Hybride aandrijvingen uitgelegd en en vergeleken

In dit artikel vind je de belangrijkste varianten van hybride aandrijvingen. Dat zijn er namelijk nogal wat. Als je het hebt over een hybride auto, weet je namelijk nog niet zo heel veel. Eigenlijk alleen maar dat er meer aan boord is dan alleen een verbrandingsmotor. Dat maakt de keuze voor een brandstof voor je auto nóg moeilijker!

Micro Hybrid Drive (MHD)

Een van de eerste hybride aandrijvingen was de Micro Hybrid Drive. Dat was alleen maar een start-stopsysteem waarbij een component gebruikt werd voor zowel het starten als de dynamo. Deze startgenerator werd aangedreven met een riem. Echt aandrijven in de aandrijflijn deed hij niet.

Mild-hybrid

De mild hybrid zie je tegenwoordig wel weer vaker. Het kan 12 volt zijn maar ook 48 volt. Het bestaat uit een verbrandingsmotor die je aan een elektromotor koppelt. Die elektromotor kan ook als een generator werken. Hij kan in het vliegwiel zijn geïntegreerd. De elektromotor is vast verbonden met de verbrandingsmotor. Dat is anders dan een startmotor, die na zijn werk terugspringt. De elektromotor kan met een riem zijn verbonden aan de verbrandingsmotor of hij kan aan dezelfde as zitten. Daarna komt in ieder geval de transmissie - automatisch of een handbak - die de kracht overbrengt naar de aangedreven wielen. En dat kunnen zowel de voor- als de achterwielen zijn.

Parallel-hybride en seriehybride

De parallel-hybride is een hybride waarbij de elektromotor en de verbrandingsmotor individueel of samen de wielen kunnen aandrijven. Bij een seriehybride is dat niet het geval, daar werken de verbrandingsmotor en de elektromotor altijd samen. De parallel-hybride is een heel simpele oplossing met een verbrandingsmotor waarachter een koppeling zit en achter de koppeling zit een elektromotordie ook weer als een generator kan fungeren. Om te bepalen welke motor aan zet is, hebben we elektronica. Die is meestal gekoppeld aan een automatische transmissie omdat het zo gemakkelijker is om alles te regelen. Deze auto kan ook alleen op de elektromotor rijden. 

Bij de seriehybride kan de elektromotor de verbrandingsmotor ondersteunen. Andersom zie je het niet veel, omdat het efficiënter is de elektromotor eventueel loos mee te laten draaien dan een verbrandingsmotor. De elektromotor kan daarnaast ook als generator dienen bij het regenereren bij het afremmen. Die laadt dan ook de accu nog op tijdens het rijden.

Je kunt met een extra koppeling tussen de elektromotor en de transmissie ook de verbrandingsmotor via de elektromotor als een generator laten werken en een accu opladen als je stilstaat, bijvoorbeeld voor een verkeerslicht of een spoorwegovergang of een ander moment als de besturingselektronica dat nodig vindt.

Axle split hybride

Een andere vorm zie je bij Volvo. Daar lieten ze de motor en de voorwielaandrijving onaangeroerd. Maar achter gebruikt Volvo een achteras van een vierwielaandrijver. Het differentieel van deze achteras wordt gekoppeld met een elektromotor. Zo krijg je de combinatie van conventionele voorwielaandrijving en elektrische achterwielaandrijving. Ook hier kan de elektronica bepalen of de elektromotor als generator wordt ingezet, of beide assen worden aangedreven. Je kunt alleen niet bij stilstand de accu bijladen omdat je daarvoor de koppeling van de verbrandingsmotor en de elektromotor nodig hebt.

De verbrandingsmotor zou ook een hybride variant kunnen zijn. Dat was het geval van de Lexus RX. Die had een hybride voortrein en een elektrisch aangedreven achteras.

Hybride met planetaire tandwielstelsels

Dan kom je uit bij de hybride vorm die met de Toyota Prius goed werkte. Dat is anders dan bij de systemen die je hierboven al kon zien. En dit systeem gebruikt Toyota in principe nog altijd. Van de verbrandingsmotor gaat de kracht via planetaire tandwielstelsels. De motor drijft het kranswiel aan ook de generator en elektromotor zijn gekoppeld. Je kunt hiermee ook alleen op de elektromotor rijden of de accu opladen en als dat niet nodig is, dan kan hij loos meedraaien. Door de planetaire wielen kun je alle onderdelen ook in verschillende krachtsverhoudingen laten meewerken. Deze transmissie is in feite traploos. Toyota past dat toe bij verschillende modellen en ook bij Lexus zie je het bij de voorwielaangedreven varianten. Je kunt zo de verbrandingsmotor in een optimaal toerengebied houden wat veel rust in de auto geeft. Bij Lexus speelt dat natuurlijk een grote rol.

Two Mode Hybrid

In de jaren 2010 werkten General Motors en DaimlerChrysler aan een hybride systeem. Later sloot ook BMW zich bij deze bedrijven aan. De hybride transmissie bestond uit meerdere elektromotoren en planetaire stelsels die met koppelingen met elkaar werden verbonden. Het systeem was erg complex en prijzig. Nu hoor je er eigenlijk niets meer van.

Voltec systeem voor Ampera en Volt

General Motors had in ieder geval wel een hybride aandrijving nodig voor de Chevrolet Volt en Opel Ampera. Daarbij gebruikten ze een verbrandingsmotor, die via een koppeling was verbonden met een generator. Een tweede koppeling leidde tot een ringwiel van een planetaire transmissie. Een andere zijtak werd met een koppeling aan de behuizing vastgemaakt. Op die manier kun je een auto maken die zoals gezegd een elektrische auto is met een range extender die als het nodig is de verbrandingsmotor gebruikt om de generator aan te drijven en de accu op te laden. Door de koppelingen staat de verbrandingsmotor ook in verbinding met de aandrijving zodat het uiteindelijk toch een hybride is. Weliswaar is het een plug-in hybride omdat de accu ook via een laadkabel kan worden opgeladen.

Twin drive, dual mode

Dan is er nog een systeem dat bekend is van de Mitsubishi Outlander PHEV en dat ook Volkswagen een tijd heeft gebruikt. De verbrandingsmotor met een generator heeft een elektromotor met directe verbinding naar de wielen. Bij de Mitsubishi verzorgden de elektromotoren de aandrijving tot een bepaalde snelheid en dan kwam de verbrandingsmotor erbij. En onder een bepaalde snelheid is de verbrandingsmotor weer uit. Ook hier zie je dat de verbrandingsmotor kan worden gebruikt om de accu op te laden

Seriehybride

De wielen worden hier aangedreven door een elektromotor. Die kunnen aan een as zitten maar ook in de wielen zelf. De elektromotor krijgt de energie van een snoertje die wordt aangedreven door een generator. Eventueel kun je nog een accu ertussen zetten als een buffer. Dan kan de verbrandingsmotor in een optimaal toerengebied werken om de accu te laden. Qua opzet is dat niet heel veel anders dan een elektrische auto met range extender. Dan is echter de accu een stuk groter en er wordt een in principe op die accu gereden en pas als die accu leeg is dan springt die range extender aan om de accu bij te laden. Hoe sterk dat is, hangt onder meer af van de dimensies van de accu.

Fuel cell hybride

Een stapje verder is als je de verbrandingsmotor vervangt door een brandstofcel of fuel cell. Die kan ook met een draadje de elektromotor aandrijven en via een accu kun je hier een volledige fuel cell hybride van maken of een plug-in auto met een range extender.