Samochody elektryczne i hybrydowe (PHEV)

Motoryzacja ciągle się zmienia. Samochody są coraz bardziej bezpieczne, coraz lepiej wyposażone i coraz wygodniejsze. Największym wyzwaniem dla inżynierów jest stworzenie nowoczesnych napędów, które będą oszczędne, dynamiczne i ekologiczne. Dlatego też współczesna motoryzacja skierowała się w stronę elektryfikacji.

Motoryzacja ciągle się rozwija, bo ciągle stawia się przed nią nowe wyzwania.

• Na przestrzeni lat zmieniały się wymiary samochodów. Wiele modeli aut, które kiedyś zaliczano do klasy B (samochodów miejskich), obecnie jest zaliczanych do autosegmentu C, ze względu na wymiary. Wszyscy chcemy podróżować wygodnie i komfortowo, a do tego potrzeba przestrzeni.
• Na przestrzeni lat zmieniało się wyposażenie aut. Współczesne auto kompaktowe, jak np. SEAT Leon, ma na liście wyposażenia takie rozwiązania techniczne, które kilka lat wcześniej były dostępne jedynie dla pojazdów z autosegmentu premium.
• Na przestrzeni lat zwiększano bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów. Stosowano konstrukcje pochłaniające energię zderzenia, szereg wzmocnień, pirotechnicznie napinane pasy bezpieczeństwa i poduszki powietrzne. Wszystko po to, aby ochronić kierowcę i pasażerów przed skutkami wypadków. W ostatnich latach pojawiły się nowe rozwiązania techniczne, które umożliwiły zastosowanie nowej filozofii bezpieczeństwa. Zamiast chronić przed skutkami wypadków, można chronić przed samymi wypadkami. To dlatego standardowe wyposażenie aut marki SEAT obejmuje między innymi system przeciwzderzeniowy Front Assist, opracowany przez inżynierów Volkswagena. System ten monitoruje przestrzeń przed samochodem za pomocą głowic radarowych i w razie wykrycia zagrożenia ostrzega kierowcę, a może również zatrzymać pojazd samodzielnie. Auta są oczywiście wyposażone także w szereg innych systemów, np. chroniących przed wpadnięciem w poślizg, który jest częstą przyczyną wypadków. 

Rewolucyjne zmiany objęły też silniki samochodów. Pierwsza rewolucja nastąpiła w latach osiemdziesiątych, kiedy to możliwa stała się elektronizacja jednostek napędowych. Wtedy zaczęto stosować między innymi komputery sterujące pracą silników. Druga rewolucja pojawiła się na początku lat dziewięćdziesiątych, kiedy to zaczęto stosować pierwsze normy emisji spalin Euro.

• Oczekiwania wobec standardowych jednostek napędowych zasilanych benzyną i olejem napędowych rosły. Nabywcy żądali wysokiej mocy i niskiego zużycia paliwa.
• Ekolodzy i ustawodawcy żądali niskiego zużycia paliwa i niskiej emisji spalin.

Producenci zaczęli stosować nowe rozwiązania, takie jak układy zmiennych faz rozrządu, bezpośredni wtrysk paliwa i turbodoładowanie. Walkę ze szkodliwymi składnikami spalin toczyły katalizatory trójdrożne, filtry cząstek stałych (stosowane obecnie także w autach z silnikami benzynowymi), zawory recyrkulacji spalin EGR i układy selektywnej redukcji katalitycznej SCR (stosowane w najnowszych dieslach).

Ale na tym nie koniec. Wielu specjalistów uważa, że era spalinowych silników (benzynowych i wysokoprężnych oraz alternatywnych układów zasilania gazem LPG/CNG) bezpowrotnie się kończy. Dlatego motoryzacja zwróciła się w stronę elektryfikacji.

Samochody elektryczne w Polsce i na świecie

Napędy elektryczne były stosowane przez wiele firm w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat. Niektóre z powodzeniem (przykładem mogą być polskie pojazdy elektryczne Melex wykorzystywane między innymi na polach golfowych), inne bez powodzenia. Powodów było wiele, między innymi zbyt niska wydajność ówczesnych baterii, brak odpowiedniej infrastruktury do ładowania i wysokie ceny pojazdów (ze względu na małoseryjną produkcję).

W ostatnich latach to się zmieniło. Wszystko dzięki nowym możliwościom techniki.

• Pojawiły się napędy hybrydowe, będące połączeniem silnika elektrycznego i spalinowego (w większości benzynowego). Pierwsze układy hybrydowe wykorzystywały silnik elektryczny do wspierania pracy silnika spalinowego i zastępowania rozrusznika. Silnik elektryczny mógł być zamontowany np. na wale korbowym silnika spalinowego.
• Elektryczną rewolucję umożliwiły baterie litowo-jonowe, stosowane między innymi w laptopach i telefonach komórkowych. Zapewniają one bardzo dużą pojemność (nawet do 60 kWh w przypadku auta osobowego, co przekłada się na 300 – 500 km zasięgu) i zapewniają prąd o wysokiej mocy (360 – 600 V), mogący zasilać mocny silnik elektryczny. Baterie litowo-jonowe stosowane w samochodach wymagają chłodzenia i ogrzewania (odpowiada za to specjalny układ z płynem chłodniczym). Ważą kilkaset kilogramów i układa się je pod podłogą auta (działa to dobrze na środek ciężkości). Wiele firm motoryzacyjnych postanowiło wprowadzić do produkcji samochody w pełni elektryczne, które nie emitują żadnych zanieczyszczeń.

Przykładem nowoczesnego samochodu elektrycznego jest SEAT el-Born, zbudowany na platformie podłogowej MEB, opracowanej przez koncern Volkswagen. To nowoczesny crossover napędzany silnikiem elektrycznym o mocy 204 KM. Źródłem zasilania będzie wydajna bateria litowo-jonowa o pojemności 62 kWh, zapewniająca zasięg do 420 km (wg WLTP).

• W ostatnich miesiącach zaczęto wprowadzać do produkcji najnowsze hybrydy PHEV. Tak jak standardowe auta z napędem hybrydowym, wykorzystują one kombinowany napęd elektryczno-spalinowy. Ale to już diametralnie inna konstrukcja, czerpiąca wszystko, co najlepsze, z silnika elektrycznego i spalinowego. 

Co to jest hybryda PHEV?

Standardowy samochód elektryczny jest napędzany przez silnik elektryczny (synchroniczny lub asynchroniczny), zasilany prądem zmiennym o wysokim napięciu (360 – 600 V). Źródłem prądu jest bateria litowo-jonowa.

Hybryda PHEV to auto, w którym zastosowano nowoczesny silnik elektryczny, nowoczesny silnik spalinowy i baterię litowo-jonową o niedużej pojemności.

• Hybryda PHEV może poruszać się w trybie łączonym – można płynnie przechodzić pomiędzy napędem spalinowym a elektrycznym, w zależności od tego, w jakim terenie się poruszamy. Napęd spalinowy jest dobry na trasę, a elektryczny – do miasta.
• Hybryda PHEV pozwala na jazdę wyłącznie w trybie elektrycznym. To doskonałe rozwiązanie do miasta, pozwalające wjeżdżać także do stref tzw. ekologicznych. Zasięg wynosi do kilkudziesięciu kilometrów.

W tym trybie silnik spalinowy załącza się tylko po to, aby doładować baterię zasilającą silnik elektryczny.

• Baterię służącą do zasilania silnika elektrycznego można naładować bezpośrednio z sieci elektrycznej, korzystając ze zwykłego gniazdka 230 V, albo szybkiej ładowarki (na tzw. siłę). Standardowe ładowanie trwa do kilku godzin. W ten sposób nie trzeba zużywać benzyny na ładowanie baterii.

Jak działa hybryda PHEV?

Napęd w hybrydzie PHEV jest przenoszony na koła za pośrednictwem automatycznej skrzyni biegów. Może być to skrzynia bezstopniowa lub może być to nowoczesna, dwusprzęgłowa skrzynia automatyczna DSG (jak w autach SEAT), zmieniająca biegi w ułamku sekundy.

Kierowca może wybierać rodzaj napędu, z jakiego korzysta:

• Mieszany – komputer będzie samodzielnie stosować silnik elektryczny (przy jeździe miejskiej) i spalinowy (przy jeździe poza miastem albo w przypadku braku energii w akumulatorach przy jeździe miejskiej).
• Elektryczny – silnik spalinowy będzie uruchamiał się tylko wtedy, gdy bateria będzie ulegać rozładowaniu.

Można maksymalnie zmniejszyć koszty zużycia paliwa, jeśli bateria auta będzie ładowana z sieci elektrycznej. Średni koszt 1 kWh prądu to ok. 60 groszy. Ładowanie baterii do pełna z domowego gniazdka trwa 6 – 8 godzin. Baterię można ładować np. w nocy, kiedy to dodatkowo można w wielu domach korzystać z nocnej, tańszej taryfy prądu.

• Hybryda PHEV zapewnia świetną dynamikę jazdy. SEAT Leon 1.4 e-hybrid 204 KM przyspiesza do setki w 7,5 sekundy, a jego prędkość maksymalna to 220 km/h.
• Największą zaletą hybrydy PHEV jest niskie zużycie paliwa. Średnie zużycie paliwa w SEAT Leon 1.4 e-hybrid 204 KM wynosi od 1.1 do 1.3 l/100 km w cyklu mieszanym.

Hybryda PHEV zapewnia płynne przechodzenie pomiędzy napędem elektrycznym a spalinowym. To bardzo dobre rozwiązanie, albowiem:

• samochód ma bardzo duży zasięg;
• w mieście można korzystać tylko z cichego napędu elektrycznego;
• na trasach i w miejscach, gdzie nie ma ładowarek, auto korzysta z dynamicznego i oszczędnego silnika spalinowego.

Czy warto korzystać z hybrydy PHEV?

Hybryda PHEV ma całe mnóstwo zalet:

• Dobrze sprawdza się na krótkich trasach. Jednostka spalinowa musi rozgrzać się do optymalnej temperatury roboczej, aby móc zapewnić niskie spalanie i niski poziom emisji spalin, ale to wymaga przejechania kilkunastu kilometrów. Tymczasem wiele osób pokonuje trasy liczące zaledwie kilka kilometrów. Silnik elektryczny sprawdza się idealnie w eksploatacji tego typu.
• Komfortowe i zużywające mniej paliwa poruszanie się w korku. Automatyczna skrzynia biegów i napęd elektryczny sprawiają, że jazda jest komfortowa, a zużycie paliwa bardzo niskie.
• Jazda na samym silniku elektrycznym pozwala parkować auto (często za darmo) w samym centrum miasta, w tak zwanych strefach ekologicznych.
• Hybryda PHEV to świetne rozwiązanie dla wielu przedsiębiorców (na przykład taksówkarzy) i doskonałe narzędzie dla wielu zawodów (np. dla przedstawicieli handlowych).
• Hybryda PHEV to auto w pełni uniwersalne – dostosowane do jazdy w mieście i po trasach. Dzięki niej nie trzeba już wybierać pomiędzy małym samochodem miejskim a rodzinnym autem do dalekich podróży.
• Największą zaletą hybrydy PHEV jest bardzo niskie zużycie paliwa.
• Akumulatory w hybrydzie PHEV mogą być doładowywane dzięki odzyskiwaniu energii z hamowania (hamowanie odzyskowe-rekuperacyjne).

Hybrydę PHEV tankuje się tak samo jak standardowe auto benzynowe. Ładuje się ją za pomocą specjalnego przewodu elektrycznego z ładowarki domowej (wallbox) albo ze zwykłego gniazdka elektrycznego 230 V. 

SEAT Leon e-hybrid – samochód elektryczny czy hybryda?

Nowy SEAT Leon e-hybrid to bardzo nowoczesne auto kompaktowe o wyrazistej, sportowej linii nadwozia. Piękne, aerodynamiczne kształty, są podkreślone przez ostre linie przetłoczeń i reflektorów. Auto jest wielozadaniowe i dopracowane pod względem funkcjonalności. Samochód ma także świetne wyposażenie, od systemów komfortowych, po systemy wspierające pracę kierowcy i aktywne systemy bezpieczeństwa.

Ale to nie wszystko. Kolejna zaleta tego samochodu to napęd, nowoczesny napęd e-hybrid. SEAT Leon e-hybrid łączy w sobie zalety samochodu elektrycznego i spalinowego.

• Układ napędowy ma łączną moc 204 KM. Składa się on z nowoczesnego silnika benzynowego 1.4 TSI (z turbodoładowaniem i bezpośrednim wtryskiem paliwa) oraz silnika elektrycznego o mocy 75 kW. Napęd na koła przekazywany jest za pośrednictwem dwusprzęgłowej automatycznej skrzyni biegów DSG.
• Baterie można ładować ze standardowego gniazda 230 V (6 godzin) albo z ładowarki wallbox (3,5 godziny).
• Łączny zasięg auta wynosi do 800 km, a to pozwala na wygodne planowanie najdalszych podróży.
• Podstawowym źródłem napędu auta jest silnik elektryczny. Silnik spalinowy uruchamia się tylko w razie konieczności – przy wyładowanych bateriach albo przy większych obciążeniach. Pozwala to na niezwykle niskie zużycie paliwa – średnio od 1.1 do 1.3l/100 km. Przekłada się to na bardzo niskie koszty eksploatacji samochodu.
• Napęd elektryczny pozwala na przejechanie do 60 kilometrów bez konieczności uruchamiania silnika spalinowego. Wystarczy tylko naładować baterię.
• Auto doskonale radzi sobie podczas eksploatacji typowo miejskiej. Nie trzeba obawiać się przyspieszonego zużycia silnika spalinowego ani zapchania filtra cząstek stałych.
• Kierowca może liczyć na bardzo wysoki komfort podróży.
• SEAT Leon e-hybrid może bez problemu wjeżdżać do stref ekologicznych w miastach, a do tego często korzystać także z darmowego parkowania.

SEAT Leon e-hybrid to hybryda, która łączy w sobie zalety samochodu elektrycznego i spalinowego. Dzięki temu eliminuje też wady obydwu rozwiązań.

Samochody elektryczne i samochody hybrydowe (spalinowo-elektryczne) to przyszłość współczesnej motoryzacji. Nowoczesne technologie pozwalają na znaczące zmniejszenie kosztów podróży i emisji spalin.

SEAT Tarraco e-HYBRID

Nowy SEAT Tarraco e-HYBRID to najmocniejszy SUV w ofercie SEAT-a: połączenie silnika 1.4 TSI o mocy 245 KM z technologią e-HYBRID* . Jego wyjątkowa przestrzeń i najnowocześniejsze technologie zapewnią komfort całej rodzinie, a możliwość bezemisyjnej jazdy miejskiej, pomoże Wam zmniejszyć zużycie paliwa i zaoszczędzić pieniądze.

Dzięki napędowi hybrydowemu nie musisz iść na żadne kompromisy: możesz mieć wszystko! W mieście korzystaj z napędu hybrydowego, a w dłuższej trasie – ciesz się mocą silnika benzynowego. Jak to działa? To proste: SEAT Tarraco e-HYBRID pozwala na przejazdy bezemisyjne do 49 km. Następnie auto płynnie przełącza się na benzynę, aby uzyskać łączny zasięg do 730 km* na otwartej drodze.

Jak ładować SEAT-a Tarraco e-HYBRID? Możesz skorzystać z ogólnie dostępnych ładowarek do samochodów elektrycznych lub zamontować specjalną ładowarkę w swoim garażu. Jeśli zdecydujesz się na inteligentną ładowarkę SEAT Charger Connect lub SEAT Charger Pro otrzymasz możliwość sterowania nią zdalnie, dzięki specjalnej aplikacji. Dzięki temu możesz ustawić ładowanie na konkretną godzinę tak, by skorzystać z niższej oferty cenowej i zaoszczędzić pieniądze.

Jak działa samochód elektryczny?

Współczesne auta elektryczne korzystają z napędu zbudowanego z następujących podzespołów:

• Silnika elektrycznego prądu zmiennego wraz z falownikiem. W samochodach z napędem na obie osie stosuje się dwa silniki. Jeden silnik napędza koła jednej osi. Silnik elektryczny jest niewielki, jego rozmiar można porównać do piłki nożnej. 
• Baterii litowo-jonowej, zbudowanej z kilku tysięcy ogniw. Bateria montowana jest płasko pod podłogą samochodu elektrycznego. Dzięki temu nie zabiera miejsca, a poza tym takie jej umiejscowienie bardzo dobrze wpływa na prowadzenie auta, ze względu na nisko i idealnie rozmieszczony środek ciężkości. Bateria litowo-jonowa może mieć pojemność od 30 do 120 kWh. Od jej pojemności zależy zasięg samochodu. Bateria jest bardzo duża i waży minimum kilkaset kilogramów.
• Jednobiegowej skrzyni redukcyjnej, która przekazuje napęd na koła jednej (napędzanej) osi. Skrzynia jest przeznaczona do zmiany kierunku jazdy (jazda do przodu, jazda do tyłu) i zastosowania jednego przełożenia pomiędzy silnikiem a kołami.
• Akumulatora samochodowego 12V, który służy do startu elektroniki samochodowej i podtrzymania zasilania po wyłączeniu napędu.
• Rozbudowanego układu chłodzenia i ogrzewania. Układ chłodzenia ma za zadanie obniżenie temperatury pracującego silnika elektrycznego, falownicy oraz elementów elektronicznych, które grzeją się podczas pracy. Ponadto układ chłodzi ogniwa baterii litowo-jonowej podczas jazdy i podczas ładowania.

W trakcie chłodnych i mroźnych dni, część układu chłodzenia, odpowiedzialna za chłodzenie baterii, podgrzewa płyn chłodniczy za pomocą elektrycznych grzałek. Dzięki temu układ podtrzymuje odpowiednią temperaturę ogniw baterii litowo-jonowej, aby zapewnić im optymalne warunki do pracy i optymalną wydajność baterii.

Specyfika samochodu elektrycznego wymaga także pewnych zmian w konstrukcji innych układów. Zatem w samochodzie elektrycznym stosuje się elektryczne wspomaganie układu kierowniczego (możliwe jest zastosowanie układu elektrohydraulicznego) i układ klimatyzacji samochodowej z elektrycznie napędzaną sprężarką klimatyzacji. Ogrzewanie auta jest możliwe dzięki nagrzewnicom elektrycznym albo zamontowanej pompie ciepła powietrze-powietrze. 

Zalety samochodów elektrycznych

Samochody elektryczne są ciche, świetnie się prowadzą (idealnie ustawiony środek ciężkości) i mają bardzo dobre przyspieszenie. W ich wnętrzu jest mnóstwo miejsca, dzięki temu, że pojazd nie ma dużego silnika, skrzyni biegów i wałów napędowych. Producenci montują w nich nowoczesne systemy informacyjno-multimedialne, a także instrumenty pokładowe informujące o poziomie naładowania baterii.

Poza tym są wyposażone tak samo jak współczesne auta spalinowe.