Mi az a hibrid autó és hogyan működik?

Toyota Prius

Hibrid és hibrid között hatalmas különbségek lehetnek. Megpróbálunk rendet tenni a fejekben, és elmagyarázni, hogy melyik fajta mire jó.

A hibridekben az akkumulátort a hátsó ülés vagy a csomagtartó alá helyezik el Forrás: Toyota

Hibridnek azokat az autókat nevezzük, amelyeknek van ugyan villanymotor a hajtásláncában, de megtartották a belső égésű motorjukat is. Utóbbi hajthatja közvetlenül a kerekeket, de az is lehet, hogy csak egy generátort hajtva áramot termel az akkumulátor számára. Mindig a vezérlő elektronika dönti el a pillanatnyi helyzet függvényében, hogy épp melyik motort mire használja.

Úgy is lehet tekinteni a hibridekre, mint fontos mérföldkőre a teljesen elektromos hajtás felé vezető úton.

Már tisztábban üzemelnek, mint a belső égésű motoros társaik, és a hatótávjuk sokkal jobb, mint a villanyautóké, de még tankolni pont olyan gyorsan és egyszerűen lehet őket, mint a hagyományos kocsikat. Persze úgy is lehet nézni őket, hogy nem üzemelnek olyan tisztán, mint az elektromos hajtású autók, és jóval bonyolultabbak is azoknál, mivel kétféle motorjuk is van.

Ma már egyedül a Mercedes gyárt dízel hibrideket, korábban a franciáknak is volt Forrás: Daimler AG

Többnyire benzines motort találunk a hibrid autókban az elektromos mellett, de előfordulnak dízel-hibridek is. Bár a dízelmotor a takarékossága miatt még nagyobb üzemanyag-megtakarítást tesz lehetővé, de számos hátránya is van a benzineshez képest: lassabban melegszik be, nehezebb, komplexebb, drágábban gyártható és komolyabb kipufogógáz-tisztító technológiákat igényel.

Miért gyártanak hibrideket?

A hibridek tehát a belső égésű motorból származó hajtást kombinálják az elektromos hajtással, a legtöbb esetben azért, hogy takarékosabban bánjanak az üzemanyaggal, de léteznek olyan sporthibridek is, amelyeknél a gyártó célja inkább a rendszerteljesítmény növelése volt, anélkül, hogy nagyobb benzinmotort kellett volna beépítenie. Fontos tudni, hogy

a hibrid autókkal főleg városban lehet jelentős üzemanyag-megtakarítást és károsanyag-kibocsátás csökkenést elérni,

mivel itt jellemző az alacsony átlagsebesség és a sok fékezés. Autópályán azonban már kevesebb előnyük van egy hagyományos benzineshez vagy dízelhez képest.

Az 5-ös BMW teljes kínálatából az 530e nevű hibrid fogy a legjobban Magyarországon Fotó: Gulyás Péter

Egy tipikus hibrid autóban kis sebességnél általában csak az elektromotor hajt, de egy erősebb gázadásra azonnal beindul a belső égésű motor is, nagyobb tempónál pedig már jellemzően csak az vesz részt az autó mozgatásában.

Egy jól hangolt rendszernél a vezető szinte meg sem tudja mondani, hogy épp melyik motor hajtja az autóját,

mert finomak az átmenetek, és a benzinmotor is roppant halkan fut. Éppen ezért a legtöbb hibridben a műszerfalon egy energiaáramlás-monitoron lehet figyelni a hajtáslánc pillanatnyi állapotát: hogy éppen mi hajt, és hogy fékezéskor és gázelvételkor miként nyeri vissza az energiát a rendszer.

Miből áll egy hibrid hajtáslánc?

A villanymotor besegít a hajtásba vagy önállóan is hajthat Forrás: Skoda

Minden esetben a része egy belső égésű motor, egy vagy több villanymotor, illetve egy nagyfeszültségű akkumulátor, amely többnyire fém-hibrid vagy lítium-ion technológiájú, teljesen függetlenül működik a normál, 12 voltos akkutól, és néha még saját hőmenedzsmenttel is rendelkezik. Háromféleképpen történhet a hibrid akkumulátor töltése: a fékezéskor keletkező energia visszatáplálásával, a belső égésű motor generátorként való használatával, vagy külső forrásból. Csak az utóbbi esetben van feladata az embernek, az első kettőt automatikusan végzi a kocsi.

Hogy működnek a hibrid autók?

A működési elvük két egyszerű tényen alapul:

1. A villanymotorok jóval magasabb hatásfokkal működnek, mint a belső égésű társaik.
2. A fékezéskor keletkező energiát hő helyett sokkal előnyösebb elektromos energiává alakítani, mert azt később fel lehet használni az autó hajtására vagy az elektromos segédberendezések üzemeltetésére.

Az első sorozatgyártású hibrid autó a Toyota Prius volt, amelyet 1997-ben kezdtek el gyártani Fotó: Polyák Attila - Origo

A hibrid autók mellett a csendes működés, a könnyű vezethetőség, a kedvező fogyasztás és károsanyag-kibocsátás mellett még számos érv szól, ezek egyike az alacsony fenntartási költség: például egy hibrid Toyota hajtáslánca jóval kevesebb alkatrészt tartalmaz, mint egy dízel autóé, és hiányoznak belőle az olyan, költségesen javítható és cserélhető alkatrészek, mint a turbófeltöltő, a kettős tömegű lendkerék, a nitrogén-oxid szűrő, a kuplung, és a nagynyomású üzemanyagellátó rendszer, miközben még a fékrendszer is jóval kisebb kopásnak van kitéve, hiszen a kisebb lassításokat a tárcsák helyett a generátor-üzemre váltó villanymotorok végzik. Igaz, pont emiatt a fékpedál adagolhatósága, a fékpedál-érzet gyakran nem olyan jó, mint egy hagyományos kocsiban, ami megszokást igényelhet.

Milyen fajtái vannak a hibrid hajtásoknak?

Sokféle létezik, egyes rendszereket a takarékosságra, másokat a teljesítményre hangolják, de vannak olyanok is, amelyeknél az alacsony előállítási költség a legfontosabb szempont.

A teljes hibrid

A Toyota Corollán alapuló Suzuki Swace kizárólag teljes hibrid hajtással kerül forgalomba Magyarországon Forrás: Suzuki

A teljes (full) hibrid autók legfontosabb jellemzője, hogy a villanymotorjuk önállóan is képes mozgatni a kocsit, a belső égésű motor nélkül. Az már más kérdés, hogy a tisztán elektromos módban megtehető távolság többnyire csak pár kilométer, mivel kicsi az akkumulátor. Igaz, viszont könnyen és gyorsan újratöltődik, ezért azt a pár elektromos kilométert sokszor képes biztosítani. A normál hibrideket a Toyota előszeretettel hívja öntöltő hibrideknek, amivel arra céloznak, hogy külső forrásból nem lehet tölteni az akkumulátorukat. Ezekben a kocsikban a töltés csak a benzinmotor és a fékezéskor keletkező energia segítségével történhet.

A hibridek motorterében néhány vastag, narancssárga magasfeszültségű kábelen kívül sok izgalmas dolog nem látszik Forrás: Volkswagen

Szokták párhuzamos hibrideknek is hívni a teljes hibrideket, ezekben ugyanis nem csak a villanymotor, hanem a belső égésű is képes közvetlenül hajtani a kerekeket, de a két motor egymással párhuzamosan, egyszerre is hajthat. Hogy épp melyik motor forgassa a kerekeket, azt a szoftveres vezérlés dönti el, az akkumulátor töltöttségét és a pillanatnyi forgalmi helyzetet figyelembe véve. Egyes modellekben a vezetőnek lehetősége van gombbal bekapcsolni az elektromos módot, ha például olyan zónába ér az autójával egy városban, ahol csak zéró emissziós járművek közlekedhetnek. Sőt, a legújabb BMW-k már önállóan érzékelik a GPS-adatokból, hogy ilyen területen vannak, és maguktól váltanak át elektromos üzemmódra.

A legtöbb hibridben szemléletes ábrán lehet követni az energiaáramlást Fotó: Csudai Sándor - Origo

A legtöbb teljes hibrid automata váltós: a Toyotákban és a Lexusokban bolygóművekkel megvalósított fokozatmentes e-CVT-t, a régi PSA modellekben egykuplungos, a mai Hyundai-Kia modellekben dupla kuplungos automatát, a többi hibridben hagyományos automatát találunk. A CVT előnye, hogy a benzinmotor fordulatszáma nem függ a sebességtől, ezért mindig a hatékony tartományban lehet járatni a belső égésű erőforrást. Hátránya, hogy a vezetési élményt igencsak lerontja, mivel a gázpedál és a motor között nincs lineáris a kapcsolat, a benzinmotor nagy gázra felbőg, ami zavaró lehet. A dupla kuplungos és a hagyományos automatában ilyen probléma nincs, ezért ezeket jobb vezetni, de ezek nem is működnek olyan hatékonyan, mint egy CVT. Nagyon ritka a kézi váltós teljes hibrid autó, a Honda CR-Z óta nem is gyártottak ilyet.

A lágy hibrid

Ezek a hibrid autók Esztergomban készülnek Forrás: Suzuki

A teljes hibridekkel ellentétben a lágy (mild) hibridek, mint például a Suzuki Vitara 1.4 Hybrid 48 V és az SX4 S-Cross 1.4 Hybrid 48V, a belső égésű motor mellett csak egy megerősített, jellemzően szíjhajtású indítómotor-generátorral rendelkeznek, amely gyenge ahhoz, hogy képes legyen önállóan mozgatni az autót. Ahhoz viszont elég az ereje, hogy fékezéskor áramot termeljen, és hogy simává és gyorssá tegye a motor indítását, amikor a start-stop rendszer dolgozik.

A Hybrid felirat most már minden új Vitarán ott van, az AllGrip az összkerék-hajtáshoz jár Forrás: Ruschel Zoltán

Ezek a villanymotorok néha azért képesek besegíteni a hajtásba, állandó nyomatékukkal abban a fordulatszám-tartományban nyújtanak segítő jobbot a belső égésű társuknak, amikor az még gyenge (pl. turbós autóknál ilyen az alsó fordulatszám-tartomány, ahol még nem épül föl a töltőnyomás), vagy váltás közben, amikor egy-egy pillanatra megszakad a nyomatékfolyam. Így a járműnek szinte sosem kell kis hatásfokkal üzemelnie.

Mostanra jutott oda el az autóipar, hogy ma már szinte minden új típusban megtalálható a lágy hibrid technológia, amellyel akár 10-15 százalékos fogyasztáscsökkenést is el lehet érni. A kiskategóriában is egyre jobban terjednek ezek a hibridek, mivel nem kerülnek sokba, nem nehezek, és

utólag is át lehet hozzájuk alakítani egy-egy meglévő modellt,

mivel csak egy cipősdoboz méretű akkunak kell helyet találni az utastérben vagy a csomagtartóban.

A legtöbb hibridben a csomagtartó alatt helyezik el a nagyfeszültségű akkumulátort Forrás: Kia

Manapság a lágy hibrideknél a 48 voltos architektúra lassan elengedhetetlenné válik, mivel annyi fedélzeti elektromos fogyasztót kell táplálni árammal (különböző kényelmi és biztonsági extrák), hogy az a 12 voltos rendszernek már sok lenne. Ráadásul a négyszeres feszültségből származó plusz teljesítmény segédberendezések meghajtására is elég, így a klímakompresszor, a vízpumpa, az olajszivattyú, de akár a feltöltő is hajtható villanymotorral, ami jelentősen tehermentesíti a belső égésű motort, és a segédberendezések akkor is mehetnek, amikor az áll.

A villanyturbó azért is előnyös, mert késedelem nélkül építi fel a turbónyomást,

nem kell arra várni, hogy a kipufogógáz megpörgesse a turbinát. Azért nem mennek 48 volt fölé az autógyártók, mert a 60 volt fölötti szint már nagyfeszültségnek számítana, ami miatt több biztonsági rendszert kellene beépíteni, nagyobb vezérlőegységgel és vastagabb kábelekkel.

Kattintson tovább, a cikk folytatódik a második oldalon!