Plug-in Hybrid — zasada działania samochodu hybrydowego z wtyczką
Samochody hybrydowe przez wielu ekspertów nazywane są pojazdami przejściowymi. Chodzi o przejściowy etap transformacji energetycznej całego światowego transportu. Określenie to jest jak najbardziej prawidłowe, bo pojazdy z hybrydowym napędem łączą zalety silników spalinowych i elektrycznych. Szczególnie auta typu hybrydy plug-in przybliżają nas do elektromobilności, bo umożliwiają pokonywanie codziennych, krótszych dystansów bez jakiejkolwiek emisji. Przyjrzyjmy się działaniu takich pojazdów na przykładzie oferty aut hybrydowych plug-in w gamie Volvo.
Elementem charakterystycznym, wyróżniającym każdy samochód typu hybryda plug-in jest możliwość ładowania akumulatorów tego auta. W zwykłych autach hybrydowych, czy w tzw. miękkich hybrydach użytkownik nie ma możliwości samodzielnego naładowania akumulatora trakcyjnego pojazdu. Jeżeli dany pojazd ma silnik spalinowy i elektryczny, a także wyposażony jest we wtyczkę umożliwiającą ładowanie, mamy do czynienia z hybrydą plug-in.
Działanie samochodu typu Plug-in Hybrid prześledźmy na przykładzie konkretnego modelu: Volvo XC90 T8 Recharge. Ten popularny i najbardziej luksusowy SUV klasy premium szwedzkiej marki jest oferowany również w wersji z napędem PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle).
Układ napędowy Volvo XC90 T8 Recharge składa się z dwóch silników. Jednym jest umieszczona z przodu, pod maską auta dwulitrowa jednostka benzynowa wspomagana turbosprężarką i kompresorem generująca 303 KM (223 kW) mocy i 400 Nm momentu obrotowego. Z kolei na tylnej osi dużego SUV-a ze Szwecji pracuje motor elektryczny o mocy 88 KM (65 kW). Sumaryczna moc całego auta to 391 KM. Zastosowane przez szwedzkich inżynierów rozłożenie silników oznacza też, że mamy tu do czynienia z autem z napędem na cztery koła, ale nie jest to klasyczny napęd 4x4, bo moc generowana przez silnik spalinowy nie jest w żaden sposób przekazywana na tylną oś. Silnik benzynowy napędza oś przednią, a silnik elektryczny — tylną. Z różnic w mocach obu napędów łatwo wywnioskować, że auto preferuje przednią oś.
Silnik spalinowy czerpie energię ze zbiornika paliwa o pojemności 50 litrów. Z kolei motor elektryczny jest napędzany energią elektryczną zgromadzoną w zespole akumulatorów trakcyjnych o łącznej pojemności 11,6 kWh. Zestaw akumulatorów umieszczony jest w centralnej części auta, co poprawia rozłożenie mas pojazdu i obniża środek ciężkości. Użyteczna pojemność akumulatorów to 10 kWh, pozwala to przejechać z wykorzystaniem wyłącznie energii elektrycznej i bez jakichkolwiek emisji dystans ok. 50 km. Przeniesieniem mocy hybrydowego układu napędowego na koła zajmuje się automatyczna, 8-stopniowa skrzynia Geartronic.
Szczególną zaletą aut typu Plug-in Hybrid jest to, że dzięki dużej pojemności akumulatora trakcyjnego przekazującego energię do silnika elektrycznego, kierowca może zdecydować, czy chce jeździć z wykorzystaniem obu silników, czy też chce korzystać wyłącznie z zeroemisyjnego napędu elektrycznego. W tym pierwszym przypadku auto równolegle korzysta z mocy obu silników, w drugim — auto jest napędzane wyłącznie jednostką elektryczną. Oczywiście silnik elektryczny ma niższą moc niż sumaryczny potencjał auta, dlatego jazda na samej energii elektrycznej jest optymalnym wyborem w mieście, gdzie nie potrzebujemy ani dużej dynamiki, ani też dużej prędkości. Zaletą takiego rozwiązania jest to, że auto może jechać, nie zużywając ani kropli benzyny.
W jaki sposób kierowca podejmuje decyzję, co do wyboru napędu? W przypadku Volvo XC90 Recharge, jak i pozostałych modeli Plug-in Hybrid w gamie Volvo jest to bardzo proste. Za pomocą pokładowego systemu cyfrowego i pojedynczego przełącznika dostępnego w konsoli centralnej, kierowca może wybrać jeden z kilku trybów jazdy. Mamy m.in. tryby Sport (jazda dynamiczna z wykorzystaniem pełnego potencjału auta), Hybrid (oszczędna jazda hybrydowa — również z wykorzystaniem obu silników), czy tryb Pure (jazda wyłącznie na silniku elektrycznym). Trzeba jednak pamiętać, że tryb Pure nie będzie dostępny, gdy akumulatory trakcyjne zasilające silnik elektryczny nie są naładowane. Jak je ładować? To akurat bardzo proste.
Jak wcześniej wspomniano, cechą podstawową samochodu typu Plug-in Hybrid jest obecność wtyczki. Auto można ładować zarówno z domowej instalacji elektrycznej (klasyczne gniazdko 230 V), jak i publicznych stacji ładowania z prądem przemiennym (AC). Większość hybryd plug-in nie obsługuje ładowania dużą mocą prądem stałym, to raczej domena aut wyłącznie elektrycznych. Tak też jest w przypadku hybrydowego plug-in Volvo XC90 T8 Recharge i innych modeli hybrydowych plug-in szwedzkiej marki. W przypadku ładowania samochodu ze zwykłego gniazdka pełne naładowanie akumulatorów uzyskamy po ok. 6 godzinach. Natomiast decydując się na domową stację ładowania (wallbox) lub ładując auto z publicznych stacji AC, czas ten skraca się do ok. 3 godzin.
Cechą aut hybrydowych plug-in, która z całą pewnością spodoba się każdemu kierowcy, jest to, że samochód rusza zawsze z pomocą silnika elektrycznego. Dzięki temu auto dysponuje dużym momentem obrotowym praktycznie od zera. Co warto zaznaczyć, w przypadku aut PHEV marki Volvo, silnik spalinowy otrzymuje wsparcie silnika elektrycznego także wtedy, gdy akumulatory trakcyjne są na wyczerpaniu.
Oczywiście chcąc podróżować po mieście wyłącznie z wykorzystaniem energii elektrycznej trzeba zadbać o naładowanie akumulatorów trakcyjnych. Oprócz ładowania auta z domowego gniazdka, wallboksa lub z publicznych stacji ładowania, Volvo przewiduje jeszcze jeden sposób dostarczania energii - silnik spalinowy oprócz napędzania przedniej osi może być wykorzystany także jako generator energii elektrycznej przekazywanej do akumulatorów. Trzeba jednak zaznaczyć, że sposób ten oznacza większe zużycie paliwa. Znacznie bardziej ekonomicznym rozwiązaniem jest ładowanie auta w domu. Oznacza to znaczną oszczędność paliwa na krótszych trasach i jednocześnie jest to najtańszy sposób ładowania auta z silnikiem elektrycznym.
