W dobie kryzysu gospodarczego i rosnących cen paliw kierowcy poszukują możliwie najekonomiczniejszych pojazdów, zaś producenci najlepszych sposobów na efektywne dostosowanie się do coraz surowszych limitów emisji. Ciekawą alternatywą dla jeszcze stosunkowo drogich zielonych środków transportu są pojazdy oznaczane skrótem mHEV. Czym tak właściwe jest miękka hybryda?
mHEV – co to znaczy?
Z określeniem mHEV można spotkać się poszukując informacji o różnych rodzajach pojazdów hybrydowych. Skrót ten pochodzi od angielskiej nazwy Mild Hybrid Electic Vehicle. Tak zwana miękka hybryda jest jednym z trzech typów samochodów hybrydowych, do których można zaliczyć także pełną hybrydę (HEV) i hybrydę plug-in (PHEV). Miękka lub też łagodna hybryda to pośrednie rozwiązanie między tradycyjnym napędem spalinowym a pełną hybrydą, dzięki czemu cechuje się mniej skomplikowanymi układami elektrycznymi. Z tego względu rozwiązanie to, często nazywane również „namiastką hybrydy”, jest znacznie bardziej przystępne cenowo, a także uchodzi za mniej awaryjne niż tradycyjne samochody hybrydowe. Pozwala także cieszyć się z ważnej zalety tego typu pojazdów, jaką jest niezawodne działanie samochodów hybrydowych zimą. Energia pochodząca z akumulatora pozwala bezproblemowo uruchomić silnik nawet przy bardzo niskich temperaturach. Układ typu „mild hybrid” może być stosowany zarówno w przypadku silników benzynowych, jak i wysokoprężnych. Pierwsze z tych rozwiązań jest zalecane głównie do jazdy miejskiej lub podczas podróży na niewielkie odległości, zaś to drugie – w przypadku pokonywania dłuższych tras i przy dużych obciążeniach wymagających wysokiego momentu obrotowego, np. w obszarach górskich.
Jak działa miękka hybryda?
Podstawowym celem zastosowania napędu typu mHEV jest przede wszystkim ograniczenie zużycia tradycyjnych paliw i emisji szkodliwych związków przez silnik spalinowy. Jednocześnie ze względu na prostszą budowę układu napędowego jest ona znacznie tańsza w produkcji od pełnych hybryd. Głównym elementem układu typu mild hybrid jest niewielki akumulator i generator elektryczny, który zastępuje stosowane w tradycyjnych pojazdach rozruszniki i alternatory oraz pełni rolę mini-silniczka. Energia kinetyczna gromadzona przez generator w czasie hamowania np. przy dojeździe do skrzyżowania czy jazdy w dół jest wykorzystywana później między innymi do wspomagania uruchamiania silnika spalinowego, zasilania urządzeń pokładowych czy zwiększania momentu obrotowego silnika spalinowego podczas gwałtownego przyspieszania. Całością systemu steruje komputer pokładowy, który zapewnia efektywne gospodarowanie energią. Szacuje się, że takie rozwiązanie pozwala zmniejszyć zużycie tradycyjnego paliwa o około 5 do nawet 15%. Eksperci podkreślają, że największe korzyści z użytkowania układu typu mild hybrid można odczuć zwłaszcza podczas jazdy miejskiej, która wymaga częstego zatrzymywania się i ruszania. Taki typ napędu zapewnia bowiem większą płynność jazdy, także podczas wyprzedzania czy włączania się do ruchu. Jednocześnie ze względu na mniejsze obciążenie jednostki spalinowej emisja tlenków azotu w niektórych miękkich hybrydach może być niższa nawet o 50-60% niż w przypadku tradycyjnych samochodów spalinowych.
Technologia Mild Hybrid – czym różni się od pozostałych rodzajów napędu hybrydowego?
Wiele osób zastanawia się, czy samochód typu mild hybrid to pojazd w pełni hybrydowy. Ponieważ w samochodach typu mHEV nie występuje tradycyjny silnik elektryczny, a raczej generator rozruchowy, nie można ich traktować jako pełnoprawne pojazdy hybrydowe, które z reguły posiadają dwa „samodzielne” rodzaje napędu. W odróżnieniu od innych rodzajów napędów hybrydowych, które umożliwiają przebycie określonej odległości np. na samym silniku elektrycznym, tego typu układ ma tylko jeden tryb – spalinowy wspomagany elektrycznym. Generator elektryczny wraz z niewielkiej pojemności akumulatorem nie są w stanie napędzać samochodu, a jedynie wspomagają silnik spalinowy, odciążając go w momentach największych obciążeń i najniższej efektywności. Tym samym obniżają spalanie i szkodliwe emisje oraz zwiększają zasięg samochodu. Według niektórych producentów taki system ma zapewniać aż do 25% większy moment obrotowy i to w dowolnym zakresie obrotów. Szacuje się, że samochód z takim rozwiązaniem napędu zyskuje około 10-20 koni mechanicznych. Wszystko to bez potrzeby ładowania, jak w przypadku hybryd typu plug-in. Do zalet miękkiej hybrydy można również zaliczyć fakt, że w odróżnieniu od pełnej hybrydy posiada ona układ niskonapięciowy, który nie wymaga specjalistycznej opieki serwisowej.
Volvo Mild Hybrid, Skoda Mild Hybrid i inne marki miękkich hybryd
Dziś samochody z układami typu mild hybrid można spotkać w ofertach wielu producentów. Prekursorem ich zastosowania na szeroką skalę był koncern Honda, który zdecydował się podążyć zupełnie inną drogą rozwoju niż firma Toyota skupiająca się na technologii twardej hybrydy. Z czasem w tym kierunku poszli także inni producenci, dlatego dziś na rynku można często spotkać się z rozwiązaniami Hyundai mild hybrid, Suzuki mild hybrid czy oparte na silniku diesla KIA mild hybrid i Mercedes mild hybrid. Jeśli chodzi o europejskich producentów, miękkie hybrydy są stosunkowo dobrze rozpowszechnione na przykład w ofertach grup Volvo czy Volkswagena. Taki napęd uzyskał choćby Volkswagen Golf z instalacją o mocy 48 V, kompaktową litowo-jonową baterią mieszczącą się pod siedzeniem pasażera oraz generatorem elektrycznym pełniącym funkcję alternatora i rozrusznika. Podobne rozwiązanie można znaleźć zarówno w popularnej Skodzie Octavii, jak i luksusowych modelach samochodów marki Audi.
Komponenty samochodowe do mHEV z innowacyjnych materiałów
Ponieważ baterie elektryczne zajmują w samochodach typu mHEV znacznie mniej miejsca niż w tradycyjnych pojazdach hybrydowych czy elektrycznych, projektanci samochodów zyskują więcej możliwości indywidualnego planowania wnętrza kabiny pasażerskiej oraz przedziału bagażowego. Jednocześnie konstrukcja samochodu musi być jak najlżejsza, aby maksymalnie obniżyć zużycie paliwa przez silnik spalinowy. Tu z pomocą przychodzą innowacyjne spienione tworzywa. Spieniony polipropylen EPP pozwala na ekonomiczną produkcję różnego rodzaju części samochodowych, które cechują się nawet o połowę mniejszym ciężarem niż ich odpowiedniki z tradycyjnych materiałów. Produkowane z jego wykorzystaniem fotele, wypełnienia podłogowe czy maty drzwiowe spełniają jednocześnie najsurowsze wymagania związane z trwałością i bezpieczeństwem. Materiał o komórkowej budowie jest wypełniony w 95% powietrzem, cechuje się niezwykłą wytrzymałością na wszelkie uszkodzenia mechaniczne, a także posiada pamięć kształtu. Po chwilowym odkształceniu wraca do poprzedniej formy, dzięki czemu może nadal pełnić swoją funkcję. Z tego powodu kształtki z EPP są popularnie stosowane jako elementy tłumiące w nowoczesnych zderzakach. Natomiast doskonałe właściwości pianki związane z jej izolacyjnością cieplną, akustyczną i elektryczną sprawiły, że projektanci samochodów sięgają po nią w tak nowoczesnych zastosowaniach, jak produkcja zestawów akumulatorowych do samochodów elektrycznych czy nawet zbiorników na wodór.
Zdjęcie główne: newsroom.toyota.eu