Prehľad hybridných technológií (diel prvý)

Spaľovací motor alebo elektrický pohon? Riešením je Lexus Hybrid Drive – to najlepšie z oboch svetov!

Začiatky
Myšlienka hybridného pohonu pre automobily nie je žiadnou novinkou. Je stará takmer ako samotný automobil. Na prelome 19. a 20. storočia mal elektrický pohon oproti spaľovaciemu motoru vo svojich parametroch dokonca jednoznačne navrch, avšak karta sa už čoskoro obrátila. Niektoré veľké automobilky sa k myšlienke hybridného pohonu vrátili vo svojich experimentálnych štúdiách hlavne v 70. a 80. rokoch, kedy začínalo byť zrejmé, že si ochrana životného prostredia vyžiada zmenu celkového prístupu ku konštrukcii automobilu a jeho hnacieho ústrojenstva. Priama história systému Lexus Hybrid Drive siaha až do absolútnych prvopočiatkov úvah a prvých testov systémov hybridného pohonu.

Lexus Hybrid Drive
Úspechy prvého sériového plne hybridného vozidla na svete – Toyoty Prius – inšpirovali použitie hybridného pohonu v ďalších modelových radoch značiek Toyota a Lexus. Luxusná divízia Lexus vyvinula pre svoje prémiové automobily vlastný hybridný systém Lexus Hybrid Drive. Ako prvá tak mohla s veľkým predstihom pred ostatnými prémiovými značkami ponúknuť zákazníkom výhody technicky najvyspelejšieho hybridného systému, ktorý sa vyznačuje kombináciou nadštandardnej výkonnosti a významného zníženia spotreby paliva. A tento stav trvá v podstate dodnes, keďže predajcovia japonskej luxusnej značky majú pre svojich klientov pripravené hneď tri špičkové hybridné vozidlá, zatiaľ čo konkurencia až teraz prichádza s prvými pokusmi o výrobu hybridných vozidiel.

Know How
Toyota s Lexusom môže stavať na mnohoročných skúsenostiach z vývoja a výroby hybridných pohonov. Obidve tieto značky predali od konca roku 1997 do januára 2009 na celom svete 1,7 milióna automobilov s hybridným pohonom. Prvým luxusným vozidlom na svete s plne hybridným pohonom sa v roku 2005 stal Lexus RX 400h. O rok neskôr nadviazal na tento pôsobivý crossover prvý, dynamicky ladený luxusný sedan GS 450h. Znova s ročným odstupom nasledovala prvá luxusná limuzína LS 600h s plne hybridným systémom založeným na vidlicovom osemvalci a stálom pohone kolies. Tento rok mala premiéru už druhá generácia hybridných crossoverov RX 450h. Spojenie suverénneho výkonu (220 kW/299 k) a neuveriteľne nízkej spotreby paliva (kombinovaná spotreba predstavuje 6,3 l/100 km, emisie CO2 148 g/km) pri tejto novinke iba potvrdzuje obrovský technický náskok značky Lexus. Bezkonkurenčné postavenie hybridných systémov značiek Toyota/Lexus dokazuje aj skutočnosť, že niektoré automobilky si už kúpili licenciu na ich využitie.

Čo vlastne hybrid znamená?
Čo si však máme predstaviť, keď sa povie hybridné vozidlo? Aj keď v skutočnosti existuje celý rad hybridných systémov, pre každé hybridné vozidlo platí, že má aspoň dva priame alebo nepriame zdroje hnacej sily. V praxi to znamená spravidla spaľovací motor a elektromotor. Vhodnou kombináciou obidvoch týchto agregátov sa dajú využiť ich vrodené prednosti a potlačiť ich nevýhody. Hybridná sústava nemusí mať samozrejme len jeden elektromotor. Na vysoký výkon orientovaný systém Lexus Hybrid Drive používa dva alebo dokonca tri.

Na palube každého hybridného vozidla sa nachádzajú aj dva zásobníky energie v podobe nádrže na kvapalné alebo plynné palivo (najčastejšie benzín) a väčšia či menšia súprava akumulátorov. Súčasťou výbavy hybridu je aj zariadenie na premenu mechanickej energie na elektrickú. Túto funkciu plnia väčšinou elektromotory, ktoré pracujú buď v režime motor (poháňa) či generátor (dobíja akumulátory). Prakticky pri všetkých hybridných systémoch tak zvyšuje účinnosť celého hnacieho ústrojenstva rekuperácia kinetickej energie pri brzdení alebo počas jazdy bez stlačeného plynového pedála. Vďaka tomu nevyžadujú doteraz vyrábané hybridné vozidlá dobíjanie akumulátorov z vonkajšej siete, čo v podstate ani nie je možné vzhľadom na chýbajúcu elektrickú zásuvku. Lexus však pre blízku budúcnosť s tzv. „plug-in hybridmi“ počíta, pretože akumulátory s väčšou kapacitou a vonkajším dobíjaním umožnia používať vozidlo v čisto elektrickom režime EV (Electric Vehicle), bez produkcie priamych emisií, na oveľa dlhšie vzdialenosti, než je to možné pri súčasných systémoch Lexus Hybrid Drive bez dobíjania z vonku.

Rôzne druhy hybridov
Hybridné systémy sa teoreticky rozdeľujú podľa toku výkonu na hybridné systémy sériové, paralelné a zmiešané (sériovo-paralelné). Z hľadiska stupňa elektrifikácie hnacieho ústrojenstva existujú tzv. „mikro hybridy“, „mild hybridy“ a „full hybridy“. Prvky jednotlivých druhov hybridných systémov sa dajú vzájomne kombinovať, aby výsledná hybridná sústava dosahovala požadovaných vlastností.

Sériová hybridná sústava má spaľovací motor, ktorý poháňa len generátor, ale s poháňanými kolesami nie je nijako mechanicky spojený. Takto vyrábaná elektrická energia napája priamo trakčný elektromotor, zatiaľ čo prebytky elektrickej energie sa ukladajú do akumulátorov pre neskoršie využitie. Z toho je zrejmé, že vozidlo je poháňané len elektromotorom a spaľovací motor sa na pohone podieľa len nepriamo. Výhodou je možnosť prevádzkovať spaľovací motor v úzkom rozsahu otáčok, kedy dosahuje najvyššiu účinnosť účinnosti, a vypínať ho v prípadoch, kedy je dostatočne nabitý akumulátor. Nevýhodou sériového usporiadania je okrem strát z viacnásobnej premeny energie (znižuje celkovú účinnosť sústavy) skutočnosť, že systém s vysokým výkonom by musel byť tvorený veľkým a výkonným spaľovacím motorom, ktorý by zaistil dostatočné napájanie elektromotora. Jeho rozmery a hmotnosť by pri zodpovedajúcom výkone taktiež neboli skromné. Je to teda riešenie vhodné len pre relatívne malé vozidlá s menšími nárokmi na výkon.

V paralelnom hybridnom systéme je motor a elektromotor usporiadaný tak, aby sa obidva tieto zdroje mohli spoločne priamo podieľať na pohone vozidla. Paralelný hybrid môže mať oproti sériovému s rovnakým výkonom menší spaľovací motor i elektromotor. Aj tak však paralelný hybridný systém neponúka všetky možné kombinácie pohonu ani takú efektivitu prevádzky, ako sériovo-paralelný systém (viď nižšie v tabuľke).

Technicky najnáročnejší, avšak z hľadiska minimalizácie spotreby paliva a škodlivých emisií najúčinnejšie, sú sériovo-paralelné hybridné sústavy, ktorých skvelým príkladom je systém Lexus Hybrid Drive. Pri tomto systéme rozdeľuje hybridná prevodovka, pozostávajúca z planétového prevodu a dvoch elektromotorov, výkon z jednotlivých zdrojov energie (spaľovací motor, elektromotory). Vďaka tomu môžu hybridné modely Lexus fungovať len v režime spaľovacieho motora alebo samotných elektromotorov alebo ako spojenie oboch. V situáciách, kedy spaľovací motor beží nehospodárne, napr. pri rozjazde a pomalej jazde, poháňa vozidlo len elektromotor a spaľovací motor je vypnutý. Pri normálnej jazde väčšou rýchlosťou optimalizuje riadiaca jednotka účinnosť systému reguláciou podielu výkonu spaľovacieho motora a elektromotora. Prebytok výkonu spaľovacieho motora sa ukladá do akumulátorov pre neskoršie použitie, napr. pri akcelerácii, kedy je činnosť spaľovacieho motora podporená točivým momentom elektromotora. Kedykoľvek nie je pre beh vozidla spaľovací motor potrebný, elektronická riadiaca jednotka ho okamžite vypne. V tomto ohľade je prínosnou novinkou systém rekuperácie tepelnej energie z výfukových plynov, ktorý mal premiéru v novom modeli Lexus RX 450h. Vďaka obehu chladiacej kvapaliny jednotkou za katalyzátorom sa motor ohrieva rýchlejšie na prevádzkovú teplotu, takže ho riadiaca jednotka môže vypínať skorej, častejšie a na dlhšiu dobu.

Jedine „full hybrid“ usporí až 50 % paliva
Systém Lexus Hybrid Drive patrí medzi tzv. „full hybridy“. Toto označenie vyjadruje, že elektrická časť hybridnej sústavy je tak výkonná, že dokáže za istých okolností sama zabezpečovať pohon vozidla, zatiaľ čo spaľovací motor zostáva vypnutý. „Full hybridy“ ponúkajú väčšiu úsporu paliva, ktorá môže dosahovať až 50 % v porovnaní s konvenčným pohonom. Spaľovací motor totiž môže byť výrazne menší, bez toho, aby došlo ku zhoršeniu dynamických vlastností vozidla. Vzhľadom na tom, že elektromotory sú schopné kompletne alebo čiastočne pokryť veľké oblasti prevádzkových podmienok, môže byť konštrukcia spaľovacieho motora upravená pre zvlášť vysokú účinnosť a celý systém nastavený tak, aby motor bežal čo najčastejšie práve v tomto režimu najväčšej hospodárnosti. Lexus napríklad používa v novom modeli RX 450h motor s Atkinsonovým spaľovacím cyklom, ktorý dosahuje vyššiu účinnosť, ale v bežných vozidlách sa nepoužíva kvôli nevhodnému priebehu krútiaceho momentu. Kombináciou s elektromotorom vzniká však ideálne partnerstvo, pretože elektromotor dodáva veľký krútiaci moment presne tam, kde má motor s Atkinsonovým cyklom z hľadiska hnacej sily slabiny. Druhá generácia systému Lexus Hybrid Drive okrem toho ukazuje, že sa postupným vývojom a aplikáciou inteligentných riešení úspešne darí potláčať slabé stránky „full hybridov“ v podobe nárastu hmotnosti a väčšej priestorovej náročnosti hybridnej sústavy na zabudovanie do vozidla. V tomto smere sa očakáva ďalší pokrok od prechodu zo súčasných akumulátorov Ni-MH na výkonnejšie a kompaktnejšie akumulátory Li-Ion.

V polovici cesty, alebo nie je hybrid ako hybrid
Väčšia technická náročnosť „full hybridu“ viedla niektoré automobilky k aplikácii systému zvaného „mild hybrid“. Ako je už z názvu zrejmé, elektrická časť plní iba podpornú funkciu a hlavné bremeno pohonu leží na spaľovacom motore. Elektromotor podporuje spaľovací motor svojím krútiacim momentom počas akcelerácie, zabezpečuje funkciu Start-Stop a umožňuje istú mieru rekuperácie kinetickej energie. Na rozdiel od „full hybridu“ však sám „neutiahne“ pohon celého vozidla. Celá sústava „mild hybridu“ je oveľa jednoduchšia, ľahšia a menšia, avšak menšie sú aj dosahované úspory paliva vo výške cca 15 %, obmedzený je samozrejme aj nárast výkonu, ktorý je pre vodičov prestížnych vozidiel veľmi významnou vlastnosťou.

Z hľadiska vyššie uvedenej definície hybridného vozidla nepatrí „mikro hybrid“ medzi plnohodnotné hybridné systémy pohonu. Jedná sa však o prvý stupeň postupujúcej elektrifikácie hnacieho reťazca sa spaľovacím motorom. Mikrohybridné pohony sú vybavené systémom Start-Stop (kombinácia spúšťača a generátora na kľukovom hriadeli), ktorý zastavuje motor vozidla stojaceho dlhšie než 3 sekundy a okamžite motor znova spustí, hneď ako prejaví vodič prianie opäť sa pohnúť. Malý akumulátor sa navyše dobíja rekuperáciou brzdnej energie, aby sa znížilo zaťaženie spaľovacieho motora počas prevádzky. Tento systém dosahuje úspory paliva v hustej mestskej premávke a v dopravných zápchach rádovo v jednotkách percent.

S hybridom k úspore, ale taktiež aj k väčšiemu komfortu
Hybridné sústavy predstavujú akýsi medzistupeň vo vývoji od automobilov poháňaných konvenčnými spaľovacími motormi k elektromobilom, ktoré budú nezávislé na uhľovodíkových palivách a zabezpečia mobilitu bez priamych emisií. Rovnako ako spaľovacie motory prechádzajú aj hybridné systémy búrlivým technickým vývojom, čo názorne ukazujú jednotlivé generácie hybridného systému Lexus Hybrid Drive. Každá nová generácia je ľahšia, kompaktnejšia, výkonnejšia a predovšetkým hospodárnejšia.

Bez povšimnutia by nemala zostať ani vysoká úroveň komfortu a prívetivosť hybridných vozidiel Lexus. Riadenie je veľmi jednoduché a v podstate sa nijako nelíši od konvenčných vozidiel so samočinnou prevodovkou. Vlastne určité odlišnosti tu sú: hybridné modely Lexus sú ešte komfortnejšie, tichšie a predovšetkým hospodárnejšie než vyhotovenie s klasickým pohonom. Vodič nemusí mať obavy, že by na neho pri riadení hybridného vozidla čakali nejaké komplikácie. Jazdu v hybridných modeloch Lexus si cestujúci naopak ešte viac užijú. A to po všetkých stránkach – aj z hľadiska dynamiky, ktorú ľudia spravidla od ekologického automobilu s nízkou spotrebou nečakajú. Pri hybridných vozidlách Lexus je taktiež jedinečná možnosť cestovať na krátke vzdialenosti (cca 5 km) malými rýchlosťami len v elektrickom režime EV (Electric Vehicle) – úplne bez akýchkoľvek škodlivých emisií a v takmer tichom prostredí luxusne zariadenej kabíny. Stačí len stlačiť príslušné tlačidlo.

Sledovaná hodnota	Spaľovací motor	Micro Hybrid	Mild Hybrid	Full Hybrid (Lexus Hybrid Drive)
Pohon vozidla zabezpečuje	Vozidlo poháňa výhradne spaľovací motor	Spaľovací motor doplňujú technológie zamerané na zníženie spotreby a emisií - napr. stop-start či rekuperácia kinetickej energie	Spaľovací motor doplňuje elektromotor s nízkym výkonom, neponúka výhradne elektrický režim	Pohon je plne variabilný v závislosti na maximálnej účinnosti celého systému. Systém Lexus Hybrid Drive je schopný poháňať vozidlo len za pomoci spaľovacieho motora, výhradné elektromotorom alebo kombináciou obidvoch týchto zdrojov sily
Spotreba paliva a produkcia emisií	Je spravidla úmerná výkonu a objemu	Nižšia hlavne v mestskej premávke vďaka častým zastávkam s vypnutým motorom	Nižšia vďaka podpore elektromotora	Nulová v čisto elektrickom, výrazne nižšia v kombinovanom cykle
Výkon	Je spravidla úmerný objemu či preplňovaniu	Systém ako je napr. „Start-Stop“ neznižuje, ale ani nezvyšuje výkon	Zvýšený, ale výkony a krútiaci moment elektromotorov sú nízke (do 40 kW)	Vysoký výkon vďaka výkonným elektromotorom s vysokým krútiacim momentom (až 165 kW/225 k – Lexus LS 600h)
Len elektrický pohon	nie	nie	nie	áno

Hybridy a CO2 (diel druhý)

Zaťažujú hybridy životné prostredie viac ako autá s bežným pohonom?

Hybrid je ekologickejší po 6600 kilometroch! Práve po tomto počte najazdených kilometrov sa vyrovnáva množstvo oxidu uhličitého (CO2) hybridného automobilu Lexus RX 450h a modelu Lexus RX 350 s bežným pohonom, ktoré vznikne počas výroby a prevádzky týchto vozidiel (výroba - 10 rokov používania - recyklácia). Od tohto okamihu je hybridný model napriek mýtom výrazne ohľaduplnejší k životnému prostrediu.

Ekologické prínosy vozidiel s hybridným pohonom sú evidentné na prvý pohľad. S nižšou spotrebou paliva totiž úzko súvisí menšie zaťaženie životného prostredia škodlivými emisiami a to najmä v mestách, kde je tento efekt najvítanejší. Mnohí kritici hybridných automobilov však namietajú, že proti ich ekologickej prevádzke stojí oveľa náročnejšia výroba a následná recyklácia na konci životnosti. Vo výslednom súčte má byť celková ekologická bilancia hybridných automobilov údajne horšia než pri automobiloch s klasickým pohonom. Je to ale naozaj tak?

Je jasné, že výroba hybridných modelov je energeticky náročnejšia než pri bežných modeloch. Je však toto navýšenie tak významné, aby ovplyvnilo výsledok vychádzajúci z celého životného cyklu automobilu? Výpočet množstva emisií CO2 súvisiacich s výrobou nie je jednoduchý, pretože na výsledok výrazne vplýva nielen množstvo spracovaného materiálu a použitých dielov, ale napríklad i spôsob výroby energie pre daný výrobný závod a energetická náročnosť používaných výrobných procesov. Vo všetkých závodoch Lexus sa vďaka sérii ekologických opatrení veľmi úspešne darí neustále znižovať emisie CO2 v oblasti výroby a to pri bežných ako aj pri hybridných modeloch Lexus. V každom prípade má výrobný proces na celkových emisiách počas životnosti konkrétneho automobilu výrazne menšinový podiel a ďalším emisiám CO2 z údržby a finálnej likvidácie opotrebovaného vozidla možno prisúdiť takmer „stopový“ charakter. Prevažná väčšina emisií CO2 od zrodu vozidla až po jeho likvidáciu vzniká totiž počas prevádzky.

To znamená, že výrazné zníženie spotreby paliva rádovo o desiaty percent sa v celkovej ekologickej bilancii modelu s hybridným pohonom prejaví v oveľa väčšej miere ako prípadný mierny nárast emisií CO2 počas jeho výroby a likvidácie, čo dokazuje nasledujúci modelový výpočet na základe kombinovanej spotreby EU.

Počas výroby hybridného modelu Lexus RX 450h vznikne cca o 10 % viac CO2 než v prípade bežného modelu RX 350. Hybridný model však túto stratu vymaže svojou hospodárnosťou už po odjazdení približne 6600 kilometrov. Ak plánujete prevádzkovať vozidlo desať rokov a prejsť vzdialenosť 150 tisíc kilometrov, v takom prípade sa po likvidácii hybridného modelu zaznamená v jeho bilancii zníženie emisií CO2 za celú dobu životnosti o plných 32 %, t. j. takmer o jednu tretinu. A to má dostatočnú výpovednú hodnotu.

Výroba modelu Lexus RX 450h (diel tretí)

Synergia remeselnej zručnosti a špičkovej technológie
Výroba hybridných automobilov Lexus RX 450h je dokonale premyslená do posledného detailu. Sofistikované postupy a metódy sa tu harmonicky snúbia so skúsenosťami a zručnosťou najlepších remeselníkov. Na konci je každý vyrobený automobil podrobený dôkladnej finálnej kontrole kvality.

Výroba prémiových vozidiel Lexus vychádza z predností celosvetovo uznávaného systému výroby TPS (Toyota Production System) a rozširuje ich o vlastné bezkonkurenčné normy v oblasti kvality dielenského spracovania. To sa týka všetkých modelov Lexus. Keďže výroba hybridnej hnacej sústavy vyžaduje používanie unikátnych technológií, bola táto úloha od augusta 2008 zverená novému závodu Kokura, ktorý sa ako prvý na svete špecializuje na výrobu hybridných jednotiek. Kokura patrí pod správu spoločnosti Toyota Motor Kyushu (TMK), ktorá zaisťuje tiež kompletnú výrobu vozidiel Lexus RX 450h v závode Miyata.

Lisovňa
Základy vysokej kvality výsledného vozidla sa pokladajú už v lisovni pri výrobe plechov, z ktorých sa zvára samonosná karoséria. Kvalitu výliskov určujú nielen nástroje na tvarovanie plechov, ktoré podliehajú pravidelným kontrolám a údržbe, ale i dôsledná starostlivosť o čistotu prostredia, v ktorom proces lisovania prebieha. Hoci to tak nevyzerá, výsledok lisovania môže negatívne ovplyvniť i nepatrná čiastočka prachu s veľkosťou peľového zrnka. Obzvlášť v priebehu pieskovania a umývania tvarovacích nástrojov sa do ovzdušia uvoľňuje veľké množstvo prachu, ktorý sa následne veľmi účinne zachytáva pomocou špeciálnej vodnej clony zvanej Niagara.

Zváranie
Približne 300 dokonalých výliskov prechádza pod „rukami“ najvyspelejších robotov, ktorí ich takmer päť tisícami bodových zvarov zvárajú do surovej karosérie, ktorá vyniká nielen rozmerovou presnosťou, ale i veľmi vysokou tuhosťou. Čím tuhšia karoséria, tím lepšie predpoklady pre vynikajúce jazdné vlastnosti, pohodlie a akustický komfort. Tuhosť a pevnosť jednotlivých oblastí karosérie možno pozitívne ovplyvniť vyšším počtom zvarov. Inžinierom spoločnosti Lexus sa podarilo zapojením tzv. „štíhlych“ robotov pri výrobe nového modelu RX 450h počet zváraných miest viac než zdvojnásobiť.

Lakovňa
Z karosárne putuje karoséria do lakovne, čo je ďalšie miesto, kde môžu technici, inžinieri i samotní pracovníci vo výrobe do sýtosti realizovať svoju túžbu po dokonalosti, ktorá je typická pre automobily značky Lexus. Pre výslednú kvalitu laku je neprítomnosť cudzorodých častíc úplnou nevyhnutnosťou. Lakovňa závodu TMK preto používa obdobu systému cirkulácie a čistenia vzduchu známeho z výroby polovodičových súčiastok. Výsledkom je rovnaká čistota vzduchu ako v zemskej stratosfére. Laky sa nanášajú v niekoľkých vrstvách automatizovanými procesmi. Keďže však dokonalý lak karosérie hraničí s umením, nezaobíde sa celý proces bez práce zručných rúk. A preto po priľnutí laku na zvislých plochách vykonávajú špeciálne školení pracovníci precízne ručné leštenie týchto povrchov vodou. Karoséria nemôže opustiť lakovňu bez dôkladnej kontroly povrchovej úpravy karosérie ako digitálnymi meradlami, tak cvičeným zrakom. O pozornosti venovanej každému detailu svedčí dokonalá ochrana proti korózii.

Hybridné komponenty
Zatiaľ čo karoséria prechádza lakovňou, prebieha v závode TMK Kokura nemenej náročná výroba hybridného modulu hnacej jednotky. I tu zohráva čistota vo výrobných halách extrémne dôležitú úlohu pre zabezpečenie najvyššej úrovne kvality. Predovšetkým pri výrobe elektromotorov je nutné zaistiť maximálne bezprašné prostredie. Náročná vzduchotechnika preto reguluje tlak v jednotlivých priestoroch tak, aby bol vždy vyšší než vonku. Tím sa vylúči vnikanie lietajúceho prachu dovnútra. Prísnej regulácii podlieha tiež teplota a vlhkosť vzduchu. Zamestnanci musia nosiť špeciálne odevy bez vreciek a dodržiavať príslušné ustanovenia pre zachovanie dokonalej čistoty.

Finálna montáž
prebieha v čistom a tichom prostredí, aby sa pracovníci mohli lepšie sústrediť na svoju činnosť a sluchom kontrolovať priebeh svojej práce. Príjemnejšie pracovné prostredie zvyšuje produktivitu, kvalitu a presnosť výroby. K menšej hlučnosti prispievajú dopravníky s uretánovými valčekmi a namiesto bežne rozšírených pneumatických nástrojov sa na doťahovanie matíc a skrutiek používajú elektrické nástroje, ktoré sú nielen tichšie, ale i oveľa presnejšie. Pri montáži niekoľkých tisícok dielov zohráva veľkú úlohu prepracovaná logistika, ktorej cieľom je dodať správny diel na správne miesto v správny čas. Lexus v tejto oblasti zaviedol systém SPS (Set Part System), v rámci ktorého sa všetky súčiastky potrebné k montáži konkrétneho vozidla pohybujú po linke spoločne s daným vozidlom. Vďaka tomu je možné jednoducho a spoľahlivo realizovať i veľmi komplexné objednávky zákazníkov.

Kontrola
Súčasťou celého výrobného procesu sú neustále kontroly presnosti. Digitálne prístroje merajú napríklad medzery medzi jednotlivými panelmi karosérie alebo zarovnanie svetlometov s karosériou. Výsledky meraní sa zobrazujú na monitore vedľa výrobnej linky. Ak hodnoty nezodpovedajú špecifikáciám, nemôže karoséria vozidla odísť do ďalšej fázy výroby. Prístroje však nedokážu zaznamenať celú šírku kvalitatívnych parametrov, a preto sa k slovu dostáva vždy ešte jemné zmyslové vnímanie pracovníkov „takumi“, t.j. tých najzručnejších remeselníkov vo výrobnom závode Lexus. Každý vyrobený automobil absolvuje pred cestou k zákazníkovi dôkladnú testovaciu jazdu a musí prejsť komorou, v ktorej sa simuluje extrémna prietrž mračien, ktorá odhalí i tie najmenšie netesnosti. Niet preto divu, že vozidlá Lexus RX 450h sa môžu pýšiť najvyššou úrovňou kvality, remeselného spracovania a celkového vzhľadu vo svojom prémiovom segmente.

Batérie hybridných vozidiel (diel štvrtý)

Hybridná batéria (vysokonapäťový akumulátor) je jedným z kľúčových prvkov hybridného pohonu a zároveň jedným z najdiskutovanejších. Obavy však nie sú na mieste.

Hybridné technológie už majú svoje pevné miesto vo svete automobilov. Od uvedenia prvého sériového modelu (Toyota Prius) prešlo už dvanásť rokov. Napriek tomu medzi verejnosťou koluje mnoho otázok, ktoré najčastejšie súvisia práve s hybridnými batériami. Značky Toyota a Lexus majú najdlhšie skúsenosti nielen s výrobou, ale predovšetkým s prevádzkou a údržbou plne hybridných vozidiel. Po celom svete už jazdí viac než 2.000.000 hybridných modelov týchto značiek, pričom mnohé z nich majú najazdených viac než 300.000 km. Vďaka takýmto rozsiahlym skúsenostiam dnes Toyota a Lexus môžu zodpovedať otázky týkajúce sa hybridných batérií:

Aká je životnosť hybridných batérií?
Značka Lexus považuje hybridnú batériu za bežný komponent vozidla. Jej presná životnosť sa nedá všeobecne určiť, pretože priamo závisí od spôsobu používania vozidla. Napriek tomu je skonštruovaná tak, aby jej funkčnosť bola rovnako dlhá ako pri ostatných častiach hybridného systému vrátane spaľovacieho motora. Na svete už jazdí viac než 2.000.000 plne hybridných vozidiel značiek Toyota a Lexus a mnohé z týchto vozidiel majú najazdených viac než 300.000 km. Hybridné batérie i napriek takému vysokému počtu najazdených kilometrov nevykazujú známky opotrebovania.

Aké sú záruky na hybridné batérie? Sú spoľahlivé?
Na všetky hybridné komponenty vrátane hybridnej batérie poskytuje Lexus predĺženú záruku 5 rokov alebo 100.000 km. Hybridné modely Lexus patria medzi najspoľahlivejšie modely tejto značky. Hybridnú batériu možno okrem toho vymieňať ako ktorýkoľvek iný náhradný diel.

Môžu byť hybridné batérie nebezpečné v prípade nehody?
V hybridnej batérii je vysoké napätie – 288 V. Plne hybridné modely Lexus sú vybavené celým radom senzorov a snímačov, ktoré v prípade nehody hybridnú batériu bezpečne odpoja. Jedným z týchto bezpečnostných prvkov sú napríklad airbagy, pri aktivácii ktorých dochádza k automatickému odpojeniu hybridnej batérie. Hasičský záchranný zbor je naviac informovaný o tom, ako postupovať v prípade požiaru hybridného vozidla.

Akým spôsobom je zabezpečená ekologická bezpečnosť v prípade poškodenia batérie napr. pri nehode?
Hybridná batéria neobsahuje klasický elektrolyt, ale špeciálny gél, ktorý v prípade mechanického poškodenia batérie výrazne znižuje možnosť ekologického znečistenia.

Dajú sa batérie recyklovať? Čo sa robí so starými batériami a musí zákazník platiť za recykláciu?
Hybridné batérie vo vozidlách značky Lexus možno recyklovať takmer na 100 %. Za recykláciu zákazník neplatí. V rámci EÚ existuje hneď niekoľko špecializovaných recyklovacích staníc, ktoré v priebehu roka 2008 spracovali celkom 92 hybridných batérií. V Japonsku v rovnakom roku prešlo recykláciou celkom 1471 batérií.

Kto vyrába hybridné batérie pre Lexus?
Panasonic EV Energy (joint venture medzi Toyota Motor Corporation a Matsushita Electric)

Akú údržbu vyžadujú hybridné batérie?
Hybridné batérie nevyžadujú žiadnu údržbu.

Náklady na zaobstaranie a údržbu hybridných vozidiel (diel piaty)

Zložitejšia technika so sebou často prináša vysoké obstarávacie náklady aj zvýšené náklady na pravidelnú údržbu. Tento trend môžeme pozorovať napríklad pri moderných vznetových motoroch. Platí to aj v prípade hybridného pohonného systému Lexus Hybrid Drive?

Porovnanie modelov GS 450h a GS 460
Veľmi zaujímavé porovnanie ponúkajú v tomto ohľade sedany Lexus GS 450h a Lexus GS 460. Obidva modely majú totiž veľmi podobnú úroveň výkonu a možno ich kúpiť za rovnakú základnú cenu 57 700€ / 1 738 270,20 Sk s takmer identickou základnou výbavou. Obidva varianty dosahujú najvyššiu rýchlosť 250 km/h a v zrýchlení z 0 na 100 km/h sa líšia len jednou desatinou sekundy: údaj 5,8 s platí pre osemvalcový model GS 460 a nemenej pôsobivou hodnotou 5,9 s sa môže pochváliť hybridný sedan GS 450h.

Pokiaľ však ide o prevádzkové náklady, vychádza z tohto porovnania jednoznačne lepšie hybridný variant. Majiteľ hybridného modelu zaplatí napríklad citeľne menej za benzín, pretože kombinovaná spotreba sedanu GS 450h je s hodnotou 7,6 l /100 km o 3,4 l /100 km nižšia než v prípade osemvalca GS 460. Ak budeme v našom modelovom prípade uvažovať cenu 1,10 € /33,13 Sk za liter benzínu, vodič hybridného modelu ušetrí len na palive 3 366 € /101 404,11 Sk pri prejdení vzdialenosti 90 000 km, teda takmer 0,040 € /1,20 Sk na každom kilometri.

Ďalšia nemalá úspora čaká majiteľa hybridného vozidla pri jeho pravidelnej údržbe. V našom modelovom prípade sa budeme držať prejdenej vzdialenosti 90 000 km za 6 rokov. Podľa oficiálnych cenníkov pravidelnej údržby modelov GS 460 a GS 450h vo všetkých autorizovaných servisoch značky Lexus v SR vychádza priemerná cena šiestich predpísaných servisných prehliadok na 2 708 € /81 581,20 Sk pri klasickom osemvalci a na 2 517 € /75 827,14 Sk pri hybridnom šesťvalci. Majiteľ hybridného modelu teda ušetrí ďalších 191 € / 5 754,06 Sk.

RX 450h a LS 600h
Podobné porovnanie ako v rámci modelového radu GS bohužiaľ nie je možné v rámci modelových radov RX a LS. Dôvodom je absencia adekvátnej výkonovej verzie k hybridným modelom RX 450h a LS 600h. Inými slovami, v modelovom rade RX nenájdeme motorizáciu V8, s ktorou by sme mohli porovnávať model RX 450h, a rovnaká situácia je aj v modelovom rade LS. Tu výkon modelu LS 600h dosahuje takmer 450 koní, čo zodpovedá výkonu atmosférického dvanásťvalca. Túto motorizáciu však značka Lexus v ponuke nemá.

Všeobecne sú hlavné rozdiely v nákladoch na údržbu medzi jednotlivými modelmi, či už klasickými alebo hybridnými, dané odlišnosťami v objeme motorového oleja a počtom a druhom zapaľovacích sviečok. Odlišnosti v množstve normovaných hodín práce a rozsahu servisných úkonov v prípade konvenčných a hybridných motorizácií nie sú takmer žiadne. Celý hybridný systém vrátane elektromotorov a hybridných batérií je bezúdržbový.

Predĺžená záruka na určité komponenty hybridného systému
V prípade hybridných modelov získava zákazník predĺženú záruku na hlavné komponenty systému Lexus Hybrid Drive. Tá platí 5 rokov alebo 100 000 km podľa toho, čo nastane skôr. Na ostatné komponenty sa vzťahuje štandardná záruka 3 roky alebo 100 000 km.

Batožinový priestor hybridných modelov a jeho využiteľnosť (diel šiesty)

Hybridný pohon obsahuje v porovnaní s klasickou pohonnou sústavou celý rad komponentov navyše. S tým logicky súvisí aj väčšia priestorová náročnosť hybridného systému, s ktorou sa musia konštruktéri hybridných vozidiel vyrovnať, aby zaistili užívateľom dostatočný vnútorný a batožinový priestor. V šiestom diele nášho seriálu sa zameriame práve na tento aspekt konštrukcie hybridných vozidiel Lexus.

V minulých dieloch seriálu o technológiách hybridného pohonu Lexus Hybrid Drive sme si ukázali jednoznačné prednosti plne hybridného riešenia používaného vo vozidlách Lexus, ktoré spočívali predovšetkým v nedostižnej kombinácii pôsobivého výkonu, komfortu a minimálnej spotreby paliva sprevádzanej extrémne nízkymi emisiami. Aby však full hybrid (plne hybridné vozidlo) tieto výhody dosiahol, musí byť v porovnaní s menej efektívnymi mild hybridmi vybavený zjavne väčšími a výkonnejšími komponentmi elektrickej vetvy hybridnej sústavy.

Zatiaľ čo väčšinu týchto súčastí hybridného systému možno uložiť do motorového priestoru, resp. na ďalšie miesta, kde nijako neobmedzujú veľkosť interiéru a batožinového priestoru, predstavuje optimálne umiestnenie relatívne veľkého akumulátora pomerne tvrdý oriešok, ktorý nie je vo väčšine prípadov možné rozlúsknuť bez určitých kompromisov.

Výnimku v ponuke hybridných modelov Lexus tvorí model RX 450h, ktorého zvýšená karoséria poskytuje medzi podlahou karosérie a zadnými sedadlami dostatok priestoru na uloženie kompletného akumulátora bez toho, aby došlo k zmenšeniu batožinového priestoru, ktorého objem je v základnej päťmiestnej konfigurácii 496 litrov a po sklopení zadných sedadiel 1570 litrov. V porovnaní s predchodcom sa podarilo priestorovo nenáročnou konštrukciou vyspelej zadnej nápravy s pozdĺžnymi a dvojitými priečnymi ramenami zväčšiť šírku batožinového priestoru o 150 mm. Hybridná verzia disponuje dokonca väčšou užitočnou hmotnosťou než RX 350 s klasickým pohonom.

Pri nízkych sedanoch GS 450h a LS 600h možnosť umiestniť akumulátor pod zadné sedadlá prirodzene chýba. Vzhľadom na to, že ide o luxusné automobily, u ktorých je na prvom mieste pohodlie a bezpečnosť posádky, rozhodli sa konštruktéri značky Lexus, že plne zachovajú veľkorysé rozmery vnútorného priestoru východiskových modelov s klasickým pohonom a akumulátor uložia do batožinového priestoru. Jeho využiteľný objem sa tak síce zmenšil, avšak pre každodenné potreby je nesporne úplne postačujúci.

Lexus navyše neustále zdokonaľuje konštrukciu hybridných akumulátorov a súvisiacich zariadení a tieto vylepšenia priebežne zavádza do sériovej výroby. Akumulátory používané v modeli LS 600h majú napríklad takmer trikrát väčšiu hustotu výkonu ako pri prvej generácii Toyoty Prius. V porovnaní s modelmi GS 450h a RX 400h (1. generácie) disponujú účinnejším chladením a o 30 % väčšou hustotou výkonu. V praxi to znamená menšie rozmery a nižšiu hmotnosť.

Pre modelový rok 2010 došlo navyše pri modeli LS 600h k rozdeleniu hybridného akumulátora na dve časti tvorené 6 a 14 modulmi a k zmenšeniu jednotky zadnej klimatizácie, ktorá je súčasťou inovatívneho okruhu chladenia súpravy akumulátorov. Objem batožinového priestoru tak narástol z pôvodných 330 litrov na 370 litrov a túto hodnotu možno zväčšiť o ďalších 50 litrov, pokiaľ sa zákazník rozhodne pre model so súpravou na opravu poškodenej pneumatiky namiesto plnohodnotného náhradného kolesa. Po týchto úpravách má majiteľ modelu LS 600h pre svoju batožinu k dispozícii priestor s objemom 420 litrov. Pokrok zaznamenal aj model GS 450h, ktorého batožinový priestor má teraz objem 320 litrov namiesto pôvodných 280 litrov.

Majitelia hybridných modelov samozrejme môžu v prípade potreby prevážať veľmi objemné náklady na systéme strešných nosičov, ktorý je súčasťou rozsiahlej ponuky značkového príslušenstva Lexus. Model GS 450h má najvyššie prípustné zaťaženie strechy 75 kg, crossover RX 450h uvezie na svojej streche 80 kg a luxusný sedan LS 600h dokonca 100 kg. A tým ešte nie sú schopnosti hybridných modelov Lexus v oblasti prepravy nákladov zďaleka vyčerpané. Za vozidlá GS 450h a RX 450h možno totiž pripojiť príves s hmotnosťou až 2000 kg (brzdený; hmotnostný limit pre nebrzdený príves je 750 kg).