Jak działa hybryda samochodowa? Przewodnik po technologii dla początkujących

Hybryda w motoryzacji to rodzaj napędu, który łączy dwa źródła: silnik spalinowy oraz elektryczny. Dzięki takiemu układowi możliwe jest ograniczenie zużycia paliwa oraz zmniejszenie emisji spalin. Sposób, w jaki samochód korzysta z obu możliwości zasilania różni się w zależności od specyfiki układu elektrycznego. Jeśli jednak mamy w skrócie opisać, jak działa hybryda, to możemy powiedzieć, że w trakcie jazdy auto może korzystać z jednego z silników lub z obu jednocześnie, w zależności od warunków drogowych i potrzeb kierowcy. 

Istnieją różne rodzaje napędów hybrydowych, które różnią się sposobem działania. Wyróżnić można pełną hybrydę typu HEV (zamkniętą), która najczęściej należy do tych równoległych, czyli takich, w których silnik spalinowy i elektryczny niezależnie lub razem mogą przekazywać napęd na koła. Tu do dyspozycji jest niewielki akumulator, w którym magazynowana jest energia użyta do zasilania napędu elektrycznego. Innym rodzajem jest hybryda PHEV, w której mamy do dyspozycji większy akumulator ładowany z zewnętrznego źródła zasilania, dzięki czemu zwiększa się zasięg w trybie bezemisyjnym. Istnieje jeszcze układ typu mHEV, czyli miękkiej hybrydy, gdzie napęd elektryczny jest jedynie wsparciem dla silnika spalinowego, ale najczęściej nie trafia samodzielnie na koła. 

Hybryda HEV, czyli Hybrid Electric Vehicle, nazywana też pełną hybrydą, to klasyczny układ równoległy, w którym silnik elektryczny współpracuje ze spalinowym. Nie ma tutaj możliwości ładowania baterii z zewnętrznego źródła, dlatego mówi się też o hybrydzie "zamkniętej". Samochód korzysta więc z tej energii, którą odzyskał i zmagazynował w akumulatorze podczas manewrowania, np. hamowania czy zwalniania. W trybie w pełni elektrycznym auto może pokonywać krótsze odcinki – po kilkadziesiąt, kilkaset metrów, co przy podsumowaniu dystansu przejazdu kilku kilometrów np. w mieście może się przełożyć na nawet ponad 50% trasy pokonanej na samym prądzie. Silnik spalinowy może działać jako generator, ładując akumulator, gdy zapotrzebowanie na moc wzrasta. Warto wiedzieć, że podczas jazdy nie trzeba przełączać się z jednego trybu na drugi, bo system automatycznie wybiera optymalne źródło napędu, dopasowując je do warunków jazdy. Najczęściej jest jednak możliwość wybrania trybu czysto elektrycznego i pokonania na nim odległości kilkuset metrów jeśli w akumulatorze zgromadzona jest wystarczająca ilość energii elektrycznej. 

Według danych Polskiego Związku Przemysłu Motoryzacyjnego z końca lipca 2024 r., w Polsce było zarejestrowane 58 759 osobowych samochodów hybrydowych PHEV1. Napęd ten nazywany jest inaczej plug-in i – tak jak w poprzednim przypadku – łączy działanie silnika spalinowego z elektrycznym. W tym wypadku samochód wyposażony jest jednak w większą baterię, którą można ładować z zewnętrznych źródeł zasilania. Dzięki temu zasięg hybrydy wydłuża się i staje się ona bardziej uniwersalna, bo na samym prądzie może pokonywać nawet kilkudziesięciokilometrowe trasy. Silnik spalinowy uruchamia się, aby zapewnić dodatkową moc, doładować akumulator lub przejąć podstawową funkcję napędu samochodu, gdy skończy się energia elektryczna w akumulatorze. Samochód tego typu można więc zatankować na stacji benzynowej oraz zasilić jego akumulator na stacji ładowania. Hybryda PHEV to idealne rozwiązanie dla osób, które dysponują własnym gniazdkiem do ładowania (może być nawet zwykłe, 230 V) i na co dzień pokonują krótkie dystanse, a w weekendy lub na urlop ruszają w dłuższe trasy.  

Dla wszystkich nieprzekonanych do elektryfikacji stworzono układ miękkiej hybrydy (inaczej mild Hybrid lub mHEV – Mild Hybrid Electric Vehicle), który co prawda nie pozwala na jazdę wyłącznie na napędzie elektrycznym, ale wspomaga silnik spalinowy. Dzięki temu możliwe jest zmniejszenie emisji spalin oraz spalania, co przekłada się na bardziej ekologiczną i tańszą jazdę. Zadaniem jednostki elektrycznej w mHEV jest wspomaganie silnika spalinowego podczas ruszania lub utrzymanie zadanej prędkości po wyłączeniu silnika spalinowego (tryb żeglowania). Akumulator jest tutaj niewielki, a jednostka elektryczna przeważnie nie może działać samodzielnie. Odzyskuje energię podczas hamowania. Polega to na tym, że system rekuperacji przechwytuje energię kinetyczną i przekształca ją w energię elektryczną, która jest magazynowana w akumulatorze. Następnie może ona być używana do wspomagania silnika spalinowego podczas przyspieszania, a także do zasilania układów elektrycznych w samochodzie podczas postoju. 

Przykładem takiego układu jest Mazda M Hybrid m.in. w spalinowych modelach Mazda CX-30, Mazda CX-60, Mazda CX-80 czy Mazda3, gdzie wspiera silniki e-Skyactiv-X, e-Skyactiv-G i e-Skyactiv-D. Różnica tutaj polega jednak na tym, że – w przeciwieństwie do klasycznych miękkich hybryd – generator prądu nie zastępuje rozrusznika. Został z nim zintegrowany, co pozwala na jeszcze większą oszczędność na paliwie podczas uruchamiania samochodu i ruszania. Nie zastosowano także standardowego silnika elektrycznego, ale właśnie generator prądu ISG oraz dodatkowy akumulator o napięciu 24V w Maździe 3 i CX-30 oraz 48V w Maździe CX-60 i CX-80. 

Warto podkreślić, że za miękką hybrydę nie trzeba dopłacać. To rozwiązanie, które w niektórych markach (np. w Maździe), jest dostępne w standardzie. 

Samochody hybrydowe uznawane są za kompromis między elektromobilnością, a klasycznymi autami spalinowymi. Wybierane są najczęściej przez osoby, które chciałyby obniżyć koszty podróżowania autem oraz ograniczyć emisję spalin (ze względów proekologicznych lub praktycznych, np. związanych z dostępem do stref czystego transportu w miastach w Polsce i na świecie), ale jednocześnie wolą mieć swobodę poruszania się na dłuższych trasach. Zasięg hybryd w trybie zeroemisyjnym jest co prawda ograniczony, ale silnik elektryczny zawsze będzie wspierany przez ten spalinowy. Jeśli wiec nie uda nam się dojechać do stacji ładownia lub nie możemy sobie pozwolić na dłuższy postój, pojedziemy dalej w trybie klasycznym. 

Taka współpraca dwóch jednostek zapewnia większą dynamikę jazdy oraz lepsze osiągi. Podróżowanie jest też bardziej komfortowe i ciche, co sprawdzi się np. w przypadku rodzin z małymi dziećmi. 

Samo ładowanie też nie powinno sprawiać trudności, zwłaszcza, jeśli mamy możliwość korzystania z domowej stacji, którą jeszcze połączymy z instalacją fotowoltaiczną. W Polsce jest też coraz więcej punktów ładowania, również tego szybkiego. Baterię możemy napełnić np. podczas postoju w trasie lub przerwy na zrobienie zakupów w centrum handlowym. 

Najważniejsze zalety samochodów hybrydowych to jednak niższa emisyjność oraz niższe spalanie, co sprawia, że takie pojazdy są bardziej ekologiczne i oszczędne. Przykładowo przestronny, naszpikowany nowoczesnymi technologiami SUV plug-in Mazda CX-60 e-Skyactiv PHEV spala 1,4 l/100 km i emituje 31-33 g dwutlenku węgla na kilometr. 7-miejscowy SUV Mazda CX-80 spala niewiele więcej, bo 1,6 l/100 km i generuje 36 g CO2/km. 

Najczęstsze pytania dotyczące samochodów hybrydowych

• Jaki jest zasięg samochodów hybrydowych? 

Wszystko zależy od konkretnego modelu. Dla przykładu: przestronny SUV Mazda CX-60 e-Skyactiv PHEV może przejechać w trybie w pełni elektrycznym, bezemisyjnym do 64 km i osiągnąć prędkość do 140 km/h. 7-osobowa Mazda CX-80 e-Skyactiv PHEV pokona trasę 60 km. 

• Jak długo trwa ładowanie hybrydy? 

Weźmy za przykład te same modele Mazdy. Czas ładowania akumulatora ze zwykłego gniazdka 230V to tutaj około 4 godziny, przy korzystaniu z ładowarki typu Wallbox można skrócić ten czas o połowę.  

• Jak i gdzie można naładować hybrydę? 

Hybrydę można naładować w domu (np. korzystając z ładowarki naściennej Wallbox) lub na stacji ładowania prądem przemiennym (AC) w trasie. Hybrydy PHEV ładują się też podczas jazdy - w samochodach Mazdy wystarczy wybrać tryb "Charge", by z silnika spalinowego naładować akumulator do zadanego poziomu. 

• Jak dbać o samochód hybrydowy? Czy wymaga specjalnego serwisowania? 

Podobnie jak samochody spalinowe i Diesle auta hybrydowe wymagają regularnego serwisowania. Różnica polega na tym, że mają one dodatkowe części, takie jak: akumulator układu hybrydowego, silnik elektryczny, systemy odzyskiwania energii. Przegląd będzie więc obejmował również diagnostykę baterii, systemów chłodzenia i elektroniki zarządzającej energią. Wskazane jest korzystanie z doświadczonych serwisów, które specjalizują się w obsłudze hybryd, jak ASO Mazda.