Nurtujące pytania dotyczące aut elektrycznych i hybryd. Odpowiedzi mamy od specjalisty

Odpowiedzi na te pytania poznałem podczas szkolenia BMW dla mechaników aut elektrycznych i hybryd plug-in. Zaznaczę tylko, że technik BMW, który dzielił się wiedzą, pracował również w kilku innych markach, więc ma szersze doświadczenie.

To, co nazywamy potocznie silnikiem elektrycznym, poprawnie nazywa się maszyną elektryczną. Zazwyczaj jest to jeden podzespół obejmujący silnik oraz przekładnię, najczęściej jednobiegową. Silnik zaś w momencie, kiedy odzyskuje energię i ładuje akumulator trakcyjny, przestaje być silnikiem, a pełni funkcję prądnicy, dlatego lepszym określeniem jest maszyna elektryczna.

Wracając do pytania – tak, maszyny elektryczne są bezobsługowe. Nie wymagają regulacji ani wymian żadnych części eksploatacyjnych, nawet filtrów, w tym filtra oleju. Olej jest jednocześnie chłodziwem dla maszyny, a smaruje ją w inny sposób niż tradycyjny silnik spalinowy. Występuje tu jedynie delikatny natrysk mgiełki oleju na niektóre elementy. W warunkach drogowych olej ten nie rozgrzewa się tak, jak w silniku spalinowym, a więc nie degraduje się tak bardzo, dzięki czemu wystarczy na całe życie maszyny.

Technik BMW na bazie własnych doświadczeń przekazał mi informację, że nawet przy największym i długotrwałym obciążeniu, temperatura oleju praktycznie nie przekracza 60 stopni Celsjusza. Co więcej, ponieważ olej nie ma kontaktu z paliwem, to nie degraduje się tak jak w silniku spalinowym, a ścieranie się elementów w maszynie jest znikome i wszelkie drobiny zatrzymuje filtr. W maszynach BMW nawet sam filtr nie jest wymienny. Olej wraz z modułem pompy oleju i filtrem wymienia się tylko w ramach akcji naprawczych, jeśli takie zachodzą. Więc dla użytkownika maszyny w samochodach elektrycznych są w pełni bezobsługowe.

Z tego samego powodu, dla którego producenci aut spalinowych podają moc maksymalną, a nie nominalną. Wygląda to lepiej na papierze. Warto jednak wiedzieć, że moc szczytowa w silniku elektrycznym jest tak samo jak w spalinowym dostępna tylko przy określonej wartości obrotów. Bardziej liczy się maksymalny moment obrotowy, który w obu typach silników dostępny jest w określonym zakresie obrotów.

O ile jednak wartości szczytowe w silniku spalinowym zależą wyłącznie od obrotów, o tyle w silniku elektrycznym również od innych czynników. Producenci aut na prąd podają moc ciągłą, jeśli bardziej zagłębimy się w szczegóły techniczne, jako minimalną moc, która jest dostępna zawsze. Różnice pomiędzy wartościami szczytowymi a ciągłymi są znaczące.

Przykładem niech będzie BMW iX3, które generuje maksymalnie 286 KM i 400 Nm. Wartości szczytowe wyglądają imponująco, ale ciągłe już nie aż tak. Jest to odpowiednio 109 KM i 125 Nm!

Jeśli na potrzeby lepszego zrozumienia zdefiniujemy moc szczytową jako maksymalne dostępne osiągi silnika, to jest ona dostępna przez kilka do kilkunastu sekund przy założeniu, że w tym czasie mamy cały czas wciśnięty pedał przyspieszenia w podłogę, a przyczepność samochodu jest wystarczająca, by elektronika przeciwpoślizgowa nie ograniczała mocy.

W samochodach marki BMW zasadniczo układ napędowy jest tak skonstruowany, by moc szczytowa była dostępna w pełnym zakresie przyspieszenia od zera do prędkości maksymalnej. Sama prędkość maksymalna jest do utrzymania nawet przy poziomie mocy ciągłej.

W innych markach może być inaczej, choć z reguły jest podobnie. W praktyce oznacza to, że kierowca nigdy nie odczuje mocy innej niż szczytowa w normalnych warunkach drogowych. Nawet jeśli, to moc szczytowa spada płynnie, a nie od razu do wartości mocy ciągłej.

Dostępność mocy szczytowej zależna jest od takich czynników jak temperatura otoczenia, temperatura akumulatora i obciążenie ogniw. W praktyce trudno w warunkach europejskich doprowadzić do sytuacji, kiedy moc szczytowa w samochodzie BMW nie będzie dla kierowcy dostępna.

Aby zachować jak najwyższą żywotność akumulatora auta elektrycznego należy unikać jego głębokiego rozładowania i nie ładować do poziomu ponad 80 proc. Wtedy nie tylko akumulator posłuży najdłużej, ale też najwygodniej będzie nam z niego korzystać. W tym mniej więcej zakresie ładuje się najwydajniej. Niektórzy producenci zalecają też zakres od 10 lub od 15 proc. Za chwilę jednak sami zrozumiecie, że jest to mniej istotne.

Dokładnie taki sam akumulator trakcyjny, lecz w mniejszej skali, występuje w autach hybrydowych plug-in (PHEV), które też ładujemy i też jeździmy korzystając wyłącznie z napędu elektrycznego. Dlaczego więc w ich przypadku nie ma takich zaleceń?

Prawda jest taka, że to, co widzimy na wskaźniku naładowania, nie odzwierciedla rzeczywistości. O ile w autach elektrycznych jest to zbliżone, o tyle w hybrydach plug-in rzeczywisty poziom naładowania akumulatora nie ma nic wspólnego z tym, który widzimy na komputerze.

Tak jest, ponieważ napęd elektryczny i akumulator w PHEV-ach są jedynie dodatkami i bez tego też samochód pojedzie. Nie zatrzymamy się, kiedy akumulator zostanie rozładowany do końca. Dlatego w PHEV-ach zawsze ładujemy do 80 proc. i nie jesteśmy w stanie tego przekroczyć. Zazwyczaj rozładowujemy do ok. 15-20 proc., choć wskaźnik pokazuje coś innego.

Podobnie może być w samochodach elektrycznych, w których realny zasięg jest zawsze wyższy niż ten, który pokazuje komputer. Akumulator też może nie być naładowany w 100 procentach, choć taką informację pokazuje elektronika pokładowa. Producenci samochodów mogą zmieniać tzw. bufory (dolny rozładowania i górny naładowania) np. w czasie akcji naprawczej czy liftingu modelu, a nawet za dodatkową opłatą. Może się to dziać nawet automatycznie, zależnie od temperatury.

Skoro już wiecie, że akumulator trakcyjny w hybrydzie plug-in nigdy nie jest rozładowany, choć mówi nam o tym komputer, to pewnie domyślacie się, że długotrwała jazda z rozładowanym akumulatorem szkodliwa nie jest.

Ku mojemu wielkiemu zaskoczeniu, technik BMW przyznaje, że praca silnika spalinowego w hybrydzie PHEV nie jest dla niego zdrowa i jest mocno obciążony. Jednak jednostki projektowane do takich aut są też do takich warunków przygotowane od podstaw. Głównie pod kątem budowy układu smarowania, który nie pozwala na szybkie spływanie oleju do miski olejowej, lecz zatrzymuje go na dłużej w kanałach, by skrócić czas dotarcia do newralgicznych części.

Mimo różnych technicznych zabiegów, nie zaleca się przy zimnym silniku wciskać pedału gazu w podłogę podczas jazdy na prądzie. Co zresztą niczym nie różni się od jazdy z zimnym silnikiem autem niehybrydowym.

Więcej niż od samej konstrukcji silnika zależy od strategii jego wykorzystania przez układ hybrydowy. Wielu producentów stosuje procedurę wstępnego rozgrzewania i smarowania zaraz po uruchomieniu auta lub już w czasie jazdy, kiedy układ chłodzenia nieco się rozgrzeje. Na kilkanaście czy kilkadziesiąt sekund silnik się włącza, by przygotować się do pracy przy większym obciążeniu. Jeśli w twojej hybrydzie motor spalinowy nieoczekiwanie się uruchamia na chwilę, by zaraz się wyłączyć, to dobra informacja, bo właśnie przygotował się do pracy.

W hybrydach PHEV z mocnym układem elektrycznym motor spalinowy nie zawsze musi pracować z maksymalną wydajnością, kiedy tylko kierowca wciśnie gaz w podłogę. Może przez 2-3 sekundy pracować ze średnim obciążeniem do czasu stabilizacji jego pracy, by dopiero po kilku sekundach dać pełną moc.

Generalnie chodzi o ładowanie DC, czyli prądem stałym, które nie występuje w samochodach typu PHEV, choć są wyjątki. Przykładem może być Mitsubishi, które oferuje model Eclipse Cross i oferowało do niedawna Outlandera PHEV. Te samochody można było ładować zwykłą ładowarką AC, ale też DC mocą do 22 kW.

Odpowiedź na pytanie jest prosta – chodzi o koszty. Ładowanie DC to oddzielny układ wymagający kilku podzespołów, w tym pokładowej ładowarki, które są kosztowne. Natomiast producenci i tak już drogich aut PHEV nie mają za wiele argumentów, by przekonać klientów do ich zakupu, a już na pewno nie mogą odstraszać ich ceną. Tylko z tego powodu nie stosuje się gniazd ładowania prądem stałym.

Technik BMW wyjaśnił, że każdy pożar samochodu, niezależnie od rodzaju napędu, jest niebezpieczny. Co do zasady w razie pożaru kierowca i pasażerowie powinni jak najszybciej oddalić się od auta i wezwać służby. Próby gaszenia samochodu elektrycznego, podobnie jak spalinowego, najczęściej i tak zakończą się niepowodzeniem.

W razie kolizji kończącej się odpaleniem poduszek powietrznych w samochodzie elektrycznym dochodzi do otwarcia styczników. Oznacza to, że układ wysokiego napięcia rozłącza się i z akumulatora prąd nie płynie już na pozostałe elementy. W razie pożaru, który nie był efektem kolizji, do otwarcia styczników może nie dojść, więc palące się auto elektryczne jest potencjalnie bardzo niebezpieczne i najlepiej go nie dotykać.