Različiti sistemi hibridnog pogona: Od blage do napredne tehnologije

hibtrid

hibtrid

Broj modela sa hibridnim pogonom stalno raste, ali ne funkcionišu svi automobili pod tim nazivom na isti način. Neki se tek neznatno razlikuju od tradicionalnih vozila, dok su drugi vrlo blizu električnim automobilima. Pogledaj kako različiti mogu biti hibridni sistemi.
Motor sa unutrašnjim sagorevanjem, bilo da je dizel ili benzinac, najefikasniji je (odnosno troši najmanje goriva i emituje malo izduvnih gasova u odnosu na postignute performanse) u veoma uskom opsegu – jednostavno rečeno, kada je papučica gasa jako pritisnuta, a obrtaji motora niski. Bilo bi korisno da se ovaj način rada koristi što češće, ali u vožnji retko imamo priliku da vozimo u takvim uslovima.

Tu u pomoć dolazi električni motor, koji se može optimalno koristiti za kretanje, vožnju pri manjim brzinama ili prilikom kočenja, kada može služiti kao generator za povratak energije koja bi inače bila izgubljena. To su upravo situacije u kojima motori sa unutrašnjim sagorevanjem imaju najnižu efikasnost. Zbog toga su hibridna vozila, koja koriste oba tipa pogona – električni i motor sa unutrašnjim sagorevanjem – izašla na tržište. Na taj način, moguće je kombinovati prednosti oba pogona i smanjiti njihove nedostatke.

Hibridi u različitim oblicima

Međutim, pod opštim nazivom „hibrid” krije se mnoštvo različitih sistema, koji često nemaju mnogo zajedničkog. Pre nekoliko godina popularno je bilo kreirati takozvane mikrohibridne sisteme, koji su se u praksi svodili na korišćenje start-stop sistema.

Blagi početak (MHEV)

Trenutno je osnovni nivo “hibridnosti” rešenje tipa „mild“, koje se ponekad naziva i blaga hibridna tehnologija. U ovom slučaju imamo posla sa sistemom koji je, u suštini, napredni start-stop sistem dopunjen mogućnošću povraćaja dela energije koja se obično gubi prilikom kočenja. Međutim, ovaj sistem samo podržava klipni motor, bez mogućnosti da samostalno pokreće vozilo kada je glavni, motor sa unutrašnjim sagorevanjem, isključen.

Prave hibridne opcije (HEV i PHEV)

Ovde prelazimo na „prave“ hibride. Oni koriste komponente koje omogućavaju vožnju u režimu motora sa unutrašnjim sagorevanjem, električnog pogona, ili u kombinovanom režimu, uz mogućnost punjenja baterija tokom vožnje, kočenja ili stajanja (mada to zavisi od konkretnih rešenja).

Sledeći korak u razvoju su plug-in hibridi, koji omogućavaju punjenje baterija iz utičnice, što povećava domet vožnje koristeći isključivo električni motor. Sve to doprinosi smanjenju emisije ugljen-dioksida u okviru palete vozila.

REX – da li su i to hibridi?

Postoje i vozila sa tzv. range extender-om, kod kojih motor sa unutrašnjim sagorevanjem služi kao generator električne energije na vozilu, omogućavajući punjenje baterija tokom vožnje. Ovo značajno povećava domet automobila – na prvi pogled slično kao kod plug-in hibrida. Međutim, range extender nije direktan izvor pogona vozila – automobil ne može da se kreće bez učešća električnog motora – što se donekle ne uklapa u definiciju hibridnog vozila. Slična situacija, ali sa suprotnog aspekta, odnosi se na mild hibride. Više o različitim rešenjima pročitajte u nastavku.

Vrste hibridnih pogona

Mild Hybrid (MHEV)

Pre desetak godina, čak su i automobili sa start-stop sistemom nazivani hibridima. Danas se osnovnim nivoom hibridizacije smatraju “mild” sistemi (blagi, mekani hibridni pogoni/MHEV), gde su klasični anlaser i alternator zamenjeni jednim uređajem, a ponekad se dodaje i mali pomoćni akumulator.

Ovi sistemi omogućavaju povratak energije tokom kočenja, koja se zatim koristi za napajanje sistema i akumulatora, smanjujući opterećenje motora. Međutim, u principu nije moguće voziti u potpuno električnom režimu.

Primeri modela:

Audi Q8

Hibridni elementi ugrađeni su u modele poput Audi Q8, ali ih ima i u drugim modelima ove nemačke marke. Audi koristi napredniji sistem od 48 volti za povratak energije, umesto standardnog 12-volt sistema, s generatorom i anlaserom spojenim u jedan uređaj.

Mazda 3 Skyactiv X

Klasični primer mild hibridnog sistema je Mazda 3 Skyactiv X. Mazda jednostavno objašnjava rad sistema, bez preteranog reklamiranja prednosti. Nema odvojenog električnog pogona, a povratak energije koristi se za pokretanje, napajanje električnih sistema i smanjenje opterećenja motora. Očekivana ušteda goriva (u optimističnim procenama) iznosi od 5 do 10%.

Smart Fortwo mhd

Zbog negativne percepcije klasičnog start-stop sistema, Smart je za svoj model iz 2009. godine nazvao ovaj sistem micro hybrid drive (mhd). U to vreme, ovaj sistem je bio poznat kao mikrohibrid, iako se danas teško može smatrati pravim hibridom, ali je tada naziv bio u širokoj upotrebi.

Hibridi (HEV)

Hybrid Electric Vehicle (HEV), često nazivan i „punim hibridom“, predstavlja korak ka većoj elektrifikaciji vozila. Ovaj sistem koristi najmanje dva motora: motor sa unutrašnjim sagorevanjem i električni motor. Time se kombinuju njihove prednosti, a smanjuju nedostaci: vozila imaju veliki domet i dobre performanse, dok se gubici smanjuju u stanjima mirovanja, pri sporoj vožnji i u prelaznim režimima (na primer, nakon naglog ubrzanja).

Hibridni sistem omogućava vožnju u potpuno električnom režimu (iako je obično ograničena na nekoliko kilometara i niske brzine, poput parkiranja). Ova vozila takođe zadržavaju prednosti mild hibridnog sistema. Toyota je bila pionir u ovom segmentu, a danas većina proizvođača nudi ovakva vozila.

Primeri modela:

Fiat 600 Hybrid

Zanimljiv primer. Vozilo se nalazi na granici između mild i naprednijih hibridnih sistema. Iako ima start-stop sistem sa pogonom na kaiš, poseduje i električni motor ugrađen u dvostruku spojku menjača, kao i dodatni akumulator, što teoretski omogućava vožnju u 100% električnom režimu. Međutim, samo na distanci do 1 km i pri brzini do 30 km/h. U praksi, ovaj sistem pre svega podržava konvencionalni motor sa unutrašnjim sagorevanjem, smanjujući njegovo opterećenje, iako se po konstrukciji približava punim hibridima.

Dacia Jogger Hybrid

Čak i popularna Dacia ima hibridnu verziju, koja koristi sistem razvijen od strane Renaulta. Motor sa unutrašnjim sagorevanjem proizvodi 94 KS, dok je 49-konjski električni motor integrisan u menjač i omogućava vožnju u EV režimu. Takođe, tu je i 20-konjski generator-starter.

Citroen DS5 Hybrid4

Zanimljiv slučaj. Motor sa unutrašnjim sagorevanjem (2.0 HDi) pokreće prednje točkove, dok je električni motor postavljen na zadnju osovinu, bez mehaničke veze sa prednjim delom (slično rešenje koristi se i u hibridnim Toyotama i Lexusima sa 4×4 pogonom). Tako vozilo ima pogon na sva četiri točka, a oba motora mogu raditi nezavisno ili zajedno.

Toyota Prius

Klasik u svetu hibrida. Na tržištu je prisutan od 1997. godine, a sada je u petoj generaciji (dostupan i kao plug-in; na slici je popularna treća generacija). Koristi jedinstveni način povezivanja motora sa unutrašnjim sagorevanjem i dva električna motora (jedan za pogon, drugi kao generator/starter) pomoću planetarnog prenosa.

Plug-in hibridi (PHEV)

Plug-in hibridna vozila (poznata pod skraćenicom PHEV) opremljena su snažnijim električnim motorima i većim baterijama, koje omogućavaju prelazak desetak, a ponekad i nekoliko desetina kilometara u “zero-emisijskom” režimu. Baterije se mogu puniti tokom vožnje, ali to nije najekonomičnije, jer su dizajnirane pre svega za punjenje iz električnih utičnica (tada je energetski bilans vozila najoptimalniji).

Da bi se iskoristile sve prednosti plug-in hibrida, najbolje je imati jednostavan pristup tačkama za punjenje. Nakon što se baterija isprazni, vozila funkcionišu kao obični hibridi, ali zbog veće mase tada postaju manje ekonomična.

Primeri modela:

BMW M760e

Hibridi, uključujući plug-in modele, razvijeni su sa ciljem smanjenja potrošnje goriva i emisije izduvnih gasova. Međutim, u slučaju luksuznih limuzina poput BMW-a M760e, teško je govoriti o uštedama, jer cene ovih modela počinju oko 150.000 evra. Ispod haube je motor od 3.0 litra.

Ford Kuga Plug-In Hybrid

Kuga je ovde navedena kao primer plug-in hibrida, ali dostupna je i u dve druge verzije: MHEV i HEV. Najnaprednija verzija ima snagu od 225 KS i električni domet do 88 km (realno bliže 60 km).

Kia XCeed PHEV

Varijante modela Ceed spadaju u najjeftinije PHEV hibridne modele na tržištu. Ispod haube se nalazi motor 1.6 GDI sa ukupnom snagom sistema od 141 KS. Proizvođač navodi da električni domet iznosi 57 km.

Automobili sa range extenderom (REX)

Automobili sa range extenderom često se nazivaju skraćeno REX, što dolazi od engleskog izraza „Range EXtender.” Na prvi pogled, njihov sistem može ličiti na plug-in hibride, ali koncepcija je potpuno suprotna. Ovi automobili koriste motor sa unutrašnjim sagorevanjem i razvijen električni modul koji se najčešće puni iz električne mreže. Glavni izvor pokretanja je bezemisioni motor, dok motor sa unutrašnjim sagorevanjem funkcioniše kao generator, omogućavajući vožnju nakon što se baterije isprazne. Ovo je specifično rešenje koje je neko vreme bilo zaboravljeno, ali se sada ponovo pojavljuje u zanimljivim oblicima.

Primeri modela:

Mazda MX-30 e-Skyactiv R-EV

MX-30, koji je do sada bio potpuno električni, dobio je novu verziju sa ugrađenim generatorom koji koristi Wanklov motor, posebno dizajniran za ovu svrhu. Električni domet iznosi 85 km, a dalju vožnju omogućava generator.

BMW i3 REX

Ovaj model je takođe bio dostupan u električnoj verziji i verziji sa range extenderom, koji se oslanja na dvocilindrični benzinski motor od 647 cm³. Ovaj motor povećava domet do otprilike 300 km, što je dovoljno za duže vožnje.

Opel Ampera

Godine 2012. Opel Ampera je osvojio titulu Automobila godine, dok je njegov američki pandan bio Chevrolet Volt. Generatore je pokretao Opelov motor od 1.4 litra, dok je električni motor sa snagom od 150 KS bio glavni izvor pogonske snage. Domet: 80 km na struju plus 500 km uz range extender.

Audi RS Q e-tron

U nedavnom izdanju, Carlos Sainz je osvojio Dakar u automobilu Audi RS Q e-tron, koji takođe koristi range extender. Dva električna motora, preuzeta iz Formule E, pružaju ukupno oko 390 KS, dok treći motor, četvorocilindrični TFSI od 2 litra, služi kao generator. Ovaj sklop puni baterije kapaciteta 52 kWh, ali ne pomaže pri vožnji. Unatoč dodatnoj težini od 2100 kg, Audi je imao prednost zbog veće efikasnosti, što je omogućilo vožnju uz manju potrošnju goriva.

Zaključak

Tržište hibridnih automobila se značajno promenilo. Prvi modeli kao što je Toyota Prius bili su gotovo eksperimentalni. Međutim, eksperiment se pokazao uspešnim, a tehnologija je postala pouzdana i lako prilagodljiva raznim modelima. Sada gotovo svaki proizvođač nudi neka rešenja koja se mogu smatrati hibridnim pogonom. Najviše novih hibrida su plug-in modeli, koji su najskuplji i najkomplikovaniji za proizvodnju u poređenju sa potpuno električnim vozilima. Korišćenje efikasnih električnih modula pozitivno utiče na rezultate zvaničnih testova potrošnje goriva, a istovremeno omogućava upotrebu manjih motora sa unutrašnjim sagorevanjem.