-
Hybridní automobily – historie
Zelená vlna zdá se nabírá na mohutnosti a s každým dalším autosalonem je veřejnost zahlcena novými koncepty, jejichž spotřeba vypadá víc než zajímavě. Vozy kombinují druhy pohonů s různým stupněm složitosti, což laickou veřejnost často přivádí k němému úžasu a nadšení zároveň. Asi každému v tu chvíli proběhne hlavou otázka. Jak tento systém vlastně funguje a v čem tkví jeho pokrokovost? V sérii několika článků se zaměřím právě na dnes tolik skloňované hybridní automobily.
Pro začátek nahlédnu trochu do historie, v textu se objeví různé pojmy označující systémy pohonu či jiné obraty často spojované právě s hybridy. Ty budou objasněny v dalších článcích.
Co vlastně znamená hybridní automobil?
Jde o vozidlo se dvěma nebo více zdroji pohybové energie. Tento systém je již poměrně dobře vyřešen u kolejových vozidlech pohybujících se po neelektrifikovaných tratích tzv. diesel-generátorové lokomotivy.
Hybridní pohon využívá výhodných dílčích vlastností jednotlivých zdrojů pohybu při různých režimech jízdy. Každý agregát se tedy pohybuje ve svém provozním (=optimálním) režimu, pro který byl navržen. V tomto pásmu dosahuje nejvyšší možné účinnosti. Vhodnou kombinací agregátů lze rekuperovat kinetickou energii.
Pokud přijde na srovná s klasickou koncepcí se spalovacím motorem, vyjdou na povrch i zápory tohoto řešení. Jsou to především prostorová náročnost a vyšší hmotnost.
Historie
První hybridní automobily jsou prakticky stejně staré jako automobilizmus samotný . Vůbec prvním vozem kombinující více pohonů byl Lohner-Porsche (1899). Spalovací motor poháněl generátor vyrábějící elektrickou energii pro elektromotory umístěné v nábojích předních poháněné nápravy.
Později se objevila i verze 4×4 se čtyřmi elektromotory.
Ruku k dílu přiložil několika koncepty také GM. Jednalo se o experimentální plug-in hybrid představený v roce 1969. Automobil byl koncipován jako malý 3-dveřový hatchback pro přepravu osob (2 dospělí + 2 děti sedící proti směru jízdy s možností nastoupit právě zadními dveřmi) na kratší vzdálenosti. Jako materiál karoserie byl použit sklo-laminát. Svým designem připomínal například později představený Ford Pinto. Jako pohon sloužil dvouválcový (575cm3) benzinový motor a elektromotor. Elektřina byla čerpána ze šesti 12V baterií uložených u zadní nápravy s možností dobíjení ze sítě. Čistě elektrický pohon byl možný pouze do rychlosti 16km/h, kombinovaný umožňoval až 100km/h.
Průřez experimentálním vozidlem GM XP-883
První plně hybridní systém GM nabídl v městských autobusech. Čistě elektrický vůz byl k dispozici k pronájmu v roce 1996, typ GM EV1. V roce 1998 na Detroitském autosalonu představil GM další čtyři prototypy využívající platformy EV1. Byl to diesel-elektrický paralelní hybrid, sériový hybrid s plynovou turbinou pohánějící vysokorychlostní generátor s permanentními magnety, CNG verze na stlačení zemní plyn a chybět nesměla ani verze s palivovými články.
Na konci 80. let se stala evropským průkopníkem automobilka Audi. Její hybridní koncept byl představen v březnu 1990 na Ženevském autosalónu. Jednalo se o vůz Audi Duo postavený na základu 100 Avant (C3). Vůz měl systém pohonu plug-in paralel hybrid. Zadní kola poháněl elektromotor Siemens o výkonu necelých 13 koní. Energii mu dodávali Ni-Cd baterie dobíjené ze sítě. Přední kola měl na starosti tehdy klasický 5-ti válec 2.3. Řidič mohl volit mezi čistě elektrickým pohonem ve městě či na spalovací motor za městem, kde měl vůz paradoxně větší spotřebu danou nárůstem hmotnosti instalací baterií.
Vpředu podélně uložený motor s převodovkou pro pohon přední nápravy, elektromotor napájený z baterie pro pohon zadní nápravy.
Baterie pod podlážkou zavazadlového prostoru.
Zadní nezávislé zavěšení typu McPherson spolu s diferencialem a elektromotorem.
Druhá generace Duo už nabídla systém quattro na bázi modelu 100 Avant (C4). Elektromotor (29 koní) sice stále poháněl kola zadní nápravy, ale vypomáhal mu i spalovací motor (2.0 benzin) prostřednictvím mezinápravového diferenciálu Torsen.
V roce 1997 se představilo Audi Duo III, která se dostalo do sériové výroby (základní cena 60 000 DM). Vůz postavený na základě A4 Avant (B5) využíval osvědčený naftový motor 1.9 TDI (90k) v kombinaci s elektromotorem (29k/60Nm). Baterie (Pb hmotnost 320kg) mohly být dobíjeny jednak během jízdy či ze sítě (plug-in). Řidič opět mohl volit čistě elektrický pohon. Nakonec bylo vyrobeno pouze 60 kusů, přesto se jedná o první evropský hybrid, který byl nabízen veřejnosti.
Návrat hybridní Audi se očekává s modelem Q7 3.6 FSI Hybrid. Ovšem tato informace platila až do minulého týdne, kdy bylo potvrzeno, že novým hybridním vozem bude nakonec až Q5, jež se objeví nejdříve v roce 2010. Důvodem je použití modernějších Li-ion (Lithium-iontové) baterií místo Ni-MH (Nikl-metal hydrid) akumulátoru z konceptu.
Prvenství s opravdu masově vyráběným hybridem drží zcela jiná automobilka. Je jí Toyota se svým Priusem. Jeho prodej začal v roce 1997 (pro srovnaní s Audi Duo III byla cena Priusu poloviční, tedy 30 000 DM). Nejdříve byl nabízen pouze pro Japonský trh. Název vychází ze slova prior, což značí „vpředu, první v řadě,..“. Vůz byl vyvíjen celkem tři roky (na základě patentu od TRW) a do prodeje se dostal na podzim 1997. Hlavním problémem se stala výdrž baterií (nyní až 10 let). Technologie byla plně připravena na export do USA a Evropy až v roce 2001.
první generace 1997-2003
druhá generace od roku 2004, prodej i v ČR
Avšak o dva roky dříve než Prius, tedy v roce 1999, byl na Americkém trhu představen hybridní vůz jiné japonské automobilky. Byla jím Honda Insight. Malý dvoumístný automobil se splývající zádí, který svou siluetou připomínal EV1 od GM. Dbalo se na lehkou konstrukci, vůz využíval ve větší míře hliník a plasty, čímž se docílilo hmotnosti jen 891kg pro verzi s CVT a klimatizací. K dispozici byla i základní verze jen s manuální převodovkou a chudší výbavou, která ušetřila dalších 53kg. Verze s CVT získala díky nízké spotřebě (kombinovaná jen 3,4l/100km) a emisím hodnocení SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle), jež označuje vozy, které mají o 90% nižší produkci škodlivin než je průměr vozů s klasickým spalovacím motorem v daném roce. Pohon zajišťovala jednotka IMA (Integrated Motor Assist), litrový celohliníkový 3-válec s výkonem 70 koní a elektromotor (13 k) umístěný přímo na výstup klikového hřídele motoru, tedy mezi motor a převodovku. Ni-MH akumulátory byly v zadní části vozu. Vůz měl také velice dobou aerodynamiku, koeficient čelního odporu vzduchu Cx jen 0.25. Insight používal první generaci systému IMA, který neumožňoval jízdu pouze na elektromotor, ten sloužil co by startér (při stání se motor vypínal) či asistent při akceleraci.
Vůz používal speciální pneumatiky s nízkým valivým odporem Bridgestone RE92 165/65 R14, které se hustily na tlak 2.75/2.6 bar (přední/zadní), běžná hodnota bývá 2.2/2.0 bar.
Jednotka IMA první generace
Ultra tenký stejnosměrný motor/generátor jednotky IMA
Princip toku výkonu při pohonu a regeneraci
O rozdělení hybridních systému podle struktury a stupně jejich hybridizace zase příště..
Hybridní automobily 2 Renault Megane 2009: Renault tlačí na pilu!
Bebo
Delicious
Digg
Bleetbox
33 Responses to Hybridní automobily – historie
[1]
3. 8. 2008 v 22:20T613
Pěkný souhrn, který musel dát dost práce. Hybridy potřebovali očividně na svou koncepci čas, ale je otázkou zda-li v případě osobních automobilů to není s křížkem po funuse. U nákladní dopravy systém pohonu jako v dieselel.lokomotivách smysl mít asi bude, ale v osobácích? Není lepší si počkat na elektromobily nebo vozy poháněné palivovými články?
[2]
3. 8. 2008 v 22:51da_b0mb
Dobrej clanek, jen tak dal. V tomhle se moc neorientuju, takze si rad rozsirim znalosti. Takze dik
[3]
3. 8. 2008 v 22:57honzarov
T613: Já myslím, že není lepší počkat. Ten vývoj by měl běžet na všech frontách. Což se dozvíme v pokračování baracudaje, jemuž dík. To je jako bys na začátku minulýho století ještě brzdil klackem o zem a řekl sis, že počkáš na keramický brzdy. Ale spíš by to měli rvat do kamionů, kde je na vše dost místa a který maj větší náběh kilometrů. A hlavně, aby zbylo víc ropy pro nás, ne?
[4]
3. 8. 2008 v 23:02T613
(3) tak ono s pohledu efektivity by měli zakázat osobáky, protože ty náklaďáky žerou na kilo váhy O,OOnic 😉 Ale místa je tam dost, to je fakt..
s tím počkáním jsem to myslel tak, že elektromobily se mi nezdají tak daleko
[5]
3. 8. 2008 v 23:05honzarov
Však počkej, ještě dva tři roky a Bursík ti nechá na D1 do pravýho natáhnout troleje.
[6]
3. 8. 2008 v 23:10honzarov
Tady nejde o kilo váhy, tady jde o to, kolik ropy za rok spotřebují kamiony, kolik osobáky, české dráhy nebo příp. letadla (mají štěstí).
[7]
3. 8. 2008 v 23:10Baracudaj
[1] T613: Díky, pár večerů na článek padlo ;-).
Hybridy používají různé struktury uspořádání pohonu. Jsou celkem tři. Ta, která se používá v lokomotivách momentálně v sériové výrobě ještě není, ale čas od času se jako koncept objeví. A jelikož je tento systém vhodný do města (pomalá jízda), kde podává nejlepší výsledky, určitě se za chvíli objeví. Pracuje na něm třeba GM, objevil se jako koncept v roce 2007. Jde o Opel Flextreme.
Hybridy jsem také dříve podceňoval, ale čím více o nich čtu, zjišťuju že systém je to opravdu promyšlený. A hlavně jde o krok, který zkrátka jednou musel přijít. Jelikož se jedná o pohon více zdroji, jde vpodstatě o jakou si stavebnici, takže spalovací motor může bát později nahrazen palivovými články. Zatím je však ropy dostatek a pár desítek let ještě bude, je proto zbytečné „cpát“ tam jiné jednotky. Čas palivových článků ještě nepřišel, co se týče jejich účinnosti, spalovací motor je s klidem předčí.
Co ještě potřebuje doladit jsou akumulátory, superkondenzátory,….
Přece jen jsou i hybridy ještě příliš „mladé“ a palivových článků se jentak nedočkáme. Počkej na další články, určitě si poopravíš názor ;-).
[8]
3. 8. 2008 v 23:14T613
(7) no to doufám 😉
[9]
3. 8. 2008 v 23:20Baracudaj
[2] da_b0mb: To jsem rád, proto jsem se do toho pustil ;-). Spousta lidí o těchto automobilech už slyšela a zhruba ví, že jsou tam nějaký baterie a elektromotory. Ale jak to doopravdy funguje ví jen málokdo, přesto většina je zatracuje. Já sám jsem si během psaní článků věci uspořádal a zjišťuju, že tento systém má zkrátka myšlenku. Žádný marketingový tahy.
Ale až uvidíš jaké systémy nás teprvé čekají, a na kterých automobilky pracují… oproti nim je Prius koňskej povoz :-)).
[10]
3. 8. 2008 v 23:24Baracudaj
[5] honzarov: S tou trolejí to není vůbec špatná myšlenka.
Při velkém objemu nákladu stále platí, že kolejová doprava je efektivnější než kamionová.
[11]
3. 8. 2008 v 23:26T613
(10) nad to trolejí sem taky svého času přemýšlel. Akorát jsem narážel na problém s předjížděním a s velkou výškou náklaďáků 🙂
[12]
3. 8. 2008 v 23:35honzarov
Vo tom to je, nepředjížděli by. Nyní normálně existují a u nás fungují hybridní trolejbusy, který maj navíc dieselagregát, když končí troleje. A jak to funguje.
[13]
3. 8. 2008 v 23:35Baracudaj
[3] honzarov: Díky za pochvalu.
Nejsem si jistý, jestli by u kamionu, který se pohybuje zhruba ustálenou rychlostí po dálnici mělo použití hybridního systému nějaký smysl. Vyhody hybridů se projevují v nižších rychlostech či ve městě.
U kolejových vozidel to výhodné je, protože profil trati je dopředu znám a tak se dá přesně určit okamžik kdy je vhodné brzdit (nebo jízda výběhem, tedy využití potenciální energie) či přidat a jakou maximální rychlostí jet. To u kamiónů moc nejde, museli by mít vyhrazené svoje pruhy a přesto by je železniční doprava v efektivitě předčila.
[14]
3. 8. 2008 v 23:50honzarov
Zase ne všechny kamiony jezdí jen po dálnicích. Těžko říct, kolik procent paliva by tím kamiony ušetřili. O tom, že je mezinárodní přeprava kamionů po železnici výhodná, o tom se nikdo nepře, to je daná věc. Jinak myslím, že v lokomotivách je ta rekuperace automatická, to strojvůdce nerozhoduje, brzdím-spomaluji-rekuperuji. A stejně zautomatizované to je u aut. Takže otázkou je, kolik to kamionu příp. ušetří při rozjezdu, otázkou je, kolikrát se za den rozjíždí, kolik ušetří nafty a na druhé straně kolik ten bazmek bude stát. Možná tomu, co ráno nastartuje a zastaví až v Portugalsku, se to nevyplatí. Ale co rozváží po republice, tomu možná jo. Zvlášť když v našich městech je na hlavních tazích oblíbená červená vlna na světlech.
[15]
3. 8. 2008 v 23:52Navtech
Klobouk dolu! To je vidět, že to neni jen tak vypálený od boku. Zítra si to pořádně pročtu, ale každopádně už teď vidim, ze svýho pohledu, že na tu Hondu aby měl člověk silnej žaludek. To je síla. Já myslel, že je to jen nějaká vize a nic hnusnějšího, než model city neudělali. Je to jak z nějakýho sci-fi z 60 let.
[16]
3. 8. 2008 v 23:56Navtech
[14] honzarov ..asi píšeš neco v kontextu s článkem…nečetl jsem ho, ale pochybuju, že by někdo chtěl někde šetřit pohonný hmoty. V týdnu jsem slyšel jednu poznámku z německa, že kdyby /ber to s rezervou, někdo třeba potvrdí/ 3 dny přestalo Německo tankovat a přišlo by o minerální daň, tak by celej stát zkrachoval. U nás počítám tak za hodinu.
[17]
4. 8. 2008 v 0:11PekelnáMicinka
Dobrý článek. Ten první obrázek mě zlepšil náladu. 🙂 Já fandím vodíku. Ten se taky spaluje, elektřina mi v osobním autě neimponuje.
[18]
4. 8. 2008 v 0:22honzarov
Navtechu, já mít teoreticky kamion, tak bych pohonný hmoty šetřil. Tím myslím já osobně, neboť když vidím kamion, jak si bere na stojánku z tý tlustý hadice…
Jinak mě je to jedno, jestli v osobáku zaplatím měsíčně o tři stovky více či méně, to mě nevytrhne.
Jo to mě taky pobavilo, jak ty socky z ČESMADu chtěj ještě slevu na spotřební.
[19]
4. 8. 2008 v 0:24Navtech
[18] honzarov já myslim distributory a všechny obchodníky v řetězci s pohonejma hmotama včetně státu…
No to já bych taky šetřil:)))
[20]
4. 8. 2008 v 1:09Falco
Kvalitní článek! Fandím hlavně elektromobilům a doufám, že se brzy stanou součástí každodenního života.
[21]
4. 8. 2008 v 8:33Baracudaj
[14] honzarov: Jasně, u té dálniční přepravy by to přínos příliš nemělo. Ale třeba u lehkých nákladních aut co vozí rohlíky, které dost času stráví ve městě, u nich by to smysl dávalo.
Rekuperace je jak v lokomotivách, tak automobilech automatická. Jde vlastně o jeden z režimů rotačních elektrických strojů (třeba synchronních motorů). Ale u lokomotiv je díky znalosti profilu trati plně automatizována i jízda. Strojvůdce se pak v pravidelných intervalech přihlašuje, čímž dává najevo, že je stále na palubě, takový „autopilot“. Což právě u aut či kamionů není možné. Musely by mít vyhrazené pruhy.
[22]
4. 8. 2008 v 8:36Baracudaj
[15] Navtech: Určitě na to ještě mrkni ;-). Jo Insight byl trochu kosmický, pustili se do toho od podlahy a pohráli si s každým detailem. Proto ten tvar karoserie. Prius proti němu vypadá mnohem civilizovaněji. A to si ještě neviděl kabinu té Hondy.
[23]
4. 8. 2008 v 8:40Baracudaj
[18] honzarov: To mi povídej, celej ČESMAD. Nižší daň na paliva, kvůli tomu, že hodně najedou. Vzal bych to přesně naopak. Kdo víc jezdí, ten víc platí. Takhle nám z těch dálnic moc nezbyde. K tomu ještě požadavek na úlevy na mýtným. No fakt síla.
[24]
4. 8. 2008 v 8:42Baracudaj
[17] PekelnáMicinka: Díky, myslíš ten pekelný stroj od Porsche ;-). K vodíku se snad taky dostanu, s hybridy dost souvisí.
[25]
4. 8. 2008 v 8:43Baracudaj
[20] Falco: Díky Falco. Celkem slušným elektromobilem byl právě ten EV1 od GM. Měli s ním velké plány. Nyní Chytá GM druhý dech, tak uvidíme.
[26]
4. 8. 2008 v 9:44Dinar
Baracudaj: skvělá práce, osvěty není nikdy dost, i když tvé zaujetí hybridy nesdílím, myslím, že je to hlavně hezká ukázka marketingu a zbytečná vývojová větvička před elektrikou. Ale možná se díky ní aspoň naučí veřejnost strkat kábl auta do zásuvky. 😉
Jinak, už po několikáté tě vyzívám k větší účasti v diskusích, skutečných milovníků aut a znalců není nikdy dost. 🙂 😉
[27]
4. 8. 2008 v 11:34Emel
Tedy, mě to připadá trošku namátkové, historie 1899 a pak až 1969? Ale cíl nebyla encyklopedie, takže to nevadí :-). Klíčová je samozřejmě definice hybridu – je jeden motor spalující alternativně benzín nebo LPG hybridní? Byl by hybridní, kdyby to byl benzín a vodík? Dnes se hybridy obvykle směšují s dalšími ekovariantami jako jsou elektromobily, auta na vodík a podobně.
[28]
4. 8. 2008 v 12:03Baracudaj
[27] Emel: Rok 1899 je uvedení vůbec prvního hybrydního vozu do provozu, Porsche s ním závodil. Vývoj v této oblasti byl nastartován až ke konci šedesátých let. Do té doby se sem tam něco objevilo, ale spíš od nadšenců, než velkých automobilek. A navíc se o tom celkem špatně shání informace.
Hybridní vůz má dva a více zdrojů. Jedním je motor (dnes obvykle spalovací-palivo benzin), druhým je elektromotor (zdrojem je akumulátor, případně superkondenzátor). Spalovací motor může být nahrazen palivovými články na vodík, avšak druhý zdroj (elektromotor+akumulátory) zůstává.
I když používáš různá paliva, pořád je k dispozici pouze jeden zdroj (motor).
[29]
4. 8. 2008 v 12:28honzarov
Hele, my jsme tady nastínili hybridy u náklaďáků, a ejhle, ono to už normálně funguje :
http://www.autokaleidoskop.cz/Truck/Hybridni-Volvo-jiz-svazi-odpadky/
Dále mě potom napadá jedna myšlenka, že se stávajícím vývojem nám možná začínají chybět ta správná pojmenování, slovíčka. Např. u aut co nezapadaj do šuplíku, je vše nazýváno crossover. Ale když už je mezi dvěma kategoriemi těch crossoverů hodně, mohly by dostat přímé pojmenování.
A není to podobné i u hybridů? Pokud nazýváme hybridní vše se 2 zdroji energie je trošku něco odlišného od „eko“hybridní – co snižuje spotřebu (zlepšuje ekologii) při spalování fosilního paliva. Co všechno je či není hybrid, nechybí nějaké bližší označení?
Protože podle mě (a opravte mě, jestli se pletu, prosím), stávající dieselelektrické lokomotivy rozhodně nejsou představitelem „eko“hybridu. Tam diesel pohání generátor, který pak pohání elmotory na nápravách. Nerozjíždí se to na žádné akumulátory a energie při brždění se vyplýtvá v odpornících. Jednu naši pravou „eko“hybridní mašinu jsem sice našel, ale ta rozhodně není žádný trhač kolejí:
http://www.czloko.cz/index.php?page_id=38
[30]
4. 8. 2008 v 13:04Baracudaj
[29] honzarov: Určitý rozdělení hybridů nastíním v dalším článku. U nás používané lokomotivy sice akumulátory nemají, ale jinak ve světě se taková řešení objevovala. Ano, rekuperovaná energie se buď maří v odporech, nebo je možnost ji vracet do troleje. Samozřejmě sít na to musí být dimenzována.
V Praze podobně fungují tramvaje, ale síť není ne rekuperaci připravena a tak se to pár opatřeními obešlo, že tramvaj rekuperovanou energii vraci do troleje, podmínkou je, že jiná tramvaj v okolí tuto energii spotřebuje, jinak se také maří.
[31]
4. 8. 2008 v 13:08Dinar
Baracudaj: možná ti budu připadat dotěrný, ale mě to fakt nedá. Proč už nechodíš diskutovat pod články?
[32]
4. 8. 2008 v 14:10Baracudaj
[26][31] Dinar: Díky za pochvalu. Ne v pohodě…nějak poslední dobou nestíhám, vždycky jen přes den nakouknu co je za články a pár si jich přečtu. Ale co se poslední dobou děje ne diskuzích, to mi uniká. Až to bude volnější, tak se určitě zapojím. Články na blogy vždycky mastím až večer.
Ale toho Golfa si asi nenechám ujít ;-).
[33]
30. 8. 2008 v 17:54honza
případné zájemce o novinky nejen z oblasti hybridů, ale i elektromobilů a dalších alternativ bych chtěl upozornit na web http://www.hybrid.cz, který se touto problematikou zabývá
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.