W samochodach hybrydowych spotkamy się z określeniem mocy systemowej (łącznej) układu napędowego. Co oznacza ten termin? Jak się oblicza moc hybrydy?
Przed zakupem samochodu – czy to nowego, czy używanego – zdecydowana większość potencjalnych zainteresowanych wertuje tabelki z danymi technicznymi. Jednym z najbardziej istotnych dla użytkowników parametrów silnika jest moc maksymalna. Kiedyś sprawa była prostsza, bo dostępne były wyłącznie samochody z jednostkami spalinowymi i moc konkretnego silnika była od początku jasna. W dobie stopniowej elektryfikacji aut ten parametr uległ jednak sporym zmianom. Mowa głównie o pojazdach hybrydowych, w których specyfikacjach znajdziemy kilka wartości mocy maksymalnej, w tym tzw. moc systemową (łączną). Jak wobec tego rozumieć to pojęcie i z czego się ono bierze?
Moc maksymalna silnika. Jak ją obliczyć?
Moc silnika w dużej mierze wynika z generowanego przez niego momentu obrotowego, czyli siły, jaką jest w stanie wytworzyć jednostka napędowa. W żadnym z typów silników nie jest ona stała, a zależna od obrotów, z jakimi „kręci się” silnik. Producenci aut w tabelach z danymi technicznymi podają wartości maksymalnego momentu obrotowego, podkreślając, że jest on uzyskiwany w danym zakresie obrotów (np. 320 Nm/1500-4100 obr./min.). Jest to tym samym parametr określający największą efektywność silnika (w niutonometrach – Nm), przy okazji informujący o tym, w jakim przedziale obrotów jest możliwy do uzyskania. Kierowca odczuwa moment obrotowy zazwyczaj po tym, jak auto radzi sobie pod dużymi obciążeniami – np. podczas jazdy z przyczepą lub pod górkę. Im jest on większy, tym łatwiej w takich warunkach swobodnie przyspieszyć. Oczywiście trzeba pamiętać, by robić to w odpowiednim zakresie obrotów.
Z tego też powodu maksymalny moment obrotowy ma równie ważne (jak nie większe) znaczenie jak moc maksymalna samochodu, która określa ilość pracy wykonanej w konkretnym czasie (im większa moc, tym silnik szybciej rozpędzi samochód). Moc oblicza się bowiem poprzez pomnożenie wartości momentu obrotowego i prędkości obrotowej silnika. Celem uzyskania mocy maksymalnej trzeba uzyskać iloczyn wartości maksymalnego momentu obrotowego z wartością określającą prędkość obrotową, w jakiej jest on uzyskiwany. Wynik działania trzeba jeszcze podzielić przez 9549,3, czyli współczynnik wynikający ze zmiany jednostek. Otrzymana wartość mocy wyrażona jest w kilowatach (kW). Aby zamienić go na konie mechaniczne (KM), trzeba pomnożyć go przez 1,36.
Moc systemowa. Co to takiego?
Gdy samochód napędzają dwa silniki takiego samego rodzaju (np. dwa silniki elektryczne), moc maksymalną napędu określa się mianem mocy sumarycznej. To nic innego jak wynik dodania ze sobą mocy obydwu jednostek napędowych. Takie działanie nie znajdzie jednak zastosowania w autach napędzanych silnikami różnego rodzaju, np. spalinowym i elektrycznym. Mowa tu głównie o mocno rozpowszechnionych w ostatnich latach samochodach hybrydowych. W nich maksymalną moc układu określa tzw. moc systemowa. Z czego ona wynika?
Konieczność stosowania parametru mocy systemowej wynika z różnej charakterystyki pracy silników spalinowych i elektrycznych. Wyznaczają się innym przebiegiem momentu obrotowego, z którego też wynika moc silnika. W dużym uproszczeniu, silniki spalinowe uzyskują maksymalny moment obrotowy w okolicach 1500-5000 obr./min. (w zależności np. od tego, czy mamy do czynienia z jednostką turbodoładowaną lub wolnossącą, dieslem lub silnikiem benzynowym). Z kolei silniki elektryczne oferują maksymalny moment obrotowy niemal od razu. Wobec tego w przedziale obrotów korzystnym dla silnika elektrycznego (czyli podczas niskich obrotów) jednostka spalinowa dopiero się „rozkręca”. Natomiast przy wyższych obrotach wydajność silnika „na prąd” zaczyna spadać, a silnik benzynowy czy diesel pracują w optymalnych warunkach.
Jak się liczy moc hybrydy?
Podobnie jak moment obrotowy, obydwa silniki mają też różny stopień oddawania mocy, dlatego parametry mocy maksymalnych jednostek spalinowych i elektrycznych nie można do siebie dodać, by uzyskać rzeczywistą maksymalną moc całego napędu. W tym celu wyliczana jest moc systemowa układu napędowego, która jest najwyższą sumą mocy silników przy konkretnej prędkości obrotowej silnika. Zwykle jest ona niższa od teoretycznej mocy sumarycznej obydwu silników i jest osiągana w innych zakresach obrotów niż ma to miejsce w oddzielnych jednostkach napędowych. O podobnej wartości mocy systemowej i sumarycznej można jedynie mówić w przypadku hybryd z silnikami Diesla, których obydwa silniki (elektryczny i wysokoprężny) charakteryzują się zbliżoną krzywą momentu obrotowego.
Moc systemowa napędu hybrydowego przeważnie mieści się między wartością mocy silnika spalinowego a sumą mocy obydwu jednostek. Dla przykładu: Toyota Prius III ma silnik benzynowy o mocy 99 KM i elektryczny rozwijający 80 KM, ale moc systemowa układu wynosi „tylko” 136 KM. O jeszcze większych różnicach można mówić w przypadku hybryd z dodatkowymi silnikami elektrycznymi (np. napędzającymi konkretną oś), w których „bonusowe” kilkadziesiąt koni mechanicznych przekłada się jedynie na symboliczny wzrost mocy systemowej. To samo można powiedzieć o hybrydach plug-in. Przykład: Toyota RAV4 2.5 Hybrid osiąga 306 KM mocy systemowej, która uzyskiwana jest ze 185-konnego silnika 2.5 i dwóch elektrycznych – 182 KM i 54 KM.
Polecamy również:
Dlaczego nie warto kupować hybryd?
Co oznaczają skróty na hybrydach i „elektrykach” (HEV, BEV, PHEV itp.)?
