Automobil je díky němu poháněn nízkou intenzitou proudu, což přináší řadu výhod (viz: nízká intenzita proudu). Nízký proud garantuje menší ztráty na vinutí a tedy i pomalejší vybíjení trakční baterie. Nízká intenzita proudu navíc snižuje riziko přehřátí systému a poruch hybridní soustavy, vyžaduje i menší průměr vodičů v instalaci a snižuje tak náklady a hmotnost systému. Nosičem náboje a hlavním zdrojem rizika spojeného s používáním elektroinstalací není vysoké napětí, nýbrž proud.
Elektromotory se vyznačují vysokým točivým momentem dostupným od prvního okamžiku. Abychom však mohli hybridní systém používat nejen ve městě, ale i na delších cestách, musí být vozidlo vybaveno elektromotorem o vysokém výkonu, který zvládne odpor zvyšující se spolu s rychlostí. Rychlost otáček takového motoru navíc musí být dostatečná, aby se automobil mohl pohybovat v bezemisním režimu, např. na rychlostních komunikacích. Vysoké napětí systému navíc umožňuje dosahovat vysokého maximálního výkonu elektromotorů, takže je pohon dynamičtější a jízda na elektrický motor je možná i při vysokých rychlostech.
Role střídače a konverze energie
Je srdcem hybridního systému, které umožňuje průtok energie mezi trakční baterií a elektromotory. Střídač mění stejnosměrný proud (z trakční baterie) na střídavý (potřebný k napájení elektromotoru) a vykonává tuto činnost v opačném směru během nabíjení baterií. Zásadní je, aby byl tento systém spolehlivý a fungoval velmi rychle, protože musí zvládnout podmínky na silnici, které se každou chvíli mění. Pokud je soustava střídače navíc vybavena dalším konvertorem typu „boost”, je možné zvýšit napětí v elektromotoru.
Mild hybrid, full hybrid, plug-in hybrid - základní typy a jejich zapojení
Jako hybridní se dnes označuje každé auto, které kombinuje spalovací a elektrický pohon. Na trhu se postupně uchytila tři hlavní řešení a výsledkem jsou vozy, které jsou vhodné do různých situací a pro různé typy řidičů. Doplnění spalovacího motoru o elektrickou asistenci je jedno z nejefektivnějších řešení ke snížení spotřeby paliva a zejména v posledních letech také ke znatelnému zlepšení dynamiky.
Základním krokem k elektrifikaci je takzvané mild-hybridní ústrojí. To ještě ke spalovacímu motoru nepřidává výkonný elektromotor, ale vystačí si se startér-generátorem a malou 48V lithium-iontovou baterií. Výsledkem je mírná elektrická asistence, která auto pomáhá rozhýbat při rozjezdech a v nízkých rychlostech, kdy má spalovací motor nejvyšší spotřebu. Tato technika umí snížit spotřebu paliva oproti nehybridnímu řešení asi o 7 % v závislosti na modelu. Výhodou je poměrně jednoduchá konstrukce a nízká cena, řidič se navíc nemusí o nic starat - elektřina se do baterie ukládá při brzdění nebo z přebytků motoru a vůz nemá žádné speciální režimy.
Inovativní full hybrid Hyundai tvoří spalovací motor, startér-generátor, hybridní spojka, elektromotor, akumulátor a automatická převodovka. Umožňuje nezávislou funkci spalovacího motoru a elektromotoru, přičemž akumulátor už má dostatek síly na to, aby poháněl vůz sám. Motory ale mohou vůz pohánět i společně, třeba když řidič požaduje co nejrychlejší akceleraci - vše řídí chytrá elektronika. Lithium-iontová baterie s vyšší kapacitou umožňuje na elektřinu ujet i několik kilometrů v kuse. Díky rekuperaci se baterie dobíjí zejména při zpomalování a energie je pak využita k dalšímu pohonu vozu.
Plug-in hybridy už jsou předstupněm čisté elektromobility. Technický základ je podobný full hybridu, rozdílem je ale podstatně větší kapacita akumulátoru, který lze navíc dobíjet z elektrické sítě. Plug-in hybridní modely díky tomu zvládnou čistě na elektřinu ujet i vyšší desítky kilometrů. Spalovací motor vůz zapojí teprve při delších cestách nebo požadavku na co nejvyšší výkon. Řidič si zároveň může volbou režimu určit, zda má vůz energii v bateriích šetřit, nebo naopak preferovat elektrický pohon.
Praktické režimy provozu a akce systémů
Když klidně vyrážíte od semaforů, manévrujete na parkovišti, anebo popojíždíte v zácpě, full-hybrid používá výhradně elektromotor napájený baterií a pohonné hmoty vůbec nespotřebovává. Když jedete bez prudkého zrychlování, nízkou rychlostí (do cca 70 km/h), fungují oba motory, přičemž hlavním zdrojem pohonu je elektromotor, kdežto benzínový motor plní pouze podpůrnou funkci. Po stisknutí tlačítka EV přejde full-hybrid do elektrického režimu a může tímto způsobem ujet kratší vzdálenost.
Pokud chcete dynamicky předjet jiný automobil nebo vyjet na prudký kopec, budou po sešlápnutí plynového pedálu pracovat oba motory na plný výkon. Za rychlé jízdy, např. po dálnici, bude hlavním zdrojem pohonu benzínový motor, kdežto elektromotor ho bude pouze podporovat. Při brzdění nebo postupném snižování rychlosti odpojí full-hybrid benzínový motor a elektromotor bude rekuperovat energii a dobíjet baterii.
Tipy pro řízení hybridního vozu Toyota – 1. část | Toyota Europe
Historie a příklad automobilky
Inženýři proto s různými hybridními konstrukcemi experimentují už velmi dlouho. Hyundai patří mezi průkopníky a svůj první koncept FGV-1 představil v roce 1995. V roce 2004 automobilka otevřela „doma“ v Namyangu speciální vývojové centrum pro hybridní pohony a o pět let později dorazil na trh první produkční model Elantra LPi Hybrid, jehož spalovací motor navíc běžel na LPG. Roku 2011 pak přišla technika, na kterou je značka Hyundai velmi hrdá: v globálním modelu Sonata Hybrid představila první paralelní full-hybrid na světě.
Tabulka: srovnání základních vlastností typů hybridů
| Typ | Hlavní komponenty | Elektrický dojezd | Hlavní výhoda |
|---|---|---|---|
| Mild hybrid | Startér-generátor, 48V akumulátor | 0-krátké asistence | Jednoduchost, nízké náklady, úspora paliva ~7 % |
| Full hybrid | Spalovací motor, elektromotor, akumulátor, hybridní spojka | několik km | Možnost jízdy na elektřinu, rekuperace |
| Plug-in hybrid | Full hybrid + větší akumulátor, možnost nabíjení ze sítě | desítky km | Větší elektrický dojezd, flexibilita provozu |
Bezpečnostní a konstrukční poznámky
Pro zvýšení bezpečnosti a vzhledem k efektivitě a odolnosti pohonu musí být intenzita proudu v systému co nejnižší. Nízký proud garantuje menší ztráty na vinutí a tedy i pomalejší vybíjení trakční baterie. Nosičem náboje a hlavním zdrojem rizika spojeného s používáním elektroinstalací není vysoké napětí, nýbrž proud. Pokud je soustava střídače navíc vybavena dalším konvertorem typu „boost”, je možné zvýšit napětí v elektromotoru.
