W ostatnich latach samochody hybrydowe zyskały ogromną popularność, przede wszystkim ze względu na możliwość ograniczenia zużycia paliwa oraz redukcji emisji CO₂. Dzięki połączeniu silnika spalinowego z elektrycznym, pojazdy te łączą zalety obu napędów. Kluczowym elementem ich działania jest jednak akumulator, który odpowiada za magazynowanie energii elektrycznej i zasilanie silnika elektrycznego. W zależności od konstrukcji pojazdu, rodzaju hybrydy oraz wymagań technicznych, stosuje się różne technologie akumulatorów. W tym artykule szczegółowo wyjaśniamy, jakie rodzaje akumulatorów występują w samochodach hybrydowych, jakie są ich cechy, zastosowania i różnice.
1. Jakie rodzaje akumulatorów znajdziemy w samochodach hybrydowych?
W samochodach hybrydowych najczęściej spotykamy trzy typy akumulatorów. Każdy z nich charakteryzuje się inną budową, wydajnością oraz odpornością na czynniki zewnętrzne.
a) Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH)
Na początku warto wspomnieć o akumulatorach NiMH, które były pionierami w technologii hybrydowej. Choć z czasem ustępują miejsca nowszym rozwiązaniom, wciąż cieszą się uznaniem ze względu na trwałość i stabilność.
Cechy charakterystyczne:
-
Są bardzo odporne na częste cykle ładowania i rozładowania,
-
Charakteryzują się dużą niezawodnością,
-
Posiadają jednak mniejszą gęstość energii i większą wagę w porównaniu do nowoczesnych rozwiązań litowo-jonowych.
Zastosowanie:
Najczęściej spotykane w starszych modelach hybrydowych, takich jak np. pierwsze generacje Toyoty Prius.
b) Akumulatory litowo-jonowe (Li-ion)
Wraz z postępem technologicznym coraz częściej stosuje się akumulatory litowo-jonowe, które stały się standardem w nowoczesnych hybrydach.
Cechy charakterystyczne:
-
Posiadają znacznie wyższą gęstość energii niż akumulatory NiMH,
-
Są lżejsze i bardziej kompaktowe,
-
Umożliwiają szybsze ładowanie i lepsze osiągi,
-
Wymagają zaawansowanego systemu zarządzania temperaturą ze względu na wrażliwość na przegrzewanie.
Zastosowanie:
Powszechnie używane w modelach takich jak Hyundai Ioniq, Toyota RAV4 Hybrid czy Honda CR-V Hybrid, zarówno w standardowych hybrydach (HEV), jak i hybrydach typu plug-in (PHEV).
c) Akumulatory litowo-polimerowe (LiPo)
To rozwinięcie technologii Li-ion, w którym zamiast ciekłego elektrolitu stosuje się żel polimerowy. Dzięki temu można je formować w bardziej elastyczne kształty.
Cechy charakterystyczne:
-
Niewielka waga i możliwość dowolnego kształtowania,
-
Wydajność zbliżona do klasycznych akumulatorów Li-ion,
-
Większe ryzyko uszkodzeń mechanicznych i termicznych.
Zastosowanie:
Najczęściej wybierane w sytuacjach, gdy konstrukcja pojazdu wymaga dokładnego dopasowania ogniw do ograniczonej przestrzeni.
2. Jakie typy akumulatorów znajdują się w samochodzie hybrydowym?
Warto podkreślić, że w samochodach hybrydowych funkcjonują dwa różne systemy akumulatorów, które pełnią zupełnie inne role.
a) Akumulator trakcyjny (wysokonapięciowy)
To podstawowy akumulator, który zasila silnik elektryczny i magazynuje energię z rekuperacji (odzyskiwania energii podczas hamowania).
Cechy:
-
Napięcie od 100 V do nawet 400 V,
-
Wykonany z ogniw NiMH, Li-ion lub LiPo,
-
Współpracuje z układem napędowym i systemem zarządzania energią.
b) Akumulator 12-woltowy (niskonapięciowy)
Ten akumulator obsługuje tradycyjne systemy elektryczne, takie jak oświetlenie, system multimedialny czy centralny zamek.
Cechy:
-
Często klasyczny kwasowo-ołowiowy lub AGM,
-
Działa niezależnie od głównego układu trakcyjnego.
3. Jaką rolę pełnią akumulatory w różnych typach hybryd?
W zależności od rodzaju hybrydy, akumulatory pełnią nieco inne funkcje:
a) Hybrydy równoległe (HEV)
Tutaj akumulator wspomaga silnik spalinowy przy przyspieszaniu oraz magazynuje energię odzyskaną z hamowania, ale nie umożliwia dłuższej jazdy wyłącznie na prądzie.
b) Hybrydy plug-in (PHEV)
Dzięki większej pojemności baterii, umożliwiają jazdę na napędzie elektrycznym nawet do 100 km. Można je ładować z gniazdka.
c) Hybrydy szeregowe
Silnik spalinowy pełni tu rolę generatora, który produkuje energię dla silnika elektrycznego. Akumulator staje się głównym źródłem zasilania dla napędu.
4. Czym powinien charakteryzować się idealny akumulator do hybrydy?
-
Dużą liczbą cykli ładowania i rozładowania – żywotność to podstawa,
-
Lekkością i kompaktową konstrukcją – dla oszczędności miejsca i masy,
-
Wysoką efektywnością energetyczną,
-
Systemem zarządzania termicznego – zapewniającym bezpieczną pracę w każdych warunkach.
5. Przykłady zastosowania różnych technologii akumulatorów w praktyce
-
Toyota Prius – starsze modele używają NiMH, nowe – Li-ion,
-
Hyundai Ioniq PHEV – wyposażony w nowoczesne, wydajne akumulatory Li-ion,
-
BMW i3 REx – wykorzystuje Li-ion w konfiguracji z dodatkowym generatorem spalinowym.
Podsumowanie
Podsumowując, akumulatory w samochodach hybrydowych odgrywają absolutnie kluczową rolę, zarówno w kontekście napędu, jak i efektywności pojazdu. Wybór technologii – czy to NiMH, Li-ion, czy LiPo – zależy od typu pojazdu, jego zastosowania oraz oczekiwań użytkownika. W miarę jak technologia hybrydowa rozwija się coraz szybciej, można oczekiwać jeszcze bardziej zaawansowanych akumulatorów, które będą oferować dłuższy zasięg, większą trwałość i lepszą wydajność. Dlatego właśnie warto wiedzieć, jaki akumulator zasila naszą hybrydę i jak wpływa on na codzienne użytkowanie samochodu.