Mullu said Toyota ja selle noobelmark Lexus eesti auto(keele)tarkadelt kõvasti vastu päid ja jalgu, kui võtsid seeriahübriidide puhul kasutusele mõiste “iselaadiv hübriid”. Kas selline asi on olemas või mitte ning kuidas see eesti keelde lipsas? Meie teame (tõenäoliselt) vastust.
Hübriid- ehk kaksik(ja mõnikord ka mitmik)ajamiga sõidukite täpsete nimetustega ei ole segadus ainult eesti keeles.
Nutikad turundajad koos kuulekate (ja mõnikord mittesüvenevate) ajakirjanike hordidega on suutnud tekitada paraja pläsa – inglise keeles räägitakse HEV-idest (mis tihti on aga SHEV-id), PHEV-idest, Mild-Hybrid´ìdest ehk mahehübriididest jne.
On riike, kus HEV-id, SHEV-id ja PHEV-id kajastuvad statistikas elektriautodena (elektriajam on ju!), tootjad aga räägivad uhkelt mudelivaliku elektrifitseerimisest, mõeldes selle all mitte ainult täiselektrilisi (BEV) autosid, vaid ka hübriide (SHEV, PHEV) ning väikese pidurdusenergiat salvestava akuga mahehübriide (Mild Hybrid).
Viimasel ajal on hakatud elektriautosid statistikas eraldi kokku arvama, kuigi näiteks BMW i3 puhul, kus akut laeb mikro-bensiinimootor, on õhus küsimus, mis tüüpi see auto õigupoolest on… See on EREV ehk Extended Range Electric Vehicle.
Kõige suurem segadus on siiski nn tavahübriidide ehk (S)HEV-idega, mille puhul sisepõlemismootor toidab elektrigeneraatorit. Enne kui “iselaadivate hübriidide” hingeellu süveneme, tuletame korra veel meelde hübriidi mõiste ja kaksikajami komponentide ühendamise võimalused.
Hübriidide tüübid jõuülekandesüsteemide struktuuri alusel
Seeriahübriid ehk jadaühendusega hübriid (SHEV- series hybrid electric vehicle, kuid ka self charging hybrid electric vehicle) on süsteem, mille puhul sisepõlemismootor (ICE ehk internal combustion engine, eesti keeles on kasutusel ka kohmakas lühend SPM) paneb tööle elektrigeneraatori (enamasti 3-faasiline generaator ning alaldi), mitte ei vea otseselt rattaid.
Rattad (kas ainult tagumised, esimesed või kahe elektrimootori puhul mõlemad) paneb liikuma elektrimootor. Generaator laeb akut ja ühtlasi annab jõudu elektrimootorile, mis sõidukit liigutabki.
Kui on vaja suuremat jõudlust, ammutab ajam elektrienergiat nii akust kui ka generaatorist. Suurem osa uutest “iselaadivatest” ehk seeriahübriididest kuvab parasjagu toimuva laadimise-kulutamise ka ekraanile, kust saab toimuvat oma silmaga jälgida.
Näiteks maanteesõidul paistab pidev ajamite vahetumine paraja sahmimisena, sest süsteem arvutab kogu aeg optimaalseimat energiakulutuse lahendust. Pistikhübriidi (PHEV ehk plug in hybrid) puhul on need vahetused rahulikumad. PHEV ongi teine levinum hübriiditüüp.
Seeriahübriid on vana asi!
SHEV ehk seeriahübriidsüsteem on kasutusel juba pikemat aega: diisel-elektriajamiga vedurid, hüdraulilised ekskavaatorid, diisel-elektriajamiga raskeveokid ja muu rasketehnika on aastakümneid inimest teeninud.
Seeriahübriide võib mitut moodi. All skeemil on kujutatud hooratta ja superkondensaatoriga süsteemid, mis on laialdaselt levinud. Seeriahübriid on näiteks Renault Kangoo kaubik.
Toyota, mille seeriatootmises täishübriidid põhinevad Atkinsoni tsüklis töötaval bensiinimootoril ja elektriajamil, suudab aga hübriidtehnoloogiast välja võtta maksimumi – täishübriidi puhul kasutatakse jadaühendusega ning rööpühendusega hübriidsõiduki kombinatsiooni.
Pioneerimine on mõistetav, sest Toyota esimese hübriidsõiduki loomisest saab üsna pea 20 aastat. Kuidas Toyota täishübriid töötab, saab vaadata siit:
https://youtu.be/A-Y6f2Bgq1Q
Subaru tõi hiljaaegu välja oma e-Boxer hübriidsüsteemi, kus elektriajam on paigutatud käigukasti. Tootjal on paras väljakutse ehitada kaksikajam, mis ei võtaks grammigi ära brändi DNA-st ehk sümmeetrilisest nelikveost.
Subaru insenerid on selgitanud, et hübriidajami loomisel on kaks eesmärki: saavutada nõutud heitmevähendus ning anda mootorile (2-liitrine vabalthingav boksermootor) juurde võimsust ja tõhusust.
Kütusesäästust võib Subaru kaksikajami puhul rääkida üksnes linnaliikluses, see-eest nelikvedu jätkab tublina ja ka CVT-d ehk variaatorkäigukasti on timmitud nii, et see suudab suurema kisata hübriidiga hakkama saada.
Võtmesõna on KERS
Niisiis kasutatakse seeriahübriidsüsteemides (SHEV) tavapärsaelt superkondensaatoreid või ka hooratast ehk kineetilise energia rekuperatsioonisüsteemi (KERS=Kinetic Energy Recuperation System), mis aitab tõhusust suurendada läbi aku energiakao minimeerimise.
Need annavad lisaenergiat kiirendamiseks ja salvestavad pidurdamisel tekkivat energiat – sel moel hoitakse superkondensaatorid laetuna madalatel kiirustel ning peaaegu tühjana suurtel kiirustel. See vähendab aku kulumist.
Lihtne ja lollikindel ehitus
Keerukat ülekandesüsteemi ei ole elektriajami ja autorataste vahele vaja, sest elektriajamid on tõhusad laias pööretevahemikus.
Kui ajamid on kinnitatud sõiduki kere külge, siis kasutatakse painduvaid liigendeid. Mõne struktuuri puhul on eraldi elektriajamid iga ratta tarbeks.
Elektriajamite integreerimine sõiduki ratastesse toob kaasa mõningaid negatiivseid mõjusid: vedrustamata massi suurenemine ja sõiduomaduste halvenemine (arvustustes on üheks läbivaks iseloomustavaks sõnaks “tuim”).
Eelisteks on aga lihtsam veojõu juhtimine – puuduvad tavapärased mehaanilise ülekandesüsteemi elemendid – käigukast, ülekandevõllid, diferentsiaal.
Kõik rattad võivad olla ka veorattad, samuti on võimalik tuua sõiduki põrand madalamale, mis on oluline näiteks busside puhul. 8×8 veoskeemiga militaarsõidukitel kasutatakse ka individuaalseid rattamootoreid.
Ja kes veel ei teadnud, siis kütuseelementsüsteem ehk vesinikust elektrit tootev ajam on samuti seeriahübriid, mille puhul kasutatakse sisepõlemismootori ja generaatori kombinatsiooni asemel kütuseelementi.
SHEV plussid ja miinused
Seeriahübriidsüsteemide nõrkused: sisepõlemismootor, generaator ja elektriajam on dimensioneeritud auto täisvõimsusele. Jõuülekandesüsteemi kogumass, mõõtmed ja maksumus võivad olla suured.
Sisepõlemismootori võimsus peab läbima nii generaatorit kui ka elektrimootorit. Pikkadel maanteesõitudel ongi kogutõhusus võrreldes tavapärase jõuülekandesüsteemiga väiksem tänu mitmetele energia muundamistele.
Samas on eeliseid rohkem: puudub mehaaniline ühendus SPMi ja rataste vahel. Mootori ja generaatori kombo võib paikneda sõiduki mistahes kohas.
Puuduvad tavapärased mehaanilised komponendid nagu käigukast ja ülekandevõllid ning iga ratast eraldi käitavaid elektrimootoreid on lihtne lisada.
Sisepõlemismootor saab töötada kitsas pööretevahemikus, mis on seadistatud kõige optimaalsemaks mootorist sõltuvalt, seda ka siis, kui sõiduk kiirendab või aeglustab.
Seeriahübriidid on kõige efektiivsemad linnaliikluses, kus on vaja pidevalt kiirendada ja pidurdada. Kui aku on piisavalt laetud, töötab kohalt startides elektriajam, mis annab kogu oma võimsuse kohe kätte.
SHEV ehk “iselaadiv hübriid”
Niisiis tähendab akronüüm SHEV ametlikult seeriahübriidi, aga laialt on kasutusel lihtsam ja selgem “iselaadiv hübriid” – olgem ausad, tavainimesele ei ütle “seeriahübriid” suurt mitte midagi ka pikema seletamise peale. Selleks, et kuidagigi eristada n-ö tavahübriidi pistikhübriidist, on “iselaadiv” täiendsõna piisavalt adekvaatne.
Eestis on iselaadivate hübriidide valik soliidne, kõige rohkem on SHEV-e Toyotal: kompaktsest Yarisest suure 7-kohalise Highlander-maasturini, mis veel sel aastal Euroopas müügile peaks jõudma.
Subarul on valikus XV ja Forester e-Boxerid, Hyundail Ioniq ja Kona, Kial Niro. BMW-l i3 (tõsi, nad ise ütlevad, et see on elektriauto, kuna bensiinimootori ülesandeks on elektrimootori energiaga nuumamine) ja i8 (oli). Suzukil on pisike Swift, mujal müüakse ka kaksikajamiga Vitarat ja Ignist.
Võimalik, et midagi jäi veel nimetamata, saate meie teadmisi kommentaarides täiendada. (S)HEV-ide nimekirja tõenäoliselt väga palju pikemaks enam venitada ei saagi, sest üksteise järel tulevad tootjad turule PHEV-idega, “sabaga” hübriididega, millele saab pistikust korraliku sõiduraadiuse jagu elektrit juurde laadida ning sõita vaid elektri jõul kõik linnasõidud. 2018. aastal kasutasime selliselt Toyota Priuse pistikhübriidi.
Olenemata PHEV-ide ja BEV-ide (täiselektriline auto) võidukäigust, ei tasuks “iselaadivat hübriidi” maha kanda, sest võrreldes pelgalt sisepõlemismootoriga autoga on selle kütusekulu pisike – näiteks Toyota RAV4 sai pikas sõidutestis hakkama 5,4 liitri kütusega ja Corolla GR Sport, millega nädala ringi vurasime, 4,6 liitriga.
Kogemus mitmete eri autodega näitab, et üle 5-6 liitri sajale on normaalsel inimesel päris keeruline “iselaadiva hübriidiga” sõita, selleks peab olema kas ekstreemselt külm või kohutavalt raske jalg.
Hübriidajamiga auto akudel on garantii sõltuvalt tootjast 8-10 aastat ning võrreldes mikromootoritega peavad kaksikajamid kindlasti kauem vastu.
Elektriautode fännidele meeldetuletuseks: mitte kõigil pole võimalik autot kodus laadida ja pidev kiirlaadimine kurnab pikapeale autoakut korralikult. “Iselaadiv hübriid” on keskkonnasõbralikum valik korteriinimesele, keda on meie linnades enamus.
Linnaliikluses saab “iselaadivaga” julge poole sõitudest teha elektriga, kuid siin on üks tarkus – hulle kiirendusi pole vaja teha ning EV-Mode nuppu mitte pressida.
Auto on piisavalt tark, et ise otsustada, milline on vastavalt oludele parim elektriajami ja sisepõlemismootori kasutamise suhe. Natuke meenutab (S)HEV-iga sõit pillimängu: ole õrn, kuula, timmi, ja oled rahul.
… loo alguse juurde tagasi tulles: kui keegi veel õiendab, et “iselaadiv hübriid” on nonsenss, näidake talle seda artiklit ja öelge viis sõna: SHEV nagu “self-charging hybrid electric vehicle“. See imeline akronüümia!
Kaanepilt: Ylle Tampere. Alusmaterjalid tõlkis Lena Murd.
