Istnieją trzy podstawowe układy spalinowo-elektrycznych napędów hybrydowych – szeregowy, równoległy i szeregowo-równoległy.
Ten pierwszy w motoryzacji wykorzystywany jest rzadko. Jego działanie polega na tym, że po rozładowaniu akumulatora trakcyjnego uruchamiany jest silnik spalinowy napędzający generator, który dostarcza energii silnikowi elektrycznemu napędzającemu koła.
Zobacz też: Test Toyota Prius 1,8 Hybrid (122 KM) E-CVT
Hybrydy równoległe
Układ równoległy, stosowany przez wielu producentów, różni się od napędu konwencjonalnego jedynie obecnością dodatkowego silnika elektrycznego, którego zadaniem jest wspomaganie silnika spalinowego przy dużym obciążeniu. Napęd przenoszony jest mechanicznie z silnika spalinowego na koła poprzez wielostopniową skrzynię biegów. Akumulator może być doładowywany podczas pracy silnika spalinowego lub hamowania rekuperacyjnego, kiedy silnik elektryczny pracuje jako generator. Przy odpowiednio dużej mocy silnika elektrycznego, samochód może się poruszać polegając tylko na nim.
Zobacz też: Będzie tańsza energia dla samochodów elektrycznych?
Mild hybrid
W przypadku, gdy moc silnika elektrycznego jest znacząco niższa od mocy silnika spalinowego i pełni on wyłącznie rolę wspomagającą, nie umożliwiając jazdy z napędem wyłącznie elektrycznym, używa się określenia mild hybrid – taką jednostką jest np. silnik SHVS, zastosowany w hybrydowym Suzuki Baleno. Dla odróżnienia, hybrydy zdolne do poruszania się w trybie czysto elektrycznym, przy wyłączonym silniku spalinowym, nazywa się pełnymi hybrydami (full hybrid).
Pełna hybryda w układzie szeregowo-równoległym
Pełną hybrydą jest również układ szeregowo-równoległy stosowany w samochodach hybrydowych marek Toyota i Lexus, który na rynek trafił dwadzieścia lat temu wraz z Toyotą Prius i od tej pory został znacznie udoskonalony. Będąca jego sercem specjalna przekładnia planetarna łączy silnik spalinowy, generator i połączony z kołami silnik elektryczny. Dokonuje ona podziału prędkości obrotowej wału silnika spalinowego między koła i generator, a także pozwala sumować momenty obrotowe silnika spalinowego i elektrycznego, pełniąc tym samym rolę sterowanej elektronicznie, bezstopniowej skrzyni biegów. Podczas zwalniania i hamowania silnik elektryczny pracuje jako generator, zapewniając odzyskiwanie energii, zaś generator służy jako rozrusznik przy uruchamianiu silnika spalinowego.
Zobacz też: Czy Toyota Prius jest ekologiczna?
Wyrafinowane algorytmy sterujące pracą obu maszyn elektrycznych umożliwiają hybrydowej jednostce napędowej Toyoty pracę w trybie równoległym, szeregowym, szeregowo-równoległym albo czysto elektrycznym. Pozwala to optymalnie dobrać parametry do potrzeb wynikających z sytuacji – efektem jest oszczędność paliwa przy dobrych osiągach. Jednocześnie cały układ jest bardzo prosty i zawiera mało ruchomych części – nie ma skrzyni biegów, sprzęgła, rozrusznika, alternatora, pasków klinowych, co przekłada się na znakomitą niezawodność. Dzięki dużej liczbie zalet samochody hybrydowe od Toyoty są najpopularniejszymi samochodami hybrydowymi na świecie.
Źródło: Materiały prasowe Toyota