Apa itu hibrida? Semua yang perlu Anda ketahui

Dengan usulan larangan mobil bensin dan diesel baru di Inggris yang menjulang besar pada tahun 2030, minat terhadap mobil hibrida tidak pernah lebih tinggi.

Menurut Society of Motor Manufactuers and Traders, hibrida dan hibrida plug-in menyumbang 20% ​​dari penjualan mobil baru pada November 2021, dan angka itu terus meningkat.

Tapi apa sebenarnya hibrida itu? Dengan hampir setiap merek sekarang menawarkan berbagai model, dari versi ringan hingga variasi plug-in, ini adalah konsep yang semakin harus dihadapi pembeli saat memilih mobil baru mereka berikutnya. Jadi untuk mempermudah, inilah panduan kami yang mencakup semua yang perlu Anda ketahui tentang hibrida.

Hibrida ringan

Semakin populer di kalangan produsen, penyetelan hybrid ringan adalah solusi yang relatif sederhana dan berbobot rendah yang dalam banyak kasus dapat diterapkan pada model ICE yang ada. Tidak seperti pada hibrida lainnya, motor listrik tidak menggerakkan mobil, melainkan memberikan bantuan torsi saat berakselerasi, ditambah lagi berfungsi sebagai motor starter dan generator untuk baterai kecil.

Pada dasarnya, sistem hybrid ringan hadir dalam dua samaran yang berbeda: baik yang digerakkan oleh sabuk atau menampilkan koneksi langsung ke mesin. Either way, sebagian besar sistem menggunakan arsitektur 48V dan baterai lithium ion kompak, meskipun beberapa merek seperti Mazda menyukai sistem 12V, mengklaim efisiensi yang diciptakan melalui baterai yang lebih kecil mengimbangi energi ekstra dan bantuan listrik dari paket yang lebih besar. Terlepas dari pendekatannya, peningkatan efisiensi secara keseluruhan di atas ICE murni yang setara biasanya sekitar 10%.

Dalam istilah teknik, set-up yang digerakkan oleh sabuk dikenal sebagai P0, dan popularitasnya sebagian besar disebabkan oleh biayanya yang lebih rendah (baik dalam hal pengembangan dan pemasangan), karena dapat ditambahkan ke sebagian besar mesin yang ada tanpa modifikasi yang signifikan. Secara sederhana, sistem ini menggunakan unit starter dan generator yang menggantikan alternator tradisional dan dihubungkan ke poros engkol mesin dengan sabuk bergigi.

Selama akselerasi, ia dapat memberikan bantuan; dan ketika mobil melambat, itu berubah menjadi generator, memberikan resistensi yang mirip dengan pengereman mesin yang kuat. Dengan demikian, ia memberi makan listrik kembali ke baterai dan mengurangi kebutuhan rem gesekan, sehingga memotong jumlah energi yang hilang melalui panas dari cakram dan bantalan. Ini juga dapat bertindak sebagai sistem start-stop engine, baik saat kendaraan diam maupun saat melaju di luar throttle.

Disebut P1, pengaturan penggerak poros engkol penggerak langsung sama dengan yang digunakan Honda untuk sistem IMA (Integrated Motor Assist). Dengan motor-generator yang diapit di antara ICE dan gearbox, konfigurasi ini memungkinkan torsi lebih besar (tidak dibatasi oleh kekuatan belt), respons yang lebih cepat secara teoritis, dan pengemasan yang lebih rapi. Namun, lebih mahal untuk dikembangkan dan dipasang, terutama untuk aplikasi penggerak roda depan yang lebih ringkas, sehingga biasanya memerlukan desain dan pembuatan powertrain yang dipesan lebih dahulu.

Kedua set-up ini dikenal sebagai hybrid paralel, artinya motor dapat membantu mesin saat berakselerasi tetapi, karena tidak memiliki hubungan dengan roda, tidak dapat menggerakkan mobil sendiri.

Selain itu, Anda mungkin juga menemukan mikro-hibrida, yang menggunakan teknologi starter-generator serupa untuk sistem engine-stop-start mereka tetapi tidak memiliki kemampuan untuk mengirimkan bantuan listrik ke ICE. Pada dasarnya penggunaan judul ‘hibrida’ mereka adalah taktik pemasaran yang dirancang untuk menguangkan tren saat ini dari mesin yang dialiri listrik secara signifikan.

Hibrida penuh

Ketika kita memikirkan istilah hybrid, pasti yang terlintas di pikiran adalah Toyota Prius. Meskipun bukan kendaraan bensin-listrik pertama, pelopor Jepang mempopulerkan teknologi, yang saat ini dikenal dalam istilah teknik sebagai hibrida seri-paralel atau, baru-baru ini, hibrida pengisian daya sendiri.

Lebih mahal untuk dikembangkan dan dibangun daripada hibrida ringan yang telah kita lihat, model ini dapat berfungsi sebagai mobil ICE, EV atau kombinasi keduanya. Akibatnya, mereka membutuhkan transmisi yang lebih canggih, baterai yang lebih besar, dan sistem kontrol yang lebih kompleks.

Jika kita mengambil Prius sebagai contoh, pada dasarnya bertindak seperti EV pada kecepatan rendah, menggunakan baterainya untuk menyalakan motor listrik. Pergi lebih cepat atau berikan tuntutan yang lebih besar pada baterai dan mesin menyala – tetapi alih-alih mengemudikan mobil, itu digunakan sebagai generator untuk menjaga sel-sel pada kondisi pengisian minimum. Ini dikenal sebagai mode seri. Akhirnya, sistem memiliki kemampuan untuk berjalan dalam mode paralel, dengan mesin dan motor bekerja bersama-sama untuk mempercepat mobil. Itu juga dapat memutuskan kedua motor dan berjalan murni dengan mesin.

Namun itu bisa dibilang lebih kompleks dari itu. Jika kita tetap menggunakan Prius sebagai contoh, Anda akan menemukan bahwa ia secara efektif memiliki dua motor listrik – MG1 adalah generator starter yang mirip dengan hibrida ringan dan MG2 adalah motor penggerak, yang juga bertindak sebagai generator (masing-masing menyalurkan daya kembali ke baterai melalui pengereman regeneratif, sedangkan MG1 juga dapat mengisi daya sel dengan menggunakan mesin sebagai generator). Kedua hal ini harus bekerja serempak dengan mesin. Untuk mencapai hal ini diperlukan sesuatu yang dikenal sebagai power-splitter – perangkat yang menjadi inti dari setiap hybrid penuh. Secara sederhana, ini adalah gearbox, tetapi harus melakukan lebih dari sekadar transmisi mobil ICE.

Prius tetap menjadi contoh yang baik di sini, karena ia memelopori sistem yang digunakan dalam bentuk serupa di hibrida penuh lainnya. Pembagi dayanya sering disebut sebagai transmisi variabel kontinu (CVT), tetapi meskipun mampu melakukan tugas yang sama dan mempertahankan rasio ideal untuk efisiensi maksimum, sebenarnya secara mekanis berbeda. Menggunakan gearset planet daripada sabuk dan katrol CVT tradisional, itu dikemas bersama dengan dua motor listrik dan ke mesin. Komputer (tidak ada koneksi fisik ke mesin melalui throttle atau pemilih gigi) kemudian memutuskan di mana terbaik untuk mengirim daya tergantung pada kondisi yang berlaku.

Dalam banyak hal, hibrida ‘pengisian sendiri’ dirancang untuk memaksimalkan efisiensi ICE tradisional. Karena potensi pembangkitan listrik yang relatif terbatas dari berbagai motor listrik, mobil-mobil ini cenderung memiliki baterai kecil, yang biasanya berarti hanya sekitar satu mil atau lebih dari motor EV murni. Namun, karena power-splitter, ia dapat menjalankan ICE pada putaran paling efisien terlepas dari kecepatan jalan dan menggunakan motor listrik untuk penggeraknya.

Bentuk yang sedikit berbeda dari penggerak hibrida seri-paralel dapat ditemukan pada mobil listrik dengan penggerak empat roda, seperti model T8 Recharge Volvo. Di sini mesin dan girboks otomatis konverter torsi tradisional menggerakkan roda depan dalam kombinasi dengan generator starter bergaya hybrid ringan, sementara motor listrik yang dipasang di belakang menggerakkan gandar belakang. Dalam mode EV, motor listrik menggerakkan mobil, sementara pada kecepatan yang lebih tinggi, mesin mengambil alih. Ketika lebih banyak daya yang dibutuhkan, baik motor listrik dan mesin bensin bekerja sama sebagai sistem paralel, starter-generator secara efektif bertindak sebagai pembagi daya.

Hibrida plug-in

Intinya, plug-in hybrid – juga dikenal sebagai PHEV – adalah perpanjangan dari full hybrid tetapi dengan bonus tambahan jangkauan EV yang jauh lebih besar. Ini dimungkinkan oleh baterai yang jauh lebih besar yang perlu dicolokkan ke listrik, seperti yang Anda lakukan pada kendaraan listrik baterai (BEV).

Tergantung pada mode mengemudi yang Anda pilih, mobil berjalan dengan listrik sampai sel mencapai kondisi pengisian minimum, di mana mesin berbunyi dan bertindak sebagai generator untuk mempertahankan energi yang cukup untuk menjaga baterai terisi cukup untuk menjaga motor listrik. berjalan (beberapa sistem, seperti Volkswagen, akan membiarkan Anda menggunakan mesin untuk memberikan muatan penuh, meskipun ekonomi bahan bakar merosot sebagai hasilnya).

Sementara hampir semua hibrida penuh adalah bensin-listrik, ada beberapa PHEV diesel-listrik. Mercedes-Benz adalah eksponen terbesar dari teknologi ini, menawarkannya pada berbagai model sedan, estate dan SUV. Di atas kertas, mereka menghasilkan penghematan bahan bakar dan angka emisi CO2 yang luar biasa, sebagian besar berkat efisiensi yang melekat pada mesin diesel mereka. Yang mengatakan, kejatuhan berkelanjutan dari skandal Dieselgate berarti bahwa mereka kemungkinan akan tetap menjadi pilihan yang sangat khusus, dengan beberapa produsen lain yang berkomitmen untuk memberikan kendaraan bertenaga serupa.

Kebanyakan hibrida plug-in beroperasi dengan cara yang mirip dengan hibrida penuh yang diuraikan di atas, dengan perusahaan seperti Toyota, Kia dan Hyundai menawarkan versi hibrida dan plug-in hibrida dari mobil yang sama. Namun, ada juga alternatif perluasan jangkauan yang mengambil pendekatan yang sedikit berbeda, pada dasarnya menggunakan motor listrik untuk penggerak dan mesin murni sebagai generator, tanpa sambungan ke roda jalan.

Ford menggunakan sistem perluasan jangkauan pada van Transit-nya, dengan mesin bensin turbo 1,0 liter yang menyala saat baterai perlu diisi ulang. Sistem seperti ini dipelopori oleh Vauxhall Ampera dan Chevrolet Volt, meskipun kedua mobil tersebut mampu menggerakkan roda menggunakan mesin dengan kecepatan lebih dari 70mph, karena lebih efisien daripada menggunakan motor listrik.

Menariknya, variasi pada set-up inilah yang akan digunakan Nissan untuk versi full hybrid dari Nissan Qashqai barunya. Meskipun bukan plug-in hybrid, drivetrain e-power barunya memiliki motor listrik 194bhp yang terhubung ke roda dan mesin bensin 1,5 liter yang berfungsi murni sebagai generator. Dengan menggunakan metode ini, ICE dapat terus beroperasi secara konsisten pada efisiensi optimal, yang diyakini Nissan akan menghasilkan emisi yang lebih rendah dan penghematan bahan bakar yang lebih besar daripada bensin konvensional dan setara dengan hibrida konvensional. Terlebih lagi, karena motor listrik selalu menggerakkan mobil, Qashqai akan melaju seperti EV, dengan akselerasi yang mulus dan linier.