1. Świat Toyoty
  2. Nowości
  3. 4 rodzaje zelektryfikowanych napędów | Toyota
16-09-2022

4 rodzaje zelektryfikowanych napędów

Do czego służy bateria w każdym z nich?
Zelektryfikowane samochody Toyoty zyskują na dynamice i sprawności dzięki zaawansowanym technologiom bateryjnym. Hybrydy 5. generacji są wyposażone w nowe baterie, które są o 40% lżejsza od swych poprzedników i zapewniają większą moc. Duże baterie w hybrydach plug-in sprawiają, że moc układu wzrasta do 306 KM. Chłodzone cieczą baterie w samochodach elektrycznych gwarantują do 500 km zasięgu i 6,9 s do setki. Auta na wodór to bezemisyjne elektrownie i magazyn energii w jednym samochodzie.

Podstawę każdego zelektryfikowanego napędu stanowi bateria trakcyjna. Znaleźć ją można w klasycznych hybrydach, hybrydach plug-in i autach elektrycznych, a nawet w samochodach wodorowych zasilanych ogniwami paliwowymi. Rola baterii w każdej z tych konstrukcji jest nieco inna.

W 1997 roku zadebiutował Priusa – pierwszy seryjny samochód z napędem hybrydowym. Od samego początku był to bardzo zaawansowany układ napędowy, oparty na współpracy silnika benzynowego z elektrycznym i z drugim motorem elektrycznym pełniącym głównie rolę generatora. Ich pracą zarządzała jednostka sterująca PCU za pomocą jedynej w swoim rodzaju przekładni planetarnej. Energia produkowana przez generator, która nie jest od razu wykorzystywana, trafiała do baterii.

Obecnie na rynku dostępne są już hybrydy 4. i 5. generacji. Działają one na tej samej zasadzie, choć każdy element układu jest znacznie mniejszy, lżejszy i bardziej wydajny. Co więcej, oprogramowanie tak steruje całością, aby jak najczęściej korzystać wyłącznie z bezemisyjnego silnika elektrycznego.

5. generacji hybryd – większa moc i radość z jazdy

Napęd hybrydowy 5. generacji został zaprojektowany tak, by każdy kierowca mógł cieszyć się dynamiczniejszą jazdą. Moc układu 1.8 wzrosła ze 122 KM do 140 KM, a układ z silnikiem 2.0 zamiast 184 KM ma teraz 196 KM mocy. Dzięki temu Corolla 2023 z nowym układem hybrydowym 1.8 rozpędza się do setki w 9,2 s. Jest to aż o 1,7 s szybciej niż w przypadku modelu z 2022 roku. Corolla z silnikiem 2.0 do setki przyspiesza w 7,5 s. 

Lepsze osiągi to m.in. zasługa udoskonalonej baterii litowo-jonowej, która jest nie tylko mniejsza i lżejsza (nawet o 18 kg), ale także mocniejsza i bardziej wydajna.

Samochody hybrydowe z baterią trakcyjną

Ani baterie, ani systemy ładowania dostępne w latach 90. ubiegłego wieku nie były tak wydajne jak dzisiaj. Mimo to Toyota zdecydowała, że wprowadzi na rynek samochód spalinowo-elektryczny zdolny do jazdy w bezemisyjnym trybie elektrycznym, który będzie ładował baterię trakcyjną podczas jazdy, odzyskując energię z hamowania. W konwencjonalnych samochodach energia kinetyczna pojazdu jest marnowana podczas wytracania prędkości. 

Toyota zadbała też o dodatkowe źródło energii w samochodzie hybrydowym. Mowa tu o systemie optymalizacji pracy silnika spalinowego, który utrzymuje go w najkorzystniejszym zakresie obrotów. Silnik spalinowy napędza koła, ale nadmiar energii jest gromadzony w baterii. To wpływa na obniżenie spalania i mniejsze zużycie silnika. 

Podstawową funkcją baterii jest dostarczanie energii do silnika elektrycznego napędzającego samochód. Nie jest to jej jedyne zadanie. Energię z baterii czerpią również wszystkie urządzenia pokładowe – od elektrycznej regulacji szyb i lusterek po multimedia, klimatyzację i systemy bezpieczeństwa czynnego. Dzięki temu kierowca może korzystać z klimatyzacji czy radia podczas dłuższego postoju bez włączania silnika spalinowego.

Obecne od ponad 25 lat na rynku hybrydy Toyoty nie raz udowodniły swoją trwałość i niezawodność. Dotyczy to również baterii, które zostały tak zaprojektowane, by zachować sprawność przez cały okres eksploatacji samochodu. 

Ważnym elementem układu hybrydowego Toyoty jest również konwerter, który podnosi napięcie elektryczne do wartości wymaganej przez mocny silnik elektryczny. To powoduje, że napięcie baterii trakcyjnej może być nawet 3 razy mniejsze od napięcia silnika. 

Tak na przykład w 4. generacji układu hybrydowego z silnikiem 1.8 pracuje motor elektryczny o mocy 53 kW i napięciu 600 V, do którego zasilania dzięki użyciu konwertera wystarcza bateria o napięciu zaledwie 202 V. To pozwala zastosować dużo mniejszą i lżejszą baterię, a jednocześnie silnik może pracować przy niższym natężeniu prądu, co przekłada się ograniczenie strat energii.

Hybryda plug-in o mocy 306 KM

RAV4 Plug-in Hybrid w chwili pojawienia się na rynku okazał się dużym zaskoczeniem. Jego moc wynosiła 306 KM – było to aż o 84 KM więcej niż w przypadku RAV4 Hybrid AWD-i. Moc poszczególnych silników się nie zmieniła w porównaniu z klasyczną wersją hybrydową. Różnica ta to efekt dużo większej i mocniejszej baterii o pojemności aż 18,1 KWh.
Wielu ekspertów motoryzacyjnych zastanawiało się, czy nowy model utrzyma moc powyżej 300 KM, jeśli bateria zostanie rozładowana. Z czasem się okazało, że poziom naładowania akumulatora nie ma wpływu na moc generowaną przez napęd. A wszystko to dlatego, że bateria utrzymuje przynajmniej 17-20% swojej pojemności, aby nawet po tzw. rozładowaniu miała zmagazynowane 2 razy więcej energii niż naładowana do pełna bateria w hybrydowym odpowiedniku. Dzięki temu zawsze jest gotowa dostarczyć silnikom elektrycznym wystarczająco dużą moc, aby samochód był tak samo szybki i zrywny jak z w pełni naładowaną baterią.
Kolejnym atutem hybrydy plug-in Toyoty jest to, że jej konstrukcja opiera się na pełnym układzie hybrydowym. Kiedy prąd naładowany z zewnątrz się wyczerpie, auto nadal pozostaje superoszczędne, gdyż pracuje w trybie klasycznej hybrydy. Odzyskiwana z hamowania energia pozwala równie często poruszać się na samym silniku elektrycznym jak w każdej innej hybrydzie marki.