Červen 2005 RF50606
Hybridní technologie od firmy Bosch – Kombinace pohodlné jízdy a ohleduplnosti k životnímu prostředí
Manfred Walter, Vedoucí vývoje úseku hybridních systémů firmy Robert Bosch GmbH
Přednáška na 57. mezinárodním tiskovém kolokviu o automobilové technice, červen 2005, Boxberg
Robert Bosch odbytová s.r.o
E-mail
[email protected]
Corporate Communications
Pod Višňovkou 1661/35
Phone +420 261 300 595
Vedoucí: Pavel Roman
140 00 Praha 4
Fax
www.bosch.cz/press
+420 261 300 512
Automobily s hybridním pohonem před sebou mají velkou budoucnost. Za touto technologií se skrývá kombinace pohonu spalovacích motorů a elektromotorů. Příroda - a tím i člověk - stojí na straně vítězů. V cyklu NEF bylo prokázáno 30procentní a vyšší snížení spotřeby pohonných hmot resp. snížení produkce oxidu uhličitého (CO2). Přesto se nezhorší potěšení z jízdy a kratší vzdálenosti je možné urazit s elektrickým pohonem dokonce úplně bez emisí.
Zákony o životním prostředí a zákony o dopravě připravují díky požadavkům na celém světě cestu pro hybridní automobily. V USA platí pro snižování emisí regulační kvóty. U nás, v Německu, se vrcholný orgán evropského automobilového průmyslu (ACEA) zavázal snížit do roku 2008 emise CO2 u nově registrovaných vozidel na průměrnou hladinu 140 gramů na kilometr, dlouhodobě se diskutuje o 120 gramech na kilometr. Také Čína dává hybridní technologii v dopravním programu šetrného nakládání se zdroji energií a snižování znečišťování vzduchu zvláštní prioritu.
Bosch a hybridní pohony
Bosch se zabývá již více než 30 let technologií hybridních pohonů. Pro podtržení jejich významu došlo v minulém roce k založení samostatné divize, kterou nazýváme „Projekční dílna hybridních systémů Bosch“. Za tímto krokem stojí pochopení, že hybridní pohony jsou stále více než jen pouhé spojení technických prvků. Protože pro účinný hybridní automobil musí být spalovací motor, elektrické zařízení, brzdy a další agregáty navzájem optimálně sladěny. Jedině tak se mohou projevit požadovaná zlepšení. Takovouto úlohu integrace systémů může splnit kromě výrobců automobilů jedině některý kompetentní dodavatel podnikající v mnoha oborech. Takovým je firma Bosch.
Projekční dílna firmy Bosch orientovaná na hybridní pohony využívá firemní koncentrované znalosti o fungování energetických soustav, brzd, elektroniky, benzínového a dieselového vstřikování. Již přibližně 100 zaměstnanců v projekční dílně intenzivně pracuje na vývoji hybridního pohonu. Další oporou jsou zaměstnanci z ostatních divizí firmy Bosch, takže v tomto novém oboru působí celkem asi 200 zaměstnanců. Již se dostavují konkrétní výsledky: První
Page 2 of 5
hybridní systém Bosch, „Smart Electronic Start/Stopp System“(SES), bude sériově vyráběn od roku 2006.
Není hybrid jako hybrid
Hybridní systémy, které nabízí firma Bosch, je možné rozdělit do tří funkčních tříd – hybridy „Micro“, „Mild“ a „Strong“.
Hybridní pohony „Micro“ představují cenově výhodnou úvodní variantu. Existují dva systémy, a oba slouží výhradně k redukování spotřeby paliva a emisí CO2. U systému „Smart Electronic Start/Stop System“ přebírá řídící jednotka motoru spouštění modifikovaného startu v závislosti na přání řidiče a některých hodnot senzorů. Také Toyota, firma s vedoucím postavením v oblasti hybridní technologie, pracuje s takovýmto systémem.
Druhý systém hybridních pohonů „Macro“ je „Smart Power System“ firmy Bosch (SPS). Jeho základem je generátor se dvěma provozními režimy. Ve 14voltovém režimu zásobuje konvenční elektrickou palubní síť až třemi kilowatty elektrického výkonu. Ve 42voltovém režimu vytváří výkon až osm kilowatt a zásobuje tak spotřebiče náročné na příkon jako například vyhřívání skel. Nevyužitý výkon se do palubní sítě přivádí přes měnič napětí. Tato varianta mikrohybridního pohonu je kombinovatelná s rekuperativní provozní brzdou, u které se brzdná energie přemění částečně v elektrickou a ukládá se ve výkonné baterii.
Přechod mezi hybridy Mild a Strong je plynulý. Oba si zachovávají přednosti mikrohybridních systémů. Hybridy Mild mají většinou elektromotor s výkonem 10 až 25 kilowatt. Takovýto relativně malý elektromotor poskytuje další energii při předjíždění, tedy takzvaný „Boost“ efekt, a dovoluje v souhře se zmenšeným spalovacím motorem snížit spotřebu pohonných hmot o 30 a více procent. Má však silnější elektromotor s výkonem kolem 50 kilowatt a s kroutícím momentem až 350 Nm a podporuje rozběh spalovacího motoru výrazně silněji. Řidič tak cítí mnohem dynamičtější zrychlení než u pohonu pouze se spalovacím motorem. Tyto systémy by mohly být také používány jako čistě šetřící systémy a měly by – bez optimalizace jízdního pohodlí – potenciál úspory pohonných hmot 30 a více procent. Hybridy Strong nabízejí navíc možnost, ujet kratší vzdálenosti pouze s elektrickým pohonem, a tím zcela Page 3 of 5
bez emisí. K tomu je potřeba dodatečné propojení, které by oba zdroje pohonu vzájemně sladilo.
Všechny třídy hybridních pohonů se vyznačují inteligentní komunikací mezi elektronickými regulačními systémy a jejich senzorovými signály. Přání řidiče po zrychlení nebo zpomalení, stav nabití baterie a další ovlivňující hodnoty se používají pro optimální souhru jednotlivých komponent. Tak lze dosáhnout jednotlivých cílů - snížení emisí a spotřeby paliva, jízda bez spalin, zvýšení potěšení z jízdy – nebo jejich kombinace.
Způsob fungování hybridní techniky
Na příkladu hybridů Strong je možné vysvětlit způsob fungování v typických dopravních situacích. 1) Vozidlo stojí. Pro rozjezd je elektromotor ideálním zdrojem, protože vyvíjí svůj maximální kroutící moment již z klidového stavu. Spalovací motor naskočí podle potřeby automaticky, když je požadován navíc ještě vyšší výkon. 2) Dynamicky zrychlené vozidlo s kombinovanou silou obou zdrojů pohonu, které mohou zároveň dosahovat svého maximálního momentu. 3) Při konstantní jízdě vychází pohonná síla ze spalovacího motoru. Zároveň může elektromotor pracovat jako generátor a vyrobenou elektřinou zásobovat elektrické spotřebiče palubní sítě a baterii. 4) Když řidič brzdí, přeměňuje se kinetická energie na energii elektrickou, které se používá k nabíjení baterie. U konvenčních vozidel jde se tato energie ztrácí jako odpadní teplo brzd. 5) Jakmile vozidlo zastaví, spalovací motor se automaticky vypne. To šetří pohonné hmoty, redukuje emise a díky snížení hlučnosti mu bývá připisováno zvýšení komfortu.
Hybridy a světový trh
Analýza poměru mezi náklady a cenou jednotlivých konceptů ukazuje například u sportovně užitkových vozidel Sport Utility Vehicle (SUV) s hybridním pohonem v novém evropském jízdním cyklu (NEFZ) zajímavé možnosti využití oproti vozidlům s klasickým pohonem. Benzínový hybrid má vzhledem ke svému výkonu a ceně šance se stát srovnatelným se vznětovým motorem, protože u něj je nutné vzít do budoucna v úvahu nevýhody spojené Page 4 of 5
s vyšší spotřebou při úpravě výfukových plynů ve srovnání s dnešním stavem. Na americkém trhu pro benzínové hybridní automobily mluví navíc emocionální důvody. Lexus RX 400h a Ford Escape to ukazují již dnes. Také ostatní významní výrobci automobilů uvažují velmi intenzivně o hybridních SUV pro americký trh.
Téměř všichni výrobci automobilů věnovali vývoji techniky hybridních pohonů enormní vývojové kapacity, mnozí plánují jejich uvedení na trh v příštích pěti letech. Bosch vychází z toho, že v roce 2010 bude na celosvětovém trhu asi 50 různých hybridních modelů. Střízlivým odhadem vzroste podíl na světových trzích z jednoho procenta v roce 2010 na pět procent v roce 2025. V počtech kusů to odpovídá nárůstu na čtyři miliony automobilů.
Nejdynamičtěji poroste s největší pravděpodobností severoamerický trh. Zde a v Asii budou dominovat hybridy Strong, vedle toho to budou v nižší míře také hybridy Mild. V Evropě se ukazuje podle prognózy nejprve téměř rovnoměrné rozložení prodeje mezi hybridy Mild, které šetří pohonné hmoty, a hybridy dosahující plného potěšení z jízdy. Významnou roli budou navíc hrát systémy Start/Stop.
Bosch dominuje v technologii vznětových pohonů a často dostává otázku, kterým směrem se chce do budoucna vydat, jestli k dieselům nebo k hybridům. Odpověď zní: Závisí na jízdních zvyklostech, které z obou řešení ušetří více paliva. Hybrid má své přednosti ve městě, kde se více brzdí a zastavuje. Diesel naproti tomu boduje na delších trasách. Bosch bude proto nadále pracovat rovnoměrně na obou technikách. Náš podnik je tu přece proto, abychom svým zákazníkům mohli nabídnout vždy to nejlepší řešení.
Page 5 of 5
