PHEV i REEV: hybrydy ładowane z gniazdka – nowy serwisowy mainstream
Designed by MagnificPonad 116 tys. hybryd plug-in porusza się już po polskich drogach, a udział samochodów zelektryfikowanych w nowych rejestracjach przekroczył połowę rynku. Dla warsztatów oznacza to początek nowej epoki serwisowej. Hybrydy PHEV i REEV łączą bowiem w jednym pojeździe zaawansowany układ wysokiego napięcia, systemy zarządzania energią oraz silnik spalinowy projektowany przede wszystkim pod kątem wysokiej sprawności. W najbliższych latach właśnie te konstrukcje mogą stać się najczęściej spotykanym napędem wymagającym specjalistycznej obsługi.
- PHEV czy REEV? Choć oba napędy łączą silnik spalinowy z elektrycznym, ich architektura i sposób pracy są zupełnie inne – a to oznacza nowe wyzwania dla diagnostyki i serwisu. Silnik spalinowy w nowej roli.
- Sprawdź, jak rozwój technologii podnosi sprawność jednostek nawet do 48% oraz jak regulacje Euro 6e-bis-FCM i dane OBFCM mogą zmienić podejście do eksploatacji i obsługi hybryd.
- Co czeka warsztaty? Olej rozcieńczany paliwem, korozja tarcz hamulcowych, diagnostyka baterii HV i rozbudowane układy chłodzenia – poznaj najważniejsze obszary, które już dziś warto uwzględnić w serwisowaniu PHEV i REEV.
Rosnące wymagania dotyczące efektywności energetycznej i rzeczywistego zużycia paliwa sprawiają, że silnik spalinowy coraz częściej staje się elementem rozbudowanego układu zarządzania energią współpracującego z akumulatorem trakcyjnym i napędem elektrycznym. Szczególnie wyraźnie widać to w hybrydach plug-in (PHEV) i pojazdach z przedłużaczem zasięgu (REEV) czyli w konstrukcjach, które różnią się architekturą i sposobem pracy silnika spalinowego w stopniu mającym bezpośrednie konsekwencje dla diagnostyki i obsługi serwisowej.
PHEV i REEV – podobne, ale nie takie same
Oba typy pojazdów wykorzystują akumulator trakcyjny oraz możliwość ładowania z zewnętrznego źródła energii, jednak ich zasada działania jest zasadniczo odmienna. W hybrydzie PHEV samochód może być napędzany zarówno przez silnik elektryczny, jak i spalinowy.
W zależności od konstrukcji oba źródła mogą działać niezależnie lub jednocześnie. Jednostka spalinowa musi więc pokrywać szeroki zakres obciążeń i warunków eksploatacyjnych.
W pojeździe REEV silnik elektryczny jest jedynym napędem mechanicznym. Silnik spalinowy pełni wyłącznie funkcję generatora energii elektrycznej doładowującego akumulator trakcyjny podczas jazdy i nie napędza kół bezpośrednio.
To fundamentalna różnica: w REEV może pracować w wąskim, precyzyjnie zoptymalizowanym punkcie charakterystyki, osiągając sprawność trudną do uzyskania w konwencjonalnym układzie napędowym. W PHEV natomiast musi sprostać znacznie szerszemu spectrum obciążeń, co ogranicza możliwości jego optymalizacji, ale zapewnia większą elastyczność układu napędowego. Dlatego konstrukcje REEV są dziś postrzegane przez część producentów jako jeden z najbardziej perspektywicznych kierunków rozwoju napędów zelektryfikowanych.
Przełom AVL i Chery: 48% sprawności cieplnej
Konkretny przykład kierunku, w jakim zmierza technologia, pojawił się na Vienna Motor Symposium 2024. Firma AVL List we współpracy z chińskim producentem Chery przedstawiła silnik benzynowy o pojemności 1,5 l osiągający sprawność cieplną na poziomie 48%.
To wynik jeszcze niedawno kojarzony przede wszystkim z energetyką przemysłową. Projekt rozwijano etapami.
Pierwsza wersja jednostki, wykorzystywana już w seryjnych napędach hybrydowych grupy Chery, osiąga sprawność na poziomie 43% w punkcie optymalnym i jest stosowana zarówno w konfiguracjach PHEV, jak i REEV. W drugim etapie rozwoju zastosowano mechaniczny cykl Atkinsona.
Dodatkowy wał pośredni obracający się z połową prędkości wału korbowego oraz łącznik trójkątny Trigonlink zmieniają kinematykę mechanizmu korbowego, wydłużając fazę rozprężania i skracając efektywną fazę sprężania. Efektem jest stosunek rozprężania 25:1 przy stopniu sprężania 16,5:1, co pozwala odzyskać ze spalin więcej energii przy ograniczeniu ryzyka spalania stukowego.
Prototypowy układ napędowy zainstalowano w pojeździe testowym marki Exeed. Według AVL rozwiązanie ma w przyszłości trafić również do napędów PHEV. W napędach PHEV i REEV każdy dodatkowy punkt procentowy sprawności oznacza niższe zużycie paliwa, mniejsze emisje CO2 i możliwość zastosowania akumulatora o mniejszej pojemności.
EURO 6E-BIS-FCM – regulacja, która zmieni rynek PHEV
Od strony regulacyjnej europejski rynek hybryd plug-in wchodzi w okres głębokich zmian. Rozporządzenie Komisji Europejskiej 2023/443 wprowadziło normę Euro 6e, obowiązującą wszystkie nowo rejestrowane pojazdy od 1 stycznia 2026 r.
Kolejny etap – Euro 6e-bis-FCM (Fuel Consumption Monitoring) – wejdzie w życie w 2027 r. dla nowych typów homologacyjnych i w 2028 r. dla wszystkich nowo rejestrowanych samochodów. Istota zmiany dotyczy współczynnika użyteczności (UF – Utility Factor), który określał, jaką część dystansu pojazd PHEV pokonuje w trybie elektrycznym.
Dotychczasowe procedury zakładały bardzo wysoki udział jazdy elektrycznej – w przypadku hybrydy plug-in o zasięgu ok. 70 km przekładało się to na emisję homologacyjną CO2 często poniżej 50 g/km, mimo że rzeczywiste emisje eksploatacyjne były zazwyczaj znacznie wyższe. Skalę zmian dobrze ilustrują analizy Międzynarodowej Rady ds. Czystego Transportu (ICCT) przeprowadzone na przykładzie jednego z popularnych modeli PHEV.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Homologacyjna emisja CO2 na poziomie ok. 45 g/km może wzrosnąć do ok. 96 g/km po wdrożeniu Euro 6e-bis oraz do ok. 122 g/km po pełnym wdrożeniu Euro 6e-bis-FCM. Dla rynku flotowego oznacza to istotną zmianę kosztów użytkowania pojazdów.
Norma wprowadza również obowiązek stosowania systemu OBFCM (On-Board Fuel and Energy Consumption Monitoring) w każdym nowym pojeździe PHEV. System rejestruje rzeczywiste zużycie paliwa i energii elektrycznej, dostarczając informacji o faktycznym sposobie eksploatacji pojazdu. Dla warsztatów dane te mogą stać się cennym uzupełnieniem diagnostyki, pozwalając ocenić udział jazdy elektrycznej i spalinowej oraz lepiej interpretować stopień obciążenia układu napędowego.
Regularne ładowanie oznacza zupełnie inne warunki pracy silnika niż eksploatacja oparta głównie na paliwie. Odczyt danych OBFCM pozwala mechanikowi ustalić, jak długo i w jakich warunkach silnik pracował – co bezpośrednio przekłada się na ocenę stanu oleju i właściwy harmonogram serwisowy.
Gdzie kryją się największe wyzwania związane z serwisem PHEV i REEV?
Rosnąca liczba pojazdów PHEV i REEV oznacza nowe wyzwania diagnostyczne. W przeciwieństwie do klasycznych samochodów spalinowych awaria lub pogorszenie parametrów pracy nie zawsze są związane wyłącznie z jednostką spalinową. Coraz większego znaczenia nabierają stan akumulatora trakcyjnego, efektywność zarządzania energią, sprawność układów chłodzenia i współpraca między systemami wysokiego napięcia i silnikiem spalinowym.
To właśnie w tych obszarach będą koncentrować się przyszłe działania serwisowe. Choć uwagę najczęściej przyciągają akumulatory trakcyjne i układy wysokiego napięcia, wiele problemów serwisowych dotyczy również samego silnika spalinowego, który w pojazdach PHEV pracuje w zupełnie innych warunkach niż w samochodach konwencjonalnych.
Olej silnikowy
W pojazdach PHEV silnik spalinowy często uruchamia się i wyłącza wielokrotnie w ciągu dnia, nie osiągając temperatury roboczej między cyklami. Benzyna skrapla się na ściankach cylindrów i przedostaje do oleju, rozcieńczając go nawet do 2–5% objętości.
Olej wygląda jak nowy, lecz traci właściwości smarne. Przy wymianie konieczne jest wcześniejsze rozgrzanie silnika oraz sprawdzenie zgodności oleju z listą zatwierdzoną przez producenta – kluczowy parametr to lepkość HTHS. Interwał wymiany powinien uwzględniać liczbę rozruchów, nie tylko przebieg.
Układ hamulcowy
Rekuperacja sprawia, że klocki hamulcowe zużywają się znacznie wolniej, ale tarcze – rzadko podgrzewane tarciem do wysokiej temperatury – rdzewieją od środka i zewnątrz. Zaciski, które przez miesiące niemal nie pracowały, mogą się zaklinować lub działać nierównomiernie, co objawia się przy nagłym hamowaniu, gdy układ przełącza się z rekuperacji na hamowanie hydrauliczne. Podczas przeglądu należy ocenić nie tylko grubość okładzin, ale przede wszystkim stan korozji tarczy, swobodę ruchu zacisków i czystość prowadnic.
Diagnostyka energetyczna i układy HV
Klasyczna diagnostyka silnika to w PHEV i REEV zaledwie punkt wyjścia. Kluczowe parametry to stan zdrowia akumulatora trakcyjnego (SOH), rezystancja wewnętrzna ogniw, temperatura poszczególnych modułów i sprawność ładowania. Równie ważne są dane dotyczące faktycznego trybu użytkowania pojazdu, które pozwalają ocenić, jak często wykorzystywany był napęd elektryczny.
Osobnym wyzwaniem są rozbudowane układy chłodzenia. W takich pojazdach oddzielnego chłodzenia mogą wymagać akumulator trakcyjny, falownik, ładowarka pokładowa, silnik elektryczny i jednostka spalinowa.
Usterka elektrycznej pompy cieczy lub zaworu sterującego może przez długi czas nie dawać wyraźnych objawów, a jednocześnie przyspieszać degradację kosztownych podzespołów wysokonapięciowych. Hybrydy plug-in nie są już technologiczną ciekawostką, lecz szybko rosnącym segmentem rynku.
Dla warsztatów oznacza o konieczność rozwijania kompetencji w zakresie diagnostyki wysokonapięciowej, analizy danych energetycznych obsługi układów chłodzenia akumulatorów trakcyjnych. Tak jak kilkanaście lat temu serwisy musiały nauczyć się obsługi systemów common rail, a później kalibracji ADAS, dziś analogicznym wyzwaniem stają się napędy PHEV i REEV.
Źródło: Materiały redakcyjne
