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?

  • Adi

    Ciekawe. A po co zatem jest jeszcze zwykły akumulator i jak jest on ładowany?

    • Tomasz Niechaj

      Wciąż pozostaje, pewnie jako zabezpieczenie. Ładowanie odbywa się przez przetwornik DC-DC ze wspomnianej „maszyny elektrycznej”

    • Bartłomiej

      Lipo trafia szlag w ujemnych temperaturach.

  • Robert

    Ja bym już zakładał że deklaracje udziału hybryd uwzględniają właśnie mild hybrid. Obym się mylił

  • Gruby81

    Wiadomo ile dodatkowych kilogramów trzeba wrzucić do auta w związku z 48V?

    • Daniel Markiewicz

      hehe dokładnie, to jest jak z promocjami w markecie, podnosimy cenę by ją przekreślić i napisać niższą. czyli dokładamy masy do samochodu żeby mulił ale od czasu do czasu coś się załączy(jak się podładuje bateria) i samochód będzie ciut szybszy, za to w wynikach spalania w labolatorium wyjdzie mniejsza cyferka więc samochód będzie spełniał jakieś tam normy spalania.

    • Extreeme

      Czy przypadkiem Tesla nie jest najcięższym samochodem w swoim segmencie?

    • Daniel Markiewicz

      ponad 2,5 tony mimo tego że blachy są w większości z aluminium a nie stali. stalowa jest tylko rama i podwozie

    • Extreeme

      700 a nawet 800 kg więcej od rywali :) Już wiem dlaczego Tesla tak kiepsko jeździ po zakrętach

    • Daniel Markiewicz

      nie jeździłem ale podobno właśnie dobrze trzyma się zakrętów, wręcz zaskakująco dobrze. cała dodatkowa masa jest poniżej środka ciężkości a silniki są na osiach

    • Extreeme

      Ja też nie jeździłem ale opinie kierowców wyścigowych są jasne. To auto nie skręca, a przynajmniej bardzo słabo to robi

    • Daniel Markiewicz

      pewnie na warunki drogowe wychodzi dobrze a na wyścigowe już nie, no ale to nie jest auto wyścigowe, przyspieszenie jest robione by pokazać możliwości silnika

    • Extreeme

      Opel Vectra ponoć też wychodzi dobrze w zakrętach w warunkach drogowych, a wszyscy wiedzą jak kiepsko to auto skręca

    • LinekPark

      On zamówił Teslę. Więcej mówić nie trzeba.

  • Tomek Niewinnian

    samochodowa instalacja, która obniża zużycie paliwa i dodaje mocy?

    LPG :D

    • Karol

      I jest bardziej ekologiczna :)

    • gom1

      Turbinka Kowalskiego.

    • Tomek Niewinnian

      z takich wynalazków dodałbym jeszcze magnetyzery :)

    • gom1

      I po co wydawać cztery koła? :-D

    • Bartłomiej

      2-krotny spadek kosztów jazdy+ 10-20% spadek emisji CO2. :)

    • Tomek Niewinnian

      innowacja! a nie jakieś tesle i inne takie :)

  • akki

    tja a te wlaczanie i wylaczanie silnika jest bardzo efektywne energetycznie, przeciez rozruch kosztuje, do tego czesty cykl start-stop ma wplyw na zywotnosc poszczegolnych czesci silnika, amplitudy temperatur silnika etc…

    • Extreeme

      Tutaj te wyłączenia silnika masz dużo dłuższe a tym samym samych restartów jest mniej. Auta ze start stop jeżdżą od kilku już lat i nie obserwuje się skutków ubocznych poza droższymi akumulatorami

    • Tomasz Niechaj

      48-voltowa instalacja rozwiązuje wiele takich problemów. Np. dba np. o właściwą temperaturę katalizatora (w razie konieczności dogrzewany on jest elektrycznie właśnie). Sam start silnika nie obniża jego żywotności. Żywotność obniża jazda z zimnym olejem. Szacuje się, że pierwsze 5-10 km jazdy z silnym silnikiem odpowiada zużyciu mniej więcej 200-300 km jazdy z ciepłym silnikiem.

  • Karol

    Zobaczymy ile w Polsce rzeczywiście trzeba będzie dopłacić. 4000 zł nie brzmi jakiś strasznie ale to i tak sporo

  • barens

    Ja za to czekam az toyota przestanie sciemniac w swoich samochodach hybrydowych z bateriamy o zasiegu 2km ktore zajmuje miejsca o objetosci jakby mialy pojemnosc na 150-200km, cena durnej hybrydy toyoty to okolo 100tys. pln ktora na pradzie jedzie 2km doslownie, a cena modelu3 w usa to 35k$

    hybrydy mild to bezsens, pradu ma byc conajmniej na realne 50-100km by dojechac do pracy, zreszta hybryda mild jest suzuki baleno i jak pamietam duzo to nie daje a kosztuje swoje, kompletny bezsens

    • Extreeme

      35K masz bez VAT. Hybrydowa Corolla (nasz Auris) kosztuje tam poniżej 20K, a więc model 3 jest droższy o 75%. Gdzie więc podobna cena? Teslą model 3 nie zajedziesz dalej jak realnie 300 km (przy prędkości autostradowej). Ile czasu zajmie Ci przejechanie np. 600 km hybrydą Toyoty a ile Teslą nawet jeśli po drodze będziesz miał superchargera

    • Daniel Bąk

      Na auta elektryczne jest 7.5k dolara zwrotu podatku u USA

  • Piotr Potulski

    „(…) dużo większą maksymalną moc prądu jaki może on dostarczyć w jednostce czasu” – to jakaś nowa fizyka jest. Moc to praca dostarczona w jednostce czasu, więc trochę nie za bardzo jest sens wprowadzać Niechaje [J/s^2].

    • Tomasz Niechaj

      Racja. Zapędziłem się, bo miałem na myśli energię, a napisałem moc. Moc już uwzględnia czas.

    • Piotr Potulski

      Strzeż się – fiziks nazis są wszędzie ;)

  • Zupełnie bezsensowny półśrodek. Europejczykom nie idzie z hybrydami i elektrykami to naprędce wymyślili takiego potworka zamiast posiedzieć jeszcze kilka miesięcy w laboratoriach. Byłbym w stanie zrozumieć taki zabieg, gdyby instalację można było założyć do każdego istniejącego auta w serwisie za 1000 euro. Toyota i Mitsu robią już hybrydy plug in a ci wyskoczyli, że będą robić półhybrydę. To jak nowe lepsze lotki do sterowca, podczas gdy latają już Beingi 747.