Τι είναι ένα υβρίδιο;
Ένα υβριδικό αυτοκίνητο είναι αυτό που χρησιμοποιεί κινητήρα εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρα για πρόωση, αλλά το μόνο καύσιμο που θα βάλετε είναι βενζίνη. (Τα υβρίδια ντίζελ υπάρχουν, αλλά βρίσκονται κυρίως σε ατμομηχανές και άλλες ακραίες εφαρμογές βαρέως τύπου.) Τα υβριδικά έχουν μικρές μπαταρίες υψηλής τάσης για την τροφοδοσία των ηλεκτροκινητήρων τους, αλλά δεν τις συνδέετε στην πρίζα.
Χωρίς εξωτερική πηγή ενέργειας, η ηλεκτρική ενέργεια για τον κινητήρα συλλέγεται κατά την πέδηση σε μια διαδικασία που ονομάζεται αναγεννητική πέδηση – εν συντομία regen. Εάν είστε λάτρης των αγώνων της F1, μπορεί να έχετε ακούσει ότι ονομάζεται Σύστημα Ανάκτησης Κινητικής Ενέργειας (KERS). Το σύστημα regen δεν αντικαθιστά τα παραδοσιακά φρένα, αλλά λειτουργεί ως μια κρίσιμη εναλλακτική λύση. Η ηλεκτρική ενέργεια που συλλέγεται μέσω αυτής της διαδικασίας αποθηκεύεται στην μπαταρία για άμεση επαναχρησιμοποίηση την επόμενη φορά που θα επιταχύνετε. Όταν αφήνετε ένα φανάρι, η εξοικονομημένη ενέργεια φέρνει το αυτοκίνητο σε λειτουργία ξανά και καθυστερεί την επανεκκίνηση του βενζινοκινητήρα—σε ορισμένες περιπτώσεις μέχρι να φτάσετε τα 25 mph. Όταν σταματήσετε ξανά, ο κύκλος επαναλαμβάνεται. Αυτό κάνει την οικονομία καυσίμου μιας υβριδικής πόλης πολύ υψηλότερη από αυτή ενός μη υβριδικού, για να μην αναφέρουμε την οικονομία του δικού του αυτοκινητόδρομου.
Πώς λειτουργεί το αναγεννητικό φρενάρισμα;
Το Regen είναι ένα φυσικό αποτέλεσμα του τρόπου λειτουργίας των ηλεκτροκινητήρων. Όταν βάζετε ηλεκτρική ενέργεια σε έναν ηλεκτροκινητήρα, αυτός κινεί (ή βοηθάει στην κίνηση) το αυτοκίνητο. Μόλις το αυτοκίνητο κινείται, ο ίδιος κινητήρας γίνεται μια γεννήτρια που μπορεί να αντιστρέψει τη ροή των ηλεκτρονίων και να συλλέξει αυτή την κίνηση για να επαναφέρει ηλεκτρισμό στην μπαταρία. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι υβριδικοί ηλεκτροκινητήρες αναφέρονται μερικές φορές ως γεννήτριες κινητήρων. Κυρίως, αυτή η διαδικασία επιβραδύνει το αυτοκίνητο, επομένως το regen ενεργοποιείται και διαχειρίζεται ένας υπολογιστής όταν πατάτε το φρένο ή κατεβαίνετε έναν βαθμό.
Η οδήγηση με ένα πεντάλ, μια διαδικασία με την οποία η ανύψωση του γκαζιού μπορεί να ενεργοποιήσει το regen, υπάρχει κυρίως σε πλήρη EV, όχι υβριδικά, επειδή τα EV έχουν ηλεκτρικά συστήματα μεγαλύτερης χωρητικότητας και πολύ μεγαλύτερες μπαταρίες. Πόσο μικρή είναι η μπαταρία ενός υβριδικού; Συνήθως δεν είναι μεγαλύτερα από μία κιλοβατώρα (kWh), που είναι μόλις 1 έως 2 τοις εκατό του μεγέθους της μπαταρίας ενός πλήρους ηλεκτρικού οχήματος.
Ωστόσο, το υβριδικό regen μπορεί να είναι αρκετά ισχυρό για τις περισσότερες επιβράδυνση ρουτίνας. Ένας υπολογιστής παρακολουθεί πάντα πόσο δυνατά πατάτε το πεντάλ του φρένου, έτσι θα συνδυάζεται με τα παραδοσιακά φρένα -τακάκια και ρότορες- κατά τη διάρκεια πιο σκληρών στάσεων και σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Αυτή η προσέγγιση με την πρώτη ανανέωση μεγιστοποιεί τη συλλογή ηλεκτρικής ενέργειας για την πρόωση, έτσι ώστε η οικονομία καυσίμου να εκτιναχθεί στα ύψη. Το Regen είναι ένα βασικό στοιχείο που μοιράζονται όλα τα υβριδικά, αλλά προκύπτουν διαφορές όταν πρόκειται για τη χρήση των βενζινοκινητήρων τους.
Παράλληλα Υβρίδια
Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος, καθώς έχουν ρυθμιστεί για να χρησιμοποιούν την επιλεκτική χρήση του βενζινοκινητήρα ή του ηλεκτροκινητήρα για την οδήγηση του αυτοκινήτου. Μπορούν επίσης να εμπλακούν και τα δύο ταυτόχρονα. Ο ηλεκτροκινητήρας παίρνει το νεύμα σε χαμηλότερες ταχύτητες, επειδή τότε η υψηλή αρχική ροπή και η απόδοσή τους μπορούν να κάνουν βέλτιστη χρήση της περιορισμένης ενέργειας της μπαταρίας. Μετά από μια καθυστερημένη επανεκκίνηση, ο βενζινοκινητήρας ενώνεται και τελικά αναλαμβάνει καθώς η ταχύτητα ανεβαίνει και εγκαθίσταται σε μια κρουαζιέρα, οπότε ο κινητήρας βρίσκεται στο γλυκό του σημείο. Ορισμένα σχέδια χρησιμοποιούν έναν μόνο κινητήρα που βρίσκεται μεταξύ του κινητήρα και ενός συμβατικού κιβωτίου ταχυτήτων, ενώ άλλοι χρησιμοποιούν μια διάταξη δύο ηλεκτροκινητήρων που συνεργάζονται για να λειτουργήσουν ως ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο κιβώτιο ταχυτήτων για τον κινητήρα. Παραδείγματα των πρώτων περιλαμβάνουν πρώιμα υβριδικά Honda καθώς και τρέχουσες προσφορές Hyundai και Kia όπως το Elantra. Το τελευταίο περιγράφει τα υβριδικά Toyota, Lexus και Ford όπως το Maverick.
Σειρά Υβρίδια
Αυτός ο τύπος είναι λιγότερο κοινός, αλλά η δημοτικότητα αυξάνεται. Αυτά χρησιμοποιούν επίσης έναν πρωτεύοντα κινητήρα μετάδοσης κίνησης που ωθεί το όχημα χρησιμοποιώντας ενέργεια μπαταρίας που συλλέγεται από αναγέννηση σε χαμηλές ταχύτητες και αφαιρεί ενέργεια όταν επιβραδύνει. Μόλις ανέβουν οι ταχύτητες και η ενέργεια εξαντληθεί, ο κινητήρας ενεργοποιείται για να κινήσει μια δεύτερη αποκλειστική γεννήτρια που μετατρέπει την ισχύ της βενζίνης σε ηλεκτρική ενέργεια για να διατηρεί την μπαταρία τροφοδοτημένη. Αυτό σημαίνει ότι οι τροχοί τους κινούνται ηλεκτρικά σε όλες τις ταχύτητες, επομένως η παροχή ισχύος είναι πάντα ομαλή και απρόσκοπτη. Το μειονέκτημα είναι ότι η μετατροπή της βενζίνης σε ηλεκτρική ενέργεια αντιπροσωπεύει ένα επιπλέον βήμα που μειώνει την απόδοση, αλλά οι νεότερες προσεγγίσεις το καθιστούν λιγότερο σημαντικό. Η Honda είναι ο πιο πρόσφατος πρωταθλητής αυτού του τύπου, που τροφοδοτεί τις τελευταίες εκδόσεις των υβριδικών Civic, CR-V και Accord.
2023 Honda Accord Hybrid.
Θολές γραμμές
Όπως οτιδήποτε άλλο, τα υβριδικά συστήματα δεν ακολουθούν κατά γράμμα τέτοιους ορισμούς. Το Hybrid Synergy Drive της Toyota είναι κατά κύριο λόγο ένα παράλληλο σύστημα, αλλά ο σχεδιασμός του με διπλό κινητήρα επιτρέπει επίσης σύντομες στιγμές παραγωγής ενέργειας σε σειρά, όταν η πιο αποδοτική ταχύτητα λειτουργίας του κινητήρα παράγει περισσότερη ισχύ από ό,τι χρειάζεται ο οδηγός. Ομοίως, το πιο πρόσφατο υβριδικό σύστημα της Honda κατά κύριο λόγο μπορεί να συμπλέξει τον κινητήρα για να κινήσει τους τροχούς απευθείας σε συγκεκριμένες συνθήκες, όταν ο υπολογιστής αποφασίσει ότι είναι πιο αποδοτικό. Και οι δύο εξαιρέσεις είναι θετικές, γιατί δείχνουν ότι οι μηχανικοί επιδιώκουν την πιο αποτελεσματική λύση, όχι μια που είναι πιο απλή να εξηγηθεί.
Πώς σας ωφελούν τα υβρίδια
Το κύριο πλεονέκτημα κάθε υβριδικού είναι η δέσμευση και η επαναχρησιμοποίηση της ενέργειας πέδησης που διαφορετικά θα χανόταν ως θερμότητα και φθορά στα φρένα. Αυτά που ενδιαφέρουν τους περισσότερους χρησιμοποιούν αυτήν την ανακτημένη ενέργεια για να εξοικονομήσουν καύσιμο και να αυξήσουν το MPG χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρικό κινητήρα για να καθυστερήσει την εκκίνηση του κινητήρα αερίου, αλλά τα υβριδικά με αθλητικό πνεύμα χρησιμοποιούν τη συλλεγόμενη ενέργεια για να ενισχύσουν τη συνολική ισχύ και ταχύτητα.
Τα υβριδικά εξοικονόμησης καυσίμου είναι μια εξαιρετική επιλογή για όσους θέλουν να εξοικονομήσουν χρήματα ή να μειώσουν το αποτύπωμα άνθρακα. Εξάλλου, τα υψηλά MPG και οι χαμηλές εκπομπές άνθρακα είναι οι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος. Εάν ζείτε σε διαμέρισμα ή έχετε μόνο ένα αυτοκίνητο, ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπορεί να μην είναι πρακτικό. Ένα υβριδικό, από την άλλη πλευρά, είναι ένα αμιγώς βενζινοκίνητο όχημα που δεν έχει λουρί ή ειδικές απαιτήσεις τροφοδοσίας καυσίμου.
Με πιο πρακτικούς όρους, η έντονη εστίαση ενός υβριδικού στην αναγεννητική πέδηση σημαίνει ότι τα τακάκια και οι ρότορες των φρένων τους θα διαρκέσουν πολύ περισσότερο από αυτά των κανονικών αυτοκινήτων. Επίσης δεν έχουν ξεχωριστό μοτέρ εκκίνησης γιατί το χειρίζεται ο ηλεκτροκινητήρας. Και η μικρή μπαταρία ενός υβριδικού δεν καταλαμβάνει πολύ χώρο ούτε απαιτεί ακριβή χημεία μπαταρίας.
2022 Ford Maverick Hybrid.
Άλλοι τύποι υβριδίων
Τα ήπια υβρίδια, που μερικές φορές ονομάζονται υβρίδια ιμάντα-εναλλάκτη-εκκίνησης ή BAS, έχουν μέτριες μπαταρίες 48 βολτ που δεν μπορούν να παράγουν ουσιαστική πρόωση. Τέτοια συστήματα, ωστόσο, συμπληρώνονται με αναγέννηση και συνδυάζουν τη μίζα και τον εναλλάκτη σε μια μονάδα που μπορεί να εκκινήσει απρόσκοπτα τον κινητήρα «με ταχύτητα», ούτως ώστε να εξομαλύνει τη λειτουργία των συστημάτων start-stop τους.
Τα υβρίδια κυψελών καυσίμου είναι υβρίδια σειράς, πλήρης με ηλεκτρικό κινητήρα, αναγεννητικό φρενάρισμα και μια μικρή μπαταρία υψηλής τάσης. Αλλά δεν έχουν βενζινοκινητήρα. Αντίθετα, έχουν μια κυψέλη καυσίμου, μια συσκευή που μετατρέπει το αέριο υδρογόνο σε ηλεκτρική ενέργεια, με το νερό το μόνο υποπροϊόν. Ως εκ τούτου, τα υβρίδια κυψελών καυσίμου λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια όλη την ώρα και είναι τόσο αθόρυβα όσο τα EV. Οι δεξαμενές υδρογόνου τους μπορούν να γεμίσουν σε πέντε λεπτά όπως τα κανονικά αυτοκίνητα, αλλά η διαθεσιμότητα των σταθμών είναι εξαιρετικά περιορισμένη και περιορίζεται κυρίως στα μεγάλα πληθυσμιακά κέντρα της Καλιφόρνια.
Τα plug-in υβρίδια είναι απλά κανονικά υβρίδια με πολύ διευρυμένες μπαταρίες που έχουν σχεδιαστεί για να τους παρέχουν πλήρη ταχύτητα λειτουργίας μόνο με ηλεκτρική ενέργεια για 20 έως 50 μίλια. Όλα τα προβλήματα με τη φόρτιση μιας μπαταρίας EV εμφανίζονται εδώ, αλλά δεν είναι τόσο έντονα, επειδή η μπαταρία ενός plug-in υβριδικού είναι περίπου το ένα τέταρτο του μεγέθους ενός EV. Αυτό καθιστά ευκολότερη τη σύνδεσή τους στο σπίτι και όσοι μπορούν να το διαχειριστούν αυτό θα έχουν ένα EV μερικής απασχόλησης χωρίς λουρί: ένα καθημερινό EV commuter, αλλά με πλήρη δυνατότητα βενζίνης για μεγάλα ταξίδια. Και εξακολουθούν να είναι αποτελεσματικά όταν λειτουργούν με βενζίνη, επειδή διατηρούν τα πλεονεκτήματα των κανονικών υβριδικών. Τα αρνητικά περιλαμβάνουν υψηλότερο κόστος αγοράς λόγω της μεγαλύτερης μπαταρίας, μεγαλύτερη πιθανότητα η μεγαλύτερη μπαταρία να εισχωρήσει στον χώρο αποσκευών και μια πιθανώς μικρότερη δεξαμενή αερίου.
Ο Dan Edmunds γεννήθηκε στον κόσμο των αυτοκινήτων, αλλά όχι όπως νομίζετε. Ο πατέρας του ήταν ένας συνταξιούχος οδηγός αγώνων που άνοιξε το Autoresearch, ένα κατάστημα κατασκευής αγωνιστικών αυτοκινήτων, όπου ο Νταν έκοψε τα δόντια του ως κατασκευαστής μετάλλων. Ακολούθησε η σχολή μηχανικών, μετά οι αγώνες SCCA Showroom Stock, και αυτός ο συνδυασμός του προσέφερε θέσεις ανάπτυξης αναστολής σε δύο διαφορετικές αυτοκινητοβιομηχανίες. Η συγγραφική του καριέρα ξεκίνησε όταν τον πήρε από το Edmunds.com (καμία σχέση) για να δημιουργήσει ένα τμήμα δοκιμών.
