Cum funcționează o mașină mild-hibrid

Până acum ceva vreme, dacă voiai să alegi un automobil, nu aveai prea multe opțiuni atunci când venea vorba de combustibilul folosit. Existau două variante mari și late, una pe benzină, alta pe motorină. Încălzirea globală și poluarea accentuată au schimbat ecuația în industria auto și au dus la apariția altor tipuri de propulsoare. Acum avem de ales între benzină, motorină, biodiesel, LPG, CNG, energie electrică, motoare hibride, mild-hibride sau chiar hidrogen, pentru cei mai temerari. Motorina a fost serios afectată de scandalul Dieselgate, benzina încă produce mult CO2, hidrogenul este mai mult o variantă experimentală, iar electricele depind mult de infrastructură, deficitară mai ales în zonele acestea ale UE mai puțin dezvoltate. Așa apare avantajul unui hibrid. De câte tipuri poate fi și cum funcționează, vom vedea în cele ce urmează.

Hibridul nu este o invenție nouă. Primul patent în materie a fost înregistrat în anii ’70, dar producția de autovehicule cu acest tip de propulsie a fost doar în fază experimentală. Am putea spune că era hibrid a început cu adevărat pe scară largă odată cu lansarea în Japonia a Priusului, se întâmpla prin 1997. De atunci, veteranul japonez a ajuns deja la cea de-a cincea generație și multe facelifturi. Doar că în ultima vreme, hibridul a prins mai mult teren, pentru că împacă și emisia mai scăzută de dioxid de carbon - sub 100 de grame la km - cu lipsa stațiilor de încărcare necesare unei mașini electrice. Rezultatul este un consum mai mic de carburant și o autonomie mai mare. E drept că odată cu aceste artificii, în cele mai multe cazuri, se renunță la caii putere pentru obținerea unui mediu mai curat. Dacă până nu de mult, hibridul însemna un motor pe benzină, mai diferit decât cel clasic Otto, legat la o mașină electrică sincronă, acum și aici a intervenit diversificarea. Există hibride pe benzină, hibride pe motorină, hibide plug-in și mild-hibrid. Acestea din urmă au devenit din ce în ce mai prezente și permit constructorului să scadă noxele și să obțină taxe mai mici fără mari investiții și modificări tehnice

Putere în plus

Automobilele mild-hibrid au motor cu combustie internă, dar sunt echipate și cu un motor electric, care permite celui principal să fie oprit de fiecare dată când mașina decelerează, frânează sau este staționată, dar să poată fi repornită rapid. Vehiculele mild-hibrid pot fi dotate și cu frânare recuperativă, care permite alimentarea acumulatorului din energia cinetică a mașinii, fără disiparea ei sub formă de căldură. Automobilele mild-hibrid nu au însă un mod de propulsie pur electric. Motorul electric funcționează doar ca un ajutor la motorului de combustie internă și nu este capabil să alimenteze tracțiunea de unul singur. În principal, vehiculele mild-hibrid folosesc un sistem electric mai puternic decât sistemul tipic de 12 volți folosit pentru pornire. Sistemele de până la 48 volți, care sunt des folosite în campaniile de marketing, formează o pereche cu bateria vehiculului, prin intermediul unui motor electric sau al unui generator. Diferența față de sistemul clasic este că în loc să alimenteze mașina de unul singur, sistemul de 48 volți asistă motorul cu combustie internă în timpul accelerației. Sunt alimentate, în principal, sistemele accesorii și este permisă o folosință mai îndelungată a sistemului start-stop. Practic, motorul electric alimentat la 48 de volți înlocuiește alternatorul și demarorul, piese-standard la motoarele cu combustie internă. Astfel se îmbunătățește eficiența și economia de combustibil. În același timp, se livrează o putere suplimentară, chiar dacă nu e mare, motorului pe combustie.

Funcții speciale

Funcțiile sistemului mild-hibrid se activează, în principal, în timpul decelerării și frânării. Cele mai multe motoare mild-hibrid permit motorului pe benzină sau motorină să se oprească pentru 40 de secunde în timp ce motorul este inactiv, efectul direct fiind o scădere a consumului. Imediat ce șoferul ridică piciorul de pe frână și începe să accelereze, sistemul mild-hibrid restartează motorul cu combustie internă. Sistemul mild-hibrid alimentează și celelalte componente electrice ale automobilului, incluzând sistemul de control climatic, navigația, luminile, proiectoarele, sistemul de sunet și multimedia. Prin preluarea acestor funcții, bateria de 48 volți reduce cantitatea de energie pe care trebuie să o furnizeze motorul cu combustie internă. Anumite mărci folosesc bateria de 48 volți pentru a alimenta un turbocompresor electric, care are rolul de a mări puterea motorului, dar doar la viteze mici. Așa se obține un răspuns mai bun în putere al motoarelor pe benzină fără turbină.

Din ce e compus

Sistemele mild-hibrid, în majoritatea lor, conțin trei componente esențiale. Vorbim despre o bateria de 48 volți, un convertor de curent direct și o unitate generatoare, care poate fi și sub forma unei curele de alternator. Generatorul înlocuiește alternatorul cu un motor cu combustie internă. Acesta se conectează la arborele cotit al motorului și permite generatorului să facă un transfer de cuplu. Motorul folosește cureaua de distribuție pentru a pre-porni motorul după un start/stop, dar și pentru a mări puterea motorului în vederea creșterii accelerației. Prin folosirea pulsurilor de cuplu calculate, generatorul are și rolul de a reduce vibrația în momentele start/stop, dar și încărcătura, pentru a maximiza economia de combustibil. Generatorul furnizează și electricitate pentru bateria de 48 volți care alimentează celelalte părți electrice ale automobilului. Convertorul de curent și bateria de 48 volți, care este de capacitate mică în raport cu cea de pe automobilele electrice, sunt plasate, de obicei, în portbagaj sau sub bancheta din sapte.

Ce nu poate

Folosirea sistemului mild-hibrid ajută la îmbunătățirea consumului de combustibil și obținerea unei autonomii mai mari. Randamentul este situat, de obicei, la o economie de 10-15%. Uneori, pentru sistemele mai scumpe și mai eficiente, se ajunge chiar la un consum mai redus cu peste 20%. Costurile pentru producerea unui mild-hibrid sunt cu circa 30% mai reduse decât în cazul unui hibrid clasic, iar beneficiile sunt păstrate în proporție de pe 50%. Spre deosebire de hibridul full, mild-hibrid poate fi folosit și în tandem cu motoarele diesel. La un hibrid clasic, motorul electric, mult mai puternic decât cel folosit la mild-hibrid, este direct cuplat la propulsorul pe combustie. De aceea, motorul clasic este unul de tipul Atkinson, cu un ciclu de aprindere și funcționare diferit de cel Otto, folosit la automobilele care merg doar pe benzină. Dezavantajul unui mild-hibrid este însă că nu poate fi folosit cu sistem plug-in care permite încărcare la priză, asta pentru că vorbim de o baterie a cărei capacitate este de câțiva kwh și nu se pretează la o încărcare electrică, pentru că nu este folosită în principal pentru propulsie. Sistemele mild-hibrid sunt avantajoase datorită voltajului lor ridicat. În comparație cu bateriile standard de 12 volți, transmiterea puterii la voltaje mai mari este mai eficientă, iar bateria de 48 volți ajută pompele, ventilatoarele și diverse alte accesorii să funcționeze mai eficient și să disipeze mai puțină căldură, pentru că folosesc curenți de patru ori mai slabi în intensitate. Un alt avantaj este legat de pornirea pe timp de iarnă, care este mai facilă, pentru că avem la dispoziție o energie mult mai mare decât în cazul unei baterii clasice. Totuși, un mild-hibrid nu realizează o reducere a cantității de CO2 din atmosferă atât de importantă cum este cea a unui hibrid clasic, dar este o soluție de compromise, care poate face trecerea către alte motoare mai eficiente.

Fordul Puma produs în România, la Craiova, folosește sistemul mild-hibrid

Avantaje

- emisii CO2 mai mici

- consum mai redus

- taxe mai scăzute

Dezavantaje

- service mai costisitor

- nu poate funcționa în modul electric

- emisii mai mari decât la un hibrid clasic

Cifre

15% reducere medie a consumului

30% costuri mai mici de producție

48V, tensiunea de funcționare a unui mild-hibrid