Mild hybrid – jak działa miękka hybryda i co to za technologia?

Mild hybrid to najmniej zelektryfikowana wersja hybrydowych układów napędowych. Mimo wszystko gwarantuje wzrost efektywności paliwowej na poziomie 10 do 15 proc. Zalety układu mild hybrid wydają się zatem oczywiste. Co jednak z jego wadami? I z jakich właściwie elementów składa się MHEV?

Spis treści:

• Czym jest mild hybrid?
• Jak działa miękka hybryda i ile paliwa oszczędza?
• Z jakich elementów składa się miękka hybryda?
• MHEV: wady i zalety napędu mikro-hybrydowego
• Pojazdy mild hybrid a klasyczny napęd hybrydowy i plug-in

Zasilanie elektryczne lub chociażby częściowo elektryczne stanowi przyszłość motoryzacji w Europie. Decydują o tym zaostrzające się normy emisji spalin Euro. Producenci doskonale to rozumiejąc, rozwijają technologie hybrydowe. A jedną z nich jest mikrohybryda. Posiada silnik elektryczny, baterię i generator. Hybryda miękka znajduje się jednak na samym dole hierarchii aut hybrydowych.

Czym jest mild hybrid?

Napęd hybrydowy w tej wersji ma być ekologicznym wspomagaczem. Ma dezaktywować jednostkę spalinową w każdym momencie, w którym nie jest ona potrzebna kierowcy. Działanie mild hybrid szczególnie sprawdza się zatem w ruchu miejskim i podczas jazdy w korkach. W takim przypadku silnik gaśnie na postoju, a zasilanie pokładowych urządzeń przenosi się do instalacji elektrycznej i pokładowego akumulatora 48V.

Historia lekkiej hybrydy w motoryzacji zaczęła się na początku XXI wieku. Początkowo od nieśmiałych konceptów. Pierwsze jednostki tego typu weszły do produkcji w okolicy roku 2016. Dziś technologia mild hybrid jest szeroko stosowana na rynku. Jej pionierami były takie marki, jak Volvo, Suzuki i Audi. Dla przykładu Audi stosuje w miękkich hybrydach np. tryb żeglowania, który gasi silnik spalinowy już podczas dojeżdżania do skrzyżowania, na którym pojazd zostanie zatrzymany.

Jak działa miękka hybryda i ile paliwa oszczędza?

Działanie miękkiej hybrydy zaczyna się już na etapie rozruchu silnika spalinowego. Z uwagi na zastosowanie specjalnego rozrusznika, ten stanowi mniejsze obciążenie dla układu napędowego. Oznacza też mniejszą stratę energii. Układ wspiera też jednostkę podczas ruszania i przyspieszania. Moment obrotowy z niewielkiego silnika elektrycznego jest bowiem przekazywany za pośrednictwem paska na wał korbowy.

MHEV jest w stanie uzupełniać zapasy prądu podczas jazdy i hamowania. Motogenerator jako silnik pobiera energię za pośrednictwem paska wielorowkowego. Kolejna korzyść pojawia się na postoju. MHEV bowiem sprawia, że jeszcze efektywniej działa system start stop. Może przez dłuższy czas utrzymywać zgaszony silnik spalinowy na postoju. To oznacza realne korzyści na polu oszczędności paliwa.

Opinie kierowców są jasne. Działanie MHEV pozwala na obniżenie spalania silnika nawet o 10 do 15 proc. To oznacza czasami nawet litr do półtora na dystansie każdych 100 km.

Z jakich elementów składa się miękka hybryda?

Technologia mild hybrid electric vehicle wymaga zastosowania co najmniej kilku elementów. Inżynierowie muszą zamontować w pojeździe m.in.:

• silnik elektryczny, choć to trochę stwierdzenie na wyrost. Bo agregat na ogół jest de facto połączeniem rozrusznika i alternatora. Staje się zatem generatorem prądu i może delikatnie wspomagać układ napędowy w raczej niskim zakresie obrotów podczas przyspieszania czy ruszania.
• bateria litowo-jonowa. Ona gromadzi dodatkową ilość prądu podczas jazdy. Ta powstaje w wyniku przemiany energii kinetycznej hamowania.
• falownik, który działa dwukierunkowo. W trybie zasilania przekształca prąd stały z akumulatora 48V w prąd przemienny. W trybie generatora zmienia prąd przemienny w prąd stały.
• zazwyczaj instalację elektryczną 48 V.

MHEV: wady i zalety napędu mikro-hybrydowego

Lista zalet układy mild hybryd jest naprawdę długa. Prosty system sprawia bowiem, że:

• rośnie moment obrotowy silnika. Choć z zastrzyku dodatkowych Nm kierowca będzie mógł korzystać raczej od czasu do czasu. W takim przypadku pojazd reaguje na gaz bardziej spontanicznie.
• nawet o litr czy półtora może spaść zużycie paliwa. To oznacza realne oszczędności.
• układ miękkiej hybrydy nie obciąża mocno pojazdu, a do tego nie generuje dużych kosztów produkcyjnych. Jest tańszy w zastosowaniu od pełnej hybrydy czy hybrydy plug-in.
• pozwala na zredukowanie pojemności silnika. To odbija się z kolei na możliwości spełnienia bardziej restrykcyjnej normy emisji spalin.
• układ nie wymaga zastosowania zaawansowanej przekładni. Tu idealnie sprawdzi się automatyczna oraz manualna skrzynia biegów. Jest zatem idealny także w segmencie pojazdów miejskich.

Układ mild hybrid niestety ma także i wady. Nadal opiera się na silniku spalinowym. A to oznacza mniej więcej tyle, że kierowca nie uniknie płacenia np. podatku od samochodów spalinowych. Jeżeli ten zostanie kiedyś wprowadzony w Polsce. Poza tym nigdy nie obniży na tyle spalania, co klasyczny HEV. Działa trochę bardziej na zasadzie systemu start stop z wydłużonym czasem pracy. Dodatkowo mimo wszystko nieco komplikuje budowę układu napędowego.

Pojazdy mild hybrid a klasyczny napęd hybrydowy i plug-in

Pojazdy hybrydowe dzielą się na trzy technologie. Podstawą wersję i najmniej wydajną technologię stanowią MHEV-y. Oczko wyżej plasują się klasyczne hybrydy, a na szczycie modele plug-in. Klasyczna hybryda ma silnik elektryczny połączony z kołami. I choć nie jest w stanie ładować baterii z gniazdka, może uzupełniać zapasy prąd za pomocą rekuperacji (czyli podczas hamowania). Energię tą wykorzystuje natomiast do napędzania kół. Przez krótką chwilę HEV może być napędzany wyłącznie silnikiem elektrycznym.

Plug-in hybrid pozwala już na ładowanie auta z gniazdka elektrycznego. Jeżeli kierowca będzie w stanie uzupełniać zapasy energii elektrycznej przed jazdą, samochód hybrydowy będzie w stanie poruszać się w trybie zeroemisyjnym nawet na dystansie sięgającym 70 km. To pozwala drastycznie obniżyć emisję szkodliwych związków do atmosfery. Właśnie dlatego dziś każdy z producentów stara się mieć chociaż jeden tego typu pojazdu w swojej ofercie.