Hybridien jaottelu

Autotekniikassa hybridi merkitsee useamman voimanlähteen, yleensä poltto- ja sähkömoottorin yhteiskäyttöä. Hybridijärjestelmien jako voidaan tehdä voimankulun mukaan.Nimitykset rinnakkais- ja sarjahybridi viittaavat moottorien väliseen toimintasuhteeseen. Hybridivoimansiirto voi toimia kumpaakin periaatetta noudattaen, kuten esimerkiksi jaetussa Toyota/Lexus-tekniikassa.

Mikrohybridi

Mikrohybridi on yksinkertaisimmassa muodossaan pelkkä käynnistysautomatiikka.

Järjestelmä koostuu hihnakäyttöisestä käynnistingeneraattorista ja sitä ohjaavasta elektroniikkayksiköstä. Moottori sammuu hieman yli 5 km/h nopeudessa. Kun jalka nousee jarrulta, generaattori vaihtaa voiman siirtymissuunnan käynnistyksen ajaksi. Sähköteho 14 V:n järjestelmässä yltää enimmillään 3 kW:iin. Käytännön säästö lienee viiden prosentin luokkaa, vaikka pahimmassa kaupunkiliikenteessä jopa 15 % leikkaus päästöihin ja kulutukseen on mahdollinen.

Korotetulla 42 V:n jännitteellä varustettuna sähköteho voidaan kohottaa kahdeksaan kilowattiin. Tehoa vaativille kuluttajille, kuten sähköiselle tuulilasin lämmitykselle tai ilmastointilaitteelle, voidaan tällöin syöttää virtaa edullisella hyötysuhteella.

Mikrohybridi voidaan valjastaa myös regeneroimaan moottorijarrutuksessa syntyvä liike-energia talteen – aitojen hybridien tavoin. Hyödyntäminen vaatii kuitenkin tehokkaan akun.

Kevythybridi

Kevythybridi kuvitellaan nimityksensä (mild hybrid) mukaisesti järjestelmänä, jossa sähköinen tehotuki on polttomoottorille sopuisaa. Yleisin rakenne on vauhtipyörän muotoon ja sen tilalle asennettu käynnistingeneraattori. Kuten mikrohybridissä, erillinen käynnistin ei ole tarpeen.

Tyypillisesti kevythybridin sähköteho vaihtelee välillä 10–20 kW. Tällä saadaan jo varsin hyvä vääntötuki polttomoottorin kiihdytyksiin. EU-sykliajon puitteissa kulutussäästöä on saatu jopa 30 %.

Keskeistä on se, kuinka voimansiirto pystyy pitämään polttomoottorin jatkuvasti taloudellisella, sopivasti kuormittuvalla alueella. Yhteistyö ja akkutekniikka ratkaisevat.

Täyshybridi

Täyshybridistä käytetään myös nimitystä voimakas (strong hybrid). Sähkömoottorin teho voi autokonseptin luonteesta riippuen olla kaikkea 30:n ja 150 kW:n väliltä. Valinnat riippuvat siitä, pyritäänkö urheilullisuuteen vai ekomenoon.

Kun sähkötehon osuus kohoaa tasavahvaksi polttomoottorin suhteen, muuttuu järjestelmä voimansiirron osalta rakenteellisesti. Alakäyntialueelle tuleva vääntölisä vaatii myös lisämitoituksensa.

Täyshybridi yltää parhaimmillaan yli 30 prosentin kulutussäästöön. Lisäbonuksena täyshybridissä on mahdollisuus pätkäajoon pelkällä sähköllä – eli nollapäästöin. Tämä vaatii kuitenkin kytkinrakenteen, jolla voimanlähteet voidaan erottaa toisistaan.

Tapani Vaahtola
Lehdessä 1/2007