Není hybrid jako hybrid. Čím se jednotlivé systémy liší?

Jistě jste se s tím už setkali. Pojmy jako poloviční hybrid nebo také mild hybrid a dále sériový hybrid či paralelní hybrid. A co třeba mikro hybrid? Nejen novináři tyto pojmy při testování hybridní vozidel používají. Ale máte v tom jasno?

Vozidla kombinující spalovací motor a elektromotor se stále častěji objevují v nabídkách automobilek. Doby, kdy byla Toyota Prius exotem, jsou již dávno pryč. A přidávají se další značky. Posledním želízkem v ohni je crossover Kia Niro, auto, které do budoucna nenabídne jiný pohon než ten hybridní. Má totiž za tímto účelem vyvinutou platformu.

Za léta vznikla celá řada koncepcí hybridních pohonů. Obecně vzato hybridy dělíme podle uspořádání spalovacího motoru a elektromotoru na paralelní, sériový nebo kombinovaný hybrid.

Další dělení se opírá o úlohu elektromotoru ve vozidle. Rozlišujeme strong hybrid, medium hybrid, micro hybrid či plug-in hybrid. Posledně jmenovaný je specifický tím, že může být spojen s různými verzemi.

Poslední dělení se týká jednak spalovacího motoru a jednak princip uložení elektrické energie Hybrid tak může být buď se zážehovým, případně vznětovým motorem a samozřejmě agregáty na alternativní paliva (E85, LPG, CNG). V otázce uložení elektrické energie rozlišujeme akumulátor v různé podobě (častější forma) nebo palivové články (technologie, která není zatím moc rozšířena).

Obecně platí, že ač je hybridů značné množství, mnohé z nich jsou vlastně pouhými odvozeninami od jiných. Třeba tím, že je u nich provedeno další vylepšení. Třeba takový micro hybrid je vlastně pouze spalovací motor se specifickým systém stop-start. Ale popořadě.

Dělení podle uspořádání hnacího řetězce

Základní myšlenkou sériového hybridu je skutečnost, že spalovací motor pohání výhradně generátor střídavého proudu. Ten jej dodává přes invertor do trakčního akumulátoru. V praxi tak vlastně spalovací motor funguje pouze v roli zařízení na výrobu elektrického proudu, čímž lze dost podstatně prodloužit dojezd takového vozidla. Jeho přímý pohon tak zajišťuje výhradně elektromotor, jenž kola pohání přes redukční převod, tedy bez klasické převodovky, ať už vícestupňové, hybridní nebo s plynulou změnou převodu (CVT).

Sériový hybridní hnací řetězec je v osobních autech rozšířený spíše méně. Naproti tomu třeba na železnici je již desítky let využívaný v podobě diesel-elektrických lokomotiv.

Výhody
+ Obejde se bez mechanické vazby mezi spalovacím motorem a poháněcími koly.
+ Chybí klasická převodovka – jednoduchost
+ Spalovací motor pracuje ve velmi úzkém pásmu otáček, tudíž je jeho chod maximálně efektivní.
+ Vysoká účinnost hnacího řetězce při městských jízdách

Nevýhody
- Omezený výkon pohonu. Z toho pramení nevhodnost pro rychlý dálniční provoz
- Specifický zvuk hnacího řetězce ne každému vyhovuje
- Vysoká cena a hmotnost pohonu
- Nižší účinnost při jízdách na delší vzdálenost (chybí převodovka)

Příklad použití
Opel Ampera, Chevrolet Volt

Alternativou k sériovému hybridu je paralelní hybrid. Zásadní rozdíl je v tom, že tady již spalovací motor může přímo pohánět vozidlo, a to přes klasickou převodovku a dále redukční převod. Naopak elektromotor pohání kola pouze přes zmíněnou redukci. Typickým příkladem paralelního hybridu je Honda IMA (Integrated Motor Assist). U paralelního hybridu je elektromotor i generátor tvořený jednou jednotkou, u sériového jde o dvě různá zařízení.

Paralelní konfigurace umožňuje práci pohonu ve čtyřech režimech v závislosti na jízdních podmínkách. Vozidlo tak může pohánět elektromotor i kombinace elektromotoru a spalovacího agregátu (hybrid). A dále je zde ještě režim dobíjení akumulátoru a potom rekuperace brzdné energie. Mezi spalovacím motorem a elektromotorem/generátorem je vložena třecí spojka. Při rekuperaci, stejně jako v režimu elektrického pohonu, je rozpojena, ve zbylých dvou módech spojena.

Výhody
+ Vynikající účinnost i při jízdě na dlouhé vzdálenosti a vyšší rychlostí
+ Jednoduchost systému (elektromotor/generátor je jeden celek)
+ Servisní náročnost (opravují se skoro jako běžná auta)

Nevýhody
- Spalovací motor je zde hlavním pohonem, takže musí pracovat v běžném rozsahu otáček

Příklad použití
Honda IMA, BMW 7 Seties ActiveHybrid

Spojením sériového a paralelního hybridu vznikl kombinovaný hybrid. Technicky je nejkomplikovanější a také nejdražší. Ovšem asi nejvíce těží z myšlenky hybridního pohonu. V jeho případě mohou hnací nápravu roztáčet spalovací motor i elektromotor a také oba dohromady.

U kombinovaného hybridu se tak spalovací motor, motor-generátor a elektromotor stýkají v jediném uzlu a tím je takzvaná hybridní převodovka. Jedná se o planetové ústrojí se třemi (Toyota HSD) nebo čtyřmi (Ford Mondeo HEV) satelity. Pro svůj projev bývá někdy označována jako e-CVT. Ano, při jízdě se skutečně chová jako variátor, ovšem konstrukčně vzato o převodovku s plynulou změnou převodu v žádném případě nejde.

Výhody
+ Umožňuje nejlépe rozličné jízdní režimy, kdy vozidlo pohání třeba jen elektromotor
+ Nejlepší předpoklady pro jízdu čistě na elektriku
+ Spalovací motor nemusí být tolik výkonný, takže se konstruktéři mohou soustředit více na účinnost (často pracuje v Atkinsonově cyklu)

Nevýhody
- Složitost celé konstrukce
- Vyžaduje specifickou (hybridní) převodovku
- Vyšší cena než u paralelního hybridu

Příklad použití
Toyota HSD, Ford Mondeo HEV, Lexus CT200h, Lexus RX400h

Strong hybrid
Nebo také full hybrid. Jde o vozidla, jejichž systém dobře umožňuje jízdu pouze na elektriku. K tomu ale potřebují akumulátor o vyšší kapacitě. Typickým příkladem je Toyota HSD (Hybrid Synergy Drive). Nevýhodou je složitost, náročnost na případné opravy a samozřejmě cena.

Medium hybrid
Coby ekvivalent lze použít výraz „motor assist hybrid“. U tohoto systému slouží elektromotor téměř výhradně v roli pomocníka spalovacího motoru. Třeba při rozjezdu vozidla. Sice také nabízí EV mód neboli režim jízdy pouze na elektriku, ten je zde ovšem v porovnání se strong hybridem dost omezený. Asi nejtypičtějším případem je Honda IMA (Integrated Motor Assist).

Micro hybrid
Toto vlastně ani hybridní vozidlo není, neboť se využití elektriky omezuje pouze na systém stop-start s možností rekuperace brzdné energie. Spalovací motor tady není opětovně spouštěn startérem, nýbrž reverzibilním alternátorem přes řemen pohonu příslušenství. Typickým příkladem je původní systém stop-start skupiny PSA. Dalším třeba BMW řady 1.

Plug-in hybrid
Plug-in hybrid může být vlastně kterýkoliv z předchozích typů. Pouze musí mít schopnost dobíjet trakční akumulátor ze sítě. Takto udělané hybridy mají za tímto účelem baterie zpravidla lithium-ion, přičemž umožňují ujet na elektriku podstatně delší vzdálenost než klasické hybridy. Příkladem je třeba Kia Optima plug-in hybrid.