalmazására, hogy csökkentsék autóik üzemanyagigényét és elkerüljék vagy minimalizálják a 95 gramm/km flottafogyasztási határérték túllépésekor fizetendő büntetőadókat.
Hibridnek hibrid a Suzuki Swift, a Lexus RX 450hl és a Volkswagen Passat GTE is, de műszaki felépítésük, áruk és funkcióik is erősen eltérnek egymástól. Ezért szeretnénk rendszerezni ezeket a technikájukban nagyon is különböző hibrideket.
Ami közös bennük, hogy kétféle energiaforrásuk van és kétféle motorjuk. Az egyik egy belső égésű motor, a másik egy vagy több villanymotor, utóbbiak közül az egyik integrált indítógenerátorként működik, és tartozik hozzá egy külön akkumulátor.
Ez a kis vagy nagyfeszültségű akkumulátor tárolja azt az elektromos energiát, amit a gázelvételkor vagy fékezéskor generátorüzembe váltó, tehát áramot termelő villamos gép megment az autó mozgási energiájából. A hibridek takarékosságának az az egyik alapja, hogy az autó mozgási energiájának egy részét vissza tudják nyerni a következő gyorsításhoz vagy a sebesség tartásához, nem hő lesz az egészből a fékek súrlódásával.
Lágy és teljes hibridek
Sokféleképp feloszthatjuk a hibrid autókat, a különféle hibridrendszerek közötti fő eltérés az elektromos oldal méretezésében, funkciójában van. Az új autók között a kínálat legnagyobb részét a lágy (hibridek) adják, amit angolul mild hibridnek hívnak. A lágy hibridek villamos gépe egy erősített önindító-generátor. Ez többnyire nem annyira erős, hogy önállóan is mozgassa az autót, hanem a belső égésű motorhoz szíjjal kapcsolódva, a benzines vagy dízelmotoron keresztül hajtják az autót.
Nagyobb kapacitású akkumulátor beépítésével az öntöltő teljes hibridekből konnektorról tölthető akkumulátoros, külső töltésű hibridet is lehet gyártani
Mivel csak a fejlettebb, teljes hibridek képesek úgy hajtani a kerekeket, hogy nem forgatják a belső égésű motort is, a kisegítő hibridek a motor terhelésének mérséklésével csökkentik a fogyasztást.
12 vagy 48 volt?
Itt a hibridrendszer lehet 12 vagy 48 voltos, ennek megfelelően kisebb vagy nagyobb teljesítményű ékszíjas indítómotorjuk, az önindító-generátor. 12 voltos hibridrendszert a Suzuki kisebb autóiban találunk, az Ignisben és a Swiftben. A Hybrid 12V egy igen könnyű rendszer, csupán 6,2 kilogrammal növeli az autó tömegét, amiben a vezetőülés alatti lítiumion akkumulátor is benne van, nemcsak az erősített önindító-generátor.
Videón a 12 voltos hibrid működése és funkciói
Sokkal elterjedtebbek a 48 voltos hibridek, amelyek a felső kategóriás autókban szinte minden motorváltozatban megjelentek, de egyre több kompakt autóban és kisebb aszfaltterepjáróban is hatékonyabbá teszik a hajtáslánc működését. A 48 voltos feszültségű hibridrendszer villamos gépe az integrált önindító-generátor (ISG=Integrated Starter Generator). Az áramtároló egység a szintén 48 voltos feszültségű lítiumion-akkumulátor. Azért használunk lítiumelektródás akkumulátorokat, mert nagyon gyorsan lehet feltölteni és kisütni is őket, jól bírják az erős terhelést.
Kisebb akku, kisebb többletsúly
Autója válogatja, hogy a hibridrendszer akkumulátorát a csomagtérben, a padló alatt helyezi el egy autógyártó vagy az utastérben, az egyik első ülés alá teszi. A Suzuki 48 voltos megoldásában a Vitara és az SX4 S-Cross jobb első ülése alatt van, a vezető alatt pedig a 48-12 voltos egyenáram-egyenáram átalakító, ami a feszültséget konvertálja a 12 voltos fedélzeti rendszer, például az üzemanyag-ellátás és a világítás számára.
Akár 12, akár 48 voltos a kisegítő hibrid, a villamos gépe egy önindító-generátor,a képen középen a BMW rendszerében
Ma már vannak 48 voltos fedélzeti rendszerű autók is, például az Audi SQ7 vagy a Porsche Cayenne. Ezen modellek oldaldőlés-kiegyenlítése olyan teljesítményű villanymotorokkal dolgozik, amihez kevés lenne 12 volt, de az áramra éhes luxusautók temérdek kényelmi funkcióját is könnyebb 48 voltos rendszerrel megvalósítani.
48 voltos hibrideknél a villamos gépként szolgáló önindító-generátor teljesítménye többnyire 8-10 kW, ami kerekítve 11-14 lóerőnek felel meg. A forgatónyomaték legtöbbször 50-60 Nm közötti.
Például az Esztergomban kizárólag hibridként gyártott Suzuki Vitarában és az SX4 S-Crossban 53 Nm, a dízelmotorra váltó Audi S5-ben kereken 60, míg a villanymotor az előbbiekben 13,6, utóbbiban 11 lóerős. Alapesetben a mild hibrid megoldások villamos gépe önállóan nem gyorsítja vagy tartja mozgásban az autót, mert ehhez nem elég erős.
A motort többnyire szíjon át hajtó villamos gép nyomatékával áthidalható a turbófeltöltő felpörgéséig hiányzó erő
A turbófeltöltős motorok a gázadásra némi késéssel reagálnak, amit egy 48 voltos hibridrendszer segíthet áthidalni. A villamos gép kiegyenlítheti a belső égésű motor reakciójának késedelmét, ha a nyomatéknöveléssel lefedi a nagyjából percenkénti 2000-es fordulatszám alatti tartományt, amíg a turbófeltöltő kellő felpörgésével a benzines vagy dízelmotor is le tudja adni a gázpedállal jelzett nyomatékot.
Tehát akár 12, akár 48 voltos feszültséggel működik egy mild hibrid hajtásrendszer, kétféleképp csökkenti a fogyasztást. A kisegítő hibrid arra képes, hogy lassításkor energiát nyerjen vissza és generátor üzembe váltva táplálja a hibridakkumulátort, gyorsításkor pedig a terhelés egy részét átveszi a belső égésű motortól.
Mit tudnak a teljes hibridek?
Vannak összetettebb, nehezebb, drágább és a mild hibrideknél több üzemanyag megtakarítására képes teljes hibridrendszerek is. Ezek a megoldások úgy is képesek villamos gépükkel vagy villanymotorjaikkal hajtani a kerekeket, hogy nem forgatják a benzines motort.
A teljes hibridekben a villanymotor önállóan is hajthatja az autót, a mild hibridekben csak áttételesen, a benzines vagy dízelmotoron keresztül képes hajtásra a villamos gép
Tehát ha kivennénk a belső égésű motort, az autó járóképes maradna, mert olyan villanymotorjuk van, ami nemcsak elgurítani képes az autót, de elindítani és bizonyos határok között önállóan felgyorsítani is. Ezek a megoldások nagyfeszültségű villamos komponensekkel működnek.
Nagyobb kapacitású akkumulátor beépítésével az öntöltő teljes hibridekből konnektorról tölthető akkumulátoros, külső töltésű hibridet is lehet gyártani, amely modellek 2020-ra szinte minden márka hazai autószalonjában megjelentek. Ezek az autók jelentős távokat, pár kilométer helyett akkukapacitástól és más tényezőktől függően 15-100 km-t tudnak megtenni csak elektromosan, belső égésű motorjuk nélkül, ha teletöltött akkumulátorral indulunk útnak.
Teljes hibridhez erős villanymotor kell
Míg a kisegítő hibridekből ritka a 20 kilowattnál erősebb villamos gép (27 LE), a teljes hibridek villanymotorja általában legalább 40 kilowattos, ami 54 lóerő. A sebesség tartásához akár 100-120-as tempónál is elég volna ennél jóval kisebb teljesítmény, de az autó gyorsításához nem.
Kuplunggal vagy más megoldással, de a teljes hibridekben a belső égésű motor leválasztható a a hajtásláncról, hogy fékező hatásától megszabadulva több áramot tudjon visszatermelni a kerekekkel forgatott villamos gép
Fontos sajátosságuk, hogy a teljes hibridekben mindig leválasztható a hajtásláncról a belső égésű motor. Ez működhet bolygóművel, amit a Toyota használ vagy valamilyen kuplunggal, például a német autógyártók termékeiben.
Ez azért jó, mert a kisegítő hibrideknél mindig érvényesül a leválaszthatatlan motor fékező hatása, amitől kevesebb áramot lehet csak visszatermelni az akkumulátorba fékezéskor és gázelvételkor. Itt viszont a hajtott kerekek csak a generátorként szolgáló villanymotort forgatják. Ez igen nagy különbség, a nagyságrend érzékeltetéséhez egy teljes hibrid a veszendőbe menő mozgási energia nagyjából felét, egy mild hibrid csak 15-20 százalékát képes visszanyerni.
Hogy is van ez? Soros, párhuzamos és soros-párhuzamos hibridek
Népszerű a hibrid rendszereknél a soros, párhuzamos és a soros-párhuzamos felosztás. A soros hibridek rendkívül ritkák. Itt nincs mechanikus kapcsolat a belső égésű motor és a kerekek között, a belső égésű motor csak a generátort hajtja. Az áram vagy közvetlenül a villanymotorba megy, de inkább egy akkumulátorba és onnan hajtjuk a hajtó villanymotort, ami forgatja a kerekeket. A Honda CR-V és az új Jazz hibridrendszere majdnem soros hibrid, de ott a benzines motor közvetlenül is hajthatja a kerekeket, bár legtöbbször csak áramot termel.
Soros hibridként foghatók fel az áramfejlesztővel ellátott elektromos autók. Itt a belső égésű motor nem hajtja közvetlenül a kerekeket, csak a generátort forgatja, amiből az áram a nagyfeszültségű akkuba megy és onnan jut el a hajtó villanymotorhoz
Soros hibridként foghatók fel az áramfejlesztővel ellátott elektromos autók, például a BMW i3 REX vagy a Ford Transit konnektoros hibridje az 1,0 literes háromhengeressel, később pedig a Mazda MX-30 kap Wankel-motort fedélzeti áramfejlesztőként.
A párhuzamos hibridekben a benzines vagy dízelmotor képes a kerekeket is hajtani, akár sebességváltón, akár a Toyota fokozatmentes, bolygóműves erőátvitelén keresztül. A párhuzamos hibridekben a belső égésű motor hajthatja egyedül vagy a villanymotorral közösen a kerekeket, de hajthat a villamos gép önmagában is. A párhuzamos hibrideknél nem biztos, hogy van egy olyan generátorunk, ami elő tud állítani ugyanakkora teljesítményt, mint a hajtó villanymotor.
A párhuzamos hibridek abban térnek el a soros-párhuzamos hibridektől, hogy villanymotor-generátoruk egyszerre egy funkciót tölt be. Vagy áramot termel, vagy az autót hajtja. A soros párhuzamos hibridekben viszont a hibridrendszer villamos gépei tudnak egyszerre áramot is termelni illetve az autót is hajtani.
Minden hibrid autó CO2-emissziját automatikusan 7 grammal kisebbnek veszi az európai szabályozás az autó hibridsége miatt. Ezért is kap ennyi autó hibridhajtást a fogyasztás csökkentésére
Erre a Renault E-Tech hibridje legfrissebb példa, de a legismertebb messze a Toyota 1997 óta bevált megoldása. A Toyota hibridjeiben van külön egy generátor és külön egy hajtó villanymotor. Ezek az autók képesek arra, hogy a benzines hajtja a generátort és közben a másik villamos gép hajtja a kerekeket, ami értékes többletfunkció a német autógyártók és beszállítók által favorizált hibridrendszerekkel összevetve.
Hazai hibridek: négymillió alatt és 60 millió felett
A különféle hibridrendszerek tudása és funkciói széles tartományban változnak, amit a hibrid autók ára is tükröz. Van köztük rendszerteljesítményét tekintve 83 és 680 lóerős is, ahogy megfizethető és legtöbbünknek elérhetetlen autó is.
Itthon a Suzuki Swift a legalacsonyabb árú hibrid autó. A Hybrid 12V rendszer csupán 6,2 kilogrammal növeli az autó tömegét, amiben a vezetőülés alatti lítiumion akkumulátor és az erősített önindító-generátor is benne van
Míg a Suzuki Swift listaáron 4 770 000 forintos hibridverziója kedvezménnyel 3 990 000 forinttól kapható, a Bentley Bentayga konnektorról tölthető akkus hibridje 60 millió forintnál is többe kerül. Persze a V6-os benzines 340 lóerős, a villanymotorja is megvan 128, amivel a hajtásrendszere 449 lóerőt és 700 Nm-t tud. Bármilyen messze is van az egyik hibrid a másiktól árban vagy teljesítményben, elsődleges előnyük azonos: segítenek mérsékelni a környezetszennyezést, amivel a páratlan szabadságélmény adó, az életünket megszépítő, könnyebbé és biztonságosabbá tevő autózás jár.
