Hybridiauto

Hybridiauto on auto, jossa on vähintään kaksi eri voimanlähdettä, esimerkiksi polttomoottori ja sähkömoottori. Kolmen voimanlähteen tapauksessa (Esim. polttokenno, ladattava akku ja polttomoottori) saatetaan puhua tribridistä. Nykypäivän hybridiautoissa voimanlähteinä ovat yleensä sähkö- ja polttomoottorit. PSA-konsernilla on myös konseptiasteella paineilmahybridi, jonka polttomoottorin mäntiä voisi pienemmällä tehontarpeella liikuttaa paineilmalla, ja Toyota toi huhtikuussa 2015 Japanissa markkinoille Mirai-vetyhybridinsä.

Hybridiominaisuus nostaa auton hintaa tavanomaiseen polttomoottorimalliin verrattuna. Hybridimallin hankinnan taloudellista kannattavuutta arvioidaan tarkastelemalla hybridiominaisuudesta johtuvaa polttoaineen kulutuksen pienentymistä, jonka avulla säästää rahaa. Hybridiauton hankinta on taloudellisesti kannattava, kun säästö ylittää hybridiominaisuuden korkeamman hinnan. Tällöin polttoaineen hinnalla on suuri merkitys laskelmassa. Korkeammalla polttoaineen hinnalla hybridiautot ovat taloudellisesti kannattavia.

Autonvalmistaja Fordin mukaan robottiautoja on järkevämpää rakentaa hybridiautoista kuin sähköautoista. Tämä liittyy siihen, että sähköauto on poissa liikenteestä latausaikanaan. Hybridiautoa pystytään pitämään ajossa jopa 20 tuntia vuorokaudessa. Hybridiauto ei myöskään kärsi sähköauton tavoin kylmästä säästä, joka lyhentää sähköauton ajomatkaa.

Yleistä
Hybridiautot kuluttavat polttoainetta perinteistä polttomoottoriautoa vähemmän, koska polttomoottoria pystytään käyttämään enemmän sen hyötysuhteen kannalta optimaalisella kierroslukualueella. Riippuen hybridirakenteesta kiihdytyksissä voidaan avustaa sähkömoottorilla (esim. monet hybridiurheiluautot kuten Ferrari LaFerrari); tai sähkömoottori on ensisijainen moottori, ja polttomoottori avustaa suuremmassa tehontarpeessa (molemmat edellä mainitut rinnakkaishybridejä); tai auto liikkuu vain sähkömoottoreilla polttomoottorin ladatessa akkuja tai vaihtoehtoisesti tuottaen sähköä suoraan sähkömoottorille (sarjahybridi). Polttomoottori voidaan myös sammuttaa lyhyissä liikenteen pysähdyksissä. 

Yhdysvaltalainen markkinatutkimuslaitos CNW Marketing Research julkaisi vuonna 2006 tutkimuksen, jonka mukaan hybridiautot kuluttaisivat enemmän energiaa kuin esimerkiksi katumaasturit. Tutkimuksessa oli huomioitu auton valmistus, huolto, kierrätys sekä polttoainekulut. Tutkimus, siinä käytetty matematiikka ja CNW:n motiivit on kyseenalaistettu, sillä useat aiemmat, arvostettujen tahojen tekemät tutkimukset ovat päätyneet päinvastaisiin tuloksiin.

Jonkinlainen hybridi on jo lähes kaikilla valmistajilla. Ympäristön kannalta polttomoottoria hyödyntävä hybridiauto on hyvä siirtymävaihe ennen vetyhybridien tai sähköautojen laajamittaista käyttöönottoa. Toyota toi sarjatuotantoisen Mirai-vetyhybridinsä myyntiin Japanissa huhtikuussa 2015 ja Yhdysvalloissa sekä Euroopassa luultavasti pari kuukautta myöhemmin.

Hybridiautot on suunniteltu tuomaan säästöä kaupunkiajossa, jossa on matalat ajonopeudet ja pysähtymisiä ja liikkeellelähtöjä. Hybridiautojen mainoksissa usein liioitellaan sen taloudellisuutta: käytännön ajossa keskimäärin vain 70 prosenttia mainostetusta polttoaineen säästöstä toteutuu.

Uuden sukupolvien hybridiautot, kuten Toyota C-HR vuosimallista 2017 alkaen, pystyvät kulkemaan sähköllä myös maantienopeuksissa, joten kulutus pysyy pienenä myös matka-ajossa.

Toiminta 
Hybriditekniikoita on useita erilaisia:

Sarjahybridi — 
Polttomoottorilla (tai muulla energianlähteellä kuten polttokennolla) tuotetaan sähköä joko akkuihin tai suoraan sähkömoottorille. Esimerkiksi Fisker Karma ja Opel Ampera/Chevrolet Volt perustuvat tähän tekniikkaan. Myös dieselsähköiset laivat ja veturit ovat käytännössä kevytsarjahybridejä. Kaikki polttokennoautot eli useimmat vetyautot perustuvat tähän tekniikkaan, mutta niitä kutsutaan yleensä vetyhybrideiksi. Poikkeuksena tähän muutama Nissanin koemalli, joissa perinteinen polttomoottori käyttää polttoaineenaan vetyä. Tämä ei kuitenkaan ole kannattavaa, sillä vaikka päästöt ovatkin yhä vain vettä, polttomoottorin hyötysuhde on energiantuotannossa polttokennoa pienempi. Siksi sarjavetyhybridi kannattaa toteuttaa polttokennolla.

Rinnakkaishybridi — 
Sekä poltto- että sähkömoottori pyörittävät pyöriä, ja lisäksi polttomoottori tuottaa sähköä. Esim. kaikki Toyotan hybridit.

Paineilmahybridi —
PSA-konsernin koeasteella oleva tekniikka, jossa polttomoottorin mäntiä liikutetaan paineilmalla tehontarpeen ollessa pieni.

Paineilmahybridiä lukuun ottamatta nämä voidaan jakaa vielä kahteen luokkaan:

Täyshybridi —
Auto toimii pelkällä sähkömoottorilla aina kun mahdollista, kokonaan ilman polttomoottorin tms. voimanlähteen apua. Esimerkiksi kaikki Toyotan, BMW:n, Volvon, Porschen ja Peugeotin hybridit ja muutenkin suurin osa maailman hybrideistä.

Kevythybridi — 
Polttomoottori on koko ajan käynnissä. Esimerkiksi Ferrari LaFerrari, Fisker Karma ja Volkswagenin eTSI -mallit.

Lisäksi muuta termistöä hybridin toimintaan liittyen:

Pistokehybridi — Pistokehybridiä voidaan ladata pistokkeen avulla verkkovirrasta täyssähköauton tapaan. Pistokehybridistä käytetään myös nimityksiä ladattava hybridi, plug-in-hybridi, PHV (plug-in hybrid vehicle) ja PHEV (plug-in hybrid electric vehicle). Esimerkiksi Toyota Prius PHEV. Pistokehybridi lataa akustoa myös ajon aikana käyttäen polttomoottoria generaattorina sekä ottamalla jarrutusenergian talteen. 

Itselataava hybridi — Pääasiassa Toyotan markkinoinnissa käyttämä termi, joka viittaa hybridiin, jota ei voi ladata verkkovirrasta. Itselataava hybridi käyttää energianlähteenään polttoainetta ja jarrutusenergian talteenottoa toisin kuin pistokehybridi, jolla voi ajaa myös verkkovirrasta ladatulla sähköllä. 

Mikrohybridi — Ei yleensä mielletä hybridiksi, sillä tämä on vain toinen nimitys sammutusautomatiikalle.

Eri valmistajien hybriditekniikkaa
Volvo toi ensimmäisenä markkinoille sekä dieselhybridit että pistokehybridit, vieläpä samassa autossa. Nykyäänkin Volvon hybridit ovat dieselpistokehybridejä. PSA-konserni ja Mitsubishi käyttävät katumaastureissaan rakennetta, jossa etuakselilla on polttomoottori ja taka-akselilla sähkömoottori. Toyotan hybrideissä molemmat moottorit ovat samassa paketissa ja vetävät etupyöriä CVT-vaihteiston välityksellä.

Hybridiautojen käyttö 
Hybridiautojen suosion kasvua on toistaiseksi hillinnyt muun muassa niiden korkea hankintahinta. Hintaan on ainakin toistaiseksi vaikuttanut selvästi polttomoottoriautoja pienempi tuotantomäärä. Käyttökustannuksiltaan ne ovat kuitenkin normaaleja bensiinimoottoreita halvempia.

Vuonna 2005 New Yorkin kaupunki otti käyttöön ensimmäiset hybriditaksit, ja heidän suunnitelmissaan olisi koko taksikannan muuttaminen vuoteen 2012 mennessä. Keväällä 2007 julkistetun New Yorkin pormestarin kehittämän suunnitelman mukaan kaupungin 13 000 taksia vaihtuu ympäristöystävällisempiin bensa- ja sähkömoottoreilla toimiviin malleihin vuoteen 2012 mennessä. Vuonna 2007 takseista on hybridimalleja noin 400 kpl.

Historiaa 
Toyota aloitti hybridiautoprojektinsa jo vuonna 1965. Auto oli kevytrakenteinen Toyota 800 -urheiluauto, ja hybridijärjestelmä toteutettiin kaasuturbiinilla, joka tuotti sähkömoottorin tarvitseman sähköenergian. Prototyyppi esiteltiin ensimmäisen kerran Tokion autonäyttelyssä vuonna 1975. Ensimmäinen tuotantoauto oli Toyota Prius, joka tuli markkinoille kuitenkin vasta vuonna 1997. Priuksessa oli luovuttu kaasuturbiinista, ja moottorina oli tavallinen rivimoottori.

HKL testasi 1970-luvun lopulla SWS-nimistä johdinauton prototyyppiä, jossa oli varavoimanlähteenä dieselmoottori. Moottori tuotti virtaa silloin, kun ulkoinen voimanlähde oli pois käytöstä. Kokeilu päättyi johdinautoliikenteen lakkauttamiseen, ja prototyyppi jäi ainoaksi laatuaan.

Maaliskuussa 2010 uutisoitiin, että Warren Buffettin pääosin omistama kiinalainen monialayhtiö Byd aloittaa hybdiriautojen myymisen. Malli on paranneltu versio F3DM-mallista, ja auto toimii sähköllä, polttoaineella sekä auton katolla olevilla aurinkokennoilla.

Huhtikuussa 2019 Toyota ilmoitti antavansa kilpailijoidensa käyttää ilmaiseksi lähes 24 000 hybridiautoihin liittyvää patenttiaan.

Eri valmistajien hybridiautomalleja

Kompaktiautot ja sedanit 
Honda Accord
Honda Civic
Honda Jazz 
Honda Insight
Hyundai Accent 
Lexus CT
Lexus GS 450h
Lexus LS 600h
Nissan Altima 
Opel Ampera 
Toyota Auris / Corolla	
Toyota Camry 	
Toyota Prius
Volkswagen Golf Twin Drive -konseptiauto ja eTSI-mallit
BMW ActiveHybrid 7 Ja 7L
BMW:n 5-sarjan hybridi
Mercedes S400 Hybrid
Lexus IS300h

Katumaasturit 
Chevrolet Silverado
Chevrolet Tahoe
Dodge Durango 
Ford Escape	
GMC Sierra
GMC Yukon 
Lexus RX 400h
Lexus RX 450h
Toyota Highlander 	
Mercury Mariner
Porsche Cayenne 
Saturn VUE 	
Toyota Sienna Minivan

Katso myös
Auto
Dieselsähköinen voimansiirto
Polttomoottori
Plug-in-hybridiauto
Sähköauto
Sähkömoottori
Vaihtoehtoiset energianlähteet öljylle
Kaasuauto
Vetyauto

Lähteet

Aiheesta muualla

 HybridCars.com - sivusto hybridiautoista. 
 "California Cars Initiative" eli "CalCars" -hanke, plug-in-hybridejä
 Evaluation of the 2010 Toyota Prius Hybrid Synergy Drive System
 Hybridi on pitkän kehityksen tulos Tekniikka&Talous
 Otaniemen opiskelijatelevision ohjelma hybridiautosta 

Seulonnan keskeiset artikkelit