Hybrydy pomostem do aut elektrycznych

Poznaj dokonania Toyoty

2020-07-01
Z roku na rok normy emisji spalin dla nowych samochodów są zaostrzane. To z kolei wymusza zmiany w konstrukcji samochodów, których celem jest ograniczanie zużycia paliwa i emisji CO2 oraz innych szkodliwych substancji. Motoryzacja stopniowo dąży do bezemisyjnych samochodów elektrycznych, zaś droga do nich wiedzie przez hybrydy.

W Unii Europejskiej obowiązują obecnie normy, które wymagają, by średnia emisja w nowych samochodach mieściła się w granicy 95 g/km. W 2030 roku limit ten zostanie obniżony do 65 g/km. Będzie to oznaczało, że w puli wszystkich sprzedawanych aut wysoki udział będą miały samochody elektrycznych.

Jak na razie samochody elektryczne nie są wystarczająco konkurencyjne ani pod względem ceny, ani jeśli chodzi o wydajność czy zasięg. Najbardziej racjonalnym rozwiązaniem obniżającym średnią emisyjność samochodów – zarówno dla klientów, jak i producentów – nadal pozostają pojazdy z napędem hybrydowym.

W czym tkwi tajemnica sukcesu tej technologii? Hybryda to połączenie napędu spalinowego i elektrycznego, w którym silnik elektryczny współpracuje z silnikiem spalinowym. Taka konstrukcja zapewnia większą wydajność, niższe zużycie paliwa i emisję spalin oraz lepszą dynamikę w porównaniu do takiego samego silnika spalinowego.

Na rynku spotkać można obecnie trzy rodzaje hybryd. Pierwsze z nich to samoładujące się, zelektryfikowane pełne napędy hybrydowe (full hybrid), zdolne do poruszania się na samym silniku elektrycznym, w których moc silnika elektrycznego jest porównywalna z mocą silnika benzynowego. Drugi typ to tzw. miękkie hybrydy (mild hybrid), wyposażone w niewielką baterię i silnik elektryczny o napięciu od 12 do 48 V. Trzecią grupę stanowią hybrydy plug-in, wyposażone w duże akumulatory trakcyjne, ładowane z zewnętrznego źródła zasilania.

Toyota była pierwszym producentem samochodów, który rozpoczął masową produkcję hybryd. Stało się to w 1997 roku, gdy na rynku zadebiutował Prius. W ciągu 23 lat, które minęły od tego czasu, Toyota opracowała 4 generacje napędu hybrydowego. Wspólnie z Lexusem oferuje obecnie 44 modele hybrydowe. Hybrydy obu marek pokonują łącznie 0,5 miliarda kilometrów dziennie. Sprzedano ich już ponad 15 milionów.

Toyota dysponuje obecnie najnowocześniejszą i najbardziej zaawansowaną technologią hybrydową na świecie. Czwarta generacja napędu hybrydowego zadebiutowała na rynku w 2015 roku. Po raz pierwszy została wykorzystana w Priusie 4. generacji, a następnie znalazła zastosowanie takich modelach, jak Toyota C-HR, Corolla, RAV4 czy Camry.

Najnowszy napęd hybrydowy Toyoty opiera się na modułowej architekturze TNGA i charakteryzuje się wieloma pionierskimi rozwiązaniami.

Napięcie układu hybrydowego Toyoty sięga nawet 650 V, co pozwala zastosować mocny silnik elektryczny. W efekcie hybrydy Toyoty i Lexusa mogą poruszać się w mieście nawet do 70% czasu jazdy w bezemisyjnym trybie elektrycznym. W przypadku wchodzącej właśnie na rynek nowej Toyota Yaris wartość ta wzrośnie nawet do 80%.

Na pełny napęd hybrydowy Toyoty składają się silniki elektryczne i silnik spalinowy.

Dwa silniki elektryczne, w które wyposażona jest hybryda, skutecznie odzyskują energię z hamowania, zwiększają osiągi, wspomagając silnik benzynowy podczas przyspieszania, a także umożliwiają rozpędzanie auta w trybie jazdy elektrycznej. W samochodach z napędem AWD-i występuje jeszcze trzeci silnik elektryczny, który odpowiada za napęd tylnej osi. Współpracuje on z hybrydowym układem napędzającym przednią oś, by zapewnić lepszą przyczepność na śliskiej nawierzchni.

Z kolei silniki spalinowe, które są wykorzystywane w napędzie hybrydowym 4. generacji, to innowacyjne jednostki z serii Dynamic Force. Pracują one w oszczędnym cyklu Atkinsona, a ich wydajność cieplna osiąga rekordowy poziom 40%.

Ważną częścią napędu hybrydowego jest również konwerter (przetwornica napięcia), który podnosi napięcie do wartości wymaganej przez mocny silnik elektryczny. Dzięki temu rozwiązaniu napięcie baterii trakcyjnej może być nawet trzy razy mniejsze od napięcia silnika. Przykładem tego może być Priusie 4. generacji. Model ten został wyposażony w silnik elektryczny o mocy 53 kW i napięciu 600 V.

Do jego zasilania – dzięki użyciu konwertera – wystarcza bateria o mniejszej liczbie ogniw i napięciu zaledwie 202 V. Dzięki temu może być ona mniejsza i lżejsza. Jednocześnie mocny silnik może pracować przy niższym natężeniu prądu, co przekłada się ograniczenie strat energii. To rozwiązanie pozwala również wygospodarować więcej miejsca w kabinie i bagażniku.

W napędzie 4. generacji wprowadzono nową przekładnię o równoległych osiach i dużym przełożeniu. Dzięki temu można zastosować w układzie mniejszy silnik elektryczny, a i tak otrzymamy wysoki moment obrotowy na kołach. To rozwiązanie ułatwia jazdę w trybie EV i pozwala rozwinąć prędkość do 115 km/h na samym silniku elektrycznym.

W najnowszym napędzie hybrydowym wykorzystano baterie trakcyjne o wyższej efektywności. Dzięki temu ilość przyjmowanej i oddawanej energii w jednostce czasu zwiększyła się o 30%. To z kolei przekłada się na lepszą dynamikę auta w zakresie średnich obciążeń.

Warto też zwrócić uwagę na to, że obniżenie napięcia w baterii oraz mniejsze natężenie prądu sprawiają, że cały układ jest mniej obciążony, przez to bardziej efektywny. Mniejsze natężenie prądu pozwala ograniczyć średnicę przewodów, co sprawia, że instalacja elektryczna jest lżejsza, tańsza i mniej surowcochłonna. Zastosowanie mniejszych przewodów wydłuża żywotność układu i ogranicza straty energii.

Hybrydy Toyoty od lat słyną ze swojej niezawodności, co potwierdzają prestiżowe rankingi, takie jak TÜV czy Consumer Reports. Przyczynia się do tego m.in. ich prosta konstrukcja. Auta te pozbawione są takich elementów, jak rozrusznik, alternator, paski, turbina czy sprzęgło, a także konwencjonalnej skrzyni biegów. Żywotność baterii wydłuża system jej ogrzewania, który sprawia, że hybryda bez problemu rusza podczas silnych mrozów. Właściwa temperatura jest utrzymywana także we wnętrzu za sprawą elektrycznego systemu klimatyzacji kabiny, który działa również przy wyłączonym silniku spalinowym.

Dlaczego Toyota nie wykorzystuje napędów typu mild hybrid?

Gama zelektryfikowanych samochodów Toyoty opiera się na pełnych hybrydach, do których stopniowo dołączają hybrydy ładowane z zewnętrznego źródła zasilania. Marka nie planuje natomiast wprowadzania na rynek hybryd typu mild. Wynika to z mniejszych możliwości tej technologii i ograniczonych korzyści pod względem oszczędności paliwa i emisji spalin.

Hybrydy typu mild są wyposażone w niewielką dodatkową baterię o napięciu 12–48 V, a także mały silnik elektryczny i powiększony rozrusznik, który pełni również funkcję alternatora i wspomaga silnik benzynowy. W układzie mild hybrid nie jest on w stanie samodzielnie napędzać samochodu w trybie bezemisyjnym.

Toyota już teraz dysponuje zaawansowaną technologią hybrydową. Jej hybrydy zużywają o kilka litrów paliwa mniej od swoich benzynowych odpowiedników i emitują o kilkadziesiąt g/km CO2 mniej. Dzięki temu Toyota już dziś spełnia nowe, wymagające normy emisji spalin Unii Europejskiej.

Napęd plug-in Toyoty

Hybrydy typu plug-in stanowią uzupełnienie szerokiej oferty modeli hybrydowych Toyoty. Charakteryzują się tym, że zawsze dysponują pełną mocą i maksymalnymi możliwościami oszczędzania paliwa i zgromadzonej energii – ich dynamika jest niezależna od poziomu naładowania baterii, podobnie jak zdolność do wydajnej pracy.

Na rynku od lat dostępny jest Prius Plug-in Hybrid, a już niedługo dołączy do niego RAV4 Plug-in Hybrid o mocy 306 KM. Oba te samochody stanowią połączenie wszystkich atutów pełnych napędów hybrydowych marki z zaletami aut elektrycznych.

Hybryda plug-in Toyoty (szeregowa, równoległa i szeregowo-równoległa – zależnie od potrzeb pracy) – tak jak inne hybrydy marki – dysponuje dwoma mocnymi silnikami/generatorami, konwerterem podwyższającym napięcie i przekładnią planetarną. Jednostka sterująca podczas jazdy hybrydowej automatycznie dobiera najbardziej ekonomiczny tryb jazdy.

Auto z napędem plug-in może pokonać nawet kilkadziesiąt kilometrów w bezemisyjnym trybie elektrycznym, dynamiczne przy tym przyspieszając i rozwijając prędkość do 135 km/h bez włączania silnika spalinowego. Miniaturyzacja układu hybrydowego, w tym obniżenie napięcia akumulatora trakcyjnego za sprawą konwertera, przynosi w przypadku hybrydy plug-in ogromne korzyści. Dzięki niemu bateria zasilająca mocny silnik elektryczny może być znacznie mniejsza i trwalsza.

Warto też wspomnieć, że system ogrzewania i chłodzenia akumulatorów w Priusie Plug-in Hybrid jest tak skuteczny, że nawet przy mrozie -20°C auto zachowuje pełną funkcjonalność sekcji elektrycznej. Samochód jest też wyposażony w pompę ciepła, która zarówno chłodzi, jak i efektywnie ogrzewa wnętrze nawet przy temperaturze -10°C.

Dowiedz się więcej

Samochód rodzinny Samochód rodzinny Jaki kupić? Toyota ponownie z rekordem sprzedaży Toyota ponownie z rekordem sprzedaży Kolejny sukces na polskim rynku Toyota liderem branży motoryzacyjnej Toyota liderem branży motoryzacyjnej Sprawdź ranking BrandZ 2018 Toyota odnotowała wzrost sprzedaży modeli hybrydowych Toyota odnotowała wzrost sprzedaży modeli hybrydowych Sprawdź szczegóły Toyota błyszczy w świetle reflektorów Toyota błyszczy w świetle reflektorów Frankfurt Motor Show 2015 Toyota na targach we Frankfurcie Toyota na targach we Frankfurcie Premiera nowego Priusa czwartej generacji  Toyota liderem rynku samochodów hybrydowych Toyota liderem rynku samochodów hybrydowych Ponad 8 mln sprzedanych hybryd Zimowa wyprawa na Nordkapp Zimowa wyprawa na Nordkapp Zobacz relację z tej przygody „Polska rusza” „Polska rusza” Poznaj nową wakacyjną ofertę Toyoty Toyota RAV4 liderem rynku SUV-ów Toyota RAV4 liderem rynku SUV-ów 10 milionów sprzedanych egzemplarzy Toyota ze wzrostem sprzedaży Toyota ze wzrostem sprzedaży Sprawdź wyniki w III kwartale 2019 r. Toyota sprzedała w Polsce już 66 585 hybryd Toyota sprzedała w Polsce już 66 585 hybryd Dowiedz się więcej
Szanujemy Twoją prywatność

Pliki cookies pozwalają nam zagwarantować stabilne i poprawne funkcjonowanie strony i wyświetlać ofertę lepiej dostosowaną do Twoich potrzeb. Jeśli wyrażasz zgodę na używanie plików cookies, kliknij „Akceptuję”. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o sposobie, w jaki przetwarzamy Twoje dane, i zmienić indywidualne ustawienia prywatności, przejdź do ustawień plików cookies.