Ebben a cikkünkben megpróbálunk teljesebb képet mutatni a különböző hybrid hajtású technológiákról úgy, hogy megmutatjuk melyik milyen tulajdonságokkal bír, de a végső konklúziót mindenkinek saját magának kell levonnia. Nincs bevált recept. Az, hogy milyen autót vásároljunk sok tényezőtől függ, melyeket mi magunk ismerünk a lehető legjobban. Sokszor hiába kérdezzük a szokásokat, előfordul, hogy bizonyos részletekre csak akkor döbbenünk rá mi magunk is, mikor más meséli el a tapasztalatait. Volt már biztosan olyan Önnel is egy-egy cikk olvasása közben, hogy rácsodálkozik: “Jé, velem is pont így van!” Tehát, hogy melyik hajtáslánc a legmegfelelőbb vezetési-, utazási szokásainktól, lak- és munkahelyünktől is függ.
1997-et írunk. A Toyota bemutatja első teljes értékű hybrid modelljét, a Priust. Két évvel később kisegítő hybrid hajtással a Honda is gyártósorra küldi az Insight. Ezekben az időkben meglehetősen furcsának bizonyult a villany és benzinmotor társítása fogyasztáscsökkentés céljából, nem beszélve a mozgási energiát eltároló akkumulátorról.
25 évvel később viszont már hazánkban is jelentősen megnövekedett a hybrid hajtású járművek száma. Ennek egyik oka, hogy az európai fogyasztáscsökkentési eljárások bevezetése “kikényszerítette” ezeknek a járműveknek az elterjedését. Jól is cseng és talán sokakat meg is nyugtat a tudat, mikor autójuk hátulján a márkajelzések mellet a különböző Hybrid logók, feliratok is megjelennek. De a nagy kavalkádban nehéz átlátni, hogy vajon melyik mit tud? Melyiknek milyen előnyei vannak? Vannak e használati értelemben vett korlátai a különböző típusoknak? Ha igen, mik azok?
Mikor mondjuk egy autóra, hogy hybrid?
Legtöbben csípőből rávágják, hogy akkor, ha egyaránt van egy autóban belsőégésű és elektromos motor is. Ez így is van. Azonban a kétféle motor meghajtásához kétféle energiaforrásra is szükség lesz. Az egyik térfélen a belső égésű motor áll a benzin vagy gázolaj hajtással, a másikon a villanymotor(ok), a mozgási energiából visszanyert elektromos áram tárolására alkalmas akkumulátorral. Ez az akkumulátor ebben az esetben sem azonos a továbbra is használatos 12 voltos társaival. Kifejezetten arra való, hogy a fékezéskor, vagy gázelvételkor felszabaduló mozgási energia egy hasznosítható részét elektromos árammá alakítva eltárolja, hogy a későbbiekben felhasználható legyen a belső égésű motor tehermentesítésére, gyorsításra, vagy önálló hajtásra. Nem hybrid egy jármű tehát csak attól, hogy két motor van benne, ha a visszanyert energiából átalakított áramot nem tudja eltárolni és visszatáplálni a hajtási rendszerbe.
mHEV (mild Hybrid Electric Vehicle) kisegítő hibrid
Létjogosultsága ezeknek a típusoknak az árukban keresendő. A fogyasztás csökkentésének komoly ára van. Komoly a technikai háttere, melyet bizony nekünk, felhasználóknak kell megfizetni, így tehát a teljes hybrid rendszer nem olcsó. Ezt igyekszik ellensúlyozni az mHEV rendszer, de ebből kifolyólag kevesebbet is ad.
Az ilyen rendszer kisfeszültségű elektromos rendszerrel működik, 12 vagy 48 volton. Ez a rendszer ugyanúgy megtalálható a magasabb árkategóriájú luxus autókban (Audi) és a kedvezőbb árfekvésűekben is, mint a Suzuki Swift vagy Ignis.
A rendszer lelke és erőforrása egy megerősített önindító-generátor, mely a hidegindítás kivételével újraindítja a motort piros lámpánál állva, vagy hosszabb gurulási szakaszt követően. Ezen túl, ha erre a szíjhajtású önindító-generátorra áramot kapcsolunk, akkor a szíjhajtáson keresztül segíti a belső égésű motor forgatását. Fordított esetben, mikor a belső égésű motor leállt, de a kerekek még gurulnak, akkor ugyanezen a szíjhajtáson keresztül meghajtva a generátort áramot termel, melyet eltárol az akkumulátorban. Ez az elektromos gép, tehát az önindító-generátor lehet 3 lóerős a 12 voltos rendszereknél, mint a Suzuki Ignis, de a nagyobb, 48 voltos rendszerek esetén 15 lóerő körüli teljesítménnyel bírnak. Suzuki SX4 S-Cross, Ford Focus 1.0 mHEV, Mercedes S 500. A forgató nyomaték igen nagy határok között mozoghat. A legtöbb esetben 50-55 Nm, de az S 500-ban például 250 Nm.
Ez a többlet erő ugyan nem növeli a teljesítményét a nem hibrid változathoz képest, de mivel kisegíti a belső égésű energiaforrást, tehermentesíti azt gyorsításkor, illetve egyenletes teljesítmény leadásakor így mérhetően kevesebbet fogyasztanak ezek az autók. A 48 voltos segédhibrid rendszerű autók a WLTP szabvány szerinti mérés esetén 10-18 százalékot takarítanak meg hagyományos belső égésű társaikhoz képest. Ennek a rendszernek előnye még, hogy a hagyományos start-stop rendszerű motorokhoz képest sokkal finomabb az újraindítás, illetve nagyobb sebességnél állítja le a motort, amint kigurulást érzékel a rendszer egy-egy megállás, például piros lámpához lassítás esetén, ezzel is több üzemanyagot megtakarítva.
A lítium-ion akkumulátort általában az utastérben helyezik el. Legtöbb esetben valamelyik ülés alá rejtve, mert egy kisebb, könnyebb akku is képes ellátni a rendszert. Például a Suzuki Swiftben a 12 voltos rendszer többletsúlya a nem hibrid modellhez képest mindössze 6,2 kg, melyben már benne van az akkumulátoron kívül a megerősített önindító-generátor súlya is.
Ilyen (Mild Hybrid) hajtással gyártanak első, hátsó és összkerék meghajtású autókat egyaránt. Utóbbi kedvelői választhatják például az ALLGrip Suzuki Vitarát, a 4x4-es Ford Kugát és a Hyundai Tucsont.
HEV (Hybrid Electric Vehicle) teljes hibrid
Teljes hibridnek (HEV) nevezzük akkor az autót, ha az elektromos motor önállóan is képes gyorsítani, hajtani a járművet akkor is, ha kivennénk belőle a belső égésű motort. A motort ugyan ki nem vesszük, viszont annál sűrűbben kapcsoljuk le. A teljes hibrid autók villanymotorja jóval erősebb, az áram tárolására szolgáló akkumulátora is nagyfeszültségű és jóval nagyobb kapacitású. Akár 288 voltos nagyfeszültségű Lítium-ion, vagy nikkel-fémhidrid.
A teljes hibridek közt a Toyota öntöltő hibridnek nevezett megoldása talán a legjobban elterjedt konstrukció. Ez a legkiforrottabb és legjobb benzin-megtakarítással működő konstrukció. Másképp valósította meg, de hasonló céllal a Hyundai és a Renault is a teljes hibrid autóját, a Ford pedig a Toyota korábbi hibrid rendszerét alkalmazza a Mondeoban.
Vizsgáljuk meg a Toyota hibrid rendszerét
A benzines motort legalább két villanymotorral egészítik ki a Toyota rendszerében. Az egyik motor hajtja, gurítja, gyorsítja az autót, a másik feladata pedig a mozgási energiát villamos energiává alakítani, amikor az autót lassítjuk az üzemi fék használata nélkül. A Toyota és a Lexus hibrid hajtásrendszerében nincs sebességváltó. Ennek az egységnek a belső ellenállása és súlya ugyanis növelné a fogyasztást, valamint az autó össztömegét. Helyette egy bolygóműves erőátvitelt használnak, melyet e-CTV-nek neveztek el. Ez valóban fokozatmentesen működik.
A benzines és a villanymotor hajthatja egyszerre is, vagy a villanymotor külön is az autót. Ebben az esetben is rásegít a villanymotor az erőteljesebb kigyorsításoknál a benzinmotorra úgy, hogy az akkuban tárolt energiát használja fel, ezzel növelve a gyorsítást. A nagyteljesítményű villanymotor a teljesen hibrid hajtás alapja, mert így tudják megfelelő mértékben tehermentesíteni a belső égésű motort, melyet ezáltal kisebbre is méretezhetnek, így takarítva meg üzemanyagot.
Az ilyen kombinációkban a benzines és villanymotor teljesítménye összeadódik, így téve szert többlet erőre. Ezért amikor többlet erőre van szükség, sokkal takarékosabb megoldás villanymotort használni, mert így nem a pazarló belső égésű motornak, hanem a kettőnek együttesen kell a kívánt teljesítményt leadnia. Például 2,5 literes Highlanderben 190 lóerős a négyhengeres benzin motor és 184 lóerős a villanymotor, így a hibrid hajtás rendszerteljesítménye 248 lóerő leadására képes. A villanymotorok csúcsteljesítménye és nyomatéka igen jelentős tehát. Azonban ez a Toyota ún. soros-párhuzamos hibridjeiben nem adható hozzá a benzinmotorhoz.
4X4 hajtás elektromosan
Összkerék hajtást hozhatunk létre a Toyoták és Lexusok teljes hibrid hajtást nyújtó villanymotoraikkal. Nemcsak nagy gázzal kilőve segítheti a villanymotor a benzines társát, de például a Toyota RAV4-ben, vagy az amerikai piacra gyártott Highlanderben a hátsó kerekeket hajtja a 40 kW-s (54 LE), 121 Nm nyomatékú villany erőforrás, mely igen jól jön havas talajon, vagy csúszós, saras környezetben. És ehhez nem kell kardántengelyt használni, így nem jelentkezik emiatt sem többlet súly, sem a forgatás miatt energiavesztés.
PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) konnektorról tölthető akkus hibridek
A modern Plug-in Hybridek Magyarországon megkülönböztetett kiváltságokat kapnak, melyről zöld színű rendszámtáblájuk is árulkodik. Ingyenes parkolás, cégautóadó alóli mentesség, mely igen kelendővé teszi ezeket a járműveket a cégek számára. A zöld rendszám előnyeiről egy korábbi cikkünkben már írtunk. Ezek a hibridek a hajtáslánc villamosításának egy következő lépcsője, ahol a visszanyert mozgási energiából előállított és a hálózatból nyert áramot egy nagyobb kapacitású akkumulátorban tárolják felhasználásig.
A hálózati áramról tölthető hibridek is teljes hibridek, de nagyfeszültségű akkumulátoruk nagyobb kapacitású:
- Toyota Prius prime 8.8 kWh
- Hyundai IONIQ 8.9 kWh
- Volvo V60 11.2 kWh
- Mitsubishi Outlander 12 kWh
- Hyndai TUCSON 13.8 kWh
- Mercedes A250 15.6 kWh
- Porshe Panamera 4 E 17.9 kWh
- Toyota RAV4 18.1 kWh
- VOLVO S80 18.8 kWh
- AUDI A7 TFSI e-quattro 17.9 kWh
- BMW X5 xDrive45e 24 kWh
Láthatóan gyártónként különböző szempontok szerint más és más méretű, súlyú, kapacitású az elektromos motor(ok) kiszolgálását végző akkupakkal látják el modelljeiket. Kompromisszumot kötve ezzel a hatótáv mértékét illetően.
A mai modern hibridek akkumulátor teljesítménye, illetve töltési teljesítménye elegendő a tisztán elektromos városi ingázásra, így a belső égésű motort a hétköznapokon nem, vagy csak kevés esetben kell használnunk. Nagyjából 35-75 km megtételére elegendő az akkumulátorban tárolt villanyáram. Ezek többnyire gyári adatok, azonban a WLTP szerinti hatótávjuk is többnyire eléri az 50-55 kilométert. Hétköznapi használatban, ha a tulajdonos hajlandó, vagy módjában áll az akkumulátort feltölteni és két töltés között 50-60 km-nél nem tesz meg hosszabb utakat, akkor minimális, 0-2 l/100km fogyasztással el tud járni. Ha a megszokott használattól eltérő út megtételére van szükség, akkor sincs pánik, mert a benzinmotor eljuttat az úti célhoz.
Hétköznap villany, hétvégén benzines
A PHEV-ekben dolgozó villanymotorok tehát kellően erősek ahhoz, hogy önállóan mozgassák az autót, akkumulátor kapacitásuk kitart nagy általánosságban 30-50 kilométert. Nagyobb táv esetén pedig a benzines, vagy dízel erőforrás eljuttat a kíván célig. Ezek a motorok három- vagy négyhengeres benzines motorok. Ritkán előfordulnak hat és nyolchengeresek is, de vannak négyhengeres dízel erőforrást használók.
