Klogere på hybrid: Hvor er trækkraften?

 

Antallet af hybridbiler vil stige kraftigt de kommende år, og mange bilproducenter sætter i år for alvor skub i udviklingen med lanceringen af en række nye modeller og motorer.

Mens elbilerne fortsat er meget dyre at producere og rækkevidden for lav for mange, så ser bilproducenterne en mulighed for at møde os med en blanding – de såkaldte hybridbiler. Derudover er der fra i år bøder til bilproducenterne for hvert gram CO2 bilerne udleder over 95 gram pr. kilometer. Så når en plug-in hybrid som den nye Ford Kuga udleder 32 gram CO2 pr. kilometer bidrager den positivt til regnskabet, som gøres op årligt. Hvis ikke bilproducenterne får udledningen markant ned på hele deres modelprogram, venter der altså kæmpe bøder.

Hvilke hybrid-løsninger findes der?

I dag findes der tre versioner af hybrid-biler:

Mild hybrid (MHEV)

Findes for eksempel i Ford Puma, hvor et mindre 48 volts batteri oplades ved opbremsninger, eller når du kører ned ad bakke eller motorbremser. Batteriet hjælper primært til ved opstart og acceleration, og giver altså benzinmotoren en hjælpende hånd som forbedrer brændstoføkonomien en smule. Du skal ikke tænke på at lade batteriet op. Det sker helt automatisk løbende. Modsat gør batteriets mindre kapacitet, at du ikke har mulighed for at køre på ren el.

Hybrid (HEV)

En klassisk hybrid som for eksempel Ford Mondeo Hybrid eller Kia Niro Hybrid. Her hjælper et lidt større batteri på samme måde som mild hybrid-benzinmotoren ved opstart, acceleration og generelt under kørsel. Kører du ved lave hastigheder kan flere hybridmodeller endda køre på ren el i en kortere periode, men da batteriet fortsat ikke er voldsomt stort, sker det ikke længe ad gangen. I en almindelig hybrid oplades batteriet løbende, og man har ikke mulighed for at lade det op gennem en stikkontakt. Hybridmotoren giver en forbedret brændstoføkonomi. For eksempel er en Mondeo med 1.5 Ecoboost benzinmotor med 165 hk og automatgear opgivet til 12,5 km/l, mens hybridudgaven med 187 hk og 2.0 liters benzinmotor er opgivet til 17,5 km/l.

Plug-in Hybrid (PHEV)

Plug-in hybrid-udgaverne er dem, der for alvor begynder at dukke op og vinde indpas herhjemme. Et endnu større batteri (dog stadig væsentligt mindre end en ren elbil) hjælper til en mærkbart bedre brændstoføkonomi, og dette er også den eneste hybridversion, hvor du selv kan lade batteriet op ved en ladestander nøjagtig som ved en ren elbil. Batteriets størrelse og muligheden for opladning giver også mulighed for at køre på ren el. Som for eksempel Ford Kuga PHEV eller Kia Niro PHEV, som kan køre omkring 50 km på ren el. Dette kan du aktivt vælge ved hjælp af forskellige køreprogrammer. På den måde kan du altså bestemme, at bilen skal køre på ren el så langt som muligt. Eller gemme strømmen til du skal køre i byen.

Ved plug-in hybrid lades batteriet også op ved motorbremsning, eller når du kører ned ad bakke. Men for at få det fulde udbytte af batteriet skal bilen oplades ved en ladestander eller i indkørslen. Så kan du til gengæld nå mange småture på ren el og spare udgiften til brændstof. Modsat har du en månedlig udgift til en leverandør af ladestander og ladenetværk.

Hvorfor er en hybridmotor oftest større og har flere hestekræfter?

Der findes flere forskellige måder at opbygge en hybridmotor. Eller rettere sagt måder at kombinere en konventionel benzinmotor, en generator, en elmotor og et batteri. Fælles for dem alle er, at de går imod moderne ’downsized’-motorer med lavt litertal, færre cylindre og som ofte er suppleret med en turbo.

Hybridmotorerne har derimod et højere litertal som for eksempel 2.0 eller endda 2.5 og er uden en klassisk turbo. I stedet har de den elektriske motor og batteri til at give et boost. Noget kan man dog ikke lave om på; jo mere du trykker på speederen – des hurtigere er batteriet (og benzinen) brugt.

Hvad må hybriderne trække?

De forskellige bilproducenters måde at opbygge og sammensætte hybridmotoren på har også stor betydning for, hvor meget modellerne må laste på trækkrogen, og om de overhovedet fås med anhængertræk.

Det er bilproducenternes ansvar at beregne og fastsætte, hvad bilerne kan og må trække for at de overholder krav til sikkerhed, udledning og måske endnu vigtigere ikke risikerer at overophede batteri eller andre motordele.

Der findes dyrere plug-in hybrider med mange hestekræfter som BMX X3, Mercedes GLE 500e eller Volvo XC60, der alle må trække over 2000 kg som plug-in hybrid. Hos Audi A3 e-tron og VW Golf GTE kan du også få hævet den tilladte påhængsvægt, hvis du får ændret godkendelsen af bilen og accepterer at udsætte bilen for maksimale stigninger på 8 procent frem for 12 procent.

Desværre er de prismæssigt mere spiselige plug-in hybrider begrænset i påhængsvægt til stor irritation for campister og andre med behov for at trække store trailere. For eksempel må Ford Mondeo Hybrid kun trække 750 kg., og den nye Ford Kuga PHEV må trække 1200 kg.

Ford Kuga PHEV er en af de modeller, hvor mange undrer sig over, at den ikke må trække mere end 1200 kg. Foto: Ford Europe

Hvorfor må plug-in hybrider ofte trække mindre?

Forklaringen kommer – men for at forstå hvorfor, må vi dykke lidt ned i teknologien bag. Både omkring gear og motor. Så hæng på!

Svaret skal nemlig findes i kombinationen af den Atkinson-motor, som for eksempel Toyota og Ford har valgt i samspil med elmotoren og gearkassen. Her bruger de en såkaldt CVT-gearkasse – også kaldet ’milliongear’ eller ’uendeligt variabel gearkasse’. Den er mere energieffektiv og er derfor et populært valg i dag, men den har sine begrænsninger i forhold til trækkraft. CVT bliver fortsat forfinet og udviklet, da den tidligere har fået kritik for at være langsom og tage unødigt mange omdrejninger ved acceleration med mere støj til følge. CVT-gearkassen er derfor lidt en smagssag for mange.

Motorteknologi fra 1800-tallet

Kort fortalt er de fleste plug-in hybrid-biler i dag drevet af en Atkinson-motor som fungerer anderledes end en traditionel motor. Den er mere energieffektiv, men det er desværre på bekostning af kræfter og moment. Derfor er den ideel at kombinere med en elmotor, som kan ’skubbe bilen i gang’ ved acceleration, og hvor Atkinson-motoren så kan ’tage over’ derefter.

Grundstenen til Atkinson-motoren blev lagt i 1882 af en britisk ingeniør ved navn James Atkinson. Motoren har aldrig rigtig vundet indpas, men efter muligheden for at kombinere den med en elmotor er den blevet populær. I dag bruges Atkinson-motoren blandt andet af Kia, Hyundai, Toyota og Ford.

Ford Kuga PHEV har for eksempel en 2.5 liters 4-cylindret Duratec Atkinson-motor, der kombineret med elmotoren giver den 225 hk. Altså på papiret masser af power. Men Atkinson-princippet har altså både sine fordele og ulemper.

Her ses en illustration af, hvordan drivlinjen ser ud i en Ford Kuge PHEV. Foto: Ford Europe

Hvordan fungerer Atkinson-motoren?

For at forstå Atkinson-motoren giver det mening at forstå en klassisk 4-takts motor. Den består af fire trin; indsugning, kompression, forbrænding (energiudledning) og udstødning.

En Atkinson-motor fungerer på samme måde, men ved indsugningen holdes ventilen åben 20-30 procent længere. Det betyder, at stemplet er længere oppe i cylinderen, når ventilen lukkes. Dermed er indtaget af brændstof lavere og kompressionen mindre end ved en almindelig motor. Fordelen kommer ved antænding af brændstoffet - også kaldet forbrændingen. For her bliver al energien udnyttet til at presse stemplet helt tilbage. Fordelen ved Atkinson-motoren består altså i, at dens ekspansionsforhold er højere end kompressionsforholdet, og den er dermed mere effektiv end en konventionel motor, hvor forholdet er det samme.

Hvad er ulempen så?

Ulempen er, at med indtaget af mindre brændstof og dermed en lavere kompression, så producerer motoren heller ikke så meget motorkraft eller moment som en almindelig forbrændingsmotor, og den har derfor ikke rigtig vundet indpas før nu.

Atkinson- og elmotoren er nemlig et perfekt par, fordi elmotoren giver et rigtig godt moment fra bunden, men ikke er effektiv ved høje hastigheder, og det er her, at Atkinson-motoren er god, fordi den er mere energieffektiv, end den er kraftig. De to motorer supplerer altså hinanden og er med til at give hybridbilerne en bedre brændstoføkonomi.

Derfor må hybrider trække mindre

Som du sikkert er ved at forstå efter denne smøre, så er en del af forklaringen på begrænsningerne i forhold til trækkraft altså kombinationen af en elmotor, der ikke rigtig bidrager til momentet på toppen og en benzinmotor, hvor der er fokuseret på energieffektivitet på bekostning af moment. Det er ganske enkelt bare er en dårlig cocktail for campister og andre med behov for ekstra trækkraft. Ford Kuga PHEV er et godt eksempel. Selvom den har en 2.5 liters benzinmotor og 225 hk, så er dens moment kun 200 nm.

Når det er sagt, er der fortsat mange andre aspekter som vægt, valg af motorkomponenter, krav fra producenterne, tests osv. der kan have betydning for påhængsvægten. Så skal du trække en stor campingvogn eller trailer må du enten til lommerne og betale for de dyre PHEV-modeller eller fortsætte i din dieseltrækker lidt endnu, indtil teknologien kan være med.