• Hybridní automobily 2

  Publikováno: 5. 8. 2008

  Druhým článkem o hybridních automobilech se pokusím objasnit jejich rozdělení. Dle…
  

  Struktury pohonu se můžete setkat se třemi systémy
  

  -sériový
  -paralelní
  -kombinovaný (s děličem výkonu)

  Sériový hybrid

  Sériový hybridní pohon se v mnohém podobá vozu s čistě elektrickým pohonem. Spalovací motor pohání generátor, není tedy přímo spojen s poháněnými koly. Generátor má dvě funkce, buď slouží k dobíjení baterií nebo dodává energii pro elektromotor pohánějící kola vozu. Při požadavku maximálního výkonu, je potřebná energie dodána jak z baterií, tak z generátoru. Převodovka není potřeba, elektromotor je účinnější v širším rozsahu otáček než-li spalovací motor. Elektromotorů může být ve voze několik, buď podle počtu poháněných náprav, nebo je lze umístit do nábojů poháněného kola ( viz již Lohner-Porsche 1899 ) . Sériový hybrid může být dále vybaven superkondenzátory či setrvačníkem jako akumulátoru kinetické energie. Tato struktura sériového hybridu se úspěšné využívá u lokomotiv.

  

  Hlavní výhodou sériového hybridu je, že otáčky spalovacího motoru nejsou závislé na otáčkách kol. Spalovací motor se tedy pohybuje v okolí návrhového bodu ( prakticky konstantní otáčky), ve kterém má nejvyšší účinnost, tedy nejpříznivější spotřebu paliva. Dále toto uspořádání dává větší volnost inženýrů při návrhu vozidla. Klasický spalovací motor může být nahrazen plynovou turbínou či lineárním motorem. Pokud jsou elektromotory umístěny v nábojích kol není třeba používat převodovku, diferenciál či hnací hřídele. Díky tomu je podlaha nižší (autobusy, bojová vozidla). Nevýhodou tohoto řešení je výrazný nárůst neodpružené hmoty, což způsobí problémy při návrhu odpružení (viz těžká tuhá náprava offroadů odskakuje na sérii příčných nerovností, výrazné snížení komfortu). Dalším záporem při odstranění mechanického spojení spalovacího motoru s poháněnými koly prostřednictvím spojky, převodovky, diferenciálu a hnacího hřídele, je pokles účinnosti pohonu. Mechanická cesta má výrazně vyšší účinnost (98%) než elektrická cesta přes generátor, měnič do elektromotoru (70-80%).

  

  V porovnání s paralelním hybridem, o kterém se zmíním dále, je jeho efektivita vyšší při pomalé přerušované jízdě ve městě, naopak s rostoucí rychlostí se projeví výhody paralelního pohonu.

  Paralelní hybrid

  U většiny dnes prodávaných hybridů se používá právě tento systém. Vůz je vybaven spalovacím motorem a elektromotorem, které jsou s koly propojeny skrze mechanickou převodovku. Častým uspořádáním je umístění elektromotoru/generátoru mezi spalovací motor a převodovku (viz Honda Insight, Civic…). Generátor plní funkci startéru a alternátoru. K akumulaci elektrické energie slouží baterie s výrazně větším napětím než je v běžných automobilech (12V). Kvůli zvýšení účinnosti spalovacího motoru bývají „spotřebiče“ jako posilovač řízení či klimatizace poháněny elektromotorem. Tím jsou jejich otáčky nezávislé na otáčkách motoru a navíc pokud zařízení nepracuje, není mu dodávána energie (viz filozofie BMW Efficient Dynamics).

  

  Dva zdroje energie jsou spojeny hřídelem a výsledný moment je dán součtem jejich okamžitých momentů. Pokud je tedy využíván pouze jeden motor, druhý rotuje s ním, aniž by dodával výkon (volnoběh), nebo může být odpojen přes spojku. U automobilů se častěji používá spojení přes planetovou převodovku. Obvyklým režimem paralelního hybridu je, že většinu výkonu dodává spalovací motor a elektromotor se zapojuje v případě akcelerace. Výhodou je možnost rekuperace.

  

  Kombinovaný hybrid

  Je vybaven tzv. děličem výkonu. Ten zajišťujem, aby tok výkonu spalovacího motoru šel ke kolům buď to mechanickou cestou (paralelní hybrid) nebo elektrickou (sériový hybrid). O tom kolik procent výkonu půjde mechanickou či elektrickou cestou rozhoduje režim, ve kterém se vůz nachází. Jsou to například akcelerace, jízda nízkou rychlosti (město), vysokou rychlostí (dálnice), prudká akcelerace, jízda z kopce, brzdění. Tímto systémem jsou vybaveny vozy Toyota a Lexus.

  

  Další časté dělení je podle stupně „hybridizace“
  – „Full“ hybrid
  – „Power assist“ hybrid
  – „Mild“ hybrid

  Full hybrid
  Jedná se o hybridy, které jsou schopny jet pouze na elektrický pohon, nebo mohou kombinovat jak spalovací tak elektrický motor. To znamená, že jsou vybaveny děličem výkonu. Spalovací motor už nemá výsadní postavení a při výkonových parametrech srovnatelných s konvenčním vozem, je menší (nižší objem ). Je jím už zmíněná Toyota Prius či Lexus RX400h.

  

  Kombinovaný hybrid Lexus RX 400h s pohonem 4×4

  

  Studie Opel Flextreme představená v roce 2007 se sériovým hybridním systémem. Vůz v produkuje jen 40g CO₂/ km. K dobíjení baterií (Li-Ion) slouží malý naftový motor 1.3 CDTI.

  

  Systém dveří FlexDoor, který dostane nová Meriva

  Dalším krokem ve zdokonalení těchto hybridů je tzv. PHEV (Plug-in hybrid electric vehicle). Vůz je vybaven bateriemi umožňující dobíjení ze sítě. Měřítkem u takových vozů je pak vzdálenost, kterou je schopen ujet bez použití spalovacího motoru.

  Volvo ReCharge concept na bázi C30

  

  

  Power assist hybrid
  Spalovací motor je primární pohonnou jednotkou vozu. V případě potřeby akcelerace se připojuje elektrický motor tzv. electric boost. Elektromotor je umístěn mezi motorem a převodovkou. Vůz je vybaven akumulátory, které jsou dobíjeny při jízdě z kopce, brzdění. Čistě elektrický pohon není prakticky možný kvůli nízkému výkonu elektromotoru. Elektromotor zároveň pracuje jako generátor (při brzdění). Příkladem je Honda Civic se systémem IMA.

  

  Hybridní Honda Civic z roku 2006

  Mild hybrid
  Nejedná se o oficiální název kategorie hybridních vozů, ale spíše slovní obrat, kterým se rádo ohání marketingové oddělení. Vůz je vybaven generátorem, který přebírá funkci startéru a alternátoru. Tyto vozy využívají tzv. Stop-start režim. Při dojíždění ke křižovatce je spalovací motor vypnut, avšak ostatní spotřebiče jako klimatizace zůstávají v chodu (není to pravidlem viz Smart Mhd). Pokud sundáte nohu z brzdového pedálu, spalovací motor opět naskočí a vůz je připraven k akceleraci. BMW šlo ještě dále a při plném zatížení motoru odpojuje alternátor a naopak při nízkém zatížení je akumulátor dobíjen (navíc má větší kapacitu o 20%).

  Kouzelná zkratka

  

  Úsporný městský bojovník Smart Mhd vybavený systémem Stop-start

  Příště si detailně probereme fungování systému HSD (Hybrid Synergy Drive) v Toyotě Prius

Hybridní automobily 3 – Jak funguje Toyota Prius Hybridní automobily – historie