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

Hybryda typu plug-in, czyli PHEV (ang. plug-in hybrid electric vehicle), to pojazd o napędzie spalinowo-elektrycznym, który może być ładowany z sieci elektrycznej. Zasięg nawet kilkudziesięciu kilometrów na prądzie, duża moc czy tańsza eksploatacja względem spalinówek to tylko niektóre z zalet. Jak skonstruowane są modele PHEV? Czym samochód hybrydowy plug-in różni się od auta elektrycznego, tradycyjnej hybrydy i auta z konwencjonalnym napędem? Dowiedz się, czytając poniższy artykuł.

Co to jest PHEV (hybryda typu plug-in)?

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

Klasyczna hybryda ładuje swoje akumulatory tylko w trakcie jazdy – gdy puszczamy gaz lub hamujemy. Jest to rekuperacja, czyli odzyskiwanie energii. Hybryda plug-in natomiast nie tylko ładuje się podczas jazdy zamieniając energię kinetyczną w elektryczną, ale dodatkowo może być także ładowana z zewnętrznego źródła, dokładnie tak jak auto elektryczne. Jakie są plusy takiego rozwiązania?

Jakie są zalety samochodów hybrydowych typu plug-in?

PHEV vs klasyczna hybryda (HEV)


Możliwość dodatkowego ładowania akumulatorów z sieci elektrycznej to jedna z głównych przewag hybryd plug-in nad standardowymi hybrydami. Dzięki temu zasięg PHEV w trybie jazdy wyłącznie na prąd może wynosić nawet kilkadziesiąt kilometrów, a nie kilka – jak w przypadku klasycznych modeli hybrydowych (HEV). Hybryda PHEV umożliwia zatem w części zastąpienie paliwa wykorzystywanego do napędu 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. Jak wypada pojazd typu plug-in hybrid w porównaniu z autami o innych napędach?

PHEV vs napęd spalinowy


Komfort i niższe koszty eksploatacji – to główne przewagi napędu hybrydowego typu plug-in nad spalinowym. W związku z tym, że PHEV może jeździć w trybie elektrycznym, podróż na trasie dom-praca-sklep-dom może odbywać się w przyjemnej ciszy.

Ponadto zasięg w trybie jazdy na prąd 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 domowym garażu 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, a ceny prądu niższe w porównaniu z benzyną czy olejem napędowym.

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 (ruszanie, jazda w korku, intensywne przyspieszanie).

Hybryda plug-in vs napęd elektryczny


Chociaż w Polsce jest już blisko 2000 stacji ładowania*, a zasięg samochodów elektrycznych rośnie, to przesiadka do samochodu EV wciąż może być barierą dla użytkowników, którzy często pokonują długie trasy lub nie mają dostępu do miejsca parkingowego z gniazdem elektrycznym. Hybryda plug-in to rozwiązanie, które łączy dwa światy. Z jednej strony umożliwia tanią, 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.

Zasięg hybryd PHEV

Średni dzienny dystans, jaki pokonują europejscy kierowcy, to niecałe 31 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 badawczym WLTP, który sprawdza zużycie paliwa i energii w warunkach bardziej zbliżonych rzeczywistych). Jego większy „brat”, czyli Jaguar F-PACE P400e PHEV, może na prądzie pokonać do 59 km. W przypadku obu hybryd plug-in dystans, jaki samochód można przebyć przy użyciu energii elektrycznej, niemal dwukrotnie przewyższa typową codzienną trasę.

Osiągi samochodów hybrydowych PHEV

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, generowały wysokie moce, osiągały wysokie prędkości obrotowe, ale były mniej ekonomiczne i często miały niedostatek momentu obrotowego przy niższych prędkościach obrotowych. Z czasem zaczęto stosować turbosprężarki i kompresory, które pozwalały 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.


Jak ładować hybrydę plug-in i ile to kosztuje?

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 PHEV 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.

Typ ładowania Stawka za prąd Koszt ładowania od 0 do 80% Koszt ładowania od 0 do 100%
Gniazdko lub domowa ładowarka 0,66 zł/kWh 7,92 zł 9,9 zł
Stacja ładowania AC 1,20 zł/kWh 14,40 zł 18 zł
Stacja ładowania DC 2,00 zł/kWh 24 zł 30 zł

Podane stawki są przykładowe. Rzeczywisty koszt ładowania może się różnić przede wszystkim w zależności od oferty dostawcy prądu/ładowarki.

Napęd na cztery koła w hybrydach plug-in

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

Silnik elektryczny napędzający tylną oś


W przypadku równoległego układu hybrydowego każdy silnik odpowiada za inną oś. Jednostka spalinowa napędza przednie koła, a silnik elektryczny tylne. Taki system jest lekki, kompaktowy i sprawdza się w pojazdach o mniejszych gabarytach.

Silnik elektryczny napędzający obie osie


W większym, mocniejszym aucie lepiej sprawdza się rozwiązanie, w którym zarówno silnik spalinowy, jak i elektryczny przekazują moc na wszystkie cztery koła. Dzięki temu moc może być swobodnie rozdzielana pomiędzy osiami w zależności od zapotrzebowania. SUV może się zatem prowadzić niczym auto sportowe z tylnym napędem, a na mniej przyczepnych nawierzchniach przekazywać moc obu jednostek na te koła, które najefektywniej ją przeniosą.

Najczęściej zadawane pytania

OTWÓRZ

Hybryda plug-in – co to znaczy?

Czy hybryda plug-in ładuje się w trakcie jazdy?

Czym hybryda PHEV różni się od zwykłej hybrydy?

Jakie są koszty użytkowania PHEV?

Czy warto kupić hybrydę plug-in?