Vmes se je tako v hibridni kot tudi priključno hibridni izvedbi večkrat dokazal v vrsti renaultov in dacij različnih velikosti in doživel tudi tehnični razvoj v obliki višje napetosti, ki mu je prinesla tudi večjo moč, novih bencinskih motorjev in še marsičesa. V osnovi pa deluje bolj ali manj tako kot v začetku.
Sestavljen je iz bencinskega motorja, odvisno od izvedbe je ta atmosferski ali turbobencinski, in dveh elektromotorjev ter menjalnika brez sklopke. Bencinski motor je podrejen električnemu in pri pogonu neposredno sodeluje predvsem tedaj, ko lahko deluje v optimalnih vrtljajih, denimo med vožnjo po avtocestah ali hitrejših regionalnih cestah, ko je z neposrednim prenosom povezan s kolesi.
V osnovi je za Renaultov hibridni pogon torej značilno to, da je po načinu vožnje bliže električnim vozilom kot klasičnim bencinskim. Za večino pospeškov med vožnjo namreč skrbi glavni elektromotor, ki avtomobil poganja tudi, ko speljemo ali ko peljemo vzvratno, saj je tudi vzvratna prestava električna. Tu je še sekundarni elektromotor, ki opravlja vlogo generatorja električne energije in zaganjalnika, malenkostno pa sodeluje tudi pri pogonu, kjer skrbi predvsem za zgladitev prehodov med prestavami menjalnika.
Kompaktna velikost
Gregor Rom, tehnični inštruktor v Izobraževalnem centru GA Adriatic v Mirni Peči, kjer izvajajo tudi tehnična šolanja za znamko Renault, nam je pojasnil tehnične podrobnosti Renaultovega hibridnega pogonskega sklopa. Rom pravi, da je ena največjih prednosti Renaultovega hibridnega menjalnika ta, da je po velikosti zelo blizu klasičnim ročnim menjalnikom, zato ga lahko vgradijo tudi v majhne avtomobile, kakršen je renault clio.
Poleg njega je spredaj seveda še bencinski motor. Namesto svinčevega akumulatorja je v motornem prostoru še pretvornik, ki je zelo kompaktna enota in ga sestavljajo velik kondenzator, pod katerim sta dva inverterja, ki krmilita elektromotorja.
Hibridni menjalnik ima namreč dva elektromotorja. Na njegovo stran je pritrjen velik pogonski elektromotor, poleg njega pa je še v ohišje vgrajen majhen elektromotor, ki opravlja vlogo generatorja in zaganjalnika. Pri Renaultu so ga označili s kratico HSG (high voltage starter generator). V okviru pretvornika je še pretvornik DC-DC, ki nadomešča klasični alternator. Ker namreč hibridni sklop nima klasičnega alternatorja, ki bi proizvajal 14-voltni tok za pomožne naprave, mora zanj poskrbeti pretvornik DC-DC, ki elektriko iz visokonapetostnega sistema pretvori v 14-voltno.
Dve moči elektromotorjev
Kot rečeno, sta v hibridni menjalnik integrirana dva elektromotorja. Oba elektromotorja v Renaultovih hibridnih sklopih lahko razvijeta dve moči, kar je odvisno od napetosti. HSG elektromotor denimo razvija moč 15 ali 25 kilovatov, kar je odvisno izključno od razlike v sistemski napetosti. Starejši hibridni sklopi namreč delujejo pri napetosti 285 voltov, priključni hibridi in novejši hibridi pa pri napetosti 400 voltov. Enačba za moč je "P=U x I", pri čemer je U oznaka za električno napetost, I pa za električni tok, pojasni Rom, iz česar izhaja načelo, da če je električna napetost sistema večja, je ob enakem električnem toku večja tudi izhodna moč elektromotorja.
HSG elektromotor razvija tudi 50 njutonmetrov navora in se zavrti do 15.000 vrtljajev na minuto, kar je zelo pomemben podatek, pravi Rom. Ta elektromotor se namreč uporablja za proizvodnjo elektrike, zaganja pa tudi termični motor. Pomembno je, da to lahko stori pri katerihkoli vrtljajih motorja. Klasični zaganjalnik namreč zaganja motor pri 250 do 300 vrtljajih na minuto. Tudi prvi sistemi start-stop so lahko zagnali motor le tedaj, ko je miroval. Potem so razvili zaganjalnike-generatorje, ki so lahko zagnali motor pri 1.000 vrtljajih na minuto tudi med vožnjo.
HSG pa lahko termični motor zažene pri katerihkoli vrtljajih hibridnega menjalnika oziroma pogonskega elektromotorja, kar je zelo pomembno. Če denimo električno vozimo s hitrostjo 100 kilometrov na uro in pride do potrebe po intervenciji bencinskega motorja, mora HSG bencinski motor zagnati pri tej hitrosti in ga takoj povezati s kolesi.
Velik motor za velik navor
Tudi pogonski elektromotor ima lahko dve moči, ki sta tudi odvisni zgolj od napetosti sistema. Na starejših hibridnih sistemih je razvijal moč 36 kilovatov, na novejših hibridih in priključnih hibridih pa razvija moč 53 kilovatov.
V vsakem primeru pa razvije precej visok navor 205 njutonmetrov. Rom pravi, da so konstruktorji to dosegli z velikim premerom pogonskega elektromotorja. Ker je fizično prevelik, ga niso vgradili v notranjost, ampak na stran menjalnika. Slabost ali negativna lastnost tako velikega premera elektromotorja je vrtilna hitrost. Lahko se namreč zavrti do največ 7.500 vrtljajev na minuto. HSG motor se po drugi strani lahko zavrti do 15.000 vrtljajev na minuto, ker je majhen.
Rom nam je pripravil praktični prikaz delovanja rekuperacije na električnem ali hibridnem avtomobilu. Na pogonski elektromotor, ki med zaviranjem avtomobila proizvaja tudi elektriko, torej neposredno sodeluje pri rekuperaciji zavorne energije, je priključil žarnice. Ker gre za trifazni elektromotor, je nanj priključil tri 21-vatne žarnice, na vsako fazo po eno. S tremi bremeni je simuliral to, kar na hibridnem sklopu vozniki naredimo, ko uporabimo obvolanske ročice, torej izbiro različnih moči regenerativnega zaviranja. Najprej so bile na elektromotor priključene vse tri žarnice, kar predstavlja polno rekuperacijo. Z roko sem zavrtel rotor, oziroma sem ga poskušal zavrteti, saj je bilo potrebne kar precej moči, da so žarnice zasvetile. Rom je potem z motorja odklopil najprej eno, potem dve in na koncu vse tri žarnice in vrtenje je z vsako stopnjo postajalo občutno lažje, na koncu pa rotor ni več nudil nobenega odpora. Ko je bi prost odjemalnikov v obliki žarnic, je namreč elektromotor proizvajal le še električno napetost. Ker ni bilo električnega toka, ni proizvajal električne moči, ki se je na ta način nekoristno izgubila. Na enak način deluje tudi rekuperativno zaviranje avtomobila. Več odjema damo elektromotorju, težje se bo vrtel in bolj učinkovito bo zaviral avtomobil in proizvedel več elektrike in obratno.
Kaj so s povečanjem premera pridobili? Predvsem veliko navora, pravi Rom, zato avtomobili dobro pospešujejo in se peljejo navkreber, po drugi strani pa za dobro delovanje potrebuje dodatno prestavo. Po zaslugi dodatne prestave lahko avtomobil samostojno poganja do hitrosti 130 kilometrov na uro, do 180 kilometrov na uro pa v sodelovanju s termičnim motorjem.
Oba elektromotorja sta vodno hlajena, da se temperatura vzdržuje približno pri 60 stopinjah Celzija. Pretvornik, močnostna elektronika, inverterji in elektromotorji namreč optimalno delujejo pri temperaturah okoli 60 stopinj, termični motorji pri temperaturah 90-100 stopinj, baterije pa pri temperaturah okoli 30 stopinj, kar pomeni, da je učinkovito termično upravljanje celotnega sistema zelo pomembno.
Petnajst prestav
Sam hibridni menjalnik je v bistvu robotiziran ročni menjalnik z več načini delovanja. Ima štiri prestave na dveh primarnih gredeh (prvo in tretjo ter drugo in četrto) za upravljanje termičnega motorja in dve prestavi na sekundarni gredi za upravljanje pogonskega elektromotorja. Če jih seštejemo, pravi Rom, je v menjalniku šest prestav. Ker pa lahko menjalnik deluje v različnih kombinacijah teh šestih prestav, končno govorimo o štirinajstih kombinacijah prestavnih razmerij, oziroma petnajstih, če upoštevamo še nevtralno prestavo za prosti tek.
Tudi prestavljanje tehnično poteka kot na klasičnem ročnem menjalniku. Še vedno ima namreč prestavne vilice, ki premikajo zobnike kot v ročnem menjalniku. Razlika je ta, da imamo v ročnem menjalniku mehanski poteg, v robotiziranem menjalniku pa to nalogo opravljajo majhni elektromotorji, ki vilice premikajo naprej in nazaj.
Rom se pošali, da ima zaradi tega njihov hibridni menjalnik kar pet elektromotorjev: pogonski elektromotor, motor HSG ter tri servo motorje za upravljanje menjalnika. Vendar pa so zadnji trije majhni DC servo motorji, ki pri pogonu ne štejejo.
Električni sinhroni
Pomemben del menjalnika, ko gre za sam postopek prestavljanja, je tudi motor HSG, ki v te primeru prevzame tudi delo sinhronizacijskih obročkov. Renaultov hibridni menjalnik je namreč znan tudi po tem, da nima sinhronizacijskih obročkov, saj sinhronizacijo zagotavlja HSG elektromotor, ki je pri tem zelo natančen.
Sinhronizacijski obročki so v klasičnem menjalniku zato, da upočasnijo proste zobnike in jih uskladijo z gnanimi, da se lahko zobje staknejo brez mehanskih poškodb. Temu služijo tudi trikotni zobje, ki nazadnje poskrbijo za uspešno poravnavo zobnikov, da jih lahko puše porinejo skupaj.
V Renaultovem hibridnem menjalniku so vsi zobje na zobnikih ravni, zato mora HSG z natančnim vrtenjem uskladiti hitrosti obeh zobnikov, da lahko nemoteno zdrsneta skupaj, Da ne pride do mehanskih poškodb, je HSG elektromotor zelo natančen in zobnike poravna do stotinke natančno.
V zvezi z mehanskimi poškodbami nas je zanimalo tudi, če lahko menjalniku škodimo v primeru, ko prehitro prestavimo v parkirni program P in se avtomobil še premika. Rom pravi, da pri starejšem tipu hibridnega menjalnika, pri katerem je za parkirno prestavo poskrbljeno s posebnim mehanskim obročem in zatičem, to lahko storimo, pri novejšem, kjer je parkirna prestava urejena z blokado samega menjalnika, pa to odsvetuje.
Doda, da lastnikom sodobnejših različic menjalnika načeloma sploh ni treba posebej prestaviti v program P. Ko namreč avtomobil ustavijo in ugasnejo s tipko start-stop, sistem samodejno zategne parkirno zavoro in prestavi v program P, saj se vsi podatki prenašajo elektronsko.
Emmmmm a prou berem, da se hvaljo z P parkirno prestavo?????