A hibridautó olyan autó, amely a meghajtásához szükséges energiát több, egymástól eltérő elven működő erőforrásból nyeri.
E hibrid rendszerben a gyakorlati megvalósítás során legtöbbször a belső égésű motor és a villanymotor kombinációja jelenik meg. A motor energiája akkumulátor helyett (vagy mellett) lendkerékben vagy szuperkondenzátorban, vagy sűrített levegő rendszerben is tárolható.
A hibridautó jellemzően kevesebb fosszilis eredetű üzemanyagot fogyaszt, mint a csak belsőégésű motorral rendelkező, ezért környezetbarátnak tekintik.
A hibridautók a hajtáslánc vagy a felhasznált energiaforrás viszonylagos jelentősége szerint osztályozhatók.
Részei A hibridautó fő részei általában a belső égésű motor, a hajtómű (bolygóműves nyomatékosztó egység), a villanymotor és az akkumulátor.
Működési elve A sorozatban gyártott hibridautók akkumulátora menet közben is feltölthető; egyrészt a belsőégésű motor, másrészt az energiavisszatöltő rendszer segítségével. A belső égésű motor generátort hajt, és az termeli az áramot, amely vagy közvetlenül a járművet hajtja, és/vagy az akkumulátor töltésére fordítódik. Az üzemanyagfogyasztás csökkentését célozza a start-stop funkció is, amely üresjáratban automatikusan leállítja és a szükséges időben újraindítja a belsőégésű motort. Az energiavisszatöltő rendszer a fékezés energiájának visszatáplálását teszi lehetővé. A hibridautó belsőégésű motorja kisebb, mint a hagyományos (csak belsőégésű motorral rendelkező) autóké. A rövid idejű gyorsításoknál azonban mindkét hajtás üzemelhet, így nincs jelentős fogyasztásbeli különbség a hagyományos hajtású autókhoz képest.
Akkumulátorok Az energiát tároló akkumulátorok sok helyet foglalnak, és nagy súlyt jelentenek. Probléma még a jelentős áruk, és a feltöltés viszonylagos lassúsága is.
Az akkumulátor leggyakrabban lítiumion-akkumulátor. Emellett vannak még nikkel-fémhidrid, nátrium/nikkel-klorid, esetleg hagyományos ólomakkumulátorok is.
A lítiumion akkumulátor azért gyakoribb választás, mert az ólom-akkumulátorhoz képest könnyebb; gyorsabban tölthető; kb. hatszor annyi feltöltési-kisütési ciklust bír ki; valamint nem tartalmaz nagy mennyiségű (pl. balesetkor veszélyessé váló) savat.
Üzemanyagfogyasztás 2007-ben több autógyártó bejelentette, hogy a jövő autóiban (a nem hibridek is) olyan üzemanyag-megtakarító megoldásokat fognak alkalmazni, amelyek a hibridautókra jellemzőek. A fékezéskor visszanyert és az akkumulátorban eltárolt energia felhasználható például a légkondicionáló berendezés, az ablakfűtés, az elektromos szervokormány stb. működtetéséhez. Amikor áll az autó, a vezérlés leállítja a motort; ezzel üzemanyag takarítható meg és csökkenthető a károsanyag-kibocsátás (a hibrid-elv alkalmazása nélkül is).
Olyan hibridautók is vannak, amelyekben nem az üzemanyagfogyasztás csökken (változatlan teljesítmény mellett), hanem (változatlan üzemanyagfogyasztás mellett) a teljesítményük lesz nagyobb. A vezető kapcsolóval („NAGY HATÁSFOK” gombbal stb.) választja ki a neki megfelelő üzemmódot; esetleg program határozza meg (bizonyos, egyénileg megadható paraméterek segítségével) az optimális üzemmódot.
Városi közlekedésben leghatékonyabban a hibridautók használják ki az üzemanyagban rejlő energiát.Fuel Economy
A hibridautó kevesebb üzemanyagot fogyaszt (ezért kevesebb CO2-t is bocsát ki), mint az ugyanolyan hagyományos autó. Ennek három legfontosabb összetevője a hibrid konstrukcióhoz kapcsolódik:
Mind a belsőégésű, mind a villanymotort csúcsteljesítményre tervezték. Ha mindkét motorra támaszkodhatunk, akkor mindkettőt tervezhetjük átlagos üzemi körülményekre, vagyis mindkét motor kisebbre méretezhető. A belsőégésű motor számára kedvezőtlen illetve kevéssé hatékony üzemi körülményekGépjárművek üzemanyag ellátó berendezései 14. EA. (alacsony fordulatszám) a villanymotor számára egyáltalán nem kedvezőtlenek és fordítva. Így a járműnek sosem kell kis hatásfokkal üzemelnie. (A főáramkörű villanymotor teljesítménygörbéje jobban alkalmazható változó sebességnél; kis sebességnél nagyobb forgatónyomatékot nyújt, mint a belsőégésű motor.) Jelentős energiatároló kapacitással rendelkezik, amely a fékezéskor vagy lejtmenetben visszanyert energiát is tudja tárolni. Jelentős mennyiségű energia tölthető az energiatárolóba fékezéskor, ami a hagyományos autóknál veszendőbe megy. Motorfékezéskor a jármű mozgási energiáját a villanymotor – generátorként működve – az akkumulátor töltésére használja. A villamosvasúti vontatásban már régóta alkalmazzák az energia visszatáplálását pl. a Fogaskerekűnél.
Az alábbi három megoldás nem kizárólag a „hibrid” konstrukcióhoz kötődik, de ezek is a hibridautókban terjednek el az üzemanyagfogyasztás csökkentésére: A belsőégésű motor leállítása üresjáratban (pl. szabadonfutáskor vagy piros lámpánál) A légellenállás csökkentése. A furgonok jelenlegi gyenge hatásfokában elég nagy szerepet játszik nagy légellenállásuk. Ha a „jelenleg jellemző” kocka alakot áramvonalas alakra cseréljük, a motor teljesítményének egy részét felszabadítjuk. Ezzel javítható az üzemanyagfelhasználás hatékonysága és az autó irányíthatósága is. Kis gördülési ellenállású („energiatakarékos”) gumiabroncsok alkalmazása. Mivel a hibridautóknál az energiatakarékosság még fontosabb, mint a hagyományos járművekben, már kifejlesztettek külön a hibridautókra optimalizált abroncsot. Ezek a gördülési ellenállás csökkentése érdekében merevebbek, rugózásuk keményebb, de előírt mértékben tapadnak az útfelületre.
A fenti tulajdonságok miatt a hibridautó különösen a városi forgalomban előnyös (gyakori indulás-megállás, állás). Emellett a hibridautó sokkal halkabb, mint a hagyományos autó, különösen amikor áll vagy kis sebességgel halad. Autópályán például ezeknek az előnyöknek a jelentősége kisebb, és a zajkibocsátás nő, mivel a belsőégésű motort az ideálisnál magasabb fordulaton kell pörgetni, ami fogyasztásnövekedést is okoz, a nagyobb mérvű kopásáról nem beszélve.
A hibridautók fenti három előnyös tulajdonságának bármely kombinációja alkalmazható az üzemanyagfogyasztás és a légszennyezés csökkentése, a teljesítmény növelése, a jármű tömegének illetve a költségek csökkentése céljából.
Környezetvédelmi szempontok A kisebb üzemanyagfogyasztás kisebb légszennyezést okoz.
Az akkumulátorok használata - azonban - felvet bizonyos problémákat:
Ron Cogan, a Green Car Journal szerkesztője szerint a nikkel-fémhidrid akkumulátorok környezetterhelése csekély. Teljes mértékben újrahasznosíthatók.http://www.hybridcars.com/faq.html A Toyota és a Honda bejelentette, hogy újrahasznosítja az elhasználódott akkumulátorokat, és hogy elhelyezésük nem szennyezi a környezetet. A visszaszolgáltatáshoz a Toyota minden akkumulátoron feltüntet egy telefonszámot, és kétszáz dolláros „jutalommal” ösztönzi az akkumulátorok visszaszolgáltatását, ezzel megfelelő újrahasznosításukat.
Míg a nikkel-kadmium és ólomakkumulátorok erősen mérgezők és súlyosan szennyezik a környezetet, addig a nikkel-fémhidrid akkumulátorok sokkal kevésbé;, viszont rákkeltő és teratogén hatásuk van./ A haladást erősen gátolja, hogy az ólom egyelőre olcsó; a hibridautók akkumulátoraihoz pedig pl. drága ritkaföldfémekre is szükség van.
A hibridautó kis sebességnél sokkal csendesebb, mint a megfelelő hagyományos (belsőégésű motorral hajtott) autó. Ezzel csökkenthető a városi zaj. Ugyanakkor ez hátrány is lehet bizonyos esetekben, pl. amikor a vakok a zajból veszik észre az autó közeledtét (a veszélyt).
Alapanyaghiány A hibridautók gyártásához szükséges ritka anyagok közül többnek az esetében is az a veszély fenyeget, hogy elfogy.Japan urges China to ease rare metals supply
A hibridautókhoz használt, magas fejlettségi színvonalú villanymotorok és akkumulátor-rendszerek előállításához gyakran diszpróziumra is szükség van. Ez egy ritkaföldfém, ennek zömét a többi ritkaföldfémhez hasonlóan Kínában bányásszák. Egyes elemzők szerint hamarosan annyira felfut Kína elektronikai ipara, hogy a kínai ritkaföldfém-bányászat csak a belföldi igényeket tudja majd kielégíteni Van ugyan egy-egy próbálkozás az USA-ban, Kanadában és Ausztráliában, de nem valószínű, hogy addigra ezek át tudnák venni a kínai bányák helyét. Ennek alternatívájaként jöttek létre a mechanikus módszerrel, sűrített levegő tartályban való tárolásával működő hibridek, melyek lényegesen olcsóbbak, mint az akkumulátoros hibridek.
Hajtástípusok Soros hibridhajtás thumb|right|250px|Soros hibridhajtás
A soros hibrideknél a belső égésű motor energiája egyetlen úton jut el a kerekekig. A belsőégésű motor nem közvetlen az autót, hanem a generátort hajtja, amely elektromos áramot termel a kerekeket meghajtó villanymotor – meg az egyéb fogyasztók és az akku – számára, az akkumulátor töltöttségétől függően. Fékezéskor a jármű mozgási energiáját a villanymotor - generátorként - az akkumulátor töltésére használja fel. A soros rendszer kialakítása és elektromos vezérlése nem túl nehéz feladat, ám a többszörös energiaátalakítás és az akkumulátor töltési-kisülési veszteségei folytán a belsőégésű motor teljesítményének csupán mintegy 60%-a hasznosul.
A soros hibridautók konstrukciója sokkal jobban hasonlít a villanyautókéra, mint a belsőégésű motorral hajtott hagyományos autók vagy a párhuzamos hibridek konstrukciója. A soros hajtásrendszerben a belsőégésű motor nem hajtja meg közvetlenül a kerekeket, hanem csak a generátort. Az abban keletkező áram hajtja meg a villanymotort és tölti fel az akkumulátort. Nagy teljesítményigény esetén a villanymotor a generátorból közvetlenül és az akkumulátorból is használ fel áramot. Sebességváltóra nincs is mindig szükség; ha mégis, az akkor is sokkal egyszerűbb, mint a hagyományos vagy a párhuzamos hajtású autók esetében. A villanymotor tág fordulatszám-tartományban is jó hatásfokkal működik.
Vannak olyan járművek, ahol a nagy villanymotor helyett mind a négy kerékben van egy-egy kisebb.
A soros hibridhajtásban nincs mechanikai összeköttetés a belsőégésű motor és a kerekek között, a belsőégésű motor pedig a jármű különböző sebessége esetén is állandó fordulatszámon és hatásfokkal üzemelhet. Ezért a belsőégésű motor a 37%-os elméletileg maximális hatásfok közelében működtethető – ami jobb, mint a hagyományos autókra jellemző 20%.
A belsőégésű motorban nyert energia áthalad a generátoron és a villanymotoron, majd – a konstrukciótól függően (lásd az ábrát) – esetleg a töltőn és az akkumulátoron is. Minden energiaátalakításnál elvész az energia egy része. A belsőégésű motorból nyert energiának 70-80%-a jut el a kerekekig; míg a hagyományos tengelykapcsolónál ez az arány 98%. Ha a jármű autópályán tesz meg hosszú utat, a belsőégésű motorból kell fedezni az energiaszükséglet nagyobb részét; ilyenkor a soros hibridhajtás hatásfoka 20-30%-kal kisebb, mint a párhuzamos hibridhajtásé.
Ha a villanymotorok a kerékbe vannak beépítve, nincs szükség a hagyományos erőátviteli berendezésekre (sebességváltó, hajtóműtengelyek, differenciálmű), és esetleg hajlékony tengelykapcsolóra sem. Egyszerűbb a négykerékmeghajtás, a hajtás- és fékezésszabályozás (ASR, ABS, ESP stb.), alacsonyabb lehet a padlószint. Viszont nagyobb lesz a rugózatlan tömeg és romlik a felfüggesztés reagálása az út egyenetlenségeire; ettől kényelmetlenebb és kevésbé biztonságos lesz az utazás.
Soros hibridhajtással rendelkezik például: Renault Kangoo Elect’Road, Daimler Orion hibrid busz, Chevrolet Volt, Opel Flextreme. Párhuzamos hibridhajtás thumb|right|250px|Párhuzamos hibridhajtás
A párhuzamos hibrideknél az energia két úton, párhuzamosan folyhat, vagyis a belsőégésű és a villanymotor egyaránt forgathatja a hajtásláncot. Bonyolultabb elrendezésű megoldás, szélesebb körű szabályozhatósága viszont nagyobb üzemanyag-megtakarítást eredményez. A párhuzamos hibrideknek jobb a hatásfokuk, mint a sorosaké. A ma kapható hibridautók többségében párhuzamos rendszer működik. Ezen az elven alapul a Lexus RX 400h meghajtása, és ez található a Honda Insight és Civic IMA modelljében.