Je kent het veld. Een hybride combineert een gasmotor met een elektromotor. Simpel, toch?
In de praktijk gaat die complexiteit doorgaans ten koste van de efficiëntie. Meer onderdelen betekenen meer wrijving, meer gewicht en meer plaatsen waar dingen fout kunnen gaan. Dus waarom halen deze auto’s eigenlijk een betere kilometerstand? Het antwoord ligt in het feit dat elke energiebron kan doen waar hij goed in is.
Elektromotoren zijn beesten bij lage acceleratie. Ze grijpen onmiddellijk koppel en nippen aan energie. Benzinemotoren hebben een hekel aan stationair toerental. Ze stikken en verspillen brandstof terwijl ze proberen een zware metalen kist vanaf nul in beweging te houden. Zij geven de voorkeur aan cruisen.
Door de werklast te verdelen, creëren ingenieurs een systeem dat ongeveer 50 mijl per gallon haalt. Dat is een sprong van 25 procent ten opzichte van standaardvoertuigen met alleen ICE. Het is geen magie. Het is gewoon een betere timing.
Het voordeel van de Atkinson-cyclus
De meeste hybrides maken geen gebruik van standaard verbrandingsmotoren. Ze gebruiken de Atkinson-cyclus.
Het klinkt als een merk van een tankstation, maar het is een specifiek motorontwerp. De Atkinson-cyclus zet de verbrandingsgassen meer uit dan dat ze worden gecomprimeerd. Hierdoor wordt meer energie uit elke druppel brandstof gehaald.
De afweging? Stroom. Een Atkinson-motor is niet zo krachtig als een conventionele motor. Er ontbreekt een low-end grunt. Maar hybriden hebben dat gegrom niet nodig. De elektromotor zorgt voor de lancering. De gasmotor neemt het over zodra u op snelheid bent.
Deze taakverdeling zorgt ervoor dat de gasmotor op zijn efficiënte niveau kan blijven. Hij draait zelden hoog. Het worstelt zelden. Het vaart gewoon.
Engineering uit afval
De aandrijflijnstrategie is slechts het halve werk. De rest gaat over het verwijderen van elk grammetje weerstand en afval uit het voertuig. Ingenieurs strippen hybriden tot op hun botten.
Regeneratief remmen is hier de grootste overwinning. Normale auto’s verspillen remenergie in de vorm van warmte. Je drukt op het pedaal, wrijvingskussens knijpen de rotoren in, en die kinetische energie verandert in verspilde thermische energie. Hybriden vangen het op. De elektromotor draait de rol om. Het wordt een generator. Het gebruikt het momentum van de auto om de motor te laten draaien en de batterij op te laden. Je krijgt gratis energie terug.
Aerodynamica is belangrijker bij hybrides. Windweerstand kost brandstof bij snelwegsnelheden. Hybride lichamen zijn zo gevormd dat ze door de lucht kunnen snijden. Gladde onderkant. Taps toelopende achterkanten. Elk beetje weerstandsvermindering helpt de benzinemotor om van het gaspedaal te blijven.
Gewichtsvermindering is net zo belangrijk. Zwaardere auto’s hebben meer energie nodig om te kunnen bewegen. Hybriden gebruiken kleinere, lichtere motoren. Ze ruilen staal voor aluminium. Ze gebruiken magnesium in structurele componenten. Minder massa betekent dat er minder energie nodig is om te versnellen.
“Het fundamentele antwoord is dat elektromotoren het meest efficiënt zijn bij rijden op lage snelheid… Omdat benzinemotoren beter werken bij hoge snelheden, worden ze ingeschakeld bij rijden op de snelweg.”
Transmissie en banden
Hoe de kracht de wielen bereikt, is net zo belangrijk als de kracht zelf.
Veel hybrides gebruiken een Continu Variabele Transmissie (CVT). Het maakt gebruik van een katrolsysteem in plaats van vaste versnellingen. Er zijn geen verschuivingen. De motor blijft op het optimale toerental. Het draait niet op en neer. Het houdt gewoon een stabiele, efficiënte lijn vast.
Banden spelen een rustige maar belangrijke rol. Hybridebanden zijn vaak smaller. Ze hebben een lagere rolweerstand. Ze worden soms opgeblazen tot een hogere druk dan standaardauto’s. Minder contactvlak. Minder wrijving. Minder brandstof verbrand.
De motor ontlasten
Een draaiende motor verspilt benzine. Ook als je voor een rood licht staat.
Hybriden lossen dit op met een automatische motoruitschakeling. De benzinemotor valt uit als de auto stopt. Het vuurt alleen weer op als je moet bewegen. Geen stationair draaien. Geen verspilling.
Elektrische systemen nemen hulpbelastingen over.
Elektrische stuurbekrachtiging vervangt riemaangedreven pompen. De motor hoeft niet te werken om de wielen te laten draaien. Hetzelfde geldt voor elektrische airconditioningcompressoren. Accessoires met riemaandrijving verbruiken motorvermogen. Elektrische exemplaren trekken uit de accu. Het is een eenvoudige schakelaar die brandstof bespaart.
De afweging
Een deel hiervan kun je aanpassen. Sommige hybrides bieden een Eco-modus.
Het verandert de gaskleptoewijzing. De acceleratie wordt traag. Je offert snelheid op voor bereik. Het is niet voor iedereen. Maar voor degenen die maximale MPG najagen, werkt het.
De meeste van deze kenmerken zijn niet exclusief voor hybrides. CVT’s vind je in gewone auto’s. Regeneratief remmen vind je in elektrische voertuigen. Maar hybride-ingenieurs stapelen ze allemaal op elkaar. Elke efficiëntiewinst
