Renault E-DAYS: spotkanie z nowymi hybrydami

Dziś praktycznie wszyscy producenci elektryfikują swoje gamy modelowe. Potrzeba obniżenia zużycia paliwa i ograniczenia emisji CO2 sprawiły, że elektryfikacja stała się koniecznością. Nie inaczej jest w przypadku francuskiej marki Renault, która – choć może się już pochwalić największą gamą samochodów z napędem w pełni elektrycznym – nadrabia teraz zaległości w segmencie napędów hybrydowych.

2020-10-09 10:15:46

Dlaczego świat stawia na elektromobilność? Odpowiedź jest prosta. Do 2050 r. na Ziemi ma żyć już 10 mld ludzi – w tym aż 70% w miastach, na ich ulicach znajdą się 3 mld samochodów, stojących w korkach przez 5 mld godzin. A skoro tak, to wyobraźmy sobie, ile wygenerują spalin. Jedyną odpowiedzią i ratunkiem, jaki znamy, jest elektryfikacja pojazdów. Ten pomysł wcale nie jest nowy, pojawił się już u zarania motoryzacji, lecz został zarzucony na rzecz rewolucji spalinowej. Trochę szkoda, bo silnik elektryczny ma prostą konstrukcję i wysoki moment obrotowy, dostępny już w chwili ruszania.

Przejście na napędy elektryczne jest, z jednej strony, wymuszone uwarunkowaniami legislacyjnymi, a z drugiej, coraz bardziej realna staje się wizja destrukcji klimatu i przeobrażenia Ziemi w miejsce bardzo nieprzyjazne ludziom – i to już w perspektywie życia jednego pokolenia. Średnia emisja CO2/km w napędach benzynowych to 125 g, w dieslach – 100 g, w hybrydach – 90 g, a hybrydach plug-in – zaledwie 35 g. Jednakże tylko napędy w pełni elektryczne nie emitują żadnych zanieczyszczeń, choć – jak wiemy – te zanieczyszczenia są po prostu generowane gdzie indziej, na etapie produkcji energii elektrycznej oraz baterii do samochodów elektrycznych – ale i z tym trzeba się już uproać.

Lider napędów elektrycznych

W Europie Renault jest dziś liderem sprzedaży aut elektrycznych. Do końca lipca 2020 sprzedało już na naszym kontynencie ponad 305 000 takich samochodów, wyprzedzając Teslę, Nissana, VW i BMW. Najpopularniejszym modelem jest miejski Zoe (ponad 225 000 samochodów). Podczas prezentacji mieliśmy okazję jeździć zarówno tym małym bestsellerem, jak również pojemnym i w pełni elektrycznym Kangoo ZE, który sprzedał się w tym roku w Europie w liczbie ponad 52 000 egzemplarzy.

Przede wszystkim jednak w Sopocie mieliśmy okazję zapoznać się z najnowszymi modelami, wyposażonymi w samoładujące się hybrydowe napędy oraz napędy plug-in. Te rozwiązania debiutują pod maską trzech modeli Renault: Clio E-TECH Hybrid oraz Captur i Megane Grandtour E-TECH Plug-in Hybrid. Ten ostatni zainteresował nas najbardziej, ze względu na pożądane przez floty parametry użytkowe i wartość rezydualną.

Historia kołem się toczy

Zanim jednak przejdziemy do wrażeń z jazdy hybrydowymi autami Renault, francuskiej marce należy się kilka słów na temat jej historycznych osiągnięć. Chodzi o konstrukcję mechanicznej skrzyni biegów ze sprzęgłem kłowym, dzięki której 24 grudnia 1898 r. konstruktor Louis Renault wjechał na paryskie wzgórze Montmartre przez rue Lepic, ulicę o nachyleniu 13°. Dokonał tego prtotypowym samochodem Voiturette, wyposażonym w silnik o pojemności 198 cm3 i mocy zaledwie 1,5 KM.

Jak mógł to zrobić tak słabym samochodem? Pomogła mu autorskiej konstrukcji trzybiegowa przekładnia z przesuwanymi kołami zębatymi, którą możemy uznać za protoplastkę współczesnej skrzyni kłowej. Dzięki niej, pomimo niewielkiej mocy, Renault Voiturette mogło podjechać pod wzniesienie rue Lepic. Voiturette był na swoje czasy futurystycznym samochodem, wyposażonym w nowatorskie na światową skalę rozwiązania, jak choćby sztywny wał napędowy.

Technologia rodem z F1

Dziś, konstruując swoje hybrydy, Francuzi chcą pokazać, czego nauczyli się w Formule 1 przy budowie najnowszych bolidów Renault. Chodzi o system KERS, czyli silnik elektryczny jak turbina wspomagający pracę spalinowego. Taki właśnie napęd znajdziemy pod maską trzech hybrydowych modeli, na przykład w modelu Captur E-TECH 160 Plug-In Hybrid wyposażonym w dwa silniki elektryczne i jeden spalinowy. Efektem jest 160 KM i elektryczny zasięg do 65 km.

Zarówno w silnikach bolidów F1, jak i jednostkach E-TECH montowanych w seryjnie produkowanych samochodach zastosowano algorytmy zarządzania energią, które umożliwiają optymalną regulację obrotów, zapewniającą jak największą moc silnika spalinowego przy jak najmniejszym zużyciu paliwa. Pozwala to optymalnie wykorzystać wytworzoną energię do doładowania akumulatora, kiedy jej ilość przewyższa zapotrzebowanie.

Podobnie jak w Formule 1 energia kinetyczna jest odzyskiwana podczas wytracania prędkości i hamowania, a następnie przetwarzana na energię elektryczną, aby doładować akumulator trakcyjny. Zgodnie z zasadami zarządzania energią w samochodach produkowanych seryjnie proces ładowania akumulatora – zwłaszcza podczas jazdy po autostradzie – rozpoczyna się od wysłania polecenia do silnika, aby osiągnął optymalne obroty. Nadwyżka energii jest wykorzystywana do odciążenia silnika spalinowego podczas mocnego przyspieszania lub do przejścia na w pełni elektryczny tryb jazdy w mieście.

Można również doładowywać akumulator trakcyjny podczas przyspieszania podobnie  jak w przypadku funkcji „overload” w bolidach F1. Ten tryb umożliwia silnikowi spalinowemu pracę w optymalnym zakresie obrotów z wykorzystaniem jedynie mocy niezbędnej do napędu samochodu. Pozostała, niewykorzystana część mocy jest zużywana do doładowywania akumulatora trakcyjnego, aby można z niej było skorzystać później.

W seryjnie produkowanych modelach wyposażonych w silniki E-TECH Plug-in Hybrid tryb SPORT dostępny w ustawieniach systemu MULTI-SENSE umożliwia jednoczesne wykorzystanie całej energii silnika spalinowego i elektrycznego, co przekłada się na większą przyjemność z jazdy i skuteczne przyspieszanie. Podczas gwałtownego przyspieszania dwa silniki elektryczne wytwarzają wspólnie dodatkową energię, która uzupełnia moc silnika spalinowego. Ten algorytm również został przejęty z Formuły 1, gdzie kierowca może wybrać specjalny tryb, aby wykorzystać całą dostępną moc, zwłaszcza podczas rundy kwalifikacyjnej.

Kłowa skrzynia kluczem do oszczędności

Znajdziemy tu również technologię akumulatorów rodem z Formuły E, a wszystko to zostało doprawione techniką skrzyni kłowej, która zmienia przełożenia błyskawicznie, bez poślizgu, strat i szarpnięć. Warto podkreślić, że wielotrybowa automatyczna skrzynia biegów ze sprzęgłem kłowym po raz pierwszy znalazła zastosowanie w seryjnie produkowanych pojazdach z napędem E-TECH.

– Konstrukcja tej skrzyni z innowacyjnymi rozwiązaniami, na które złożono kilka wniosków patentowych, pozwala komputerowi pokładowemu wybrać w czasie rzeczywistym najkorzystniejsze przełożenie w celu poprawy sprawności. Jednocześnie zmiana przełożeń jest całkowicie nieodczuwalna dla kierowcy – wyjaśnia Nicolas Espesson, kierownik ds. optymalizacji osiągów w Renault Sport Racing.

Ta skrzynia nie potrzebuje synchronizatorów, nie generuje zbędnych oporów, ma prostą i bardzo solidną konstrukcję. Szybko zmienia biegi, do minimum redukując przerwy w napędzaniu kół. Właśnie dlatego zrobiła karierę w motorsporcie. Skrzynie stosowane w wyścigach są jednak bardzo głośne i brutalnie szarpią samochodem przy każdej zmianie przełożenia. Te w cywilnych modelach Renault działają niewiarygodnie płynnie dzięki zastosowaniu dwóch silników elektrycznych, które umożliwiają bardzo precyzyjną regulację prędkości obrotowej skrzyni biegów, a w konsekwencji – płynną zmianę przełożeń bez szarpnięć. Można pokusić się nawet o stwierdzenie, że robią to wzorcowo. Oczywiście, służą lepszej dynamice, ale przede wszystkim oszczędzaniu paliwa.

Jeden zespół napędowy – dwie różne hybrydy

Kłowa skrzynia nie generuje strat, bo nie ma żadnego poślizgu, a zespół napędowy jest połączony „na sztywno”. Dlatego konieczne okazało się zastosowanie dodatkowego silnika elektrycznego, łagodzącego pracę całego układu napędowego. Drugi wspomaga pracę silnika spalinowego i włącza się podczas ruszania.

Całość sprzężono z wolnossącym, czterocylindrowym silnikiem benzynowym o pojemności 1,6 l nowej generacji. Pozostałe elementy układu to dwa silniki elektryczne, jeden do napędu, tzw. E-Motor, a drugi tzw. HSG (High-Voltage Starter Generator), czyli wysokonapięciowy rozrusznik i generator. Całość dopełnia wielotrybowa skrzynia biegów Multi-mode (MMT) ze sprzęgłem kłowym. Zarówno klasyczna hybryda, jak hybryda plug-in bazują dokładnie na tym samym zestawie. Jedyne różnice to oprogramowanie, robocze napięcie układu (230/400V) oraz pojemność i wielkość akumulatora trakcyjnego. Wersja plug-in ma oczywiście dodatkowo gniazdo ładowania.

Renault Megane Grandtour E-TECH Plug-In Hybrid (160 KM) może się poszczycić emisją 28 g CO2/km (WLTP) oraz spalaniem na poziomie zaledwie 1,3 l/100 km (to również dane z cyklu WLTP). Elektryczny zasięg w cyklu mieszanym sięga 50 km, w mieście nawet do 65 km, a prędkość maksymalna w trybie elektrycznym to 135 km/h. Model Captur z tym samym napędem emituje 32 g CO2/km i spala średnio 1,4 l/100 km (WLTP). Osiągi w trybie elektrycznym ma takie same jak Megane.

Z kolei Clio, którego nie trzeba doładowywać z gniazdka, emituje 96 g CO2/km i spala 4,3 l benzyny na 100 km (WLTP), zaś do setki rozpędza się w 9,9 s. Zbudowany na bazie tego samego zespołu napędowego samoładujący się układ hybrydowy generuje moc 140 KM, umożliwiając pokonanie aż 80% dystansu w mieście na samym silniku elektrycznym, co pozwoliło o 40% obniżyć zużycie paliwa.

Koncepcje napędu we wszystkich tych autach są identyczne i opierają się na tym samym silniku benzynowym. Klasyczna hybryda w Clio (140 KM) została połączona z akumulatorem o pojemności 1,2 kWh firmy Hitachi (z instalacją 230 V), a wersja plug-in zastosowana w Megane oraz Capturze (160 KM) – z baterią o pojemności 9,8 kWh firmy LG (z instalacją 400 V). Zarówno w rozwiązaniu hybrydowym, jak i hybrydzie plug-in pomaga w tym wydajny system rekuperacji, którą możemy wzmocnić, przestawiając dźwignię zmiany biegów w pozycję B.

Wszystkie trzy nowe, hybrydowe modele Renault są już dostępne w sprzedaży i oferowane w promocyjnych cenach. Renault Clio E-TECH Hybrid można kupić za 79 900 zł. Cena regularna modelu w wersji ZEN to 88 400 zł, INTENS 92 900 zł, a R.S. LINE 97 900 zł. Model Captur E-TECH Plug-In Hybrid wyceniono z kolei na 129 400 zł w wersji INTENS, lecz jego promocyjna cena to 120 900 zł. Natomiast Megane Grandtour E-TECH Plug-in hybrid kosztuje w promocji 120 900 zł. Ceny regularne to 131 900 zł za wersję ZEN, 138 900 złza odmianę INTENS oraz 144 400 zł za R.S. LINE.

Jak jeździ hybryda Renault?

Podczas pierwszych jazd skupiliśmy się przede wszystkim na hybrydowym Megane Grandtour, sprawdzając je w korkach na ulicach Sopotu i Gdańska. Pierwsze wrażenia to przede wszystkim niezwykle płynna praca zespołu napędowego. Dodatkowy elektryczny silnik mistrzowsko wykonuje swoje zadanie. W ogóle nie szarpie, bardzo płynnie i dynamicznie rozpędzając auto.

Dziwne zjawisko następuje w momencie, gdy zechcemy przyspieszyć tak szybko jak tylko się da, wciskając do oporu pedał przyspieszenia. Zamiast znanego z wielu automatycznych skrzyń biegów efektu „kickdown” i spodziewanego, gwałtownego przyspieszenia – pojawia się dziura.

System długo zbiera się do podjęcia decyzji, nim zacznie wykonywać polecenie kierowcy. Dynamiczna jazda tym modelem jest jednak możliwa przy zastosowaniu wyścigowej strategii stopniowego i równomiernego dodawania gazu. Wówczas Megane charakteryzuje się wysoką dynamiką. Do tego po prostu trzeba się przyzwyczaić. Gwałtowne wciśnięcie gazu w podłogę zakończy się pauzą w oczekiwaniu na przyspieszenie. Skutecznie przyspieszymy tylko wówczas, gdy będziemy stopniowo wciskać gaz.

Co istotniejsze, dzięki połączeniu silnika spalinowego z elektrycznym i zastosowaniu przeniesienia napędu, który prawie nie generuje strat, mamy w mieście efekty w postaci spalania na poziomie około 3,5 l/100 km. Oczywiście hybrydowy zespół napędowy jest bardzo wrażliwy na styl naszej jazdy, a spalanie szybko rośnie wraz ze wzrostem jej dynamiki. Jeszcze szybciej będzie rosnąć, gdy rozładujemy akumulator trakcyjny w hybrydzie plug-in.

To jednak dobry kompromis. „Zatankowane prądem” Megane okaże się mistrzem oszczędności, schodząc nawet do 1,5 l/100 km w mieście. Z kolei w trasie jest dynamiczne, korzystając ze wszystkich swoich silników. Natomiast samodoładowująca się hybryda zastosowana w Clio jest po prostu idealnym wyborem do miasta.

Podsumowanie

Nowa gama samochodów Renault z rodziny E-TECH daje możliwość wyboru technologii napędu dostosowanej do potrzeb. Jazdy na dłuższych trasach lub jazdy miejskiej, w obu przypadkach zapewniając niższą emisję CO2 i niskie zużycie paliwa nawet na długich trasach. Modele hybrydowe Megane Grandtour, Captur i Clio z napędem E-TECH uzupełniły gamę w pełni elektrycznych samochodów Renault, obejmującą modele ZOE, Kangoo Z.E. oraz Master Z.E.

Na europejskim rynku Grupa Renault jest pionierem w dziedzinie elektromobilności z ponad 10-letnim doświadczeniem. Do 2022 r. będzie dysponować gamą ośmiu w pełni elektrycznych oraz 12 zelektryfikowanych modeli hybrydowych.

Nowe szeregowo-równoległe hybrydowe napędy charakteryzuje każdorazowy rozruch i ruszanie z miejsca wyłącznie na silniku elektrycznym, szeroki zakres możliwości korzystania z napędu elektrycznego i wysoka sprawność energetyczna, do której przyczynia się wielotrybowa, kłowa skrzynia biegów Multi-mode (MMT) oraz skuteczny system rekuperacji.

Przy przekazywaniu mocy na poszczególne koła lub doładowywaniu akumulatora silniki mogą działać niezależnie lub wspólnie. Zespół napędowy steruje pracą silników i stopniem ich wykorzystania w zależności od potrzeb w zakresie przyspieszania i mocy oraz możliwości doładowywania akumulatora trakcyjnego. Hybrydy E-TECH Renault mają aż 15 możliwych kombinacji pracy poszczególnych silników oraz w zależności od włączonego biegu, co przekłada się na stosunkowo prostą konstrukcję techniczną i bardzo skomplikowane zarządzanie ze strony systemów elektronicznych.

Konstrukcję nowego, hybrydowego napędu objęto 150 patentami, co dobrze świadczy o kulturze technicznej i innowacyjności zastosowanych przez Francuzów rozwiązań. Jak sprawdzą się w codziennym użytkowaniu na drogach? Przekonamy się o tym osobiście my, kierowcy.

Tekst ukazał się w Magazynie FLOTA 9/2020.

ZNAJDŹ NAS: