Coraz częstszym elementem wyposażenia nowych aut jest układ mild hybrid. W jakim celu jest stosowana tzw. miękka hybryda i jakie korzyści płyną z tego rozwiązania?
Silnik spalinowy, choć systematycznie udoskonalany na przestrzeni ponad 100 lat, ma swoje ograniczenia. Jest najbardziej efektywny, a więc zużywa najmniej paliwa, w określonym zakresie obrotów. Dlatego samochody spalają najmniej paliwa podczas jazdy z umiarkowanymi prędkościami na trasie. Z kolei zapotrzebowanie na paliwo jest zwykle największe w cyklu miejskim. Wynika to z faktu, że podczas rozpędzania samochodu silnik spalinowy potrzebuje największych ilości benzyny lub oleju napędowego.
W trakcie hamowania energia włożona w rozpędzanie pojazdu przed dekady była bezpowrotnie tracona – zamieniała się w ciepło wydzielające się w trakcie tarcia o siebie tarcz i klocków albo bębnów i szczęk. Straty można było ograniczyć poprzez umiejętne hamowanie silnikiem. Wystarczy obserwować drogę i w odpowiednim momencie zdjąć nogę z pedału gazu. W takiej sytuacji wtryskiwacze przestawały podawać paliwa do cylindrów, a auto wytracało prędkość za sprawą oporów stawianych przez zespół napędowych. Odpowiednią techniką jazdy można było więc zaoszczędzić nieco na paliwie, a do tego spowolnić zużycie elementów układu hamulcowego.
Mimo wszystko to jednak tylko ograniczanie strat, a nie czerpanie korzyści z procesu wytracania prędkości. Koncerny postanowiły zmienić trend. Pierwszą przymiarką były układy stop-start oraz inteligentne alternatory. Pierwsze wygaszały silnik na czas postoju, a drugie – intensywnie ładowały akumulator po zdjęciu nogi z gazu, natomiast w pozostałych sytuacjach – gdy nie było to absolutnie koniecznie – nie pracowały, co zmniejszało obciążenie silnika, a więc i spalanie.
Kolejnym etapem ewolucji było pojawienie się rozwiązań typu mild hybrid. Przykład produkowanego w Polsce Fiata 500 pokazuje, że mogą być one z powodzeniem stosowane w modelach, których hybrydyzacji nie brano pod uwagę na etapie projektowania samochodu. Zaletami systemu tzw. miękkiej hybrydy jest zwartość, niska masa i relatywna prostota. Każdy z producentów może zbudować ten system na swój własny sposób, ale za książkowy przykład można uznać ten, pracujący w Fiacie 500 z napędem 1.0 Hybrid.
Składa się on z przymocowanego do silnika benzynowego alternatoro-rozrusznika. Ma on kilka ról. Po pierwsze – odpowiada za uruchamianie silnika benzynowego. W Fiacie 500 komponent elektryczny ma moc 5 KM, a więc kilkukrotnie wyższą od rozwijanej przez klasyczne rozruszniki, co sprawia, że rozruch silnika przebiega szybciej i płynniej. W efekcie układ start-stop działa sprawniej i może przekonać do siebie nawet kierowców, którzy nie przepadają za tym rozwiązaniem. Co więcej – system jest na tyle responsywny, że wygaszanie silnika spalinowego może następować w trakcie jazdy – wystarczy, że prędkość nie przekracza 30 km/h, a kierowca ustawi dźwignię lewarka skrzyni biegów w pozycję neutralną.
Po zdjęciu nogi z gazu czy lekkim naciśnięciu na hamulec elektronika uruchamia odzysk energii – związana z ruchem energia kinetyczna jest zamieniana w energię elektryczną. Skutkuje to zwiększeniem oporu stawianego przez alternatoro-rozrusznik, a więc i systematycznym spadkiem prędkości. Mamy więc do czynienia z hamowaniem zespołem napędowym, które nie jest jednak bezproduktywne – wytracaniu prędkości towarzyszy uzupełnianie prądu w dodatkowym akumulatorze 12 V systemu mild hybrid, który zostanie spożytkowany w fazie rozpędzania czy poprawienia elastyczności podczas wyprzedzania.
W hybrydowym Fiacie 500 magazynem energii jest akumulator o pojemności 11 Ah. Niewielkiej, ale w zupełności wystarczającej do zapewnienia energii do wspomagania silnika spalinowego w kluczowych momentach, bez jednoczesnego podnoszenia kosztu i masy samochodu czy wymuszania istotnych ingerencji w jego budowę.
Jak układ mild hybrid sprawdza się w praktyce? W Fiacie 500 1.0 Hybrid zmierzony w trakcie testów czas rozpędzania od 60 do 100 km/h na czwartym biegu skrócił się do 12,2 s z 14,7 s względem starszej wersji 1.2. Z kolei na ostatnim biegu, a więc odpowiednio szóstym i piątym, przejście w zakresie 80-120 km/h zajmuje odpowiednio 22,2 s oraz 25,6 s. Elektryfikacja napędu oraz zastąpienie silnika 1.2 R4 znacznie nowocześniejszym konstrukcyjnie 1.0 R3 korzystnie wpłynęło też na spalanie, które w zależności od warunków waha się w zakresie 4,2-6,5 l/100 km. To 0,5-1 l/100 km mniej niż jest obserwowane w wersji 1.2.
Systemy mild hybrid, znane też jako miękkie hybrydy, są więc sprzymierzeńcem kierowców. Ich działanie z punktu widzenia kierującego jest trudne do zauważenia. W Fiacie 500 przebieg procesu, a więc procesu ładowania akumulatora systemu hybrydowego czy późniejszego zużywania prądu można śledzić w jednej z zakładek komputera pokładowego. Są za to wymierne korzyści w postaci zmniejszenia zużycia paliwa oraz poprawy elastyczności.
