Un veicolo ibrido utilizza due o più tipi distinti di potenza, come il motore a combustione interna per azionare un generatore elettrico che alimenta un motore elettrico, ad es. nei treni diesel-elettrici che utilizzano motori diesel per azionare un generatore elettrico che alimenta un motore elettrico, e sottomarini che utilizzano i diesel quando sono in superficie e le batterie quando sono immersi. Altri mezzi per immagazzinare energia includono fluido pressurizzato in ibridi idraulici.

Il principio base con i veicoli ibridi è che i diversi motori funzionano meglio a velocità diverse; il motore elettrico è più efficiente nel produrre coppia o potenza di rotazione, e il motore a combustione è migliore per mantenere l’alta velocità (meglio del tipico motore elettrico). Passare dall’uno all’altro al momento giusto e accelerare si traduce in un vantaggio in termini di efficienza energetica, che si traduce, ad esempio, in una maggiore efficienza del carburante.

Come funzionano i veicoli ibridi-elettrici
I veicoli ibridi-elettrici (HEV) uniscono il vantaggio dei motori a benzina e dei motori elettrici. Le aree chiave per l’efficienza o il miglioramento delle prestazioni sono la frenata rigenerativa, le doppie fonti di energia e il minimo al minimo.

Rigenerazione della frenata. La trasmissione può essere utilizzata per convertire l’energia cinetica (dall’auto in movimento) in energia elettrica immagazzinata (batterie). Lo stesso motore elettrico che alimenta la trasmissione è utilizzato per resistere al movimento del drivetrain. Questa resistenza applicata dal motore elettrico provoca il rallentamento della ruota e contemporaneamente la ricarica delle batterie.
Dual Power. La potenza può venire dal motore, dal motore o da entrambi, a seconda delle circostanze di guida. Potere supplementare per assistere il motore in accelerazione o arrampicata potrebbe essere fornito dal motore elettrico. O più comunemente, un motore elettrico più piccolo fornisce tutta la potenza per le condizioni di guida a bassa velocità ed è aumentato dal motore a velocità più elevate.
Avvio / arresto automatici. Spegne automaticamente il motore quando il veicolo si ferma e lo riavvia quando l’acceleratore viene premuto. Questa automazione è molto più semplice con un motore elettrico. Vedi anche la doppia potenza sopra.

Principio operativo sommario

I veicoli ibridi combinano diverse fonti di energia, spesso una delle quali è termica e l’altra elettrica. Il principio generale molto semplificato di questo tipo di motore è quello di sfruttare i vantaggi di ciascun tipo di motore riducendo al minimo i loro svantaggi.

Sono possibili quattro architetture di ibridazione:

in serie: il motore aziona un alternatore, quest’ultimo fornisce elettricità a un motore elettrico, ricaricando anche una batteria tampone senza fornire direttamente la coppia all’asse come le locomotive diesel-elettriche
in parallelo: il motore termico e il motore elettrico forniscono la loro potenza all’asse tramite una trasmissione convenzionale, tramite accoppiamenti separati.
bypass di potenza: il motore fornisce energia all’asse e aziona anche un generatore che ricarica una batteria che alimenta un motore elettrico.
Gamma estesa: un convenzionale aumento del veicolo elettrico è l’autonomia attraverso un motore termico che aziona un generatore elettrico per ricaricare le batterie.
Peugeot utilizza una soluzione di tipo parallelo originale in cui l’assale anteriore è azionato da un motore termico con trasmissione convenzionale mentre l’asse posteriore è azionato da motori elettrici. Ciò consente diverse configurazioni tra cui un “tutto elettrico” per pochi chilometri e un altro “tutto terreno”.

I piccoli veicoli ibridi sono caratterizzati da una buona efficienza energetica e consentono di consumare regolarmente a 100 km urbani meno di 5 litri (per una potenza elettrica di bordo dell’ordine di 50 kW in un veicolo medio, tipo Toyota Prius). I grandi veicoli ibridi, d’altra parte, usano l’ibridazione per aumentare la potenza.

Energia
Le fonti di alimentazione per veicoli ibridi includono:

Carbone, legno o altri combustibili solidi
Gas naturale compresso o liquefatto
Benzina (benzina) o gasolio
Ad energia umana, ad es. pedalare o remare
Campi elettromagnetici, onde radio
Batterie / condensatori elettrici
Elettricità in testa
Accumulatore idraulico
Idrogeno
Volano
Solare
Vento

Tipo di veicolo
Veicoli a due ruote e a ciclo
I ciclomotori, le biciclette elettriche e persino gli scooter elettrici sono una forma semplice di ibrido, alimentato da un motore a combustione interna o motore elettrico e dai muscoli del ciclista. I primi prototipi di motociclette alla fine del XIX secolo usavano lo stesso principio.

In una bicicletta ibrida parallela, coppie umane e motorie sono accoppiate meccanicamente al pedale o ad una delle ruote, ad es. usando un motore del mozzo, un rullo che preme su un pneumatico o un collegamento a una ruota usando un elemento di trasmissione. La maggior parte delle biciclette motorizzate, i ciclomotori sono di questo tipo.
In una serie di biciclette ibride (SHB) (un tipo di bicicletta senza catena) l’utente pedala un generatore, carica una batteria o alimenta il motore, che fornisce tutta la coppia richiesta. Sono disponibili in commercio, essendo semplici in teoria e in produzione.

Il primo prototipo pubblicato di un SHB è di Augustus Kinzel (brevetto USA 3’884’317) nel 1975. Nel 1994 Bernie Macdonalds concepì l’Electrilite SHB con elettronica di potenza che consentiva la frenata rigenerativa e la pedalata stazionaria. Nel 1995 Thomas Muller progettò e costruì un “Fahrrad mit elektromagnetischem Antrieb” per la sua tesi di diploma del 1995. Nel 1996 Jürg Blatter e Andreas Fuchs della Berne University of Applied Sciences costruirono un SHB e nel 1998 modificarono un triciclo Leitra (brevetto europeo EP 1165188). Fino al 2005 hanno costruito diversi prototipi di tricicli SH e quadricicli. Nel 1999 Harald Kutzke ha descritto una “bicicletta attiva”: l’obiettivo è quello di avvicinarsi alla bicicletta ideale senza peso e senza trascinamento dalla compensazione elettronica.

Una bicicletta ibrida elettrica-petrolifera di serie (SHEPB) è alimentata da pedali, batterie, un generatore di benzina o un caricabatterie plug-in – offrendo flessibilità e miglioramenti della gamma rispetto alle biciclette esclusivamente elettriche.

Un prototipo SHEPB realizzato da David Kitson in Australia nel 2014 ha utilizzato un motore elettrico CC senza spazzole leggero da un drone aereo e un piccolo motore a combustione interna di dimensioni ridotte a mano, e un sistema di trasmissione 3D stampato e alloggiamento leggero, con un peso complessivo inferiore a 4,5 kg. Il raffreddamento attivo impedisce l’ammorbidimento delle parti in plastica. Il prototipo utilizza una normale porta di ricarica per biciclette elettriche.

Veicolo pesante
I motopropulsori ibridi utilizzano il diesel-elettrico o il turbo-elettrico per alimentare locomotive ferroviarie, autobus, veicoli commerciali pesanti, macchinari idraulici mobili e navi. Un motore diesel / a turbina aziona un generatore elettrico o una pompa idraulica, che alimenta il / i motore / i elettrico / idraulico – strettamente una trasmissione elettrica / idraulica (non un ibrido), a meno che non possa accettare l’alimentazione dall’esterno. Con i veicoli di grandi dimensioni, le perdite di conversione diminuiscono e i vantaggi nella distribuzione della potenza attraverso fili o tubi piuttosto che elementi meccanici diventano più importanti, specialmente quando si alimentano più azionamenti – ad es. ruote motrici o eliche. Fino a poco tempo fa, la maggior parte dei veicoli pesanti disponeva di un piccolo accumulo di energia secondario, ad es. batterie / accumulatori idraulici – ad eccezione dei sottomarini non nucleari, uno dei più vecchi ibridi di produzione, alimentati a diesel mentre sono in superficie e batterie quando sono immersi. Entrambe le serie e le configurazioni parallele sono state utilizzate nei sottomarini WW2.

Trasporto ferroviario
Un treno ibrido è una locomotiva, un vagone ferroviario o un treno che utilizza un sistema di accumulo di energia ricaricabile a bordo (RESS), collocato tra la fonte di alimentazione (spesso un motore primo diesel) e il sistema di trasmissione a trazione collegato alle ruote. Poiché la maggior parte delle locomotive diesel sono diesel-elettriche, hanno tutti i componenti di una trasmissione ibrida di serie eccetto la batteria di accumulo, rendendo questa una prospettiva relativamente semplice.

gru
Gli ingegneri di Railpower Technologies che lavorano con TSI Terminal Systems stanno testando un’unità di potenza diesel ibrida con accumulatore per l’uso nelle gru di gomma tirata Gantry (RTG). Le gru RTG vengono normalmente utilizzate per caricare e scaricare container su treni o camion nei porti e nei depositi di stoccaggio di container. L’energia utilizzata per sollevare i contenitori può essere recuperata parzialmente quando vengono abbassati. Il carburante diesel e le riduzioni delle emissioni del 50-70% sono previsti dagli ingegneri Railpower. I primi sistemi dovrebbero essere operativi nel 2007.

Trasporto su strada, veicoli commerciali

I sistemi ibridi stanno entrando in uso per camion, autobus e altri veicoli stradali pesanti. Piccole dimensioni della flotta e costi di installazione sono compensati dal risparmio di carburante, [ha bisogno di aggiornamenti] Con progressi come una maggiore capacità, un basso costo della batteria ecc. Toyota, Ford, GM e altri stanno introducendo pickup ibridi e SUV. La Kenworth Truck Company ha recentemente introdotto la Kenworth T270 Class 6 che per l’utilizzo in città sembra essere competitiva. FedEx e altri stanno investendo in veicoli ibridi per le consegne, in particolare per l’uso in città in cui la tecnologia ibrida può ripagare per prima. A partire da dicembre 2013 FedEx sta sperimentando due camion di consegna con motori elettrici Wrightpeed e generatori diesel; i kit di retrofit si pretendono di pagare da soli in pochi anni. I motori diesel funzionano a regime costante per la massima efficienza.

Veicoli fuoristrada militari
Dal 1985, le forze armate statunitensi hanno testato gli Humvees ibridi seriali e li hanno trovati in grado di fornire accelerazioni più veloci, una modalità stealth con bassa firma termica / funzionamento quasi silenzioso e maggiore risparmio di carburante.

Navi
Le navi con vele montate su alberi e motori a vapore erano una delle prime forme di veicoli ibridi. Un altro esempio è il sottomarino diesel-elettrico. Funziona con le batterie quando sono immerse e le batterie possono essere ricaricate dal motore diesel quando l’imbarcazione è in superficie.

I più recenti schemi ibridi di propulsione navale includono grandi aquiloni da rimorchio fabbricati da società come SkySails. Gli aquiloni da rimorchio possono volare ad altezze diverse volte più alte degli alberi più alti, catturando venti più forti e più stabili.

aereo
L’aereo dimostrativo a celle a combustibile Boeing ha un sistema ibrido a batteria a combustibile / batteria agli ioni di litio (PEM) a membrana protonica per alimentare un motore elettrico, che è accoppiato a un’elica convenzionale. La pila a combustibile fornisce tutta la potenza per la fase di crociera del volo. Durante il decollo e la salita, il segmento di volo che richiede la massima potenza, il sistema utilizza batterie al litio leggero.

L’aereo dimostrativo è un aliante a motore Dimona, costruito dalla Diamond Aircraft Industries of Austria, che ha anche apportato modifiche strutturali all’aereo. Con un’apertura alare di 16,3 metri (53 piedi), l’aereo sarà in grado di navigare a circa 100 km / h (62 mph) in alimentazione dalla cella a combustibile.

I FanWings ibridi sono stati progettati. Un FanWing è creato da due motori con la capacità di eseguire l’autorotazione e l’atterraggio come un elicottero.

Tipo di motore

Veicoli ibridi elettrici-petroliferi
Quando viene utilizzato il termine veicolo ibrido, il più delle volte si riferisce a un veicolo elettrico ibrido. Questi comprendono veicoli come Saturn Vue, Toyota Prius, Toyota Yaris, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid, Toyota Highlander Hybrid, Honda Insight, Honda Civic Hybrid, Lexus RX 400h e 450h, Hyundai Ioniq e altri. Un ibrido petrolio-elettrico utilizza più comunemente motori a combustione interna (utilizzando una varietà di combustibili, in genere motori a benzina o diesel) e motori elettrici per alimentare il veicolo. L’energia è immagazzinata nel combustibile del motore a combustione interna e un set di batterie elettriche. Esistono molti tipi di trasmissioni ibride petrolio-elettriche, da ibridi completi a ibridi miti, che offrono diversi vantaggi e svantaggi.

William H. Patton ha presentato una domanda di brevetto per un sistema di propulsione ibrida benzina-elettrica ibrida all’inizio del 1889 e per un sistema di propulsione ibrida simile a quello della barca a metà del 1889. Non ci sono prove che la sua barca ibrida abbia avuto successo, ma lui costruì un prototipo di tram ibrido e vendette una piccola locomotiva ibrida.

Nel 1899, Henri Pieper sviluppò la prima automobile ibrida petro-elettrica al mondo. Nel 1900, Ferdinand Porsche sviluppò un ibrido di serie usando due accordi mozzo motore in ruota con un gruppo elettrogeno a combustione interna che forniva energia elettrica; L’ibrido di Porsche ha stabilito due record di velocità. Mentre ibridi di carburante liquido / elettrici risalgono alla fine del XIX secolo, l’ibrido rigenerativo in frenata fu inventato da David Arthurs, un ingegnere elettrico di Springdale, Arkansas, nel 1978-79. La sua Opel GT convertita in casa è stata segnalata per restituire fino a 75 mpg con piani ancora venduti a questo progetto originale, e la versione modificata “Mother Earth News” sul loro sito web.

Il plug-in-electric-vehicle (PEV) sta diventando sempre più comune. Ha la portata necessaria in luoghi in cui ci sono lacune ampie senza servizi. Le batterie possono essere collegate alla rete elettrica di casa per essere caricate, oltre a essere caricate mentre il motore è in funzione.

Veicolo elettrico a ricarica continua in continuo (COREV)
Alcuni veicoli elettrici a batteria (BEV) possono essere ricaricati mentre l’utente guida. Un tale veicolo stabilisce il contatto con una rotaia elettrificata, una piastra o cavi sopraelevati sull’autostrada tramite una ruota conduttrice collegata o un altro meccanismo simile (vedere la raccolta della corrente del conduit). Le batterie del BEV vengono ricaricate da questo processo, sull’autostrada, e possono quindi essere utilizzate normalmente su altre strade finché la batteria non viene scaricata. Ad esempio, alcune delle locomotive elettriche a batteria utilizzate per i treni di manutenzione sulla metropolitana di Londra sono in grado di questa modalità operativa.

Lo sviluppo di un’infrastruttura BEV offrirebbe il vantaggio di un’autonomia praticamente illimitata. Poiché molte destinazioni si trovano a meno di 100 km da un’importante autostrada, la tecnologia BEV potrebbe ridurre la necessità di costosi sistemi di batterie. Sfortunatamente, l’uso privato del sistema elettrico esistente è quasi universalmente proibito. Inoltre, la tecnologia per tale infrastruttura elettrica è in gran parte superata e, al di fuori di alcune città, non è ampiamente distribuita (vedi la collezione corrente di Conduit, i tram, la ferrovia elettrica, i carrelli, la terza rotaia). L’aggiornamento dei costi elettrici e infrastrutturali richiesti potrebbe forse essere finanziato dai ricavi da pedaggio o da imposte di trasporto dedicate.

Combustibile ibrido (modalità doppia)
Oltre ai veicoli che utilizzano due o più dispositivi diversi per la propulsione, alcuni considerano anche i veicoli che utilizzano fonti energetiche distinte o tipi di input (“combustibili”) che utilizzano lo stesso motore per essere ibridi, sebbene per evitare confusione con gli ibridi come descritto sopra e per utilizzare correttamente i termini, questi sono forse più correttamente descritti come veicoli dual mode:

Alcuni filobus elettrici possono passare tra un motore diesel di bordo e l’alimentazione elettrica aerea a seconda delle condizioni (vedi bus a doppia modalità). In linea di principio, questo potrebbe essere combinato con un sottosistema di batterie per creare un vero filobus ibrido plug-in, anche se, a partire dal 2006, nessun progetto simile sembra essere stato annunciato.
I veicoli a carburante flessibile possono utilizzare una miscela di combustibili di input miscelati in un serbatoio, tipicamente benzina ed etanolo, metanolo o biobutanolo.
Veicolo bicarburante: il gas di petrolio liquefatto e il gas naturale sono molto diversi dal petrolio o dal diesel e non possono essere utilizzati nelle stesse vasche, quindi sarebbe impossibile costruire un sistema di alimentazione flessibile (GPL o GN). Invece i veicoli sono costruiti con due sistemi di alimentazione paralleli che alimentano un motore. Ad esempio, alcuni HD di Chevrolet Silverado 2500 possono passare senza sforzo tra petrolio e gas naturale, offrendo una gamma di oltre 1000 km (650 miglia). Mentre i serbatoi duplicati costano spazio in alcune applicazioni, l’aumento della portata, la riduzione del costo del carburante e la flessibilità in cui l’infrastruttura GPL o metano è incompleta possono essere un incentivo significativo all’acquisto. Mentre l’infrastruttura del gas naturale degli Stati Uniti è parzialmente incompleta, sta aumentando a un ritmo veloce e ha già 2600 stazioni di metano. Con un’infrastruttura di stazioni di rifornimento in crescita, un’adozione su larga scala di questi veicoli bi-fuel potrebbe essere vista nel prossimo futuro. L’aumento dei prezzi del gas può anche spingere i consumatori ad acquistare questi veicoli. Quando i prezzi del gas si scambiano intorno a $ 4,00, il prezzo per MMBTU di benzina è $ 28,00, rispetto ai $ 4,00 di gas naturale per MMBTU. In base a un’unità di base comparativa energetica, ciò rende il gas naturale molto più economico della benzina. Tutti questi fattori rendono i veicoli biocarburanti a Benzina-Benzina molto interessanti.
Alcuni veicoli sono stati modificati per utilizzare un’altra fonte di carburante, se disponibile, come le auto modificate per funzionare in autogas (GPL) ei diesel modificati per funzionare con olio vegetale residuo che non è stato trasformato in biodiesel.
Sono inclusi anche i meccanismi di servoassistenza per biciclette e altri veicoli a propulsione umana (vedi Bicicletta motorizzata).

Fluido ibrido
I veicoli ibridi idraulici e pneumatici ibridi utilizzano un motore per caricare un accumulatore di pressione per azionare le ruote tramite unità idrauliche (liquide) o pneumatiche (ad aria compressa). Nella maggior parte dei casi il motore è staccato dalla trasmissione, servendo esclusivamente per caricare l’accumulatore di energia. La trasmissione è senza soluzione di continuità. La frenatura a recupero di energia può essere utilizzata per recuperare parte dell’energia fornita in dotazione nell’accumulatore.

Ibrido Petro-air
Una società francese, MDI, ha progettato e ha in esecuzione modelli di un’auto a motore ibrido petro-air. Il sistema non utilizza motori pneumatici per guidare il veicolo, essendo azionato direttamente da un motore ibrido. Il motore utilizza una miscela di aria compressa e benzina iniettata nei cilindri. Un aspetto chiave del motore ibrido è la “camera attiva”, ovvero l’aria di riscaldamento del compartimento attraverso il combustibile che raddoppia l’energia prodotta. Tata Motors of India ha valutato la fase di progettazione verso la piena produzione per il mercato indiano e si è trasferita a “completare lo sviluppo dettagliato del motore ad aria compressa in applicazioni specifiche per veicoli e stazionari”.

Ibrido Petro-idraulico
Le configurazioni Petro-idrauliche sono state comuni in treni e veicoli pesanti per decenni. L’industria automobilistica si è concentrata di recente su questa configurazione ibrida, in quanto ora promette di essere introdotta nei veicoli più piccoli.

Negli ibridi petro-idraulici, il tasso di recupero energetico è elevato e quindi il sistema è più efficiente degli ibridi caricati con batteria elettrica che utilizzano l’attuale tecnologia delle batterie elettriche, dimostrando un aumento del 60% -70% nell’economia energetica nell’agenzia statunitense di protezione ambientale (EPA) test. Il motore di ricarica deve essere dimensionato solo per un utilizzo medio con raffiche di accelerazione utilizzando l’energia accumulata nell’accumulatore idraulico, che viene caricata quando il veicolo è in condizioni di scarsa energia. Il motore di ricarica funziona alla massima velocità e carica per efficienza e longevità. In base alle prove intraprese dall’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA), una Ford Expedition ibrida idraulica ha restituito 32 miglia per gallone statunitense (7,4 L / 100 km, 38 mpg-imp) e 22 miglia per gallone statunitense (11 L / 100 km ; 26 mpg-imp) autostrada. UPS attualmente ha due camion in servizio con questa tecnologia.

Il sistema ibrido petro-idraulico ha un ciclo di carica / scarica più rapido ed efficiente rispetto agli ibridi petro-elettrici ed è anche più economico da costruire. La dimensione del serbatoio dell’accumulatore determina la capacità totale di accumulo di energia e potrebbe richiedere più spazio di un set di batterie elettriche. Qualsiasi spazio del veicolo consumato da una nave di accumulatori di dimensioni maggiori può essere compensato dalla necessità di un motore di ricarica di dimensioni più ridotte, in HP e nelle dimensioni fisiche.

La ricerca è in corso in grandi aziende e piccole imprese. L’attenzione è ora passata ai veicoli più piccoli. I componenti del sistema erano costosi e ciò impediva l’installazione su autocarri e automobili più piccoli. Un inconveniente era che i motori di azionamento di potenza non erano abbastanza efficienti a carico parziale. Una società britannica (Artemis Intelligent Power) ha fatto un passo avanti introducendo un motore / pompa idraulica a controllo elettronico, il motore / pompa Digital Displacement®. La pompa è altamente efficiente a tutte le gamme di velocità e carichi, dando la possibilità di piccole applicazioni di ibridi petro-idraulici. La società ha trasformato un’auto BMW come banco di prova per dimostrare la sua redditività. La BMW 530i, ha dato il doppio del mpg nella guida in città rispetto alla macchina standard. Questo test utilizzava il motore standard da 3.000 cc, con un motore più piccolo le cifre sarebbero state più impressionanti. La progettazione di ibridi petro-idraulici che utilizzano accumulatori di dimensioni adeguate consente di ridimensionare un motore in base al consumo medio di energia, non al consumo massimo di energia. La potenza di picco è fornita dall’energia immagazzinata nell’accumulatore. Un motore a velocità costante più piccolo ed efficiente riduce il peso e libera lo spazio per un accumulatore più grande.

Gli attuali corpi dei veicoli sono progettati attorno alle meccaniche delle configurazioni motore / trasmissione esistenti. È restrittivo e tutt’altro che l’ideale per installare meccaniche idrauliche in corpi esistenti non progettati per installazioni idrauliche. L’obiettivo di un progetto di ricerca è quello di creare una nuova auto di design in carta bianca, per massimizzare l’imballaggio dei componenti ibridi petro-idraulici nel veicolo. Tutti i componenti idraulici ingombranti sono integrati nel telaio della vettura. Un progetto ha affermato di restituire 130 mpg nei test utilizzando un grande accumulatore idraulico che è anche il telaio strutturale della vettura. I piccoli motori idraulici di guida sono incorporati nei mozzi delle ruote che azionano le ruote e invertono l’energia di frenata cinetica di recupero. I motori del mozzo eliminano la necessità di freni a frizione, trasmissioni meccaniche, alberi di trasmissione e giunti a U, riducendo costi e peso. Azionamento idrostatico senza freni a frizione sono utilizzati nei veicoli industriali. L’obiettivo è di 170 mpg in condizioni di guida medie. Energia creata dagli ammortizzatori e dall’energia frenante cinetica che normalmente andrebbe sprecata per il caricamento dell’accumulatore. Un piccolo motore a pistoni alimentato a combustibili fossili dimensionato per un consumo medio di energia carica l’accumulatore. L’accumulatore è dimensionato per far funzionare l’auto per 15 minuti quando è completamente carico. L’obiettivo è un accumulatore completamente carico che produrrà una velocità di accelerazione di 0-60 km / h in meno di 5 secondi utilizzando la trazione integrale.

Veicolo ibrido elettrico-umano
Un’altra forma di veicolo ibrido sono i veicoli elettrici di potenza umana. Questi includono veicoli come Sinclair C5, Twike, biciclette elettriche e skateboard elettrici.

Configurazioni del treno di potenza per veicoli ibridi

Ibrido parallelo
In un veicolo ibrido parallelo un motore elettrico e un motore a combustione interna sono accoppiati in modo tale da poter alimentare il veicolo individualmente o insieme. Più comunemente il motore a combustione interna, il motore elettrico e la scatola del cambio sono accoppiati con frizioni controllate automaticamente. Per la guida elettrica la frizione tra il motore a combustione interna è aperta mentre la frizione alla scatola del cambio è innestata. In modalità di combustione, il motore e il motore funzionano alla stessa velocità.

Il primo ibrido parallelo di produzione in serie venduto fuori dal Giappone è stato la Honda Insight di prima generazione.

Lieve ibrido parallelo
Questi tipi utilizzano un motore elettrico generalmente compatto (solitamente <20 kW) per fornire funzionalità di arresto automatico / avvio e per fornire un ulteriore aiuto di potenza durante l'accelerazione e per generare in fase di decelerazione (ovvero la frenata rigenerativa). Esempi su strada includono Honda Civic Hybrid, Honda Insight di seconda generazione, Honda CR-Z, Honda Accord Hybrid, Mercedes Benz S400 BlueHYBRID, BMW Serie 7 ibridi, General Motors BAS Hybrids, Suzuki S-Cross, Suzuki Wagon R e Smart fortwo con unità micro ibrida. Power-split o ibrido in serie-parallelo In un propulsore elettrico ibrido split-power ci sono due motori: un motore elettrico a trazione e un motore a combustione interna. La potenza di questi due motori può essere condivisa per guidare le ruote tramite un dispositivo split power, che è un semplice set di ingranaggi planetari. Il rapporto può essere dal 100% per il motore a combustione al 100% per il motore elettrico di trazione, o qualsiasi altra via di mezzo, come il 40% per il motore elettrico e il 60% per il motore a combustione. Il motore a combustione può funzionare come un generatore che carica le batterie. Versioni moderne come la Toyota Hybrid Synergy Drive hanno un secondo motore / generatore elettrico collegato all'ingranaggio planetario. In collaborazione con il motore / generatore di trazione e il dispositivo split-power fornisce una trasmissione a variazione continua. Sulla strada aperta, la fonte di energia primaria è il motore a combustione interna. Quando è richiesta la massima potenza, ad esempio per sorpassare, il motore elettrico di trazione viene utilizzato per assistere. Ciò aumenta la potenza disponibile per un breve periodo, dando l'effetto di avere un motore più grande di quello effettivamente installato. Nella maggior parte delle applicazioni, il motore a combustione viene spento quando l'auto è ferma o ferma, riducendo così le emissioni a bordo strada. Le installazioni di autovetture comprendono Toyota Prius, Ford Escape e Fusion, oltre a Lexus RX400h, RX450h, GS450h, LS600h e CT200h. Serie ibrida Un veicolo ibrido in serie o in serie è azionato da un motore elettrico, funzionante come un veicolo elettrico mentre l'alimentazione di energia del pacco batteria è sufficiente, con un motore sintonizzato per funzionare come un generatore quando il pacco batteria è insufficiente. In genere non c'è alcun collegamento meccanico tra il motore e le ruote e lo scopo principale del range extender è di caricare la batteria. Gli ibridi della serie sono stati indicati anche come veicoli elettrici a lungo raggio, veicoli elettrici con autonomia estesa o gamma estesa di veicoli elettrici (EREV / REEV / EVER). La BMW i3 con Range Extender è una serie ibrida di serie. Funziona come un veicolo elettrico fino a quando la carica della batteria è bassa, e quindi attiva un generatore alimentato a motore per mantenere la potenza, ed è disponibile anche senza il range extender. La Fisker Karma è stata la prima vettura ibrida di serie. Quando si descrivono le auto, la batteria di un ibrido in serie viene di solito caricata tramite l'inserimento - ma una serie ibrida può anche consentire a una batteria di funzionare solo come buffer (e per scopi di rigenerazione) e per la potenza del motore elettrico per essere fornito costantemente da un motore di supporto. I sistemi di serie sono stati comuni nelle locomotive diesel-elettriche e nelle navi. Ferdinand Porsche ha inventato efficacemente questa disposizione in auto da corsa con record di velocità all'inizio del XX secolo, come la Lohner-Porsche Mixte Hybrid. Porsche nominò la sua disposizione "System Mixt" ed era un progetto di motore del mozzo della ruota, in cui ciascuna delle due ruote anteriori era azionata da un motore separato. Questa disposizione veniva a volte indicata come una trasmissione elettrica, poiché il generatore elettrico e il motore di guida sostituivano una trasmissione meccanica. Il veicolo non poteva muoversi se il motore a combustione interna non funzionava. Nel 1997 Toyota pubblicò il primo autobus ibrido serie venduto in Giappone. GM ha introdotto l'ibrido plug-in Chevy Volt nel 2010, con l'obiettivo di una gamma completamente elettrica di 40 miglia (64 km), sebbene questa vettura abbia anche un collegamento meccanico tra il motore e la trasmissione. Supercondensatori combinati con un banco batterie agli ioni di litio sono stati utilizzati da AFS Trinity in un veicolo SUV Saturn Vue convertito. Usando supercondensatori rivendicano fino a 150 mpg in una disposizione ibrida in serie. Veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV) Un altro sottotipo di veicoli ibridi è il veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV). L'ibrido plug-in è in genere un ibrido carburante-elettrico (parallelo o seriale) generale con maggiore capacità di accumulo di energia, solitamente tramite una batteria agli ioni di litio, che consente al veicolo di guidare in modalità completamente elettrica a una distanza che dipende dalla batteria dimensione e la sua disposizione meccanica (serie o parallelo). Potrebbe essere collegato alla rete elettrica alla fine del viaggio per evitare la ricarica utilizzando il motore a combustione interna. Questo concetto è attraente per coloro che cercano di ridurre al minimo le emissioni su strada evitando - o almeno minimizzando - l'uso dell'ICE durante la guida quotidiana. Come per i veicoli elettrici puri, il risparmio totale di emissioni, ad esempio in termini di CO2, dipende dalla fonte di energia della società elettrica. Per alcuni utenti, questo tipo di veicolo può anche essere attraente dal punto di vista finanziario a condizione che l'energia elettrica utilizzata sia più economica rispetto a quella della benzina / diesel che altrimenti avrebbero utilizzato. Gli attuali sistemi fiscali in molti paesi europei utilizzano la tassazione degli oli minerali come una fonte di reddito importante. Generalmente non è il caso dell'elettricità, che è tassata in modo uniforme per il cliente domestico, tuttavia quella persona lo usa. Alcuni fornitori di elettricità offrono anche vantaggi in termini di prezzo per gli utenti notturni non di punta, il che può aumentare ulteriormente l'attrattiva dell'opzione plug-in per i pendolari e gli automobilisti urbani. Sicurezza stradale per ciclisti, pedoni Un rapporto dell'Amministrazione sulla sicurezza del traffico stradale nazionale 2009 ha esaminato gli incidenti ibridi dei veicoli elettrici che hanno coinvolto pedoni e ciclisti e li hanno confrontati con gli incidenti che coinvolgono veicoli a combustione interna (ICEV). I risultati hanno mostrato che, in certe situazioni stradali, gli HEV sono più pericolosi per chi è a piedi o in bicicletta. Per gli incidenti in cui un veicolo stava rallentando o fermandosi, facendo retromarcia, entrando o uscendo da un parcheggio (quando la differenza di suono tra HEV e ICEV è più pronunciata), gli HEV avevano il doppio delle probabilità di essere coinvolti in un incidente pedonale rispetto agli ICEV. Per gli incidenti che coinvolgono ciclisti o pedoni, c'è stato un tasso di incidenti più alto per gli HEV rispetto agli ICEV quando un veicolo stava girando un angolo. Ma non c'era alcuna differenza statisticamente significativa tra i tipi di veicoli quando stavano guidando dritto. Diverse case automobilistiche hanno sviluppato suoni di avvertimento per veicoli elettrici progettati per allertare i pedoni alla presenza di veicoli elettrici come veicoli elettrici ibridi, veicoli elettrici ibridi plug-in e veicoli elettrici (EV) che viaggiavano a basse velocità. Il loro scopo è quello di rendere pedoni, ciclisti, non vedenti e altri consapevoli della presenza del veicolo mentre operano in modalità completamente elettrica. I veicoli sul mercato con tali dispositivi di sicurezza includono Nissan Leaf, Chevrolet Volt, Fisker Karma, Honda FCX Clarity, Nissan Fuga Hybrid / Infiniti M35, Hyundai ix35 FCEV, Hyundai Sonata Hybrid, 2012 Honda Fit EV, Toyota Camry Hybrid 2012, 2012 Lexus CT200h e tutte le auto della famiglia Prius introdotte di recente, incluso l'anno modello standard 2012 Prius, la Toyota Prius v e la Toyota Prius Plug-in Hybrid. Veicoli verdi alternativi Altri tipi di veicoli ecologici includono altri veicoli che vanno interamente o in parte a fonti energetiche alternative rispetto ai combustibili fossili. Un'altra opzione è quella di utilizzare la composizione del carburante alternativo (cioè i biocarburanti) in veicoli convenzionali a base di combustibili fossili, facendoli andare in parte a fonti di energia rinnovabili. Altri approcci includono il trasporto rapido personale, un concetto di trasporto pubblico che offre un trasporto non-stop automatizzato on-demand, su una rete di guide appositamente costruite. Veicolo ibrido Peugeot / Citroën Peugeot e Citroën hanno annunciato che anche loro stanno costruendo un'auto che utilizza l'aria compressa come fonte di energia. Tuttavia, l'auto che stanno progettando utilizza un sistema ibrido che utilizza anche un motore a benzina (che viene utilizzato per spingere l'auto oltre 70 km / h, o quando il serbatoio dell'aria compressa è stato esaurito.