Hybryda plug-in a miękka hybryda. Jakie są różnice między nimi?

Samochody hybrydowe wszystkich typów stanowią dziś dominujący segment rynku europejskiego, wyprzedzając zarówno auta wyłącznie z silnikami benzynowymi, jak i samochody, pod maską których pracują niewspomagane elektrycznie jednostki wysokoprężne. Takiego wyniku nie udałoby się jednak uzyskać, gdybyśmy do puli hybryd nie wliczyli tzw. miękkich hybryd, bo udział samochodów z napędem hybrydowym plug-in stanowi dziś w Europie 7,2 proc. wszystkich nowych pojazdów. Jakie jednak są praktyczne i funkcjonalne różnice, istotne z perspektywy użytkownika, pomiędzy miękką hybrydą, a hybrydą plug-in? Wyjaśnijmy to na przykładzie aktualnej oferty aut marki Volvo

Twierdzenie to może wydawać się wielu osobom zaskakujące, ale to fakt. W aktualnej ofercie lubianej, szwedzkiej marki z segmentu premium – poza jednym, najsłabszym wariantem spalinowego SUV-a Volvo XC40 T2 – nie ma już samochodów, które oferowane byłyby wyłącznie z silnikami spalinowymi, niezależnie od tego, jakim paliwem są zasilane. Innymi słowy: prawie wszystkie, aktualnie dostępne modele i ich warianty to auta zelektryfikowane. Niemniej stopień tej elektryfikacji jest różny, co właśnie czyni różnicę pomiędzy pojazdami miękkohybrydowymi (Mild-Hybrid), a hybrydami plug-in.

W rzeczy samej niemal wszystkie oferowane w 2023 roku samochody marki Volvo dostępne są z układami napędowymi typu Mild-Hybrid, czyli miękka hybryda. Wyjątek stanowią tylko w pełni elektryczne (i dostępne wyłącznie z zeroemisyjnym napędem) modele Volvo C40 oraz najnowszy, imponujący, topowy SUV – Volvo EX90.

Oznacza to, że mamy naprawdę bogaty wybór układów miękko-hybrydowych, które znajdziemy zarówno w kompaktowych XC40, czy większych SUV-ach XC60 i XC90, a takżę w sedanach Volvo S90 i S60 oraz autach Volvo z nadwoziem kombi (Volvo V90, V60, V90 Cross Country oraz V60 Cross Country). Na czym jednak polega działanie układu napędowego typu miękka hybryda?

W przypadku samochodu typu Mild-Hybrid, to wciąż silnik spalinowy odpowiada przede wszystkim za generowanie mocy przekazywanej na koła pojazdu. Z perspektywy kierowcy, korzystanie z samochodu z miękką hybrydą jest identyczne, jak w przypadku klasycznych aut spalinowych. Jednak w takich pojazdach silnik spalinowy jest wspomagany właśnie przez elektryczny system miękko-hybrydowy. Jak on działa i co daje użytkownikowi?

W układzie miękko-hybrydowym, główna jednostka spalinowa jest wspierana przez podsystem elektryczny, który – w przypadku Volvo – korzysta z 48-woltowej instalacji elektrycznej, dedykowanej układowi miękkohybrydowemu (niektórzy producenci stosują również 12-woltowe, słabsze układy miękko-hybrydowe zwane też "mikro-hybrydami"). Obecność instalacji 48-woltowej umożliwia zastosowanie w układzie elektrycznym mocniejszego i bardziej efektywnego (przy większej różnicy potencjałów w obwodzie – a 48 V to więcej niż 12 V – mamy niższe straty na przesyle prądu) silnika elektrycznego pełniącego rolę wspierającą dla napędu spalinowego, a także rolę startera i generatora prądu przekazywanego w fazie rekuperacji do niewielkiego akumulatora układu miękkohybrydowego.

Zastosowany w samochodach Volvo z napędem Mild-Hybrid silnik elektryczny ma relatywnie niewielką moc ok. 10 kW (14 KM), ale nawet taka moc potrafi znacząco podnieść elastyczność całego układu napędowego i zwiększyć jego efektywność redukując zużycie paliwa. Testy przeprowadzone w rzeczywistych warunkach jazdy pokazują zmniejszenie zużycia paliwa średnio nawet o 15% w stosunku do jednostki spalinowej o porównywalnej mocy i pojemności (w rzeczywistości zwykle słabsze, bo w miękkich hybrydach dodatkową moc pozyskujemy z komponentu elektrycznego).

Warto jednak mieć na uwadze, że układ miękko-hybrydowy premiuje spokojną, przewidywalną jazdę. Kierowcy jadący zachowawczo, koncentrujący się na czerpaniu z komfortu podróży, a nie dostępnej przecież w Volvo dynamiki, zyskują najwięcej właśnie ze względu na charakter układów miękkohybrydowych.

Zmniejszone zużycie paliwa (względem silnika wyłącznie spalinowego), a co za tym idzie mniejsze emisje CO2 to nie jedyne zalety systemów Mild-Hybrid w Volvo. Elektryczny silnik pracujący z instalacją 48 V pełni również rolę startera, co po pierwsze sprawia, że system Start-Stop (również sam z siebie zmniejszający zużycie paliwa oraz emisje CO2) działa niezauważalnie dla kierowcy. Nie ma przy tym znaczenia czy wybierzemy Volvo Mild Hybrid z silnikiem benzynowym, czy wysokoprężnym. Ponadto moc i moment obrotowy jednostki elektrycznej zauważalnie wpływa na kulturę pracy i elastyczność całego układu napędowego, co można zaobserwować nie tylko podczas ruszania z miejsca, ale też podczas płynnej jazdy, czy potrzeby przyspieszenia (np. w celu wykonania manewru wyprzedzania).

Wreszcie miękka hybryda ma jeszcze jedną, bardzo istotną, a pomijaną w wielu prasowych publikacjach zaletę: wydłuża trwałość jednostki spalinowej. W jaki sposób? Układ Mild-Hybrid z niewielkim silnikiem elektrycznym wspomaga pracę silnika spalinowego przede wszystkim w sytuacji, gdy pracuje on w niekorzystnym dla siebie zakresie obrotów (niskie obroty podczas rozruchu, wysokie obciążenie, większe zużycie jednostki spalinowej). Tym samym silnik spalinowy jest w istocie w mniejszym stopniu obciążony w układzie miękko-hybrydowym, niż gdyby pracował samodzielnie, a to wpływa na jego trwałość. Sam układ miękkiej-hybrydy w żadnym razie nie komplikuje układu spalinowego, a wręcz zwiększa jego żywotność.

Niewielki akumulator układu Mild-Hybrid, z którego korzysta elektryczny silnik nie wymaga też ładowania z zewnętrznych źródeł. Całość niezbędnej energii jest pozyskiwana w trakcie jazdy w procesie rekuperacji (podczas hamowania, podczas zjazdu itp.). To dodatkowy atut układu Mild-Hybrid. W klasycznym silniku spalinowym podczas hamowania energia kinetyczna pojazdu jest po prostu marnowana (zamieniana w ciepło w układzie hamulcowym). Trzeba jednak pamiętać, że układy typu Mild-Hybrid nie umożliwiają jazdy wyłącznie "na prądzie", ale i tu Volvo dysponuje odpowiednimi rozwiązaniami dla zainteresowanych taką eksploatacją kierowców: układami napędowymi typu hybryda plug-in, poznajmy ich działanie bliżej.

W aktualnej ofercie Volvo znajduje się aż sześć modeli z układami napędowymi typu hybryda plug-in: Volvo XC90 Recharge, XC60 Recharge, S90 Recharge, S60 Recharge, V90 Recharge i V60 Recharge. Każdy z tych modeli pozwala korzystać z największej zalety hybryd plug-in, czyli możliwości jazdy na codziennych, zwykle krótszych dystansach w trybie bez jakichkolwiek emisji spalin i bez zużywania choćby kropli paliwa. Jak to uzyskano?

W układach typu hybryda plug-in komponent elektryczny nie pełni już wyłącznie pomocniczej roli dla silnika spalinowego, lecz jest w stanie samodzielnie, tj. bez udziału jednostki spalinowej, przekazywać moc z silnika elektrycznego na koła pojazdu. W przypadku hybryd plug-in z serii Recharge układ taki składa się z jednostki spalinowej oraz silnika elektrycznego. To co różni hybrydy plug-in od układów typu Mild-Hybrid opisanych wyżej to przede wszystkim: moc silnika elektrycznego oraz znacznie pojemniejszy akumulator trakcyjny układu elektrycznego. Np. aktualnie moc jednostki elektrycznej w hybrydowej serii Recharge wynosi 145 KM w przypadku modeli XC60, XC90, S90, S60, V60, V90. Ponadto Volvo dokonało bardzo istotnej zmiany w swoich hybrydach plug-in w 2021 roku: wówczas zwiększono moc większego silnika elektrycznego z 87 do 145 KM, a także zwiększono pojemność akumulatora trakcyjnego z 11,6 kWh do 18,8 kWh.

To kluczowa zmiana, bo pozwala kierowcom nowych modeli Volvo z hybrydą plug-in na pokładzie, realnie korzystać z bezemisyjnej jazdy w codziennych, rutynowych trasach, bez konieczności bardzo delikatnej ekojazdy. Otrzymaliśmy większą dynamikę (najmocniejsze hybrydowe plug-iny Volvo mają 455 KM mocy!), a dzięki pojemniejszym akumulatorom jednostka spalinowa może być w jeszcze większym stopniu odciążona. Napęd hybrydowy plug-in w autach szwedzkiej marki jest tak skonfigurowany, że ruszamy zawsze "na prądzie". Tylko od kierowcy zależy, czy na danej trasie zechce korzystać z potencjału obu typów silników (elektrycznego i spalinowego), czy też wystarczy mu cicha, płynna i komfortowa jazda wyłącznie na silniku elektrycznym z zerową emisją spalin i zerowym zużyciem paliwa. Jak daleko można przejechać wyłącznie na silniku elektrycznym, pod warunkiem że dysponujemy w pełni naładowanym akumulatorem trakcyjnym? Nawet 77-78 kilometrów w przypadku najpopularniejszego w Polsce auta segmentu premium, jakim jest Volvo XC60.

Układy typu hybryda plug-in ujawniają swoje zalety szczególnie, gdy mamy gdzie ładować auto. Kierowcy, którzy dysponują zelektryfikowanym miejscem postojowym (np. garaż w domu), mogą w ten sposób dostarczać do pojazdu najtańszej obecnie energii, którą można wykorzystać do przemieszczania się. Koszt przejazdu 50 km w mieście jest kilkukrotnie niższy gdy skorzystamy z ładowanego w domu akumulatora i silnika elektrycznego, niż w sytuacji, gdybyśmy używali silnika spalinowego. Dodatkowo osoby, które np. na potrzeby własnego gospodarstwa domowego zainwestowały w odnawialne źródła energii (np. w fotowoltaikę), mogą dodatkowo zwiększyć korzyści eksploatacyjne wykorzystując pozyskaną ze słońca energię do ładowania hybrydy plug-in.

Nie ma jednej odpowiedzi. Wszystko bowiem zależy od naszej konkretnej sytuacji. Dla osób, które np. mieszkają w domach wielorodzinnych i nie dysponują miejscem postojowym, w którym istnieje możliwość podładowania akumulatorów trakcyjnych pojazdu, lepszym wyborem może być układ typu Mild-Hybrid. Co prawda hybrydy plug-in dają większą elastyczność w zarządzaniu zużyciem paliwa i emisjami, dzięki możliwości jazdy na samym silniku elektrycznym, ale ten z kolei wymaga ładowania. Zrozumienie zalet obu rodzajów napędów pozwoli dokonać świadomego wyboru opcji napędu optymalnie dostosowanej do naszych indywidualnych potrzeb. Więcej na temat podejścia Volvo do elektryfikacji przeczytać można na stronie: https://www.volvocars.com/pl/v/cars/recharge