Hibrid autó

A hibrid egy olyan járműhajtóművel rendelkező autó, amelyben két eltérő energiafajtát felhasználó motor szolgáltatja (szolgáltathatja) a mechanikai energiát.

A továbbiakban megtudhatod, hogy milyen hajtás fajták vannak.
Milyen üzemmóddal és konstrukcióval kell rendelkeznie egy hibrid autónak.

Elvárt célok a hibrid autótól

• Tüzelőanyag takarékosság
  
  
• A hőerőgép gyakran a gazdaságos üzemi munkapont tartományban működjön.
  
  
• A regeneratív fékezésnél energiát nyerjen vissza a rendszer.
  
  
• Start/stop üzemmóddal is tüzelőanyagot takarítsunk meg.
  
  
• Megfeleljen a műszaki vizsga feltételeinek.
  
  
  A következő fejezetben a hibrid autó hajtás fajtáiról olvashatsz bővebben.
  
  

Hibrid autó hajtás fajtái

4 fajta hajtást különböztetünk meg.
ezek:

• Mikrohibrid
  
  
• Mildhibrid
  
  
• Fullhibrid
  
  
• Plug-in hibrid
  
  
  Kezdjük a mikrohibrid hajtással.
  
  

Mikrohibrid

Ezeknél a hibrid autóknál az indítómotorként is működő szíjjal hajtott villamos gép(motorgenerátor) teljesítménye 5 kW-nál kisebb.Tehát a hőerőgéphez képest csak kevéssé számottevő.

• A villamos gép törpefeszültségről üzemel motorként vagy generátorként.
  
  
• A hőerőgép a járművön szinte változatlan.
  
  
• Kismértékű fékenergia visszatáplálására is képes.
  
  
• Energiatárolója egy növelt kapacitású ólomakkumulátor.
  
  
• Lehetséges a Start/Stop funkció és gyorsításnál a villamos „rásegítés”.
  
  
• Kb. 5-10% CO2-kibocsátás és fogyasztáscsökkenés érhető el.
  
  
  A következő a mildhibrid hajtás bemutatása.
  
  

Mildhibrid

Az enyhe (gyenge, mérsékelt, részleges) hibridek általában párhuzamos kialakítású hibrid rendszerek, amelyeknél a 20 kW-nál nem nagyobb.

MG az az motorgenerátor hőerőgéppel azonos tengelyt hajt meg.
A villamos gép, amely ekkor az indítómotor is egyben, képes megnövelni a hajtónyomatékot és alkalmas a regeneratív fékezésre.

• Elsősorban alacsony motorfordulatszámokon van jelentős szerepe.
  
  
• A villamos gép torziós lengések csillapításában is részt vehet.
  
  
• Ha a motor nem tudja a hengerlekapcsolásos üzemet vagy nincs lehetőség a szétkapcsolásra, a tisztán villamos hajtás előnye korlátozott.
  
  
• Az MG-t motorüzemben nagyfeszültségű akkumulátor táplálja inverteren
  keresztül. Kb. 15%-os az energiamegtakarítás érhető el.
  
  
  A következőkben a fullhibrid hajtásról tudhatsz meg többet.
  

Fullhibrid avagy tisztán villamos hajtás

A fullhibrid képes csak villamos hajtással üzemelni. Ekkor a hőerőgépet leválasztják,és a hibridhajtó akkumulátorról (HV akku.) működik a villamos motor.

A jármű lokális károsanyag-emisszió nélkül, hangtalanul üzemel.
A „teljes” hibrid a HV akkuról tisztán villamos hajtással is üzemelni képes hibridhajtású jármű. Ekkor a hőerőgép természetesen nem üzemel.

Elsősorban a soros és a vegyes hibrid elrendezéseket alkalmazzák, az utóbbit rendszerint egy bolygóműves nyomatékosztóval valósítják meg.

A következő fejezet a plug-in hibrid autóról szól.

Plug-in hibrid

Fullhibrid elektromosan, külső forrásról tölthető változata. Azáltal, hogy nagyobb tároló képességű akkumulátort alkalmaznak, nagy távolságok megtételére is alkalmas tisztán villamos hajtással. Csak hosszabb utak megtételekor használja a hőerőgépet is.

A HV akku utántöltése elsősorban a háztartásokban lehetséges,
de ha a jövőben elterjed, gyors töltéssel töltőállomásokon is megvalósulhat.

Elterjedését jelenleg a nagy energiatároló képességű, hosszú élettartamú telep előállítási költsége, mérete és súlya korlátozza.

Hogy milyen konstrukciós hajtások vannak hibrid autó típusoknál lentebb olvashatod.

Hibrid autó hajtás konstrukciók

Ezek a következők lehetnek

• soros hibridhajtás
  
  
• párhuzamos hibridhajtás
  
  
• vegyes hibridhajtás
  
  

Kezdjük a soros hibridhajtással.

A hajtáslánc energia átalakítói egymás után vannak kapcsolva. A hőerőgép mellett legalább két villamos gépre – egy generátorra és egy motorgenerátorra van szükség.


A belsőégésű motor nem kapcsolódik mechanikusan, közvetve sem, a jármű hajtott tengelyeihez.

Jellemzői:

• a belsőégésű motor működési tartománya szabadon változtatható (jó fajlagos fogyasztás, kis károsanyag-emisszió). Hibrid autó vizsgájánál hogyan kell mérni ezeket az értékeket a másik cikkemben olvashatod.
  
  
• a szükséges energiát biztosíthatja a generátor, a HV akku., és a kettő együtt is
  
  
• a nagy motorgenerátor teljesítmény miatt erős regeneratív fékezés
  valósítható meg
  
  
  Hátránya:
  
  
  a sok energiaátalakítás okozta veszteség, a magas előállítási költség (nagy teljesítményű villamos gépek)
  
• elsősorban vasúti járműveken és haszongépjárműveknél alkalmazzák.
  
  A következőkben a hibrid autó párhuzamos hajtásáról olvashatsz.
  
  

Hibrid autó párhuzamos hajtás konstrukciója

Két féle párhuzamos hibrid hajtás fajta van.


Egytengelyes nyomatékösszegző és osztott tengelyes párhuzamos hibrid.Ezekről fogsz olvasni bővebben.


Egytengelyes nyomatékösszegző


Az egytengelyes nyomatékösszegző P-HEV-ben egy motorként és generátorként is működni tudó villamos gép közvetlenül kapcsolódik a belsőégésű motor főtengelyéhez.


Ez nyomatékösszegzéssel jár, ahol a hajtómotorok forgatónyomatékai tetszőleges arányban variálhatók, a fordulatszámok azonban nem.


Ez utóbbi korlátozza a hőerőgép (motor) működési tartományának megválasztását. Szükség van tehát nyomatékváltóra és tengelykapcsolóra is. (A megoldásnak P1-HEV a jele)


A következő fejezet az osztott tengelyes párhuzamos hibrid hajtásról szól.

Osztott tengelyes párhuzamos hibrid


A párhuzamos hibridek közé tartozik az a műszaki megoldás is, amikor az első tengelyt a hőerőgép, a hátsót egy motorgenerátor hajtja.

Ennél rendszernél a két tengelyen keletkező tolóerő a talajon át adódik össze. A HV akku töltéséről a regeneratív fékezésnél a motorgenerátor, továbbá a hőerőgépre épített növelt teljesítményű generátor egy DC/DC átalakítón keresztül gondoskodik


Hogy mi a különbség a vegyes és a soros hajtás között? Olvass tovább a válaszért.

Különbség a soros és vegyes hibrid autó hajtás között

A vegyes hibridek alapvetően abban különböznek a sorostól, hogy az alkalmazott két villamos gép mindegyike motorgenerátorként tud működni és közöttük egy tengelykapcsoló mechanikus összeköttetést tud létesíteni.


Ha a tengelykapcsoló nyitott, soros hibridként üzemel, kihasználva annak előnyeit, pl.a tisztán villamos hajtást, a kedvező munkapontban működni tudó hőerőgép kedvező tulajdonságait.


Nyomatékosztó vegyes hibridről olvashatsz a következő fejezetben.

A nyomatékosztó vegyes hibrid autó hajtás jellemzői:

• – olyan vegyes hibrid, amely egyszerre, egy időben működik soros és párhuzamos üzemben is
  
  
• – a hőerőgép és a motorgenerátorok megfelelő vezérlésével tág tartományban tudja változtatni a mechanikusan és villamos úton átvitt teljesítmény arányát (ezzel a hőerőgépet képes a károsanyag-kibocsátás és a tüzelőanyag-fogyasztás szempontjából optimális munkapont tartományban tartani
  
  
• – a jelentős hányadú mechanikus teljesítmény-átvitel miatt az energiavesztesége viszonylag kicsi
  
  
  
• – a rendszer külön nyomatékváltót nem igényel
  
  
  
• – képes a tisztán elektromos hajtásra, tehát fullhibrid
  
  
  
• – műszakilag közepesen bonyolult, előállítási költsége a hagyományos gépjárművekhez viszonyítva számottevő.
  
  

Karbantartási költségek a hibrid autónál

Az elektromos hibrid autó viszont általában nem igényel annyi karbantartást, mint a hagyományos belsőégésű motorral rendelkező társaik.

Ezt annak köszönhetik, hogy az elektromos motorokban mindössze egyetlen mozgó alkatrész van. A benzines és dízeles autók tele vannak potenciálisan javítást igénylő alkatrészekkel.

Nem létezik olyan autó, melynek idővel ne lenne karbantartási költsége. Ez pedig azt jelenti, hogy egy elektromos modell esetében alacsonyabb karbantartási költségekkel számolhatunk.

A következő fejezetben összefoglaltam,hogyan is működik a hibrid autó.

Így működik egy hibrid autó

Egy hibrid autó a körülményekhez igazodva képes váltani a kétféle hajtás között vagy a két motort együttesen működtetni a legköltséghatékonyabb működés érdekében.

Hogy mikor melyiket használja, az a vezetés során folyamatosan változik. Íme néhány tipikus eset.

• Elindulás
  
  
  Amikor álló helyzetből indulunk, hibrid autónkat nagyjából 25 km/óra sebességig az elektromos motor mozgatja (az akkumulátor energiáját felhasználva). Ez az egyik oka annak, amiért az elektromos autók városi közlekedés során különösen hatékonynak bizonyulnak.
  
  
• Lassú haladás
  
  
  Haladás közben a hibrid autót legtöbb esetben a belső égésű motor hajtja. A benzines motor ekkor működik a leghatékonyabban. Ilyenkor a motor a generátort is táplálhatja, amivel tölti az akkumulátort.
  
  
• Erős gyorsulás
  
  
  Amikor erősen gyorsítunk a benzines és az elektromos motor egyszerre működik. Ahhoz hogy nagyobb erőt adhassunk a járműnek ez a legjobb megoldás.
  
  A hibrid autó vezérlése ugyanis lehetővé teszi, hogy a két meghajtás erejét egyidejűleg, összeadódva is a kerekekhez juttathassuk.
  
  
• Fékezés és gurulás
  
  
  Fékezéskor, vagy amikor levesszük lábunkat a gázpedálról a hibrid autókban működésbe lép a „fékerő-visszanyerő” rendszer.
  
  Ilyenkor egyszerre két dolog történik: egyrészt leáll a kerekek meghajtása, másrészt a kerekek egy generátort hajtanak meg, amely lassítja az autót és energiát termel. A visszanyert árammal a generátor az akkumulátort tölti fel.
  
  
• Megállás
  
  
  Ha teljesen lefékezünk, a hibrid autóban mind a benzines mind pedig az elektromos motor leáll. Az akkumulátor azonban tovább működteti az egyéb elektromos rendszereket.