Hybrid konstrukce freeski technologie: pokrok a koncepce hybridních pohonů

V urbanizovaném provozu se plně hybridní vozy rozjíždějí tiše a až 80 % cest po městě bývá realizováno v elektrickém režimu. Hybridní systémy se vyvíjejí tak, aby nabídly vyšší efektivitu, nižší emise CO2 a pohodlnou jízdu v každodenním životě.

Co je full hybrid a jak funguje

U hybridů kategorie full bývá spouštěcí generátor v paralelním módu oddělen spojkou od spalovacího motoru i od převodovky, což umožňuje absolvovat kratší úseky pouze elektromotorem a tedy zcela bez emisí. V tomto případě se počítá se silnějším elektromotorem až 75 kW a se sníženou spotřebou asi o 20 %. U hybridů kategorie mild a full se montuje spouštěcí generátor, umístěný mezi spalovacím motorem a převodovkou, který kromě funkce start/stop dovede podpořit svým točivým momentem spalovací motor a přeměnit pohybovou energii vozu v elektrickou pro dobíjení akumulátorů (rekuperace).

Hybridní vozy mohou operovat v různých módech: mikrohybridy s nejnižší úrovní podpory, mild hybridy s částečnou podporou a full hybridy s významnou elektrickou drive. U full hybridů bývá elektromotor určen k podpoře rozjezdu, jízdě zvolna a případnému pohonu vozidla bez emisí při kratších úsecích. Společnost Bosch uvádí, že hmotnost takového hybridního vozu se zvýší zhruba o 100 kg proti konvenčnímu motoru.

Harmonizace dodavatelů a kooperace

Automobilky často spoléhají na dodavatelské aliance pro flexibilní stavebnici systémů, která umožní sestavovat různá hybridní řešení z několika standardních komponent. Mezi klíčové kooperace patří Continental a ZF Sachs, Bosch a Getrag, SiemensVDO a Magna Steyr. I když došlo k akvizicím, spolupráce zůstává a umožňuje rychlou implementaci nových technologií do praxe.

Novým prvkem hybridních systémů je snaha o integraci elektromotorů do převodovky. Příkladem může být dvouspojková převodovka Getrag s integrovaným elektromotorem pro liché stupně a adaptace na paralelní i sériový režim. První Volkswagenu Hybrid připravovanému na rok 2008 je částečně dílem společného projektu s Continental a ZF Sachs.

Různé architektury: paralelní vs. sériový vs. dílčí hybrid

Paralelní hybrid kombinuje spalovací motor a elektromotor v jednom pohonném systému a umožňuje jízdu s využitím elektromotoru i při plném zapojení motorů. Sériový hybrid pohání elektromotor z generátoru poháněného spalovacím motorem a využívá elektrický pohon kol. Mezi další varianty patří specifické konfigurace s více elektromotory integrovanými do nábojů kol (projekt eCorner) k maximalizaci prostoru pro posádku a zavazadla.

Vysokovýkonné řídicí jednotky a různé typy akumulátorů (Ni-MH, Li‑Ion) hrají klíčovou roli v energetické efektivitě a délce dojezdu. Největší dodavatelé Ni-MH akumulátorů byli a zůstávají Sanyo a Panasonic EV Energy, zatímco Li‑Ion s rychlým rozvojem vítají i další asijští výrobci.

Elektromotor v náboji kola a modulární hybridní architektury

Příkladem moderního směru je integrace elektromotorů přímo do kol díky projektům, které umožňují pohánět kola z vnější strany náboje a současně řídit brzdy a odpružení. Tyto koncepty umožňují hybridy s výraznějším podílem elektrické jízdy a volí řešení, která zvyšují jízdní komfort a zlepšují efektivitu.

HySUV, prototyp vyvinutý Magna Steyr a SiemensVDO pro pohon Mercedesu-Benz ML 350, kombinuje dva elektromotory a čtyři lamelové spojky v modulu E4WD pro paralelní i sériový pohon. Kromě standardních funkcí jako start/stop a rekuperečního brždění umožňuje i jízdu s elektrickým pohonem kol jedné či obou náprav a trvalý pohon všech kol v sériovém módu.

Technické doprogramy a budoucnost trhu

V novějších konceptech bývá pohon integrován do převodovky s cílem optimalizovat točivý moment a provozní režimy. Příští generace automobilů má vznikat od počátku jako hybridní vozy, nikoli jen jako modifikace stávajících konstrukcí.

V rámci WLTP městského cyklu se ukazují údaje o nižších emisích a efektivnějším využití paliva, což odpovídá snahám o snížení uhlíkové stopy i u větších vozů. Do budoucna se očekává širší nabídka hybridních technologií, která bude kombinovat vysoký výkon s udržitelnými materiály a flexibilními architekturami.

Významné komponenty a dodavatelé

Mezi klíčové komponenty patří akumulátory a řízení energetických toků. Identifikované trendy ukazují, že moderní hybridy kombinují různé druhy akumulátorů a systémy řízení pro optimalizaci výkonu a účinnosti.

Pro ilustraci komplexnosti a rozmanitosti konceptů lze použít vizuální zobrazení různých architektur - mikrohybrid, mild hybrid a full hybrid, spolu s paralelním a sériovým provozem.

V rámci budoucí evoluce disponují automobilky nástroji pro integraci elektromotorů do převodovek a kol a zlepšení rekuperace energie, což nadále posouvá možnosti tvůrčího designu a energetické účinnosti.

Současné projekty ukazují směr směrem k většímu zapojení elektromotorů do pohonu kol a modulárním systémům, které umožní rychlé nasazení různých hybridních koncepcí podle potřeb trhu.

tags: #hybrid #konstrukce #freeski