Zasoby naturalnych źródeł energii ulegają stopniowemu wyczerpaniu, przepisy ochrony środowiska i dyrektywy emisyjne stają się coraz bardziej wyśrubowane. Oszczędność paliwa i redukcja spalin w trosce o środowisko naturalne wyznaczają dziś kierunek rozwoju technicznego wielu producentom pojazdów. W ciągu ostatnich kilku lat mogliśmy zaobserwować ogromny postęp w dziedzinie efektywności silników i coraz więcej uwagi poświęca się technice hybrydowej.

Hybryda w motoryzacji – oszczędna jazda i troska o środowisko
Układ hybrydowy można pokrótce zdefiniować w sposób następujący: napęd, w którym współdziałają dwa różne źródła energii lub dwa różne źródła napędu. Nadwyżka energii generowana przez silnik spalinowy jest wykorzystywana do ładowania akumulatorów. Zgromadzona energia wykorzystywana jest w celu pokrycia zapotrzebowania na energię napędu dodatkowego współpracującego z głównym źródłem napędu.

Zalety technologii hybrydowej najbardziej widoczne są w segmencie pojazdów użytkowych. Profile jazdy w aglomeracjach, gdzie często występuje ruch typu Start/Stop, jak np. w przypadku samochodów dostawczych, są wręcz stworzone do wykorzystania kombinacji silnika spalinowego z napędem elektrycznym. Przede wszystkim, ze względu na częste hamowanie możliwy jest odzysk energii. Ponadto, napęd elektryczny z funkcją Boost wspomaga silnik spalinowy podczas ruszania lub podjeżdżania na wzniesieniu. Krótkie dystanse można pokonywać korzystając wyłącznie z napędu elektrycznego, czyli bez emisji spalin. W porównaniu do silników konwencjonalnych, np. benzynowych lub Diesla, w przypadku hybrydy napędu benzynowego z elektrycznym pojazd emituje o 25 proc. a w przypadku hybrydy napędu Diesla z elektrycznym o 20 proc. mniej dwutlenku węgla. Lekki pojazd użytkowy z napędem hybrydowym Diesla, poruszający się przeważnie po mieście, gdzie występuje duży udział trybu jazdy Start/Stop, wyemituje nawet do 28 proc. mniej dwutlenku węgla w porównaniu do modelu z napędem konwencjonalnym. Niższe koszty w wyniku oszczędności paliwa oraz mniejszy stopień zużycia hamulców przekonuje także operatorów flot, którzy liczą na uniezależnienie się w znacznym stopniu od przyszłych przepisów regulujących emisję dwutlenku węgla: pojazdy dostawcze z napędem hybrydowym będą mogły wjeżdżać do stref śródmiejskich pomimo dyktowanych ekologią ograniczeń w ruchu. Warto podkreślić, że zastosowanie techniki hybrydowej w pojazdach w żaden sposób nie ogranicza przyjemności płynącej z dynamicznej jazdy samochodem.

Systemy hybrydowe Boscha

Bogate doświadczenie w dziedzinie technologii hybrydowych ma grupa Bosch, która zajmuje się nimi od ponad 30 lat. Działalność firmy Bosch skupia się na elastycznej koncepcji modułowej Parallel Hybrid, której komponenty można zintegrować w obecnie produkowanych pojazdach w zależności od ich zastosowania. Można ją łączyć z różnymi typami skrzyń biegów i dostosować do różnorodnych wymagań rynków docelowych.

Systemy hybrydowe opracowane przez firmę Bosch można podzielić na trzy klasy różniące się funkcjonalnością:
• Micro Hybrids
• Mild Hybrids

• Strong Hybrids.

Micro Hybrids stanowią najtańszą, podstawową wersję systemów hybrydowych, wykorzystywaną w innowacyjnej technologii Start/Stop oraz dla odzyskiwanie energii hamowania za pośrednictwem alternatora –koncepcje te umożliwiają osiągnięcie interesujących wyników, jeśli chodzi o redukcję zużycia paliwa i emisji CO2. W tym zakresie Bosch pracuje nad dwoma rozwiązaniami. W koncepcji SES (Smart Electronic Start/Stopp System) sterownik silnika przejmuje funkcję sterowania zmodyfikowanym rozrusznikiem, co odbywa się w zależności od życzenia kierowcy oraz w oparciu o dane pochodzące z czujników. Druga koncepcja systemu Micro Hybrids Boscha o nazwie SPS (Smart Power System) bazuje na generatorze z dwoma trybami eksploatacji. W trybie 14 V generator zasila konwencjonalną, pokładową sieć elektryczną mocą dochodzącą do 3 kW. W trybie 42 V generator wytwarza energię o mocy dochodzącej do 8 kW i dostarcza prąd do odbiorników dużej mocy, np. elektrycznie ogrzewanych szyb. Niewykorzystana energia jest doprowadzania poprzez przetwornik napięcia do sieci pokładowej. Ten wariant systemu Micro Hybrids można połączyć z rekuperacyjnym hamulcem podstawowym, który zamienia część energii hamowania na energię elektryczną i kumuluje ją w baterii o dużej pojemności.

Bardziej zaawansowane są systemy Mild Hybrids oraz Strong Hybrids, w których silnik elektryczny wspomaga okresowo silnik spalinowy, stanowiąc dodatkowe źródło napędu. Systemy Mild Hybrids są najczęściej wyposażone w silnik elektryczny o mocy 10-25 kW, który spełnia funkcję wspomagającą. Oferuje on dodatkową moc podczas wyprzedzania, tzw. efekt boost, a w połączeniu z silnikiem spalinowym o zmniejszonych wymiarach zapewnia oszczędność paliwa o około 30 proc. Takie zalety oferuje także system Strong Hybrids, wyposażony w wydajny silnik elektryczny o mocy około 50 kW. Generując moment obrotowy dochodzący do 350 Nm wydajniej wspomaga on pracę silnika spalinowego. Kierowca odczuwa bardziej dynamiczne przyspieszenie, niż przy zastosowaniu samego tylko napędu spalinowego. Systemy Strong Hybrids oferują ponadto możliwość pokonywania krótszych tras wyłącznie przy zastosowaniu napędu elektrycznego, a tym samym jazdy przy zerowej emisji zanieczyszczeń. W takiej wersji system wymaga dodatkowego sprzęgła, które w razie potrzeby odłącza od siebie oba źródła napędu. Systemy Strong Hybrids są przeznaczone do pojazdów użytkowych o masie do 12 ton.

Cechą wspólną wszystkich klas systemów hybrydowych jest inteligentna komunikacja pomiędzy elektronicznymi systemami sterowania oraz ich czujnikami. Polecenia kierowcy dotyczące przyspieszania lub hamowania, stan naładowania akumulatora oraz inne istotne dane są wykorzystywane w celu optymalnego zharmonizowania komponentów.

Biuro projektowe Bosch Hybrid – kompetencje systemowe pod jednym dachem

Obecnie Bosch zatrudnia ok. 370 pracowników w działach badań, rozwoju i sprzedaży technologii hybrydowych. Przedsiębiorstwo dysponuje kompleksowym know-how w dziedzinach takich, jak sterowanie pracą akumulatora, napędu elektrycznego czy układu hamulcowego, a także systemy sterowania do silników i skrzyń biegów. Bosch posiada bogatą ofertę potrzebnych komponentów, jak np. silniki elektryczne, zaawansowana elektronika oraz przetwornice napięcia stałego. Uzupełnieniem portfolio jest podpisanie z producentem przekładni, firmą Getrag, umowy o współpracy, której celem jest rozwój i sprzedaż systemów Parallel Hybrid w połączeniu z przekładniami dwusprzęgłowymi i elektrycznymi przekładniami głównymi. W połowie 2008 roku doszła także spółka joint venture „SB LiMotive Co. Ltd.“, w ramach której od roku 2011 Robert Bosch GmbH oraz koreański Samsung SDI Co. Ltd. będą produkować systemy akumulatorów litowo-jonowych do zastosowań w motoryzacji.