Hibrit satışları hızla artıyor, ancak tüm sistemler aynı şekilde işlemiyor. İşte farklar.
Çoğu kişi, giderek daha fazla elektrik destekli içten yanmalı motorlu araç satın alıyor. Toyota geçen yıl bir milyondan fazla elektrifikasyonlu otomobil sattı. Honda’nın elektrikli modelleri, 1,3 milyonluk satışının dörtte birini oluşturdu. Hyundai’nin Santa Fe ve Tucson hibrit modelleri de giderek daha popüler hale geliyor.
Bu otomobillerin altyapısını oluşturan güç aktarma organları, gerçek dünyada şaşırtıcı derecede iyi yakıt ekonomisi sağlıyor. Ancak kaputun altında tüm hibritler aynı değil. Hibrit araçlar verimliliği artırmak ve motor üzerindeki yükü azaltmak olsada, otomobil üreticileri farklı yaklaşımlar benimsedi.
Beş farklı hibrit türü var: hafif hibrit (mild hybrid), plug-in hibrit, paralel hibrit, seri hibrit (aynı zamanda “menzil uzatıcı” veya “E-REV” olarak da bilinir). Ayrıca seri-paralel hibrit olarak da anılan “güç bölmeli (power-split)” hibrit. Dahası insanların, fişsiz (plug’suz) her hibrite “hafif hibrit” dediğini de sıkça görürsünüz. Oysa gerçekte “hafif hibrit” terimi, 48 voltluk marş jeneratörüne sahip olan ve genelde sadece bir elektrik motorunun torku doldurma veya verimlilik artırma işlevi üstlendiği araçları ifade eder. Geleneksel hibritler ise kısa süreli de olsa sadece elektrikle tekerlekleri çevirir. Ayrıca paralel, seri veya güç bölmeli tasarımlarda yer alıyor.
Hyundai Santa Fe Hybrid, paralel hibrite örnek olarak gösterilebilir. Seri-paralel ya da güç bölmeli hibrit denilince de akla klasik olarak Toyota Prius gelir. Bu sistemler pek çok ortak noktaya sahip olsa da kullandıkları bileşenlerin türü ve işleyiş şekilleri bakımından önemli farklılıklar barındırır.
Munro & Associates şirketinde baş mühendis olarak görev yapan Paul Turnbull’ın hazırladığı yeni bir videoda, paralel hibrit ile güç bölmeli (power-split) veya seri-paralel hibrit arasındaki farkları detaylı biçimde anlatıyor.
Bu yazıda yalnızca iki sistem türüne odaklanıyoruz. Ancak plug-in hibritler, hafif hibritler ve menzil uzatıcılar hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz Yesilarabalar.com’un kapsamlı içeriklerine göz atabilirsiniz.
Paralel Hibrit Sistem
Turnbull, Santa Fe Hybrid’in tabanını inceleyerek paralel hibritin nasıl çalıştığını açıklıyor. Bu sistem on yıllardır var, ama yenilik değeri hala koruyor.
En son model Santa Fe Hybrid, 1,6 litrelik 4 silindirli turbo bir motorla geliyor. Bu motora 44,2 kW gücünde bir elektrik motoru ve 1,5 kWh kapasiteli lityum-iyon batarya eşlik ediyor. Toplamda 231 beygir gücü ve 271 lb-ft tork üretiliyor.
Elektrik motoru, motorla 6 ileri şanzıman arasına yerleştirilmiştir. Bir debriyaj mekanizması, motoru ve elektrik motorunu birlikte veya ayrı ayrı tekerleklere güç verecek biçimde çalıştırıyor. Bu nedenle bu sisteme “paralel hibrit” adı veriliyor.
Elektrik yardımı, özellikle kalkışlarda turbo boşluğunu (turbo lag) maskeleyerek aracın daha sorunsuz hızlanmasını sağlıyor. Ayrıca yakıt tasarrufunu artırıyor. Bunu rejeneratif frenleme yoluyla yapıyor; kinetik enerjiyi bataryaya geri gönderiyor ve gerektiğinde tekrar kullanıyor.
Turnbull, elektrik motorunun “donut” şeklinde tasarlandığını söylüyor. Dahası debriyajın da motorun içinde konumlandırıldığını ve böylelikle alan kullanımının optimize edildiğini söylüyor. Motor ve şanzıman arasındaki sadece 40 milimetrelik bir boşluğa sığdırılmıştır. Dolayısıyla sistem çok sıkı paketlenmiş durumda.
Toyota hibritlerinde ise batarya arka koltukların altına yerleştirilmiştir. Santa Fe’nin batarya paketi ise arka sağ kısımda zemine monte edilmiştir. Böylece oldukça küçük bir alan kaplıyor. Ayrıca geleneksel 6 ileri otomatik şanzıman kullanıyor. Esas farkı da güç bölmeli hibritlerden ayıran noktada bu.
Güç Bölmeli (Power-Split) Hibrit Sistem
Günümüzde çoğu otomobil üreticisi, seri-paralel veya güç bölmeli hibritlere geçmiş durumda. Toyota RAV4, Honda CR-V ve Accord hibritleri ile Ford Escape hibriti buna örnek gösterilebilir.
Bu otomobillerde motor gücü, bir gezegen dişli (planetary gearset) aracılığıyla aktarılıyor. “Güneş dişli (sun gear)”, “gezegen dişliler (planet gear)” ve “halka dişli (ring gear)” adı verilen üç dişli elemanı var. Bunların boyutları ve dönüş hızları farklı. Benzinli motor ile elektrik motor(lar)ının gücünü harmanlamak için birlikte çalışıyorlar. Aslında geleneksel otomatik şanzımanlarda da gezegen dişliler kullanılır, ancak burada iki farklı gücü birleştirme amacı taşıyor.
Motora bağlı olan kısım, gezegen dişliyi sürüyor; elektrik motoruysa güneş dişliyi çalıştırıyor. Bu iki kaynaktan gelen güç, ardından halka dişli üzerinden şaftlara ve tekerleklere iletiliyor.
Bu sistemle, motor sabit vites oranlarıyla doğrudan tekerleklere güç verebiliyor. Aynı zamanda elektrik motoru devreye girdiğinde vites oranları sürekli değişebildiği için şanzıman sürekli değişken oranlı (CVT) gibi çalışıyor. Bu yüzden “e-CVT” adı kullanılıyor.
Farklılıklar
En büyük farklılık da burada ortaya çıkıyor. Santa Fe Hybrid gibi sabit vites oranları yerine, Toyota RAV4 gibi modeller, e-CVT’yi iki temel amaç için kullanıyor: (1) motoru en verimli devir aralığında çalıştırmak, (2) çift elektrik motorlu yapı sayesinde, paralel hibritlerin tek motorlu düzeninden daha fazla güç ve yakıt tasarrufu sağlamak.
Turnbull, “Altı adet sabit vites oranına sahip olmak yerine, müşteri herhangi bir hız ve tork talep ettiğinde [güç bölmeli hibrit], tekerleklere güç aktarmak için motor devir hızını en verimli şekilde ayarlayabiliyor,” diyor.
Bu yüzden 2025 RAV4 Hybrid XSE, şehir içi kullanımda (41 mpg) biraz daha verimli olurken, Tucson Hybrid Limited yaklaşık 35 mpg yakıt tüketiyor. Ancak her iki sistemin de şehir ve otoyol karma verimliliği genel anlamda birbirine yakın. Lastik boyutu ve sürüş alışkanlıkları gibi diğer faktörler de verimliliği etkiliyor.
Bir hibrit sistemin yaptığı tek şey verimliliği artırmak değil elbette. Aynı zamanda düşük voltajlı bataryayı da şarj ederek aydınlatma ve klima gibi araç içi sistemleri çalıştırıyor.
Toyota, hibrit SUV’lerinde üç motorlu, daha karmaşık bir sistem de kullanıyor. Arka aksa güç veren üçüncü elektrikli motor, düşük çekiş koşullarında elektronik dört tekerlekten çekiş (AWD) sağlıyor. Bu sayede arka aksa mekanik bir şaft gerekmiyor ve yine de mükemmel yakıt ekonomisi sağlanabiliyor.
Yukarıdaki video, farklı hibrit sistemler arasındaki ayrıntıları merak edenler için izlemeye değer. Bu sistemlerin hepsi aynı değil. Biri diğerine göre biraz daha verimli olabiliyor. Ancak her ikisi de uzun vadede cebinize tasarruf sağlama potansiyeli taşıyor. Tam elektrikli araçlara geçiş beklenenden uzun sürerken, hibritler daha yoğun enerji depolayan bataryalar ve daha verimli elektrik motorlarıyla giderek daha sofistike hale gelecek.
