Vyznejte se v elektromobilech a hybridních pohonech 19.5.2022

Jistě jste si už za poslední roky všimli, že není elektromobil jako elektromobil, ale na výběr je celá řada druhů automobilů, které pro svůj pohon využívají elektrickou energii v různé míře. Pod pojmem „elektromobil“ se totiž nemusí skrývat pouze vůz poháněný čistě jen elektrickou energií uložnou v baterii – do této skupiny se řadí také vozy s hybridním pohonem, které obvykle kombinují klasický spalovací motor s elektromotorem, a navíc ještě elektromobily s palivovými články. V článku se dozvíte, jaké druhy elektromobilů existují a čím se od sebe jednotlivé druhy pohonů odlišují, abyste při debatách automobilových odborníků nebo nadšenců věděli, o čem je vlastně řeč.

Do kategorie elektromobilů se řadí bateriové elektromobily (BEV – Battery Electric Vehicles), hybridní elektromobily (HEV – Hybrid Electric Vehicles) a elektromobily s palivovými články (Fuel Cell Electric Vehicles). Jaké jsou mezi nimi rozdíly?

Bateriové elektromobily

Bateriové elektromobily jsou poháněny výhradně elektrickou energií, která napájí jeden či více elektromotorů. Elektrická energie se do baterií „tankuje“ zejména z elektrické sítě. Elektromobil lze nabíjet buď na veřejné dobíjecí stanici, nebo doma. Doma ho můžete připojit do běžné 230V zásuvky, ale lepší možnost domácího nabíjení představují wallboxy, tedy domácí nabíjecí stanice, díky nimž nabíjení probíhá výrazně rychleji ve srovnání s nabíjením z klasické zásuvky.

Hybridní elektromobily

Hybridní elektromobily nejsou na rozdíl od čistě elektrických vozů odkázány pouze na elektrickou energii, nechybí jim totiž ani konvenční spalovací motor. Tato kombinace například pomáhá dosáhnout nižší spotřeby paliva spalovacího motoru nebo přispívá ke zvýšení dynamiky v určitých jízdních situacích oproti vozům pouze se spalovacím motorem.

Elektromobily s palivovými články

Kola elektromobilů s vodíkovým pohonem využívajícím palivové články roztáčí stejně jako u bateriových elektromobilů elektromotor, případně více elektromotorů, ale rozdíl je v získávání potřebné elektrické energie. Tyto vozy mají výrazně menší baterii, když její místo zabírá vodíková nádrž spolu s palivovými články. V palivových článcích dochází k chemické reakci mezi vodíkem a kyslíkem a výsledkem je produkce elektrické energie a vody.

Tento druh pohonu se jeví z hlediska efektivity velmi výhodně, když odpadají ztrátové mezistupně oproti běžné distribuci elektrické energie, ovšem zatím naráží na překážky, jako je složitost konstrukčního řešení pohonu, obtížné získávání vodíku nebo vysoké nároky na těsnost nádrží na skladování vodíku, který je při smíchání se vzduchem výbušný.

Dále v článku se zaměříme na hybridní elektromobily, jež jsou dostupné v řadě různých provedení. Představíme si dva jejich způsoby rozdělení, nejdříve začneme dělením podle toho, jak mají uspořádané hnací ústrojí.

Sériové hybridy

V případě sériového hybridu se o pohon vždy stará elektromotor, zatímco spalovací motor plní funkci elektrárny, když vyrábí elektrickou energii a dobíjí tím baterii. Spalovací motor tedy není mechanicky propojen s koly, jako je tomu u paralelního hybridu nebo u vozu pouze se spalovacím motorem. Jednou z výhod sériového hybridu je, že spalovací motor může mít poměrně nízký výkon, protože ve chvílích, kdy je potřeba vyšší výkon, se využívá již vyrobená elektrická energie uložená v baterii. Kvůli ztrátám plynoucím z vícenásobné přeměny energie se tato koncepce pohonu nehodí pro jízdy na velké vzdálenosti, naopak v městském provozu je velmi efektivní.

Paralelní hybridy

Většina v současnosti prodávaných hybridních automobilů má paralelní koncepci pohonu. Tato koncepce umožňuje pohánět kola buď samostatně spalovacím motorem, nebo samostatně elektromotorem, případně oběma motory zároveň. Ve srovnání se sériovými hybridy jsou ty paralelní výhodnější při jízdě vyšší rychlostí mimo město, kde lze využít výkonový potenciál obou motorů.

Kombinace sériové a paralelní koncepce

Sériově-paralelní hybridy dokážou fungovat jako sériový i paralelní hybrid podle toho, jak je to výhodnější. Díky tomu nabízí výhody obou výše zmíněných druhů pohonného systému.

Další dělení hybridních elektromobilů závisí na stupni hybridizace, tedy míře využití elektrické energie pro jejich pohon.

Micro hybridy

Micro hybridy mají na rozdíl od „jednoduchých“ automobilů se spalovacím motorem systém Start/Stop a jsou vybaveny systémem rekuperace brzdné energie, který dobíjí 12V akumulátor – dochází tak ke snížení zátěže spalovacího motoru a tím ke snížení jeho spotřeby paliva a v důsledku toho i emisí oxidu uhličitého. Výbava vozů těmito systémy dnes nepředstavuje nic neobvyklého, ale ještě poměrně nedávno tomu tak nebylo. Micro hybridy jsou jediný druh hybridních elektromobilů, který nedisponuje elektromotorem ani trakční baterií, a tudíž nevyužívají elektrickou energii k pohonu. 

Mild hybridy

U mild hybridů stále hraje zásadní roli v otázce pohonu spalovací motor, který je při jízdě v nepřetržitém provozu, ale nechybí jim již ani elektromotor. Elektrický motor pomáhá tomu spalovacímu v situacích, kdy jsou kladeny vyšší nároky na výkon, tedy například při rozjezdu a následném zrychlování za jízdy. Elektrická energie pro jeho funkci se získává rekuperací brzdné energie.

Full hybridy

Full hybridy jsou plně hybridní vozy, ve kterých spalovací a elektrický motor pracují vedle sebe pro co nejlepší jízdní výkony a úsporu paliva. Často zvládnou i čistě elektrickou jízdu až do vybití baterie.

Plug-in hybridy

K nejznámějším hybridům patří plug-in hybridy. Jedná se v podstatě o pokročilejší verzi full hybridů, od kterých se liší v možnosti dobíjení baterie – u full hybridů se baterie dobíjí pouze díky rekuperaci brzdné energie, případně spalovacímu motoru, zatímco plug-in hybridy lze navíc nabíjet na dobíjecí stanici nebo doma ze zásuvky či z wallboxu. Také obvykle mají baterie s větší kapacitou, takže mohou jet čistě na elektřinu i několik desítek kilometrů bez toho, aby se nastartoval spalovací motor. Největší míra využití elektrické energie při jízdě ze zmíněných druhů hybridů se příznivě projevuje ve spotřebě paliva automobilů s tímto pohonným ústrojím. Kombinace dvou pohonů také zlepšuje dynamiku, ale pochopitelně je třeba počítat s vyšší hmotností vozu a vyšší pořizovací cenou.