Continental Mild Hybrid
32

Mild Hybrid – samochodowa instalacja 48V, która obniża zużycie paliwa i dodaje mocy

Dzięki Mild Hybrid korzystającej z elektrycznej instalacji 48V nowe Audi A8 będzie jeszcze mocniejsze i oszczędniejsze. Mild Hybrid to półhybryda – coś pomiędzy pełnoprawną hybrydą, a tradycyjnym napędem wykorzystującym jedynie silnik spalinowy. Zapewnia również niższe zużycie paliwa i dodaje nieco mocy. Sprawdziłem co w praktyce daje nam to rozwiązanie w wykonaniu firmy Continentali. Czy będzie w stanie pomóc spełnić nadchodzące normy emisji spalin?

Nowe Audi A8 będzie wyposażone w Mild Hybrid. To rozwiązanie pośrednie pomiędzy tradycyjnie rozumianym silnikiem spalinowym, a pełną hybrydą, w przypadku której wspomniana jednostka spalinowa współpracuje z zespołem elektrycznym (silnik + mniejszy/większy zestaw akumulatorów).

Nowe Audi A8 z Mild Hybrid

Zapotrzebowanie na Mild Hybrid wynika stąd, że pełna instalacja hybrydowa istotnie podnosi koszty budowy samochodu, co niekoniecznie jest akceptowane przez kupujących. Toyota, która jest niewątpliwie liderem w produkcji takich samochodów, deklaruje, że 40% jej sprzedaży (liczone wraz z Lexusem) w Europie stanowią hybrydy. W przypadku innych producentów wygląda to tylko gorzej. Mild Hybrid wyciąga więc pierwszego asa z rękawa: Continental deklaruje, że szacowany, dodatkowy koszt takiej instalacji ma być niższy niż 1000 Euro.

Co to właściwie jest Mild Hybrid?

Mild Hybrid opiera się na dodatkowej instalacji elektrycznej korzystającej z napięcia 48V. Podstawą systemu jest drugi akumulator, tym razem litowo-jonowy, o stosunkowo małej – w porównaniu do tych wykorzystywanych w autach hybrydowych – pojemności (około 500 Wh) oraz maszyna elektryczna (za chwilę wyjaśnię co to dokładnie) o mocy około 6 kW (szczytowo do 15 kW) i momencie obrotowym 60 Nm. W porównaniu z typowymi hybrydami (nie Plug-In) akumulator ma więc przeciętnie 3-krotnie mniejszą pojemność, zaś moc jednostki elektrycznej jest około 10-krotnie niższa.

Wspomniana „maszyna elektryczna” to nowy element montowany bezpośrednio przy silniku i połączony z nim paskiem, który zastępuje alternator oraz rozrusznik. Zajmuje się on więc uruchamianiem silnika, a także ładuje akumulator. Może także przenosić bezpośrednio na wał korbowy pewien moment obrotowy – wspomniany wcześniej – który podnosi osiągi.

Jak działa Mild Hybrid?

Podobnie jak w przypadku tradycyjnych hybryd, energia zgromadzona w akumulatorze 48V pochodzi z rekuperacji (podczas swobodnego wytracania prędkości i/lub hamowania). Wykorzystywana jest ona w wielu celach: uruchamianie silnika, zasilenie urządzeń pokładowych jak klimatyzacja, audio, rozpędzanie sprężarki a także – i to jest najważniejsza nowość – wspomaga silnik spalinowy podczas przyspieszania. Ze względu na znacznie większą pojemność akumulatora, a także dużo większą maksymalną energię jaką może on dostarczyć w jednostce czasu, stwarza to wiele nowych możliwości i poprawia funkcjonowanie dotychczas już realizowanych czynności. Spójrzmy na przykłady typowych sytuacji, jakie spotykamy na drodze:

Continental Mild Hybrid

Renault Scenic z Mild Hybrid

Sytuacja nr 1: stoimy w korku lub na światłach. Silnik wyłącza się dzięki systemowi Stop-Start. W przypadku tradycyjnej instalacji elektrycznej klimatyzacja albo jest wyłączana na ten czas albo silnik spalinowy po kilku, góra kilkunastu sekundach włącza się ponownie. Przy Mild Hybrid pojemny i mocny akumulator zapewnia możliwość działania klimatyzacji także w trakcie postoju w korku.

Sytuacja nr 2: uruchomienie silnika po postoju (np. w korku). Wiele osób, szczególnie w samochodach z silnikiem diesla, wyłącza system Stop-Start ze względu na „ciężkie” uruchamianie silnika spalinowego w takiej sytuacji. Z Mild Hybrid takie uruchomienie jest znacznie szybsze, płynniejsze i nieporównywalnie bardziej komfortowe. W zasadzie trzeba się trochę skupić by wyczuć ten moment.

Continental Mild Hybrid

Sytuacja nr 3: nagle chcemy przyspieszyć, a jedziemy wykorzystując stosunkowo wysoki bieg (niska prędkość obrotowa silnika). Dzięki Mild Hybrid otrzymujemy całkiem spory zastrzyk mocy, bo moment obrotowy dostarczony przez elektryczne komponenty stanowi kilkadziesiąt procent całkowitej siły przyłożonej do wału korbowego w takiej sytuacji. Oznacza to znacznie żwawsze przyspieszanie przy niskich prędkościach obrotowych i wyraźną poprawę elastyczności silnika.

Sytuacja nr 4: jedziemy z prędkością np. 60 km/h i w oddali widzimy stojące w korku pojazdy lub czerwone światło. Zdjęcie nogi z pedału przyspieszenia w aucie Mild Hybrid oznacza całkowite wyłączenie silnika spalinowego. Oczywiście wspomaganie takich elementów jak układ kierowniczy pozostaje aktywne. Dzięki temu przez dłuższy czas silnik spalinowy jest wyłączony, a to oznacza większe oszczędności paliwa. Tym samym, tzw. tryb żeglowania nabiera nowego znaczenia, bo dotychczas w takiej sytuacji silnik działał w trybie biegu jałowego.

Czego nie potrafi Mild Hybrid? Poruszać samochód wyłącznie używając napędu elektrycznego. A przynajmniej nie umożliwia tego pierwszy poziom tego rozwiązania. Umieszczenie jednostki elektrycznej między silnikiem spalinowym, a skrzynią biegów oznacza de facto stworzenie tradycyjnego systemu hybrydowego.

Nowe Audi A8 z Mild Hybrid

48V ≠ Mild Hybrid

48-voltowa instalacja elektryczna wykorzystywana jest np. przez Audi do wstępnego napędzania kompresora doładowującego powietrze m.in. w SQ7 z silnikiem V8 TDI, co pozwoliło praktycznie wyeliminować efekt turbodziury w tym samochodzie. Nie jest to jednak element równoznaczny z z wykorzystaniem technologii Mild Hybrid. To po prostu dodatkowy pomysł na wykorzystanie większej mocy i pojemniejszej baterii 48-voltowej. Piszę o tym, gdyż część z Was mogłaby pomyśleć, że Mild Hybrid już zawitał w Audi.

Elektrycznie napędzany kompresor w Audi SQ7

Inna sprawa, że Mild Hybrid już jest obecne na rynku w wybranych samochodach, bo ma go np. Suzuki Baleno. Wygląda jednak na to, że właśnie teraz doczekamy się prawdziwego wysypu aut z tym rozwiązaniem. Do tego tematu wrócę jeszcze później.

Co realnie może dać Mild Hybrid?

Oprócz wspomnianych wcześniej zalet Mild Hybrid ma także pozwolić po raz kolejny zmniejszyć zapotrzebowanie na paliwo. Testy wskazują, że oszczędności wynoszą średnio około 17% (w mieście nawet 25%). Nie jest to oczywiście tak dużo, jak zapewnia tradycyjna hybryda, ale biorąc pod uwagę koszty implementacji, to istotna wartość.

Volkswagen Golf z Mild Hybrid

Jest to szczególnie ważne w kontekście nadchodzących limitów emisji szkodliwych substancji oraz nowych metod mierzenia zużycia paliwa (WLTP + RDE). Te wskazują bowiem, że już niebawem silniki wysokoprężne będą mogły emitować 10 mg/km tlenków azotu. W trakcie jazd próbnych miałem okazję sprawdzić to w praktyce w samochodzie Volkswagen Golf z silnikiem 2.0 TDI, do którego przypięty został cały zestaw pomiarowy przystosowany do metody RDE (Real Driving Emission). Samochód ten był wyposażony w system Mild Hybrid właśnie oraz zmodyfikowane paliwo.

Poniżej zamieszczam dosyć długi film reprezentujący fragmenty testu rozwiązania Mild Hybrid wyprodukowanego przez firmę Continental i przystosowanego do samochodu Renault Scenic z manualną skrzynią biegów, a także Volkswagen Golf TDI z „automatem” DSG. Czasu było ekstremalnie mało, wybaczcie więc spartańską jakość materiału.

Podsumowanie

Mild Hybrid to niewątpliwie ciekawe rozwiązanie, które moim zdaniem ma realną szansę stać się najpopularniejszym systemem hybrydowym w nadchodzących samochodach. Istotnie zmniejsza zużycie paliwa, a także poprawia komfort użytkowania. Jednocześnie cena, czy raczej dodatkowy koszt przy budowie samochodu, w tym przypadku deklarowany przez Continentala, jest w pełni akceptowalny. Dużą zaletą jest także fakt, że ogólny mechanizm działania jest stosunkowo prosty i raczej nie będzie mowy o ograniczeniach patentowych, jak ma to miejsce w przypadku przekładni planetarnej Toyoty, która to stanowi podstawę efektywności ichniejszych hybryd. Pytanie jakie nasuwa mi się w tym momencie brzmi: czy przypadkiem deklaracje wielu producentów, np. Škody, w sprawie bardzo wysokiego udziału aut z napędem hybrydowym nie uwzględniały właśnie techniki Mild Hybrid?