Czym jest i jak działa hybryda plug-in (PHEV)?

Spis treści:

1. Co to jest phev (hybryda typu plug-in)?
2. Jakie są zalety samochodów hybrydowych typu plug-in?
2.1 PHEV vs klasyczna hybryda (HEV)
2.2 PHEV vs napęd spalinowy
2.3 Hybryda plug-in vs napęd elektryczny
3. Zasięg hybryd PHEV
4. Osiągi samochodów hybrydowych PHEV
5. Jak ładować hybrydę plug-in i ile to kosztuje?
6. Napęd na cztery koła w hybrydach plug-in
6.1 Silnik elektryczny napędzający tylną oś
6.2 Silnik elektryczny napędzający obie osie
7. Najczęściej zadawane pytania
7.1 Hybryda plug-in - co to znaczy?
7.2 Czy hybryda plug-in ładuje się w trakcie jazdy?
7.3 Czy hybryda PHEV różni się od zwykłej hybrydy?
7.4 Jakie są koszty użytkowania PHEV?
7.5 Czy warto kupić hybrydę plug-in?

Co znaczy "PHEV"? Hybryda typu plug-in to pomost między tradycyjnymi hybrydami a samochodami elektrycznymi. Czym różni się hybryda HEV od hybrydy plug-in (PHEV)?

Klasyczna hybryda ładuje swoje akumulatory tylko podczas zwalniania w trakcie jazdy. Jest to rekuperacja, czyli odzyskiwanie energii. Hybrydę PHEV natomiast nie tylko ładuje się podczas jazdy zamieniając energię kinetyczną samochodu w elektryczną, ale dodatkowo może być także ładowana z zewnętrznego źródła, dokładnie tak jak auto elektryczne. Jakie są plusy takiego rozwiązania?

PHEV vs klasyczna hybryda (HEV)

Możliwość dodatkowego ładowania akumulatorów z sieci elektrycznej to jedna z głównych przewag hybryd plug-in nad standardową hybrydą. Dzięki temu zasięg PHEV w trybie jazdy wyłącznie na prąd może wynosić nawet ok. 100 kilometrów, a nie kilka – jak w przypadku klasycznych modeli hybrydowych (HEV). Hybryda PHEV umożliwia zatem w części zastąpienie paliwa przez tańszy i bardziej ekologiczny prąd elektryczny. A co jeśli wykorzystamy dostępną w akumulatorze samochodu PHEV energię? Wtedy zacznie on funkcjonować w trybie, którego działanie jest analogiczne do tradycyjnej hybrydy HEV.

PHEV vs klasyczna hybryda (HEV)

Komfort i niższe koszty eksploatacji – to główne przewagi samochodów PHEV nad spalinowym. W związku z tym, że PHEV może jeździć w trybie elektrycznym, podróż może odbywać się w przyjemnej ciszy, gdyż praca silnika elektrycznego jest niemal bezgłośna.

Zasięg w trybie EV jest na tyle duży, że po mieście można poruszać się niemal nie zużywając paliwa. Wizyty na stacji paliw mogą być zatem rzadsze. Samochód można ładować w garażu, publiczną ładowarką czy na firmowym parkingu - wszędzie tam, gdzie przy miejscu parkingowym dostępna jest ładowarka lub zwykłe gniazdko elektryczne. Podłączenie auta do prądu jest niemal tak samo łatwe jak podpięcie smartfona do ładowania.

Można zaoszczędzić również na serwisie. W związku z tym, że hybryda ma tryb rekuperacji energii, klocki i tarcze hamulcowe zużywają się wolniej. Warto pamiętać także, że niezwykle trwały silnik elektryczny wspiera silnik spalinowy w kluczowych dla trwałości momentach (np. intensywne przyspieszanie).

Hybryda plug-in vs napęd elektryczny

Chociaż w Polsce jest już ponad 3000 stacji ładowania, to przesiadka do samochodu z silnikiem elektrycznym (BEV - battery electric vehicle) wciąż może być barierą dla użytkowników, którzy pokonują długie trasy. Hybryda plug-in to rozwiązanie, które z jednej strony umożliwia cichą i ekologiczną jazdę na prądzie, a z drugiej – daje kierowcy większą niezależność, ponieważ w razie potrzeby i braku możliwości podładowania auta można po prostu zatankować bak. Silniki elektryczne, ze względu na swoją charakterystykę i wysoki moment obrotowy, pozwalają uzyskiwać świetne osiągi samochodu. Choć jest to szczególnie widoczne w samochodach w pełni elektrycznych, to jednak płynne i intensywne przyspieszanie w szerokim zakresie prędkości docenią także właściciele hybryd PHEV.

*dane PSPA, Licznik elektromobilności - PSPA - Polskie Stowarzyszenie Paliw Alternatywnych (dostęp: 8.12.2023)

Średni dzienny dystans, jaki pokonują europejscy kierowcy, to niecałe 33 km**. Czy auto typu plug-in hybrid może zaspokoić potrzebny związane z codzienną jazdą?

Przede wszystkim pojazd PHEV w trybie hybrydowym przeważnie ma zasięg na poziomie typowego samochodu spalinowego (zazwyczaj niższa pojemność baku rekompensowana jest przez niższe spalanie). Z kolei jazda przy wykorzystaniu wyłącznie energii elektrycznej pozwala pokonać dystans przewyższający średni dzienny kilometraż.

Przykładowo: Jaguar E-PACE P300e PHEV ma zasięg w trybie EV sięgający 55 km (w cyklu WLTP). Większy F-PACE P400e PHEV ma zasięg elektryczny do 65 km. W przypadku obu hybryd plug-in dystans, jaki samochód można przebyć przy użyciu energii elektrycznej przewyższa typową codzienną trasę.

** dane Odyssee-Mure, https://www.odyssee-mure.eu/publications/efficiency-by-sector/transport/distance-travelled-by-car.html (dostęp 08.12.2023)

Kiedyś rozważając wybór jednostki napędowej projektanci samochodów mieli spory dylemat. Zastosowanie silnika wysokoprężnego pozwalało skorzystać z wysokiego momentu obrotowego, ale okupione było mniej sportową charakterystyką i mniej kulturalną pracą silnika. Silniki benzynowe charakteryzowały się przyjemną pracą, osiągały wysokie moce i prędkości obrotowe, ale były mniej ekonomiczne i często miały niedostatek momentu obrotowego przy niższych prędkościach obrotowych. Z czasem zaczęto stosować doładowanie, by kompensować w pewnym zakresie niedostatki obu typów napędu. To jednak napędy hybrydowe, w których silnik spalinowy jest dodatkowo wspomagany przez elektryczny, pozwoliły tak naprawdę połączyć “wodę z ogniem”. Duża moc i maksymalny moment obrotowy dostępny od chwili ruszenia, cicha i płynna praca, oszczędność, świetne przyspieszenie w szerokim zakresie prędkości – to zalety napędu hybrydowego.

Dla przykładu: Jaguar E-PACE P300e PHEV dysponuje łączną mocą 309 KM i momentem sięgającym 540 Nm, co pozwala przyspieszać od 0 do 100 km/h już w 6,5 s i rozwinąć prędkość do 216 km/h.

W przypadku Jaguara F-PACE P400e PHEV łączna moc to 404 KM, a maksymalny moment to 640 Nm. Efekt? Sprint do 100 km/h trwa zaledwie 5,3 s, a maksymalna prędkość sięga 240 km/h.

Hybrydę typu plug-in ładuje się de facto w ten sam sposób, co samochód elektryczny. Auto można podłączyć do gniazdka elektrycznego, domowej ładowarki (tzw. wallboxa) lub ogólnodostępnej ładowarki (standardowej na prąd przemienny AC lub szybkiej ładowarki prądu stałego DC). Konfigurując samochód należy jednak pamiętać o tym, by zamówić wszystkie potrzebne w późniejszej eksploatacji przewody.

Jak długo trwa ładowanie? Sprawdźmy to na rzeczywistym przykładzie. Jaguar E-PACE P300e, będący hybrydą plug in, ma akumulator litowo-jonowy o pojemności 15 kWh. Ładowanie od 0 do 80% trwa ok. 5 godzin, gdy korzystamy z normalnego gniazdka, 1 godzinę i 24 minuty przy użyciu domowej ładowarki AC 7 kW i tylko pół godziny po podłączeniu do stacji szybkiego ładowania DC 50 kW.

Przykładowe kalkulacje dla Jaguara E-PACE P300e PHEV dotyczące kosztu ładowania zostały przedstawione w poniższej tabeli.

Silnik elektryczny może zostać w różny sposób wykorzystany w napędzie na cztery koła. Stosuje się różne rozwiązania – w zależności od typu i wielkości pojazdu.