Spalinowo-elektryczny napęd hybrydowy, którego pionierem 20 lat temu była Toyota Prius, ma kilka odmian, które różnią się rozwiązaniami technicznymi i efektywnością. Najprostsze tzw. mikrohybrydy różnią się od zwykłych samochodów spalinowych jedynie zastąpieniem rozrusznika nieco większym silnikiem elektrycznym, który przy największym obciążeniu wspomaga silnik spalinowy. W hybrydach równoległych silnik elektryczny funkcjonuje równolegle z jednostką spalinową wyposażoną w skrzynię biegów, pełniąc przede wszystkim rolę wspomagającą, choć możliwa jest także jazda tylko na silniku elektrycznym.

Największy sukces odniósł napęd w pełni hybrydowy, który zadebiutował przed dwiema dekadami w Toyocie Prius. Silnik spalinowy jest w nim sprzężony z generatorem i silnikiem elektrycznym przez specjalną przekładnię planetarną, pełniącą rolę elektronicznie sterowanej przekładni bezstopniowej, co pozwala wyeliminować skrzynię biegów i sprzęgło. Napęd ten może pracować zarówno w trybie równoległym, jak i szeregowym, a także czysto elektrycznym. Obecnie rozwiązanie to wykorzystywane jest nie tylko w Toyocie Prius, ale i popularnych modelach Auris i Yaris. Swego rodzaju rekordzistą jest Lexus, który wszystkie swoje modele oferuje w wersjach hybrydowych.

Oto 10 ciekawych faktów, z których nierzadko nie zdają sobie sprawy nawet posiadacze hybryd.

Brak wstecznego
W pełni hybrydowa jednostka napędowa nie ma skrzyni biegów w tradycyjnym znaczeniu tego określenia, dlatego nie ma też biegu wstecznego – do jazdy wstecz wykorzystywany jest silnik elektryczny po zmianie kierunku jego obrotów.

Prąd przemienny i prąd stały
Choć akumulator trakcyjny, dostarczający energii podczas jazdy w trybie elektrycznym i przy wspomaganiu silnika spalinowego, jest źródłem prądu stałego, napędowy silnik elektryczny jest trójfazowym silnikiem prądu przemiennego. Takie podejście radykalnie ułatwia sterowanie napędem.

650 woltów i mniejsza masa
Akumulator trakcyjny dostarcza prądu o napięciu ponad 200 woltów, które jest podwyższane przez elektroniczną przetwornicę aż do 650 woltów. Użycie wysokiego napięcia pozwala obniżyć natężenie prądu zasilającego silnik elektryczny, a dzięki temu wykorzystać przewody o mniejszej średnicy, a zatem ograniczyć ich masę.

Precyzyjna praca komputera
Za zasilanie silnika trakcyjnego odpowiada sterownik mocy, który przekształca prąd stały w trójfazowy prąd przemienny o parametrach precyzyjnie regulowanych przez komputer. Zmiana częstotliwości prądu pozwala regulować prędkość obrotową silnika, wytwarzany przezeń moment obrotowy zależy od napięcia, a zamiana kolejności faz powoduje zmianę kierunku obrotów silnika elektrycznego.

Tranzystory chłodzone cieczą
Zbudowanie odpowiednio wydajnych sterowników mocy dla silników elektrycznych stało się możliwe dzięki wynalezieniu tranzystorów IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor – tranzystor bipolarny z izolowaną bramką), które trafiły na rynek dopiero w latach 90. ubiegłego wieku. Mimo ich dużej efektywności, układy sterownika mocy wydzielają dużo ciepła i dlatego muszą być chłodzone cieczą, podobnie jak silnik spalinowy.

Żywotność akumulatora przekraczająca 10 lat
Akumulator trakcyjny podczas ładowania i rozładowywania wydziela znaczne ilości ciepła, w związku z tym wyposażony jest w aktywny układ chłodzenia wymuszonym obiegiem powietrza. Utrzymanie optymalnych parametrów pracy, a także precyzyjne sterowanie ładowaniem i rozładowaniem akumulatora przez komputer, pozwala zapewnić mu żywotność przekraczającą nawet 10 lat.

Brak alternatora i rozrusznika
W pełni hybrydowa jednostka napędowa nie ma alternatora ani rozrusznika – ich funkcję pełni generator, który może także działać jako silnik elektryczny przy uruchamianiu silnika spalinowego. Dodatkowy, klasyczny akumulator o napięciu 12 woltów, służący do zasilania układów elektronicznych i oświetlenia, ładowany jest przez przetwornicę podłączoną do instalacji wysokonapięciowej.

Bez ładowania
Choć podczas ruszania i jazdy wstecz samochód hybrydowy korzysta wyłącznie z silnika elektrycznego, sto procent energii zużywanej przez hybrydę do poruszania się pochodzi ze spalania paliwa. Dlatego pojazdu z w pełni hybrydową jednostką napędową nie trzeba ładować z gniazdka.

Odzyskiwanie energii z hamowania
Istotną rolę dla zmniejszenia zużycia paliwa przez hybrydy ma hamowanie rekuperacyjne, podczas którego energia ruchu pojazdu zamieniana jest w energię elektryczną i gromadzona w akumulatorze. W ostatecznym rachunku pierwotnym źródłem tej energii jest spalanie paliwa, zużytego do rozpędzenia pojazdu.

Cykl Atkinsona
Podczas spokojnej jazdy szosowej z ustaloną prędkością całej energii niezbędnej do poruszania się pojazdu dostarcza silnik spalinowy. Pracuje on w oszczędnym cyklu Atkinsona, co zapewnia niskie zużycie paliwa.