Cosa hè un sistema di veiculi ibridi?
Cuntenuti
Ricertamenti, i veiculi elettrichi guadagnanu pupularità. Tuttavia, i veiculi elettrichi à pienu sviluppu anu un svantaghju significativu - una piccula riserva di putenza senza ricarica. Per questa ragione, parechji pruduttori principali di vitture furniscenu alcuni di i so mudelli cù unità ibride.
Fondamentalmente, una vittura ibrida hè un veìculu chì u powertrain principale hè un mutore à combustione interna, ma hè alimentatu da un sistema elettricu cù unu o più motori elettrichi è una batteria addizionale.
Oghje, parechje categurie di ibridi sò aduprati. Alcuni aiutanu solu à u mutore di combustione interna à l'iniziu, altri vi permettenu di guidà cù trazione elettrica. Cunsiderate e caratteristiche di tali centrali elettriche: quale hè a so differenza, cumu si travaglia, è ancu i principali pro è contro di ibridi.
Storia di i motori ibridi
L'idea di creà una vittura ibrida (o un incrociu trà una vittura classica è una vittura elettrica) hè duvuta à l'aumentu di i prezzi di u carburante, standard più stretti per l'emissioni di e vittura è a prestazione di un cunfortu più grande durante a guida di un veiculu.
U sviluppu di una centrale elettrica mista hè statu iniziatu prima da a sucietà francese Parisienne de voitures electriques. Tuttavia, a prima vittura ibrida praticabile hè stata a creazione di Ferdinand Porsche. In a centrale elettrica Lohner Electric Chaise, un mutore à combustione interna servia da generatore per l'elettricità, chì alimentava i dui motori elettrichi anteriori (muntati direttamente nantu à e roti).
U veiculu hè statu presentatu à u publicu in u 1901. In tuttu, circa 300 copie di tali vitture sò state vendute. U mudellu hè statu assai praticu, ma costu di fabricà, dunque un automobilistu urdinariu ùn si pudia permette un veìculu simile. D’altronde, à quell’epica apparve una vittura più economica è micca menu pratica, sviluppata da u designer Henry Ford.
I motori di trasmissione à benzina classica furzanu i sviluppatori à abbandunà l'idea di creà ibridi per parechji decennii. L'interessu per i trasporti verdi hè aumentatu cù u passaghju di u Bill di Prumuzione di Trasportu Elettricu di i Stati Uniti. Hè stata aduttata in u 1960.
Per cuincidenza, in u 1973, a crisa mundiale di u petroliu hè scuppiata. Se e leggi americane ùn anu micca incuraghjitu i pruduttori à pensà à sviluppà vitture ecunòmiche à bon pattu, allora a crisa li hà obligati à fà.
U primu sistema ibridu cumpletu, chì u principiu di basa hè sempre adupratu oghje, hè statu sviluppatu da TRW in u 1968. Sicondu u cuncettu, inseme cù u mutore elettricu, era pussibule aduprà un mutore di combustione interna più chjucu, ma a putenza di a macchina ùn era micca persa, è u travagliu hè diventatu assai più fluidu.
Un esempiu di veiculu ibridu à pienu sviluppu hè u GM 512 Hybrid. Hè stata alimentata da un mutore elettricu chì hà acceleratu u veiculu finu à 17 km / h. A questa velocità, u mutore di combustione interna hè statu attivatu, aumentendu e prestazioni di u sistema, per via di ciò a velocità di a vittura hè aumentata à 21 km / h. S'ellu ci era u bisognu di andà più in furia, u mutore elettricu hè statu spente, è a vittura hè stata accelerata dighjà nantu à u mutore à benzina. U limitu di velocità era 65 km / h.
VW Taxi Hybrid, un'altra vittura ibrida di successu, hè stata presentata à u publicu in u 1973.
Finu avà, i pruduttori di l'automobile cercanu di mette i sistemi ibridi è tutti elettrichi à un livellu chì li renderebbe competitivi paragunatu à i classici motori à combustione interna. Ancu s'ellu ùn hè ancu accadutu, parechji sviluppi anu ghjustificatu i miliardi di dollari spesi per u so sviluppu.
Cù u principiu di u terzu millenniu, l'umanità hà vistu una novità chjamata Toyota Prius. L'idea di u fabricatore giappunese hè diventata sinonima di u cuncettu di "vittura ibrida". Parechji sviluppi muderni sò presi in prestitu da stu sviluppu. A data, un grande numeru di mudificazioni di stallazioni cumminate sò stati creati, chì permette à u cumpratore di sceglie a megliu opzione per ellu stessu.
Cumu funzionanu i veiculi ibridi
Ùn cunfundite micca un mutore ibridu cù un veiculu elettricu cumpletu. L'installazione elettrica hè implicata in certi casi. Per esempiu, in modu di cità, quandu a vittura hè in un ingorgu di trafficu, l'usu di un mutore à combustione interna porta à u surriscaldamentu di u mutore, è ancu à un aumentu di l'inquinamentu di l'aria. Per tali situazioni, l'installazione elettrica hè attivata.
Per cuncepimentu, un ibridu si compone di:
- A unità di putenza principale. Hè un mutore à benzina o diesel.
- Motore elettricu. Ci ponu esse parechji secondu a mudificazione. Da u principiu di l'azzioni, ponu ancu esse diversi. Per esempiu, alcuni ponu esse aduprati cum'è una trasmissione addizionale per e ruote, mentre altri - cum'è assistente à u mutore quandu si mette in opera a vittura da fermu.
- Batteria in più. In alcune vitture, hà una poca capacità, chì a riserva energetica hè sufficiente per attivà l'installazione elettrica per un breve periodu. In altri, sta batteria hà una grande capacità in modo chì i veiculi ponu spostassi liberamente da l'elettricità.
- Sistema di cuntrollu elettronicu. Sensori sofisticati monitoranu u funziunamentu di u mutore di combustione interna è analizanu u cumpurtamentu di a macchina, in base à u quale u mutore elettricu hè attivatu / disattivatu.
- Inverter. Questu hè un cunvertitore di l'energia necessaria chì vene da a batteria à un mutore elettricu trifase. Questu elementu distribuisce ancu a carica in diversi nodi, secondu a mudificazione di l'installazione.
- Generatore. Senza stu mecanismu, hè impussibile di ricaricà a batteria principale o supplementaria. Cum'è in e vitture convenzionali, u generatore hè alimentatu da u mutore à combustione interna.
- Sistemi di recuperu di calore. A maiò parte di l'ibridi muderni sò dotati di un tale sistema. "Raccoglie" energia addizionale da tali cumpunenti di a vittura cum'è u sistema di frenu è u chassis (quandu a vittura costa, per esempiu, da una cullina, u convertitore raccoglie l'energia liberata in a batteria).
I powertrains ibridi ponu esse gestiti individualmente o in coppia.
Schemi di travagliu
Ci sò parechji ibridi riesciuti. Ci sò trè principali:
- cunsistenti;
- parallelu;
- serial-parallel.
Circuit seriale
In questu casu, u mutore di combustione interna hè adupratu cum'è generatore di elettricità per u funziunamentu di i motori elettrichi. In fattu, un mutore à benzina o diesel ùn hà micca cunnessione diretta cù a trasmissione di a vittura.
Stu sistema permette l'installazione di motori à bassa potenza cù un picculu vulume in u compartimentu di u mutore. U so compitu principale hè di guidà u generatore di tensione.
Questi veiculi sò spessu dotati di un sistema di recuperu, attraversu u quale l'energia meccanica è cinetica hè convertita in corrente elettrica per ricaricà a batteria. A seconda di e dimensioni di a batteria, una vittura pò copre una certa distanza solu in trazione elettrica senza aduprà un mutore à combustione interna.
L'esempiu u più famosu di sta categuria di ibridi hè u Chevrolet Volt. Pò esse caricata cum'è una vittura elettrica normale, ma grazia à u mutore à benzina, a portata hè significativamente aumentata.
Circuitu parallellu
In installazioni parallele, u mutore à combustione interna è u mutore elettricu travaglianu in tandem. U compitu di u mutore elettricu hè di riduce a carica annantu à l'unità principale, ciò chì porta à un significativu risparmiu di carburante.
Se u mutore à combustione interna hè disconnessu da a trasmissione, a vittura pò viaghjà à una certa distanza da a trazione elettrica. Ma u compitu principale di a parte elettrica hè di assicurà una accelerazione fluida di u veiculu. L'unità principale di potenza in tali modifiche hè un mutore à benzina (o diesel).
Quandu a vittura rallenta o si sposta da u funziunamentu di u mutore à combustione interna, u mutore elettricu agisce da generatore per ricaricà a batteria. Grazie à u mutore à combustione, sti veiculi ùn necessitanu micca una batteria à alta tensione.
A differenza di ibridi sequenziali, queste unità anu più cunsumu di carburante, postu chì u mutore elettricu ùn hè micca usatu cum'è unità di potenza separata. In certi mudelli, cum'è BMW 350E iPerformance, u mutore elettricu hè integratu in a scatula di cambiamenti.
Una caratteristica di stu schema di travagliu hè un torque elevatu à bassa velocità di l'albero à gomiti.
Circuitu seriale-parallelu
Stu schema hè statu sviluppatu da ingegneri giappunesi. Hè chjamatu HSD (Hybrid Synergy Drive). In fatti, unisce e funzioni di i primi dui tippi di funziunamentu di a centrale elettrica.
Quandu a vittura hà bisognu di avvià o di spustassi pianu pianu in un ingorgu, u mutore elettricu hè attivatu. Per risparmià energia à grande velocità, un mutore à benzina o diesel (secondu u mudellu di veiculu) hè cunnessu.
Se avete bisognu di accelerà bruscamente (per esempiu, quandu si supera) o a vittura va in salita, a centrale elettrica funziona in modu parallelu - u mutore elettricu aiuta u mutore à combustione interna, chì riduce a carica annantu, è, di conseguenza, risparmia u cunsumu di carburante.
A cunnessione planetaria di un mutore di combustione interna di l'automobile trasferisce una parte di a putenza à l'ingranimentu principale di a trasmissione, è in parte à u generatore per ricaricà a batteria o l'unità elettrica. In un tale schema, l'elettronica cumplessa hè installata chì distribuisce l'energia secondu a situazione.
L'esempiu u più impurtante di un ibridu cù un gruppu di trasmissione parallele in serie hè u Toyota Prius. Tuttavia, alcune modifiche di mudelli cunnisciuti di fabricazione giappunese anu digià ricevutu tali installazioni. Un esempiu di questu hè u Toyota Camry, Toyota Highlander Hybrid, Lexus LS 600h. Sta tecnulugia hè stata ancu comprata da alcune preoccupazioni americane. Per esempiu, u sviluppu hà trovu a so strada in u Ford Escape Hybrid.
Tipi di aggregati ibridi
Tutti i motori ibridi sò classificati in trè tippi:
- ibridu dolce;
- ibridu mediu;
- ibridu pienu.
Ognunu di elli hà a so funzione è caratteristiche uniche.
Powertrain micro ibridu
Tali centrale elettriche sò spessu dotate di un sistema di recuperu in modu chì l'energia cinetica sia cunvertita in energia elettrica è restituita à a batteria.
U mecanismu di trasmissione in elli hè un starter (pò ancu agisce cum'è generatore). Ùn ci hè micca una trazione elettrica in tali installazioni. U schema hè adupratu cù avviamenti frequenti di u mutore di combustione interna.
Powertrain ibridu mediu
Tali vitture ùn si movenu ancu per via di u mutore elettricu. U mutore elettricu in questu casu serve da assistente à a unità di putenza principale quandu a carica aumenta.
Tali sistemi sò ancu dotati di un sistema di recuperu, chì raccoglie energia libera torna in a batteria. Unità ibride medie furniscenu un mutore di calore più efficiente.
Powertrain ibridu pienu
In tali installazioni, ci hè un generatore di alta putenza, chì hè guidatu da un mutore à combustione interna. U sistema hè attivatu à bassa velocità di u veiculu.
L'efficacità di u sistema si manifesta in a presenza di a funzione "Start / Stop", quandu a vittura si move pianu pianu in un ingorgu, ma avete bisognu di accelerà bruscamente à un semafuru. Una caratteristica di una installazione ibrida cumpleta hè a capacità di spegne u mutore à combustione interna (a frizione hè disattivata) è guidà un mutore elettricu.
Classificazione per gradu di elettrificazione
In a documentazione tecnica o in nome di un mudellu di vittura, i termini seguenti ponu esse presenti:
- microhibridu;
- ibridu dolce;
- ibridu cumpletu;
- ibridu plug-in.
Microbridu
In tali vitture, hè installatu un mutore cunvinziunale. Ùn sò micca cundutti elettricamente. Questi sistemi sò o dotati di una funzione start / stop, o sò dotati di un sistema di frenata rigenerativa (quandu si frena, a batteria hè ricaricata).
Alcuni mudelli sò dotati di entrambi i sistemi. Alcuni esperti credenu chì tali veiculi ùn sò micca cunsiderati veiculi ibridi, perchè utilizanu solu una unità di alimentazione à benzina o diesel senza integrazione in u sistema di trasmissione elettrica.
Ibridu dolce
Tali vitture ùn si movenu ancu per l'elettricità. Usanu ancu un mutore di calore, cum'è in a categuria precedente. Cù una sola eccezione - u mutore di combustione interna hè supportatu da una installazione elettrica.
Questi mudelli ùn anu micca un volante. A so funzione hè svolta da un generatore di starter elettricu. U sistema elettricu aumenta u rinculu di u mutore à bassa putenza durante l'accelerazione dura.
Ibridu cumpletu
Questi veiculi sò intesi cum'è veiculi capaci di copre una certa distanza nantu à a trazione elettrica. In tali mudelli, qualsiasi schema di cunnessione menzionatu sopra pò esse adupratu.
Tali ibridi ùn sò micca carichi da a rete A batteria hè ricaricata cù energia da u sistema di frenata rigenerativa è da u generatore. A distanza chì pò esse coperta nantu à una sola carica dipende da a capacità di a batteria.
Plugins ibridi
Tali vitture ponu funzionà cum'è veiculu elettricu o girà nantu à un mutore à combustione interna. Grazie à a cumminazione di e duie centrali elettriche, una economia decente di carburante hè furnita.
Postu chì hè fisicamente impussibile di installà una batteria voluminosa (in i veiculi elettrichi piglia a piazza di un serbatu di benzina), un tale ibridu pò copre finu à 50 km per una sola carica senza ricaricà.
Avvanzi è svantaghji di e vitture ibride
À u mumentu, l'ibridu pò esse cunsideratu un ligame di transizione da un mutore termicu à un analogicu elettricu rispettosu di l'ambiente. Ancu se l'ultimu scopu ùn hè ancu statu rializatu, grazia à l'introduzione di muderni sviluppi innovatori, ci hè una tendenza pusitiva in u sviluppu di u trasportu elettricu.
Siccome l'ibridi sò una opzione di transizione, anu punti positivi è negativi. I vantaghji includenu:
- Ecunumia di carburante. Sicondu u funziunamentu di u coppiu di putenza, questu indicatore pò aumentà finu à u 30% o più.
- Ricaricà senza aduprà a rete. Questu hè diventatu pussibule grazia à u sistema di recuperu d'energia cinetica. Benchì a ricarica cumpleta ùn si faci, sì l'ingegneri ponu migliurà a cunversione, allora i veiculi elettrichi ùn averanu mancu bisognu di una presa.
- A capacità di installà un mutore di vulume è putenza più chjucu.
- L'elettronica hè assai più economica ch'è a meccanica, distribuisce u carburante.
- U mutore si surriscalda menu, è u carburante hè cunsumatu quandu si cunduce in ingorghi.
- A cumbinazione di benzina / diesel è mutori elettrichi permette di cuntinuà à guidà si a batteria di grande putenza hè morta.
- Grazie à u funziunamentu di u mutore elettricu, u mutore à combustione interna pò girà più stabile è menu rumore.
L'installazioni ibride anu ancu una lista decente di svantaghji:
- A batteria diventa inutilizabile più veloce per via di u grande numeru di cicli di carica / scarica (ancu in sistemi ibridi lievi);
- A batteria hè spessu cumpletamente scaricata;
- Parti per tali vitture sò abbastanza costose;
- L'autoreparazione hè guasi impussibile, postu chì questu richiede apparecchiature elettroniche sofisticate;
- Comparatu à mudelli à benzina o diesel, ibridi costanu parechje millaie di dollari in più;
- A manutenzione regulare hè più costosa;
- L'elettronica cumplessa richiede una manipulazione attenta, è l'errori chì si verificanu ponu interrompe qualchì volta un longu viaghju;
- Hè difficiule di truvà un spezialistu chì possa adattà currettamente u funziunamentu di e centrale elettriche. Per via di questu, duvete ricorre à i servizii di attelli prufessiunali costosi;
- E batterie ùn tolleranu micca fluttuazioni di temperatura significative è sò scaricate elli stessi.
- Malgradu a simpatia per l'ambiente durante u funziunamentu di un mutore elettricu, a produzzione è l'eliminazione di batterie hè altamente inquinante.
Per chì ibridi è i veiculi elettrichi diventinu un veru cuncurrente per i motori à combustione interna, sò necessarii miglioramenti in l'alimentazione elettrica (in modu chì memorizanu più energia, ma in listessu tempu ùn sò micca assai voluminosi), è ancu sistemi di ricarica rapida senza dannu à a batteria.
Dumande è risposte:
Chì ghjè un veiculu hibridu? Questu hè un veiculu in quale più di una unità di putere hè implicata in u so muvimentu. Bastamente hè una mistura di una vittura elettrica è una vittura cù un mutore di combustione interna classica.
Chì ci hè a diffarenza trà una vittura hibrida è cunvinziunali? Una vittura hibrida hà i vantaghji di una vittura elettrica (funzionamentu silenziu di u mutore è guida senza usu di carburante), ma quandu a carica di a bateria scende, l'unità di forza principale (gasoline) hè attivata.
