Mild-hybrid czyli miękka hybryda — na czym polega jej działanie?

Aktualnie żyjemy w czasach, w których dla dobra planety wszyscy powinniśmy dbać o środowisko, zarówno producenci, jak i klienci.

Technologia hybrydowa MHEV (ang. Mild Hybrid Electric Vehicle) pozwala zredukować poziom zużycia paliwa (a tym samym emisję CO2), zachowując dynamikę i osiągi samochodów z silnikami spalinowymi, bez konieczności wykorzystywania zaawansowanych i drogich technologii hybrydowych (pełna hybryda - HEV oraz plug in - PHEV) czy silników elektrycznych.

Co to jest mild hybrid, na jakiej zasadzie działa miękka hybryda, jakie są zalety i wady tej technologii, a także czy warto kupić samochód hybrydowy z układem mild hybrid — wyjaśniamy poniżej.

Czym jest miękka hybryda?

Układ mild hybrid electric vehicle to przede wszystkim technologia wspierająca silnik spalinowy, która jest rozbudowaną wersją systemu Start & Stop, znanej już doskonale kierowcom korzystającym z funkcji gaszenia silnika na światłach przed skrzyżowaniem lub podczas postoju.

Zatem miękka hybryda to nic innego jak pojazd, w którym obok głównego silnika spalinowego występuje mniejszy, sparowany z nim silnik elektryczny, który pełni rolę rozrusznika i alternatora w jednym. Z kolei silnik elektryczny ma st6osunkowo małą moc i wyposażony jest w oddzielny kompaktowy akumulator, który ładuje się samoistnie z energii odzyskiwanej w trakcie hamowania; gromadzona w nim na bieżąco energia wspomaga rozruch silnika spalinowego, a także przyspieszanie. Z energii tej korzystają wszystkie odbiorniki elektryczne uruchamiane w pojeździe.

Należy podkreślić, że mała moc jednostki elektrycznej nie pozwala na jazdę bez uruchomionego silnika spalinowego (w trybie bezemisyjnym), ponieważ mild hybrid jest rozwiązaniem pośrednim, zmniejszającym jedynie zużycie paliwa przez silnik spalinowy, tak aby maksymalna emisja dwutlenku węgla nie przekraczała norm emisji spalin określonych przez Unię Europejską - 130 g/km (wg normy Euro 6).

Trzy charakterystyczne elementy układu miękkiej hybrydy

Jak dokładnie działa miękka hybryda, zależy od producentów tych układów. Jednak zawsze składa się ona z trzech głównych elementów. Są to:

• silnik elektryczny (małej mocy) - bezpośrednio współpracuje z główną jednostką spalinową. Pełni rolę rozruszniko-alternatora (ISG) dostarczając dodatkową energię, gdy silnik spalinowy potrzebuje jej najwięcej (rozruch i przyspieszanie);

• bateria litowo-jonowa 48V o pojemności najczęściej około 0,5 kWh — ładowana z odzyskiwanej automatycznie energii kinetycznej wytwarzanej w trakcie hamowania. Zgromadzona energia w akumulatorze wykorzystywana jest nie tylko na podtrzymane pracy wszystkich uruchomionych systemów w samochodzie, gdy silnik spalinowy jest wyłączony (system Start & Stop), ale także w pierwszych chwilach przyspieszania, kiedy zapotrzebowanie na energię jest największe;

• falownik DC/AC – odpowiada za przekształcanie prądu zmiennego AC w prąd stały DC (tryb generatora) oraz prądu stałego zgromadzonego w akumulatorze DC w prąd zmienny AC.

Jak działa mild hybrid?

Na wstępie warto podkreślić, że 48-woltowe systemy mild hybrid (nazywane miękką hybrydą) są najtańsze i najprostsze w działaniu z trzech obecnych na rynku hybrydowych układów napędowych. Z tego powodu są najchętniej wykorzystywane przez producentów, gdyż stanowią elektryczne wsparcie dla silników spalinowych (zarówno benzynowych, jak i wysokoprężnych Diesla), a ich montaż nie wymaga kosztownych zmian konstrukcyjnych pojazdu.

Konstruktorzy aut różnych marek wykorzystują w istniejących konstrukcjach przestrzenie, wolne miejsca na połączenie jednostki spalinowej i elektrycznej oraz ulokowanie baterii. Z tego powodu sposób działania układu hybrydowego w danym modelu może się nieco różnić. Najczęściej miękkie hybrydy połączone są z silnikiem spalinowym paskiem klinowym, ale w różnych częściach wału napędowego. Dla przykładu Mercedes zintegrował układ za silnikiem, a przed skrzynią biegów. Natomiast Hyundai czy Audi zdecydowały się wykorzystać przestrzeń po tradycyjnym alternatorze.

Ideą przyświecającą wykorzystywaniu układu mild hybrid jest oszczędność paliwa oraz redukcja emisji spalin. Dlatego miękka hybryda wspomaga silnik spalinowy tylko w chwilach, kiedy jest on najbardziej obciążony (najmniej wydajny). Uzyskuje się to przez niewielki elektryczny moment obrotowy, który zmniejsza prace tradycyjnego silnika i zużycie paliwa. Jest to szczególnie korzystne w zatłoczonych miastach, gdzie bardzo często samochody zatrzymują się i przyspieszają.

Czy samochód z układem mild hybrid trzeba ładować?

Użytkowanie samochodu z układem mild hybrid nie różni się od tradycyjnego silnika spalinowego, ponieważ współpraca między nimi odbywa się automatycznie i niezauważalnie dla kierowcy. Sam układ napędowy jest bezobsługowy w tym względzie, że nie trzeba go dodatkowo ładować.

Zalet jest znacznie więcej. Chociażby wyżej wspomniana redukcja zużycia paliwa (wg. różnych źródeł od 0,4 do 0,8 litra na 100 km), zmniejszona emisja spalin, co w dużych zatłoczonych miastach ma fundamentalne znaczenie. Również w warunkach miejskich użytkownicy aut z MHEV przez zwiększony moment obrotowy, który zapewnia dodatkowy silnik elektryczny, mogą cieszyć dynamiczniejszą jazdą bez głębokiego wciskania pedału gazu.

Do zalet niewątpliwie zaliczyć można cenę. Choć są one nieco droższe od tradycyjnych aut z silnikiem spalinowym, to są tańsze od pozostałych rodzajów napędu hybrydowego.

Czy warto kupić auto z miękką hybryda?

Zapotrzebowanie na samochody hybrydowe jest obecnie szerokie (zarówno dla silników benzynowych jak i Diesla). Jeśli zależy nam na bardziej dynamicznej, a zarazem oszczędnej jeździe miejskiej, z większą przestrzenią w bagażniku, gdyż niewielki akumulator często montowany jest pod fotelem kierowcy, przy równoczesnym dbaniu o środowisko - ponieważ samochody MHEV zachowują restrykcyjne normy emisji spalin - to układ miękkiej hybrydy jest godny polecenia.