Moc maksymalna hybrydy – sumaryczna czy systemowa?

O mocy maksymalnej konwencjonalnego samochodu pisaliśmy już jakiś czas temu, ale w skrócie - moc jest to iloczyn wartości momentu obrotowego przy danej prędkości obrotowej oraz wartości tej właśnie prędkości obrotowej.

Na przykład 200 Nm przy 6000 obr./min daje moc 126 kW przy 6000 obr./min*. Zatem moc maksymalna to nic innego jak największy iloczyn momentu i obrotów występujący w całym zakresie prędkości obrotowej.

Jeżeli auto ma przynajmniej dwa silniki (np. silnik spalinowy wspomagany silnikiem elektrycznym) to suma maksymalnej mocy obu silników daje nam moc sumaryczną. Na przykład, 100 kW mocy silnika spalinowego i 30 kW mocy silnika elektrycznego daje moc sumaryczną 130 kW. Niestety realnie, wynik ten nic nie mówi o mocy maksymalnej samochodu hybrydowego (układu napędowego). Tę definiuje moc systemowa.

Moc systemowa, to tak naprawdę moc maksymalna samochodu wyposażonego w więcej niż jeden silnik. Jeżeli mówimy o hybrydzie, to mamy na myśli silnik spalinowy i elektryczny, a ich charakterystyki są zupełnie inne.

Na przykład, silnik benzynowy może osiągać maksymalną moc przy 5000 obr./min, natomiast silnik elektryczny przy 3000 obr./min. To dlatego nie można sumować ich mocy maksymalnych by poznać rzeczywistą, maksymalną moc całego systemu. Tę określa najwyższa suma mocy obu silników przy danej prędkości obrotowej.

Przykładem niech będzie nowa Toyota Prius, której silnik benzynowy osiąga moc 72 kW, natomiast elektryczny 53 kW. Moc układu to nie 125 kW, a jedynie 90 kW.

Jest to sytuacja w pewnym sensie analogiczna do tej, którą już znamy z definicji mocy maksymalnej. Nigdy nie występuje ona przy obrotach odpowiadających maksymalnemu momentowi obrotowemu. Tak samo moc systemowa hybrydy zwykle jest osiągana przy obrotach innych niż moc maksymalna pojedynczego silnika w systemie.

Silnik elektryczny generuje swoje maksimum zawsze w niskich i średnich prędkościach obrotowych, natomiast silniki benzynowe w wysokich. Jedynie w hybrydach z silnikiem diesla przebieg momentu obrotowego jest podobny w obu silnikach, co może spowodować sytuację, że moc systemowa będzie odpowiadała mocy sumarycznej.

W rzeczywistości sprawa jest jeszcze bardziej skomplikowana, niż opisaliśmy to powyżej, ponieważ moc systemowa to składowa najwyższych iloczynów momentu obrotowego i prędkości obrotowych dla każdego z silników oraz najwyższa suma tych iloczynów wartości. Nie ma jednak sensu wchodzić w aż takie szczegóły. Warto natomiast pamiętać, że moc maksymalna hybrydy to moc systemowa, a nie moc sumaryczna.

W samochodach elektrycznych za napęd mogą odpowiadać dwa silniki lub więcej, np. po jednym na oś lub po jednym na koło. Jeżeli każdy z nich ma identyczne parametry, wówczas moc sumaryczna tych silników to jednocześnie moc systemowa, czyli moc maksymalna.

Auto napędzane dwoma identycznymi silnikami o mocy po 50 kW osiąga maksymalnie moc 100 kW. Jeżeli silniki się różnią, tu również trzeba już mówić o mocy systemowej, a nie sumarycznej, chyba że mają zbliżoną charakterystykę.

*Przy obliczaniu mocy maksymalnej stosuje się jeszcze współczynnik 9549,3 wynikający z zamiany jednostek. Wynik mnożenia należy podzielić przez współczynnik, by uzyskać wartość w kilowatach.