Miękka hybryda – budowa i zasada działania
- W układach typu Mild Hybrid silnik elektryczny nie pełni bezpośrednio funkcji napędowej.
- Zazwyczaj w mikrohybrydach silnik elektryczny pracuje na napięciach rzedu 12V, natomiast w układach Mild Hybrid na 48V.
- Najważniejszym elementem miękkiej hybrydy jest część nazywana Integrated Starter-Generator (ISG).
- Zakłada się, że zależnie od zastosowanego systemu MHEV oszczędności i zmniejszenie emisji są na poziomie od 7 do 22%.
- Chcesz otrzymywać najnowsze informacje z branży? Zapisz się na nasz newsletter!
Każdy napęd hybrydowy realizowany jest poprzez współpracę dwóch typów silników – spalinowego i elektrycznego. Celem każdego układu hybrydowego jest oszczędzanie paliwa, jednak każdy wykonuje to zadanie inaczej.
Najprostszym, a jednocześnie najtańszym w produkcji systemem jest tak zwana miękka hybryda, po angielsku Mild Hybrid. MHEV, czyli Mild Hybrid Electric Vehicle nie wymaga dużych ingerencji w konstrukcję pojazdu, w praktyce każdy silnik można wykorzystać jako podstawę do stworzenia takiej hybrydy.
Układy miękkiej hybrydy można dodatkowo podzielić na hybrydy „mikro” i właściwe „miękkie”. Generalnie rzecz ujmując, są to układy, w których silnik elektryczny nie pełni roli silnika trakcyjnego – jedynie wspomaga silnik spalinowy w określonych sytuacjach. Stąd miękkie hybrydy nazywane są czasami „asystującymi”, co dobrze oddaje funkcję pełnioną przez silnik elektryczny.
Przede wszystkim zadaniem silnika elektrycznego jest wsparcie jednostki spalinowej podczas rozruchu. Dlatego najważniejszym elementem miękkiej hybrydy jest część nazywana Integrated Starter-Generator (ISG), czyli urządzenie zastępujące jednocześnie rozrusznik i alternator. W mikrohybrydach ISG na ogół połączony jest z instalacją dwunastowoltową, natomiast w hybrydach miękkich ze specjalną instalacją 48V.
W tym układzie, poza wsparciem rozruchu, silnik elektryczny wspomaga jednostkę spalinową swoim momentem obrotowym także podczas przyspieszania. Energia odzyskiwana podczas hamowania gromadzona jest w dodatkowej baterii. Jej niewielka pojemność i wymiary pozwalają na umieszczenie w dowolnym miejscu w samochodzie, choćby pod fotelem kierowcy.
Jednocześnie z tej baterii ładowany jest zwykły akumulator 12V, co zapewnia stabilne zasilanie dla pokładowych odbiorników prądu. ISG może być umieszczony w miejscu tradycyjnego rozrusznika (wtedy połączony jest z silnikiem paskiem osprzętu), bądź też na przykład pomiędzy silnikiem a skrzynią biegów, co daje bezpośrednie połączenie z wałem korbowym. W większości urządzeń ISG zintegrowany jest falownik AC/DC, konwertujący prąd stały z baterii na prąd przemienny zasilający silnik elektryczny.
Co to daje? Przede wszystkim pozwala bezproblemowo korzystać z systemu start-stop. Ten obowiązkowy układ wyłącza silnik spalinowy po każdym zatrzymaniu, aby oszczędzić paliwo i zmniejszyć emisję CO₂. W samochodach bez układu MHEV pozostaje normalny rozrusznik, zatem każde uruchomienie silnika wymaga ponownego „zakręcenia”. To zajmuje czas i wywołuje nieprzyjemne efekty dźwiękowe.
Zastąpienie rozrusznika urządzeniem ISG pozwala na rozruch natychmiastowy, płynny i zupełnie niezauważalny. Dlatego też, o ile w normalnych samochodach większość kierowców odłącza system start-stop jeszcze przed rozpoczęciem jazdy, o tyle w miękkich hybrydach nie ma takiej potrzeby.
Dodatkowo MHEV pozwala na tzw. żeglowanie, czyli jazdę z wyłączonym silnikiem spalinowym, uruchamiając go w przypadku naciśnięcia gazu lub hamulca (żeby wspomóc hamowanie silnikiem). Zakłada się, że zależnie od zastosowanego systemu MHEV oszczędności i zmniejszenie emisji są na poziomie od 7 do 22%.
Architektura miękkiej hybrydy z urządzeniem ISG jako osprzętem silnika to ponad 95% obecnie stosowanych konstrukcji MHEV. Cały zespół może pochodzić od poddostawcy (np. Bosch czy Continental), a jego zamontowanie wymaga jedynie znalezienia miejsca na dodatkową baterię i konwerter. Ingerencja w konstrukcję pojazdu jest więc praktycznie żadna, a korzyści nie ograniczają się tylko do przyjemniejszego działania układu start-stop.
Miękka hybryda potrafi więcej: silnik elektryczny, mimo niewielkiej mocy, wytwarza jednak całkiem spory moment obrotowy, i to dostępny zawsze, praktycznie „od zera”. Silnik spalinowy tego nie potrafi, dlatego korzysta z asysty silnika elektrycznego, który wyrównuje moment obrotowy, a także podbija jego maksymalną wartość, przesuwając punkt obciążenia silnika, czyli w praktyce zwiększa jego efektywność.
Miękkie hybrydy zatem, jako przepustka do świata elektryfikacji, stają się coraz bardziej popularne. Niektóre marki, jak Suzuki czy Volvo, oferują je w całej gamie napędów. Miękka hybryda może też współpracować z silnikiem wysokoprężnym, tu jednak oferta jest uboższa – właściwie tylko Mercedes i Volvo zdecydowały się na takie rozwiązanie.
Samochody MHEV są praktycznie identyczne w obsłudze jak te w pełni spalinowe, zatem koszty przeglądów czy napraw będą porównywalne. Podobnie z ceną zakupu, która dzięki prostocie konstrukcji jest w zasadzie pomijalna.
Oczywiście, miękka hybryda nie daje możliwości jazdy czysto elektrycznej, jak układy pełnej hybrydy FHEV czy ładowanej z gniazdka PHEV. To będzie niosło za sobą pewne ograniczenia, jak na przykład brak wstępu do strefy zakazanej dla samochodów spalinowych. Obecnie jednak miękkie hybrydy zdają się być najlepszym wyborem, o czym świadczy zainteresowanie tego rodzaju napędami.
