Gdy Hyundai zaprezentowało szóstą generację modelu Sonata na targach motoryzacyjnych w Chikago w 2009 roku, ogłoszono także wersję hybrydową, którą producent samochodów ujawnił rok później na targach w Nowym Jorku w 2010 roku.
Walka w segmencie samochodów średniej wielkości już wcześniej przesunęła się z pojazdów sportowych w stronę tych bardziej oszczędnych paliwowo, a Hyundai był gotowy, aby odpowiedzieć na konkurencję. Mimo że nie miał takiego doświadczenia w produkcji pojazdów hybrydowych jak Toyota czy Honda, udowodnił, że jego dział badań i rozwoju ciężko pracował, aby nadrobić zaległości. W rezultacie hybrydowa Sonata była zaskoczeniem dla klientów, którzy mieli dostęp do najnowszych technologii w nowoczesnym sedanie rodzinnym, który wyglądał dobrze i miał udokumentowaną niezawodność. Jednak Hyundai nie ograniczył się tylko do zamontowania nowego napędu w Sonacie i na tym poprzestał. Dostosował również wygląd zewnętrzny i wnętrze pojazdu, aby wyróżniał się nieco od innych modeli napędzanych benzyną.
Na przodzie, hybrydowa Sonata z 2011 roku miała inny wygląd niż jej wersje niehybrydowe. Zamiast dużej chromowanej grilla w górnej części, miała wyższy zderzak, który integrował heksagonalny wlot powietrza, z otwieranymi żaluzjami poprawiającymi chłodzenie lub aerodynamikę, w zależności od sytuacji. Mimo to, producent samochodów zachował chromowany pasek na froncie maski, aby podkreślić wygląd pojazdu.
Z profilu pojazd miał kilka detali, które mogły ujawniać wersję napędu elektrycznego. W zależności od wersji, hybrydowa Sonata 2011 oferowała 16- lub 17-calowe lekkie obręcze kół z plastikowymi nakładkami, które zmniejszały opór. Dodatkowo na błotnikach z przodu znajdowały się duże niebieskie oznaczenia „blue-drive”. Rzeźbione panele drzwi miały wznoszącą się, zagiętą linię, co sprawiało, że pojazd wyglądał sportowo, mimo że Hyundai zbudował go z myślą o oszczędności paliwa. Z tyłu, światła tylne różniły się od tych zamontowanych w niehybrydowej Sonacie. Miały przezroczyste soczewki i wzór przypominający różę dla świateł hamowania.
Ponieważ pojazdy hybrydowe nie były tanie, Hyundai rozważał dodanie dodatkowych opcji wyposażenia wnętrza, aby zadowolić nabywców. W rezultacie klienci mogli cieszyć się wnętrzem wykończonym skórą z wzmocnionymi strefami. Przed kierowcą znajdował się panel wskaźników w stylu binokularów z okrągłymi zegarami dla prędkościomierza i obrotomierza. Pomiędzy nimi producent zamontował kolorowy wyświetlacz dla pokładowego komputera, który pokazywał unikalną grafikę dla hybrydy Sonaty. Na środkowej konsoli umieszczono jednostkę sterującą klimatyzacją oraz radio. Z tyłu samochód oferował wystarczająco miejsca dla trzech dorosłych na dzielonej kanapie. Jednak stromo opadający dach wpłynął na ograniczenie przestrzeni nad głowami pasażerów na tylnej kanapie.
Pod maską Hyundai zamontował znany już silnik Theta II o pojemności 2.4 litra. Pomiędzy nim a sześciobiegową automatyczną skrzynią biegów umieszczono silnik elektryczny, który pozwalał na zmniejszenie zużycia paliwa. Co więcej, gdy akumulator był naładowany, samochód mógł poruszać się wyłącznie na prąd, osiągając prędkości do 100 km/h (62 mph).
W miarę jak globalni producenci samochodów opracowują harmonogram wprowadzania nowych technologii oszczędzających paliwo, takich jak bezpośredni wtrysk paliwa (GDI), turbodoładowane silniki podwójne oraz napędy hybrydowe, Hyundai ogłosił, że całkowicie nowy model Hyundai Sonata 2011 jest pierwszym pojazdem w branży, który oferuje wszystkie trzy technologie. Nowe modele Sonata 2.0T (z turbosprężarką) oraz Hyundai Sonata Hybrid dołączą do szybko sprzedających się modeli Sonata z GDI w salonach Hyundaia pod koniec 2010 roku.
Na wystawie motoryzacyjnej w Nowym Jorku w 2010 roku Hyundai zaprezentował swojego Sonatę Hybrid 2011, wprowadzając innowacyjne podejścia w projektowaniu układów napędowych hybryd, technologii akumulatorów oraz wyglądzie pojazdów. Sonata Hybrid to pierwsza hybryda Hyundaia na rynku amerykańskim.
„Hyundai Sonata Hybrid to nowość w segmencie, ale nie jest naśladowcą,” mówi John Krafcik, prezydent i dyrektor generalny Hyundai Motor America. „Jego pełna równoległa konfiguracja hybrydowa i przełomowe baterie litowo-polimerowe oferują nową wizję tradycyjnego projektu hybrydowego, podczas gdy jego unikalny design wyróżnia go na tle konkurencji w klasie średniej.”
Opracowana przez Hyundai architektura Hybrid Blue Drive to pełny równoległy układ napędowy hybrydowy, który może pracować na silniku elektrycznym, silniku benzynowym oraz ich połączeniu, w zależności od warunków jazdy i wymagań kierowcy. Własna architektura Hyundaia różni się od technologii rozdziału mocy stosowanej przez większość konkurencji, co pozwala na znaczne korzyści efektywnościowe przy wyższych prędkościach. Hyundai Hybrid Blue Drive to pierwszy i jedyny system wykorzystujący technologię baterii litowo-polimerowej – przewyższając konkurencyjne rozwiązania na rynku, takie jak niklowo-metalowo-wodorkowe i litowo-jonowe. Baterie litowo-polimerowe oferują korzyści w porównaniu do baterii litowo-jonowych, używanych w laptopach i telefonach komórkowych, a dodatkowo wykazują większą odporność, gęstość energetyczną oraz elastyczność pakowania, co czyni je idealnymi do zastosowań motoryzacyjnych. Hyundai Hybrid Blue Drive jest również unikalny dzięki zastosowaniu własnej nowej, bardzo efektywnej, kompaktowej 6-biegowej skrzyni biegów, zmodyfikowanej o hybrydowy silnik rozruchowy-generator, silnik elektryczny oraz pompę olejową o niskim tarciu, co pozwala na rezygnację z tradycyjnego konwertera momentu obrotowego.
Hyundai Hybrid Blue Drive to nowy element pełnej gamy produktów i technologii skoncentrowanych na ekologii, które Hyundai oferuje w dążeniu do bycia globalnym liderem ekologicznym w przemyśle motoryzacyjnym. Zgodnie z danymi EPA, Hyundai był liderem przemysłu amerykańskiego pod względem efektywności paliwowej w latach 2008 i 2009 oraz obecnie jest jedynym producentem samochodów, którego średnia efektywność paliwowa floty przekracza 30 mil na galon.
„Hyundai wdraża zaawansowane technologie w pojazdach, aby zapewnić najlepsze rozwiązania dla codziennych kierowców,” powiedział Krafcik. „W przeciwieństwie do tradycyjnych hybryd, które zmieniają efektywność paliwową na autostradzie na wyższe oceny w mieście, Hyundai Sonata Hybrid oferuje najlepszą w swojej klasie efektywność paliwową na autostradzie, a jednocześnie osiąga około 40-procentową poprawę efektywności paliwowej w mieście w porównaniu do Sonaty wyposażonej w silnik Theta II GDI. Uważamy, że jest to lepsze wyważone podejście dla większości nabywców samochodów.”
WYDAJNOŚĆ
Przewidywana najlepsza w swojej klasie efektywność paliwowa Hyundaia Sonaty Hybrid na poziomie 39 mpg przynosi znaczną korzyść właścicielom hybryd, którzy pokonują długie trasy autostradowe, a jednocześnie oferuje doskonałą efektywność paliwową w mieście na poziomie 37 mpg. Rządowe badania wykazały, że typowy amerykański kierowca porusza się w trybie autostradowym 57 procent czasu. Podejście Hyundaia do zapewnienia liderstwa w efektywności paliwowej w trybie autostradowym stanowi unikalne rozwiązanie na rynku hybrydowych sedanów średniej wielkości i odróżnia Hyundaia Sonatę Hybrid od takich modeli jak Toyota Camry Hybrid czy Ford Fusion Hybrid. Hyundai Sonata Hybrid oferuje typowe zyski efektywności paliwowej w mieście, jak jej konkurenci, ale także zapewnia właścicielom doskonałą efektywność paliwową na autostradzie, gdzie ci konkurenci zawodzą.
Hyundai Sonata Hybrid zapewnia wiodącą w swojej klasie pracę w trybie elektrycznym przy stałych prędkościach do 62 mil na godzinę. Włączenie silnika benzynowego zależy od stanu naładowania, przyspieszenia i prędkości pojazdu. Dwa jednostki napędowe opracowują łączne osiągi 209 koni mechanicznych przy 6 000 rpm, przekraczając wszystkie średniej wielkości konkurencje, oraz 195 lb-ft momentu obrotowego. Efektywna architektura nowej platformy Sonaty, w połączeniu z lekką baterią litowo-polimerową, sprawia, że Hyundai Sonata Hybrid jest najlżejszym pojazdem w segmencie, z wagą zaledwie 3457 funtów, co jest o 263 funty lżejsze niż Fusion Hybrid. W połączeniu z najlepszą w swojej klasie oceną mocy, Hyundai Sonata Hybrid ma znaczną przewagę w stosunku mocy do wagi, co jest kluczowym czynnikiem dla wydajności i efektywności.
Własny równoległy układ napędowy hybrydowego Hyundaia jest sercem Hyundaia Sonaty Hybrid. Konkurencja stosuje system rozdziału mocy z planetarną bezstopniową skrzynią biegów (CVT). To jest miejsce, w którym Hyundai Sonata Hybrid zyskuje kluczową przewagę. Konkurencyjne modele hybrydowe używają silników elektrycznych, które muszą napędzać zestaw planetarny. Dzięki zastosowaniu pełnego równoległego systemu napędowego, Hyundai Sonata Hybrid wykorzystuje moc z silnika elektrycznego wydajniej, aby bezpośrednio kontrolować pojazd, co pozwala na jego eksploatację przy znacznie wyższych prędkościach niż konkurencyjne modele w trybie tylko elektrycznym. Ta technologia jest również kluczowym czynnikiem w osiągnięciu najlepszej w klasie efektywności paliwowej Sonaty Hybrid na autostradzie.
ARCHITEKTURA HYBRYDOWEGO BLUE DRIVE HYUNDAIA
Hybrid Blue Drive Hyundaia to opatentowany równoległy układ napędowy hybrydowy, który działa na już oszczędnym silniku 2.4-litrowym Theta II (169 koni mechanicznych przy 6 000 rpm i 156 lb-ft momentu obrotowego przy 4 500 rpm) połączonym z 6-biegową automatyczną skrzynią biegów i silnikiem elektrycznym o mocy 30 kW (151 lb-ft) w celu maksymalizacji efektywności paliwowej. Hybrid Blue Drive Hyundaia ma tryb elektryczny oraz tryb napędu równoległego. Oznacza to, że koła są napędzane za pomocą mocy pochodzącej bezpośrednio z silnika benzynowego, silnika elektrycznego lub obu jednocześnie, w zależności od wymagań. Ta architektura równoległego napędu hybrydowego stanie się podstawą przyszłych hybrydowych pojazdów opracowywanych przez Hyundai.
W systemie Hybrid Blue Drive Hyundaia, silnik Theta II z wielopunktowym wtryskiem paliwa (MPI) działa na cyklu Atkinsona. Cykl Atkinsona to strategia silnika spalinowego, zaprojektowana w celu dramatycznego zwiększenia efektywności paliwowej poprzez zmiany w sprężaniu i cyklach mocy w silniku czterosuwowym. Zwykle stosuje się go tylko w systemach hybrydowych, gdzie wysoka moc silnika elektrycznego zwiększa moc na niskich obrotach, co jest wymieniane na efektywność silnika spalinowego. Łącząc silnik elektryczny i silnik cyklu Atkinsona, system Hybrid Blue Drive oferuje najlepszą w klasie efektywność paliwową na autostradzie.
Aby jeszcze bardziej poprawić efektywność paliwową, wszystkie główne komponenty układu napędowego Theta II oraz systemu chłodzenia zostały zoptymalizowane w celu zmniejszenia tarcia, a miska silnikowa została wypełniona olejem o niskim tarciu. Oprogramowanie zarządzające Hybrydowym Sterowaniem Energią (HPC) automatycznie wyłącza silnik, gdy pojazd zatrzymuje się, co ogranicza emisję do zera. Kiedy nacisk ponownie zostanie wywierany na pedał przyspieszenia, Hybrydowy Silnik Rozruchowy-Generator (HSG) automatycznie uruchamia silnik. Ta strategia kontrolna zapewnia maksymalną efektywność podczas delikatnego przyspieszania oraz natychmiastową dostępność większej mocy podczas pełnego przyspieszania. W trakcie zwalniania wchodzi w grę regeneracja hamowania. Hyundai Sonata Hybrid ma również technologię „inteligentnego hamulca”, w której sygnał z hamulca ma pierwszeństwo przed sygnałem z pedału przyspieszenia.
Wysokotechnologiczny, całkowicie aluminiowy silnik o 16 zaworach również ma bezstopniowe sterowanie zaworami (CVVT) na obu wałkach rozruchowych oraz nowo opracowane komponenty silnika w celu zmniejszenia tarcia. Ten zoptymalizowany silnik Theta II osiąga o 10 procent lepsze zużycie paliwa w porównaniu do konwencjonalnego silnika Theta II.
Hyundai Hybrid Blue Drive korzysta z opatentowanej 6-biegowej automatycznej skrzyni biegów, a nie z konwencjonalnej CVT hybrydowej. Strategia Hyundaia polega na adaptacji modularnej 6-biegowej skrzyni biegów, zastępując konwerter momentu obrotowego silnikiem elektrycznym oraz pompą olejową o wysokiej efektywności. Ta technika wykorzystuje tradycyjną skrzynię biegów 6-biegową, aby zapewnić bardziej tradycyjne odczucie zmiany biegów, które preferują klienci, a które czasami jest sztucznie naśladowane w zastosowaniach CVT. To pozwala zaoszczędzić koszty, czyniąc system Hybrydowego Blue Drive Hyundaia lepszą wartością. Jest to bardziej solidne i elegancko proste rozwiązanie dla skomplikowanego wyzwania inżynieryjnego.
Poprawki efektywności paliwowej można dostrzec w całym Hyundai Sonata Hybrid. Na przykład, trzy najwyższe przełożenia w skrzyni biegów zostały wydłużone, aby zapewnić, że silnik pracuje przy niższych obrotach, system wspomagania kierownicy oparty na silniku elektrycznym zmniejsza obciążenie silnika, a opony o niskim oporze dalej optymalizują efektywność paliwową.
Hybrid Blue Drive składa się z następujących głównych komponentów:
Wydajny silnik elektryczny 30 kW dostarczający 151 lb-ft momentu obrotowego
System regeneracyjnego hamowania
Zintegrowany rozrusznik-generator, który umożliwia wyłączenie silnika na postoju i automatyczne uruchomienie podczas przyspieszania
Przełomowy pakiet akumulatorów litowo-polimerowych o pojemności 5,3 Ah przy 270 woltach
Oszczędny silnik Theta II o pojemności 2.4 litra
6-biegowa automatyczna skrzynia biegów z ulepszoną efektywnością pompy olejowej
Efektywna architektura waga połączona z niskim współczynnikiem oporu (.25 Cd)
Elektryczna sprężarka klimatyzacji
Układ sterowania hybrydą
TECHNOLOGIA BATERII LITOWO-POLIMEROWYCH
System hybrydowy Sonaty przechowuje swój ładunek elektryczny w akumulatorze litowo-polimerowym o napięciu 270V (5.3Ah/270V), który przewyższa istniejące aplikacje niklowo-metalowo-wodorkowe oraz litowo-jonowe. Baterie litowo-polimerowe są bardziej trwałe i oszczędne pod względem przestrzeni niż inne baterie hybrydowe. Są także bardziej efektywne wagowo. Pakiet akumulatorów Hyundaia Sonaty Hybrid waży zaledwie 95.9 funta w porównaniu do 123.9 funtów w przypadku Camry Hybrid. Kompaktowy pakiet akumulatorów znajduje się w przedniej części bagażnika, aby maksymalizować przestrzeń ładunkową.
Baterie litowo-polimerowe a baterie niklowo-metalowo-wodorkowe
W porównaniu do baterii niklowo-metalowo-wodorkowych, baterie litowo-polimerowe dostarczają tę samą moc przy 20-30 procentach mniejszej wadze, 40 procentach mniejszej objętości oraz 10 procentach wyższej efektywności w porównaniu do niklowo-metalowo-wodorkowych baterii stosowanych w dzisiejszych hybrydach. Baterie litowo-polimerowe mają 1.7 razy większą gęstość energetyczną niż baterie niklowo-metalowo-wodorkowe, co pozwala inżynierom Hyundaia poświęcić mniej miejsca i wagi na pakiet akumulatorów. Baterie litowo-polimerowe utrzymują swój ładunek 1.25 razy dłużej. Baterie litowo-polimerowe są także bardziej odporne na zmiany temperatury, co poprawia żywotność cyklu. Dodatkowo, wskaźnik samorozładowania baterii litowo-polimerowych wynosi mniej niż jedna trzecia wskaźnika baterii niklowo-metalowo-wodorkowej.
Baterie litowo-polimerowe a baterie litowo-jonowe
Litowo-polimerowe mają istotne zalety w porównaniu do litowo-jonowych, w tym wyższą gęstość energetyczną i niższe koszty produkcji. Baterie litowo-polimerowe są bardziej odporne na uszkodzenia fizyczne i mogą podlegać większej liczbie cykli ładowania-rozładowania, zanim zacznie się ich pojemność magazynowa degradować. Technologia litowo-polimerowa oferuje również znaczące zalety w zakresie odporności termicznej i bezpieczeństwa.
Kluczową różnicą między tradycyjnymi bateriami litowo-jonowymi a rozwiązaniem baterii litowo-polimerowych Hyundaia jest ogólne pakowanie ogniwa – anoda, katoda, elektrolit i materiał obudowy. Tradycyjne baterie litowo-jonowe, jak te stosowane w laptopach, wykorzystują tzw. format ogniwa 18650. W tym formacie każde masowo produkowane ogniwo ma średnicę 18 mm i wysokość 65 mm, co jest nieco większe niż bateria „AA”. Każdy z tych małych cylindrów metalowych jest wypełniony płynnym elektrolitem, który ułatwia ruch jonów litu między anodą a katodą, tworząc prąd baterii.
Tradycyjne baterie litowo-jonowe są łatwe w obsłudze, wytrzymują umiarkowane ciśnienia wewnętrzne i istnieją w różnych formach od 1991 roku. Oznacza to, że infrastruktura produkcyjna jest w gotowości, a korzyści skali są stosunkowo wysokie. Niemniej jednak mają one kilka wad. Na przykład ich cylindryczny kształt zmniejsza efektywność pakowania i są niespodziewająco skomplikowane w produkcji, ponieważ mają wiele małych części. Te małe części czynią je odpornymi na wahania temperatury i zwiększają znacznie koszty i wagę całego systemu baterii. Ważna jest również spójność między ogniwami w pakiecie baterii pojazdu, ponieważ pakiet jest tak solidny, jak jego najsłabsze ogniwo. Tradycyjne baterie litowo-jonowe mają znaczne różnice między ogniwami, podczas gdy baterie litowo-polimerowe Hyundaia oferują doskonałą spójność między ogniwami.
Technologia litowo-polimerowa używa zupełnie innego podejścia. Zamiast stosować płynny elektrolit, co wymaga mocnej metalowej obudowy, baterie litowo-polimerowe wykorzystują żel polimerowy jako elektrolit, co pozwala na użycie cieńszej i lżejszej obudowy z aluminium, lub torby. Wewnątrz każdego ogniwa litowo-polimerowego, katoda, separator i anoda są sklejone razem, co umożliwia prostszą i bardziej niezawodną produkcję. To pozwala na zmniejszenie wymiarów pakietu akumulatorów o około 20 procent w porównaniu do pakietu baterii litowo-jonowych, co znacznie ułatwia dopasowanie wymiarów ogniwa do dostępnych przestrzeni w pojeździe.
Hyundai i jego dostawca baterii, LG Chem, spędzili setki godzin na testowaniu systemu akumulatorów litowo-polimerowych Hyundai Hybrid Blue Drive. Testy udowodniły, że technologia litowo-polimerowa Hyundaia ma większą stabilność termiczną i mechaniczną niż istniejące systemy, co przekłada się na lepsze bezpieczeństwo i wydajność.
Kolejnym kluczowym wyzwaniem inżynieryjnym dla Hyundaia Hybrid Blue Drive było zapewnienie bezproblemowej obsługi akumulatora przez cały okres eksploatacji pojazdu – co najmniej 10 lat i 150 000 mil – w każdych warunkach atmosferycznych. Ciepło jest wrogiem żywotności cyklu akumulatorów. Testy termowizyjne Hyundaia pokazują, jak dużo chłodniejsza jest bateria litowo-polimerowa w porównaniu do dzisiejszych akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych lub konwencjonalnych baterii litowo-jonowych. Konsumenci zauważą te korzyści w postaci wydłużonej żywotności i niższych kosztów utrzymania.
DESIGN PŁYNNYCH RZEŹB Z UNIKALNYM EKO AKCENTEM
Projektanci Hyundaia posunęli język projektowania Sonaty w kierunku płynnych rzeźb jeszcze dalej, nadając Hyundai Sonata Hybrid jeszcze bardziej aerodynamiczny kształt. Celem było osiągnięcie nowoczesnego, ekologicznego designu, z „od razu widoczną” różnicą w stosunku do modeli Sonaty niehybrydowych.
Unikalne elementy zewnętrzne
Reflektory i światła tylne
Aerodynamiczne zderzaki
Aerodynamiczne listwy progowe
Odważna sześciokątna kratka
Ekologiczne koła z szprychami
Długość powietrzna i aerodynamiczne progi
Oznaczenia Hybrid Blue Drive
Ekskluzywny kolor lakieru hybrydowego
Udoskonalenia wnętrza
Zestaw wskaźników z opcjami ekologicznymi
Unikalny wybór koloru wnętrza
Unikalne wzory siedzeń
Hyundai Sonata Hybrid oferuje również kierowcom sposób na bardziej zaangażowane oszczędzanie paliwa dzięki wyświetlaczowi technologii hybrydowej Hyundaia. Wyświetlacz technologii hybrydowej znajduje się na 4.2-calowym ekranie LCD umieszczonym między prędkościomierzem a obrotomierzem, lub jest widoczny na opcjonalnym 7-calowym ekranie nawigacyjnym. Wyświetla następujące informacje:
Tryb jazdy
Przepływ energii wewnątrz pojazdu
Ruch silnika i silnika elektrycznego
Poziom paliwa
Poziomy energii akumulatora i status ładowania
Wskaźnik trybu pojazdu elektrycznego
Średnie i bieżące zużycie paliwa (mpg)