IstniejÄ… trzy podstawowe ukÅ‚ady spalinowo-elektrycznych napÄ™dów hybrydowych – historycznie najstarszy szeregowy, równolegÅ‚y i szeregowo-równolegÅ‚y.
Ten pierwszy, wykorzystywany w lokomotywach spalinowych, w motoryzacji stosowany jest rzadko. Zwykle wystÄ™puje w samochodach elektrycznych o przedÅ‚użonym zasiÄ™gu, tzw. EREV – Extended Range Electric Vehicle, jak Chevrolet Volt czy jego europejski odpowiednik, Opel Ampera. Po rozÅ‚adowaniu akumulatora trakcyjnego uruchamiany jest silnik spalinowy napÄ™dzajÄ…cy generator, który dostarcza energii silnikowi elektrycznemu napÄ™dzajÄ…cemu koÅ‚a.
Hybrydy równolegÅ‚e
UkÅ‚ad równolegÅ‚y, stosowany przez wielu producentów, różni siÄ™ od napÄ™du konwencjonalnego jedynie obecnoÅ›ciÄ… dodatkowego silnika elektrycznego, którego zadaniem jest wspomaganie silnika spalinowego przy dużym obciążeniu. NapÄ™d przenoszony jest mechanicznie z silnika spalinowego na koÅ‚a poprzez wielostopniowÄ… skrzyniÄ™ biegów. Akumulator może być doÅ‚adowywany podczas pracy silnika spalinowego lub hamowania rekuperacyjnego, kiedy silnik elektryczny pracuje jako generator.
JeÅ›li silnik elektryczny ma odpowiednio dużą moc, odÅ‚Ä…czenie silnika spalinowego umożliwia jazdÄ™ w trybie elektrycznym przy wykorzystaniu energii z akumulatora. Tak skonstruowany jest np. Audi A3 Sportback e-tron, gdzie silnik elektryczny zainstalowany jest miÄ™dzy sprzÄ™gÅ‚em a skrzyniÄ… biegów. Istnieje również odmiana hybryd równolegÅ‚ych tzw. TTR (Through The Road), gdzie silnik spalinowy napÄ™dza koÅ‚a jednej osi, a elektryczny drugiej – przykÅ‚adem może być tu Volvo V60 Plug-In Hybrid czy XC90 T8.
Mild hybrid
W przypadku, gdy moc silnika elektrycznego jest znaczÄ…co niższa od mocy silnika spalinowego i peÅ‚ni on wyÅ‚Ä…cznie rolÄ™ wspomagajÄ…cÄ…, nie umożliwiajÄ…c jazdy z napÄ™dem wyÅ‚Ä…cznie elektrycznym, używa siÄ™ okreÅ›lenia mild hybrid – takÄ… jednostkÄ… jest np. silnik SHVS, zastosowany w hybrydowym Suzuki Baleno. Dla odróżnienia, hybrydy zdolne do poruszania siÄ™ w trybie czysto elektrycznym, przy wyÅ‚Ä…czonym silniku spalinowym, nazywa siÄ™ peÅ‚nymi hybrydami (full hybrid).
PeÅ‚na hybryda w ukÅ‚adzie szeregowo-równolegÅ‚ym
PeÅ‚nÄ… hybrydÄ… jest również ukÅ‚ad szeregowo-równolegÅ‚y stosowany w samochodach hybrydowych marek Toyota i Lexus, który na rynek trafiÅ‚ dwadzieÅ›cia lat temu wraz z ToyotÄ… Prius i od tej pory zostaÅ‚ znacznie udoskonalony. BÄ™dÄ…ca jego sercem specjalna przekÅ‚adnia planetarna Å‚Ä…czy silnik spalinowy, generator i poÅ‚Ä…czony z koÅ‚ami silnik elektryczny. Dokonuje ona podziaÅ‚u prÄ™dkoÅ›ci obrotowej waÅ‚u silnika spalinowego miÄ™dzy koÅ‚a i generator, a także pozwala sumować momenty obrotowe silnika spalinowego i elektrycznego, peÅ‚niÄ…c tym samym rolÄ™ sterowanej elektronicznie, bezstopniowej skrzyni biegów. Podczas zwalniania i hamowania silnik elektryczny pracuje jako generator, zapewniajÄ…c odzyskiwanie energii, zaÅ› generator sÅ‚uży jako rozrusznik przy uruchamianiu silnika spalinowego.
Wyrafinowane algorytmy sterujÄ…ce pracÄ… obu maszyn elektrycznych umożliwiajÄ… hybrydowej jednostce napÄ™dowej Toyoty pracÄ™ w trybie równolegÅ‚ym, szeregowym, szeregowo-równolegÅ‚ym albo czysto elektrycznym. Pozwala to optymalnie dobrać parametry do potrzeb wynikajÄ…cych z sytuacji – efektem jest oszczÄ™dność paliwa przy dobrych osiÄ…gach. JednoczeÅ›nie caÅ‚y ukÅ‚ad jest bardzo prosty i zawiera maÅ‚o ruchomych części – nie ma skrzyni biegów, sprzÄ™gÅ‚a, rozrusznika, alternatora, pasków klinowych, co przekÅ‚ada siÄ™ na znakomitÄ… niezawodność.
UkÅ‚ad daje siÄ™ też Å‚atwo rozbudować do napÄ™du 4x4 przez dodanie jeszcze jednego silnika elektrycznego, napÄ™dzajÄ…cego drugÄ… oÅ›, jak ma to miejsce w hybrydowej Toyocie RAV4 czy Lexusie RX. Pozwala to zrezygnować ze skrzyni rozdzielczej oraz waÅ‚u napÄ™dowego i uniknąć zwiÄ™kszonych oporów, daje za to możliwość precyzyjnego sterowania podziaÅ‚em momentu obrotowego miÄ™dzy obie osie.
Wszystkie te zalety sprawiajÄ…, że na Å›wiecie sprzedano już ponad 10 milionów samochodów hybrydowych koncernu Toyota, nieporównanie wiÄ™cej niż pozostaÅ‚ych producentów hybryd.