Hybridní pohony aneb není hybrid jako hybrid: Čím se liší plug-in hybrid od mild hybridu a full hybridu?
Stále více automobilů používá hybridní pohon. Dnes se lze proto setkat hned s několika systémy, jež se mohou dost podstatně lišit. Co mají společné? A jaký je rozdíl mezi mildhybridem a třeba plug-in hybridem?
První masivně vyráběná hybridní vozidla nabídly automobilky Toyota a Honda. Oba výrobci od samého začátku přistupovali k hybridní formě pohonu odlišně. Zatímco Honda nabídla technologii IMA, Toyota pro změnu přišla s technologií HSD. Jde o zkraty slov Integrated Motor Assist, respektive Hybrid Synergy Drive. Už ty říkají mnohé o konstrukční podstatě těchto průkopnických hybridů.
Pokud bychom porovnali HSD a IMA, tak rychle zjistíme, že systém Honda IMA je mnohem jednodušší, na druhou stranu nedokáže z hybridní technologie vytěžit tolik jako konkurenční HSD od Toyoty.
Paralelní hybrid (mild hybrid) – vystačí si s jedním elektromotorem
Obě uvedené technologie také velmi dobře ukazují odlišnou koncepci hybridního pohonu. Honda IMA je typickým paralelním hybridem. Elektromotor je tady pouze jeden, umístěný zpravidla v ose klikového hřídele se spalovacím motorem. Paralelnímu hybridu se také někdy říká mild-hybrid, čili „poloviční hybrid“.
Paralelní hybrid umožňuje jízdu ve čtyřech režimech. Auto tak může pohánět spalovací motor v kombinaci s elektromotorem nebo pouze samotný elektromotor. A dále je zde ještě režim rekuperace brzdné energie a dobíjení akumulátoru elektromotorem. Pohon vozu pouze a jen spalovacím motorem ale možný není. Elektromotor je tak u paralelního hybridu v roli pohonu a současně i generátoru střídavého proudu. Aby to mohlo fungovat, je třeba zajistit ve vybraných režimech jízdy oddělení spalovacího motoru od elektromotoru, k čemuž se používá třecí spojka. Kromě Honda IMA je paralelním hybridem například BMW ActiveHybrid a dále hybridní auta skupiny VW.
Výhodou paralelního hybridu je relativní servisní nenáročnost a dále účinnost zejména při jízdách na dlouhé vzdálenosti. Výhoda spočívá rovněž v konstrukci, kdy lze takovou soustavu spojit také s běžnou vícestupňovou převodovkou, a to i manuální, jak dokazuje kupé Honda CR-Z. Jiní výrobci ale mají kvůli hybridní technologii vyvinutou specifickou převodovku. Třeba skupina VW používá za tímto účelem samočinnou skříň DQ 400e, u níž je elektromotor vložený mezi setrvačník spalovacího motoru a trojitou (!) spojku.
Sériový hybrid – jako lokomotiva
Jednodušší než paralelní hybrid je sériový hybrid. Tento pohon se v základních rysech velmi podobá hnacímu řetězci diesel-elektrických lokomotiv. U nich je použit spalovací motor pouze v roli pohonu generátoru proudu, který napájí akumulátor. Samotný pohon lokomotivy zajišťuje výhradně elektromotor.
U sériového hybridu je to v podstatě stejně. Na rozdíl od paralelního hybridu tak není možné propojit spalovací motor přímo s pohonem nápravy. Sériový hybrid se většinou využívá ve snaze prodloužit dojezd jinak původně elektromobilu. Asi nejlepším příkladem je BMW i3 Range Extender (s prodlouženým dojezdem). Klasické „i3“ je pouze elektromobilem. Verze s prodlouženým dojezdem má navíc malý dvouválcový spalovací motor z motocyklu, který dodává bateriím proud v případě, že jejich stav napětí klesne pod předem nastavenou hodnotu. Jiným takovým autem je dvojice Opel Ampera a Chevrolet Volt. Elektromotor může kola pohánět přes redukční převod, ale také třeba přes převodovku CVT, tedy s plynulou změnou převodu.
Kombinovaný hybrid (strong hybrid, full hybrid) – nejdražší a nejúčinnější
Nejvyspělejším hybridním pohonem je kombinovaný hybrid. Někdy se mu také říká strong hybrid, případně full hybrid. Základní myšlenou je fakt, že hnací nápravu může roztáčet jak spalovací motor samostatně, tak také elektromotor, případně kombinace obou.
Navíc elektromotory jsou tady vlastně dva. Jeden v roli hnacího motoru, druhý coby motor-generátor. Spolu se spalovacím motorem se stýkají v takzvané hybridní převodovce. Jde o planetový typ se třemi satelity (Toyota HSD), případně čtyřmi satelity (Ford Mondeo HEV). Této převodovce se někdy říká e-CVT a to z důvodu jízdního projevu. Ten se podobá jízdě s variátorem, nikoliv z důvodu konstrukce, která s CVT nemá pranic společného.
Výhodou kombinovaného hybridu jsou rozličné jízdní režimy a dále fakt, že z hybridní technologie těží úplně nejvíce. Nevýhodou je složitost a také cena.
Micro hybrid – není ve skutečnosti hybridem
Toto vlastně ani hybridní vozidlo není, neboť se využití elektřiny omezuje pouze na systém stop/start s možností rekuperace brzdné energie. Spalovací motor tady není opětovně spouštěn startérem, nýbrž takzvaným reverzibilním alternátorem přes řemen pohonu příslušenství. Typickým příkladem je původní systém stop/start skupiny PSA. Dalším třeba BMW řady 1.
Plug-in hybrid – umožňuje dobíjení akumulátoru z elektrické sítě
Plug-in hybrid může být vlastně kterýkoliv z předchozích typů, snad s výjimkou micro hybridu. Jeho hlavní odlišnost od výše uvedených systémů spočívá v možnosti dobíjet trakční akumulátor ze sítě. Takto udělané hybridy mají za tímto účelem baterie zpravidla lithium-iontové, přičemž umožňují ujet na elektřinu podstatně delší vzdálenost než klasické hybridy. Na druhou stranu mají zpravidla nižší účinnost rekuperace energie, neboť se v tomto ohledu spoléhá právě na dobíjení „ze zásuvky“. Příkladem je třeba Kia Optima Plug-in hybrid.
