A hibrid autó, amiben senki sem hitt

Bő három évtizede már, hogy a hibrid járművek nagy számban jelen vannak a világ közútjain, és összlétszámuk egyre gyarapszik. Bár a kezdetekkor sem fűztek sok reményt hozzájuk, és ma is sokan evolúciós zsákutcának tartják őket, könnyen elképzelhető, hogy még nagyon sokáig velünk lesz a technológia.

Az alábbi cikkünkben a hibrid járművek különböző népszerű típusait és azok működését mutatjuk be.

A hibrid hajtás definíciója

Az általánosan elfogadott szabály szerint a hibridautó olyan autó, amely a meghajtásához szükséges energiát több, egymástól eltérő elven működő erőforrásból nyeri. Tehát ez azt jelenti, hogy nem csak a benzin-elektromos és a dízel-elektromos járműveket kell hibridnek tekinteni, hanem minden olyan hajtásmegoldást, melyben legalább két különböző technológiai elvű erőforrás szolgáltat energiát.

Történeti áttekintés

Nehezen hihetőnek tűnhet, de az első hibrid személygépkocsi még a XIX. században látott napvilágot. Ferdinand Porsche 1899-ben mutatott be egy olyan személygépkocsit, mely benzinmotor segítségével termelt energiát az első kerekeket hajtó villanymotor táplálásához. Ez volt a Lohner-Porsche Mixte. Még csak azt sem mondhatjuk, hogy kísérleti jármű volt, ugyanis az érdeklődésnek hála, 300 darabot gyártottak belőle.

Az 1900-as évek legelején a benzinmotoros autók mellett éppúgy versenyben voltak a hibridek és a tisztán elektromos autók, mint ma – kiváltképp Európában. Azonban történt egy változás, ami megpecsételte az alternatív hajtások sorsát – legalábbis átmenetileg.

1904-ben Henry Ford elindította első összeszerelősorát, mellyel a T-modellt félelmetesen alacsony áron volt képes értékesíteni. A hibrid és az elektromos technológia képtelen volt versenyezni a drasztikus árzuhanással, így mindenki kénytelen volt a Ford mintáját követni. Bő fél évszázadra a hibrid autók teljes feledésbe merültek.

A ’70-es évek olajválsága azonban ráébresztette a világot, hogy a benzin nem feltétlenül lesz velünk örökké, így a legtöbb nagyhatalom kormánya ösztönözte a gyártókat, hogy újra felfedezzék az alternatív hajtásokat. Néhány kósza elektromos jármű ki is került az utcákra, mint például a Toyota RAV 4 EV, vagy a GM EV1, de hibrid autó 1997-ig egyáltalán nem. Hogy ez milyen mértékben volt köszönhető az olajlobbinak, és mennyire a technológiai álláspontoknak, nem tudhatjuk biztosan, de tény, hogy egyik autógyártó sem látott fantáziát a kevert típusú hajtásláncokban.

’97-ben a Toyota törte meg a jeget: előálltak a Prius első generációjával, mely benzines és elektromos hajtással is rendelkezett.

Ma már nehéz elképzelni, de akkor a világ szakmai és laikus rétege egyaránt nevetségesnek és kiábrándítóan életképtelennek tartotta a japánok ötletét, a legtöbben arra számítottak, hogy egy évet sem él meg a modell a sorozatgyártásban. Azóta a Prius elévülhetetlen érdemeket szerzett a hibrid technológia elterjesztésében, népszerűsége pedig töretlen, pedig már az ötödik generációnál tartanak.

A hajtás célja, klasszikus felépítés

Nem titkoltan a hibrid hajtást azért igyekezett felvirágoztatni a Toyota, mert környezetbarát alternatívát akart kínálni a tisztán benzines és gázolajos személygépkocsikat használóknak.

A Prius precedens értékű hajtásláncát nyilvánosan publikálta a Toyota, pont azért, hogy minél hamarabb terjedhessen a technológia, de annyira értelmetlennek látták a gyártók, hogy senkit nem érdekelt a nyílt forrás.

Egy évtizeden belül azonban már mindenki rendelkezett legalább egy hibrid modellel, vagy épp fejlesztés alatt állt vele. A Pirus ugyanis nem hogy működött, hanem egyenesen kasszasiker lett, pláne a második generációtól kezdve.

A Toyota üdvöskéje tényleg kevesebb benzinnel is beérte, mint hasonló méretű társai, ráadásul alacsony sebességnél képes volt kizárólag elektromos hajtással üzemelni, ami egyre inkább eladhatónak bizonyult a városi közlekedés számára.

A hajtás tartalmaz egy klasszikus Otto-motort, egy bolygóműves hajtásláncot, mely összekapcsolja a villanymotort és a belső égésű motort, valamint egy nagyobb akkumulátort, mely a villanymotor számára tárol energiát, és menet közben újratölthető. Az első generációk nikkel-fémhibrid akkumulátorokat használtak, majd a Toyota áttért a lítium-ion akkumulátorokra, mely azóta már iparági sztenderdnek számít.

Eleinte a legnagyobb fejtörést a két hajtás optimális, kooperatív működtetése jelentette – ma már ez teljesen kiforrott, és rendkívül harmonikusan tud együttműködni a két különböző energiatermelő. A hajtásban lévő bolygóművet később minden gyártó CVT váltóra cserélte, beleértve a Toyotát is.

A hibrid hajtások fajtái

Működésüket tekintve a hibrid járműveket több csoportra oszthatjuk – ezek közül a két legfontosabb a soros- és párhuzamos hibrid hajtás.

Soros hibrid

Ezen autók legfontosabb tulajdonsága, hogy bár rendelkeznek belső égésű motorral, az nem áll közvetlen kapcsolatban a mechanikus hajtáslánccal. Úgy is fogalmazhatnánk, hogy a belső égésű motor nem hajtja az autót, csak a generátort, amely így elektromos áramot termel a villanymotor, az akkumulátor és az egyéb fogyasztók számára.

Fékezéskor a villanymotor generátorként működik, és visszatáplál az akkumulátorba, amennyiben az nincs teljesen feltöltött állapotban.

A soros hibrid az egyszerűbb kivitel, ám ennek megvan az ára: a belső égésű motor leadott teljesítményének csak 50-60%-a hasznosul a rengeteg energiaátalakítás miatt. Fontos azonban megjegyezni, hogy mivel a belső égésű motornak nincs mechanikus kapcsolata a hajtással, folyamatosan egy optimális fordulatszámon működtethető, és emiatt a hatásfoka mégis jobb, mintha direkt hajtóegység lenne.

Párhuzamos hibrid

Ebben a bonyolultabb megoldásban mind a belső égésű motor, mind a villanymotor direkt módon részt vehet a hajtásban, akár külön-külön is. A két rendszer egymástól függetlenül képes energiát termelni, ám a kihajtásuk közös váltóműben találkozik.

Ez megkövetel egy nagyon átgondolt és precíz sebességváltót, ami nem feltétlenül tesz jót az előállítási költségeknek, viszont sokkal jobb szabályozhatóságot eredményez – ennek köszönhetően pedig kimutatható üzemanyag-megtakarítás érhető el vele a soros hibridhez képest.

A legtöbb konstrukcióban a villanymotor és a generátor egy egységet alkot, és helyettesíti a hagyományos önindítót és generátort is. Sok ilyen autóban már a mechanikus hátrameneti fokozat sem létezik, csak elektromos üzemben tolatnak (Toyota, Lexus).