Günümüzde taşımacılıkta kullanılan araçların geliştirilmesi noktasında en önemli hedeflerden biri sera gazı emisyonlarını azaltmaktır. Nihayetinde asıl mesele burada her geçen gün kendini daha fazla gösteren iklim değişikliğini frenlemeye dönük bir gayret içinde olmaktır. Örneğin Avrupa'da, AB devletlerinin aldığı bir karara göre, yeni arabaların 2030'da 2020'ye göre en az yüzde 35 daha az CO₂ salması gerekiyor. Bu denli çabuk erişilmesi arzulanan bir hedefin tutturulması ne az sayıdaki tam elektrikli otomobillerle, ne de optimize edilmiş benzin-dizel motorlarla mümkün olabilir. Çözüm ancak içten yanmalı motor ile elektrikli motoru hibrit tahrikli olarak çalıştırmakta yatar. Elektrikli motor tahrikine dayalı seyahatin menzili ne kadar artarsa bu durum çevre adına o kadar iyi olacaktır.
Farklı Hibrit Konseptler
Ancak, hibrit denildiği zaman tek tip bir hibrit var sanılmasın. Uzmanlar, içten yanmalı motorun, elektrik makinesinin, jeneratörün ve şanzımanın düzenine ve işlev tanımlarına bağlı olarak sistemleri seri, paralel ve güç paylaşımlı (hem seri hem paralel ) hibrit tahrikler olarak ayırır. Bu kategoriler altında yıllar içerisinde farklı hibrit konseptler de ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, şu anda seri hibrit mimarilere bakarsanız, birkaç tane esaslı gelişim trendini hemen fark edeceksiniz.
Seri Hibrit: İki Motor Tek Tahrik Sistemi
Seri hibrit tahrik sistemi , bir jeneratöre mekanik olarak akuple olan içten yanmalı bir motordan oluşur. İlaveten sistemde tekerlekleri hareket geçirecek bir elektrik motor da bulunmaktadır. İçten yanmalı motor sadece elektrik akımını üreten jeneratörü çalıştırma görevine sahiptir. Bu elektrikle, ya aks diferansiyeline sahip bir elektrik motoru aracı hareket ettirir ya da bu görevi bir diferansiyele sahip olmayan aks başına iki motor yerine getirir.
 |
| Seri Hibrit Sistem |
[İçten yanmalı motor ve tekerlekler mekanik olarak birbirine bağlanmamıştır. İçten yanmalı motor bir jeneratörü tahrik eder. Geçici olarak bir bataryada depolanmış enerjisi, tekerlekleri hareket ettiren bir elektrik motoruna aktarılır]
Bu konseptin başlıca avantajları şunlardır:
İçten yanmalı motor, sürüş koşullarından bağımsız olarak çalışabilir ve araç dururken bile aküyü şarj edebilir. Seri hibrit ayrıca, aküde depolanan enerjiyi kullanarak içten yanmalı motor çalışmıyorken bile tamamen elektrikli bir tahrike olanak tanır. Günümüzün elektrik bataryalı araçlarında, içten yanmalı motor aynı zamanda menzil artırıcı olarak da hizmet eder. Aracın bataryalarındaki enerjinin bitmesi nedeniyle yolda kalmamasını sağlar..
Paralel Hibrit: İki Motor , Çift Tahrik Sistemi
Seri hibritten farklı olarak paralel hibrit, içten yanmalı motor ve tekerlek arasında mekanik bir kuplaja sahiptir. Yanmalı motora ait mekanik ile elektrikli güç aktarma organları ihtiyaca göre esnek bir biçimde devreye girerler çıkarlar. Daha açık söylemek gerekirse araç ya tamamen elektrikli, tamamen yanmalı motorla tahrikli ya da her ikisinin belli miktarda işlevsel olmasıyla çalıştırılabilir. içten yanmalı motorla veya aynı anda her iki tahrikle karışık olarak. Paralel hibritte, elektrik motorunun ve içten yanmalı motorun gücü toplam bir güce ulaşmaktadır. İçten yanmalı ve elektrik motorlarına ek olarak, bu tür hibrit sistemler ayrıca bir veya daha fazla dişli, kavrama veya serbest kavrama göbeği vs. gerektirir.
 |
| Hafif Hibrit (Paralel) |
[Bir marş jeneratörü görevi gören ve içten yanmalı motorun kayış tahrikine entegre edilmiş veya doğrudan krank miline bağlanmış hafif hibrit yapı. Hafif hibrit, 48 voltluk sistem gerilimiyle bile, normalde kullanılmayan frenleme enerjisinin yakıt tasarrufu sağlayacak şekilde geri kazanılmasını mümkün kılar. Ayrıca, gerekmediği hallerde içten yanmalı motoru durdurarak yakıt tasarrufu sağlayan start-stop ve boşta çalışma işlevleri de mümkündür.]
Hizmet ve işlev yelpazesine bağlı olarak uzmanlar, paralel hibrit düzenlemede hafif ve tam hibrit arasında bir ayrıma giderler. Hibritleştirmede en basit ve en ucuz şekli, içten yanmalı motorun kayış tahrikine marş jeneratörü olarak entegre edilen veya doğrudan krank miline bağlanan hafif hibrit isimli tiptir. Hafif hibrit, 48 voltluk nispeten düşük bir sistem voltajıyla bile, normalde israf edilen frenleme enerjisinin yakıt tasarrufu sağlayaracak şekilde geri kazanılmasını sağlar. Buna ek olarak, ihtiyaç olmadığında içten yanmalı motoru her zaman kapatan yakıt tasarrufu sağlayan start-stop ve yavaşlama fonksiyonlarını etkinleştirir. Son olarak hafif hibrit, hızlanma sırasında içten yanmalı motoru destekler.
 |
| Tam Hibrit Sistem |
[Elektrik
motoru, yerden tasarruf etmek için şanzıman mahfazasına oturur. Bu hibrit
varyantla araç, yalnızca içten yanmalı motor tahrikiyle veya tamamen elektrikle
çalıştırılabilir. Takviye modu (Boost) devredeyken, elektrik motoru hızlanma
sırasında içten yanmalı motoru ilave güç üreterek destekler. Fren yaparken, elektrik
makinesi , fren enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren ve bu enerjiyi bataryada
depolayan bir jeneratöre dönüşür.]
Önemli ölçüde daha yüksek performanslı tam hibrit sistemde, tahrik için elektrik motoru genellikle araç şanzımanına entegre edilir. 600 volta kadar çıkabilen daha yüksek sistem voltajı, SUV gibi ağır araçlarda bile günlük kullanıma uygun sürüş performansıyla ve daha uzun menzille sahip tam elektrikli bir sürüşe olanak tanır.
Hibritleştirme Vasıtasıyla Dört Tekerlek Tahriki
Seri hibritlerle karşılaştırıldığında, paralel tam hibrit sistemler, çalışma durumuna bağlı olarak tahrik motoru veya jeneratör olarak çalışan sadece bir elektrik makinesi gerektirir. İçten yanmalı ile elektrik motorunun performansı birbirinden bağımsız olarak ölçeklendirilebilir ki böylece sistem bileşenlerinin sürüş profiline daha iyi uyarlanması imkan dahilinde olsun.
Günümüzün taşıt konseptleri genellikle maliyet tasarrufu sağlayan modüler bir konsepte dayanmaktadır. Bununla beraber, özel binek otomobilleri ortak bir gövde platformu kullanırlar; farklı tahrik konseptleri farklı modüllerin kullanılmasıyla uygulanabilir. Burada paralel hibrit konsepti, büyük bir esneklik sunmaktadır. Şanzıman tarafında tam hibrit olan sistemlerde, hibrit tahrikini gerçekleştiren aksam tümüyle şanzıman mahfazasına yerleştirilmiştir, böylece yeni teknoloji, klasik arkadan çekişli araçların aktarma organlarına sadece birkaç değişiklikle nispeten kolay bir şekilde entegre edilebilir.
Taşıtın gövde platformuna, mevcut kurulum alanına, maliyetlere ve istenen işlev aralığına bağlı olarak, paralel hibrit mimari kullanılarak başka sistem konfigürasyonları elde etmek de mümkündür. Aracın tahrik edilmeyen normal arka aksı yerine, akstan, tahrik millerinden, elektrik motorundan ve kontrol elektroniğinden oluşan bir ünite kolayca monte edilebilir. Bir katma değer olarak, bu konsept aynı zamanda, sürüş kontrolünün elektrikli arkadan çekişi gerektiğinde yanmalı motorun sağladığı önden çekişe kattığı bir dört tekerlekli tahrik işlevi de sunar.
 |
| İçten Yanmalı Motorsa Sahip Araçların Elektrifikasyonu |
Plug-in Hibrit: Priz Bağlantılı Paralel Hibrit
Hibrit sistemin izah edilen tüm varyantları, plug-in hibrit olarak konfigüre edilebilir. Bu halde, Plug-in hibrit, daha büyük kapasiteli bir batarya ile karakterize edilmektedir. Daha uzun mesafelerde tamamen elektrikli sürüş sağlar. Plug-in hybrid'in özelliği, sadece geri kazanımın - örneğin frenleme sırasında - aküleri doldurması değil, aynı zamanda bu araçların harici elektrik şebekesi üzerinden bir fişle şarj edilebilmesidir. Pil ne kadar büyük olursa, elektrikli tahrik üzerinden katedilecek menzil o kadar büyük olur. Plug-in hibrit, bir yandan tamamen akülü elektrikli bir aracın üstünlüğüne bir kapı aralarken diğer yandan ise içten yanmalı motor sayesinde sınırsız uzun mesafeli ulaşım avantajı sunmaktadır.
Güç Paylaşımlı ( Seri -Paralel ) Hibrit Sistem : Bir Araçta Üç Motor
Güç paylaşımlı hibrit, seri ve paralel hibritlerin bir kombinasyonudur.Burada, içten yanmalı motorun gücü, mekanik ve elektrik olmak üzere iki bileşene bölünür. Günümüzün standart seri hibrit sistemlerinin kalbi, içten yanmalı motor ve iki elektrikli makineye ilaveten bir planet dişlidir. Elektrik makinelerinden biri motor, diğeri ise jeneratör görevi görür. Bu sistemde içten yanmalı motor gücünün bir kısmını doğrudan tekerleklere aktarırken jeneratör de aynı anda gücün geri kalanını elektrik enerjisine dönüştürmektedir. Bir batarya bu enerjiyi depolar ve onu gerektiğinde tekerleklerin güç akışına entegre edilmiş olan elektrik motoruna aktarır. Böylelikle, bir yandan tamamen elektrikli bir sürüş mümkün olurken, diğer yandan da tahrik için gerekli olmayan enerji geçici olarak depolandığı için içten yanmalı motorun optimum tüketim hız ve yük aralıklarında çalıştırılabileceği anlamına gelir. Bununla birlikte, bir planet dişlinin kendine özgü özelliklerinden dolayı, bu hibrit konfigürasyonda içten yanmalı motor ve elektrik motorunun performansı çok hassas bir şekilde birbiriyle uyumlulu hale getirilmelidir.
Bir Standart Olarak İçten Yanmalı Motorların Elektrifikasyonu
İçten yanmalı motor tahrikinin elektrifikasyonunun öncelikle 48 voltluk hafif hibrit sisteme sahip orta sınıf ve daha altı araçlarda olması , tam hibrit sistemlerin ise başlangıçta daha büyük araçlarda yaygınlaşması beklenmektedir. Plug-in hibrit, elektrikli tahrik ve içten yanmalı motorun avantajlarını en iyi şekilde birleştirir ve araç kullanıcısına mümkün olan en büyük esnekliği sunar.
