Um veículo híbrido usa dois ou mais tipos distintos de energia, como motor de combustão interna para acionar um gerador elétrico que aciona um motor elétrico, por exemplo, em trens diesel-elétricos usando motores a diesel para acionar um gerador elétrico que aciona um motor elétrico e submarinos que usam dieseis quando surgirem e baterias quando submersos. Outros meios para armazenar energia incluem fluido pressurizado em híbridos hidráulicos.
O princípio básico dos veículos híbridos é que os diferentes motores funcionam melhor em diferentes velocidades; o motor elétrico é mais eficiente na produção de torque, ou na potência de giro, e o motor de combustão é melhor para manter a alta velocidade (melhor que o típico motor elétrico). Mudar de um para o outro no tempo adequado, ao mesmo tempo em que acelera, resulta em ganhos em termos de eficiência energética, o que se traduz em maior eficiência de combustível, por exemplo.
Como funcionam os veículos híbridos elétricos
Veículos híbridos-elétricos (HEVs) combinam a vantagem dos motores a gasolina e motores elétricos. As áreas-chave para ganhos de eficiência ou desempenho são a frenagem regenerativa, fontes duplas de energia e menos tempo ocioso.
Regenerate Braking. [Explicação adicional necessária] O drivetrain pode ser usado para converter energia cinética (do carro em movimento) em energia elétrica armazenada (baterias). O mesmo motor elétrico que alimenta o trem de força é usado para resistir ao movimento do trem de força. Esta resistência aplicada do motor elétrico faz com que a roda diminua a velocidade e simultaneamente recarregue as baterias.
Potência Dupla. A energia pode vir tanto do motor, motor ou ambos, dependendo das circunstâncias de condução. Potência adicional para auxiliar o motor na aceleração ou subida pode ser fornecida pelo motor elétrico. Ou, mais comumente, um motor elétrico menor fornece toda a potência para condições de direção de baixa velocidade e é aumentado pelo motor em velocidades mais altas.
Início / Desligamento Automático. Ele desliga automaticamente o motor quando o veículo para e o reinicia quando o acelerador é pressionado. Essa automação é muito mais simples com um motor elétrico. Veja também o poder duplo acima.
Princípio de funcionamento resumido
Veículos híbridos combinam várias fontes de energia, muitas das quais são térmicas e outras elétricas. O princípio geral muito simplificado deste tipo de motor é aproveitar as vantagens de cada tipo de motor, minimizando as suas desvantagens.
Quatro arquiteturas de hibridização são possíveis:
em série: o motor aciona um alternador, este último fornece eletricidade a um motor elétrico, também recarregando uma bateria tampão sem fornecer torque diretamente ao eixo, como locomotivas diesel-elétricas
em paralelo: o motor térmico e o motor elétrico fornecem energia ao eixo por meio de uma transmissão convencional, por meio de acoplamentos separados.
bypass de energia: o motor fornece energia ao eixo e também aciona um gerador que recarrega uma bateria que alimenta um motor elétrico.
alcance estendido: aumentos de veículos elétricos convencionais são autonomia através de um motor de calor que aciona um gerador elétrico para recarregar as baterias.
A Peugeot utiliza uma solução original do tipo paralelo, em que o eixo dianteiro é acionado por um motor térmico com transmissão convencional, enquanto o eixo traseiro é acionado por motores elétricos. Isso permite diferentes configurações, incluindo um “todo elétrico” por alguns quilômetros e outro “todo o terreno”.
Os pequenos veículos híbridos são caracterizados por uma boa eficiência energética e permitem regularmente consumir até 100 km urbanos com menos de 5 litros (para uma potência elétrica a bordo da ordem de 50 kW em um veículo médio, tipo Toyota Prius). Os grandes veículos híbridos, por outro lado, usam a hibridação para aumentar a potência.
Poder
Fontes de energia para veículos híbridos incluem:
Carvão, madeira ou outros combustíveis sólidos
Gás natural comprimido ou liquefeito
Gasolina (gasolina) ou gasóleo
Alimentado por humanos, por exemplo, pedalando ou remando
Campos eletromagnéticos, ondas de rádio
Baterias elétricas / capacitores
Eletricidade aérea
Acumulador hidráulico
Hidrogênio
Volante
Solar
Vento
Tipo de Veículo
Veículos de duas rodas e do tipo ciclo
Ciclomotores, bicicletas elétricas e até scooters de chute elétrico são uma forma simples de um híbrido, movido por um motor de combustão interna ou motor elétrico e pelos músculos do motociclista. Os primeiros protótipos de motocicletas no final do século 19 usaram o mesmo princípio.
Em uma bicicleta híbrida paralela, os torques humanos e motores são mecanicamente acoplados ao pedal ou a uma das rodas, por exemplo, usando um motor de cubo, um rolo pressionando um pneu ou uma conexão a uma roda usando um elemento de transmissão. A maioria das bicicletas motorizadas, ciclomotores são deste tipo.
Em uma bicicleta híbrida em série (SHB) (um tipo de bicicleta sem corrente), o usuário pedala um gerador, carregando uma bateria ou alimentando o motor, o que fornece todo o torque necessário. Eles estão comercialmente disponíveis, sendo simples em teoria e fabricação.
O primeiro protótipo publicado de um SHB é feito por Augustus Kinzel (Patente dos EUA 3’884’317) em 1975. Em 1994, Bernie Macdonalds concebeu o Electrilite SHB com eletrônica de potência, permitindo a frenagem regenerativa e a pedalada enquanto estacionário. Em 1995, Thomas Muller projetou e construiu um “Fahrrad mit elektromagnetischem Antrieb” para sua tese de diploma em 1995. Em 1996, Jürg Blatter e Andreas Fuchs da Universidade de Ciências Aplicadas de Berna construíram um SHB e em 1998 modificaram um triciclo Leitra (patente europeia EP 1165188). Até 2005 eles construíram vários protótipos de triciclos e quadriciclos SH. Em 1999, Harald Kutzke descreveu uma “bicicleta ativa”: o objetivo é aproximar-se da bicicleta ideal que não pesa nada e não tem nenhum empecilho por compensação eletrônica.
Uma bicicleta elétrica híbrida de petróleo (SHEPB) é alimentada por pedais, baterias, um gerador a gasolina ou um carregador plug-in – proporcionando flexibilidade e aprimoramentos de alcance em relação a bicicletas somente elétricas.
Um protótipo SHEPB feito por David Kitson na Austrália em 2014 usou um motor elétrico DC sem escovas leve de um drone aéreo e pequeno motor de combustão interna, e um sistema de acionamento impresso em 3D e carcaça leve, pesando menos de 4,5 kg. O resfriamento ativo impede que as partes plásticas sofram amolecimento. O protótipo usa uma porta de carga de bicicleta elétrica regular.
Veículo pesado
Os trens de força híbridos usam diesel-elétrico ou turbo-elétrico para alimentar locomotivas, ônibus, veículos pesados de mercadorias, máquinas hidráulicas móveis e navios. Um motor a diesel / turbina aciona um gerador elétrico ou uma bomba hidráulica, que alimenta motor elétrico / hidráulico (s) – estritamente uma transmissão elétrica / hidráulica (não híbrida), a menos que possa aceitar energia de fora. Com veículos grandes, as perdas por conversão diminuem, e as vantagens em distribuir energia através de fios ou tubos, em vez de elementos mecânicos, tornam-se mais proeminentes, especialmente ao alimentar vários acionamentos – por exemplo, rodas acionadas ou hélices. Até recentemente, a maioria dos veículos pesados tinha pouco armazenamento de energia secundária, por exemplo, baterias / acumuladores hidráulicos – com exceção dos submarinos não nucleares, um dos mais antigos híbridos de produção, rodando a diesel enquanto surgiam e baterias quando submersas. Ambas as séries e configurações paralelas foram usadas em submarinos WW2.
Transporte ferroviário
Um trem híbrido é uma locomotiva, vagão ou trem que usa um sistema de armazenamento de energia recarregável (RESS), colocado entre a fonte de energia (geralmente um motor a diesel) e o sistema de transmissão de tração conectado às rodas. Como a maioria das locomotivas a diesel são diesel-elétricas, elas têm todos os componentes de uma transmissão híbrida em série, exceto a bateria de armazenamento, o que torna esta uma perspectiva relativamente simples.
Guindastes
Os engenheiros da Railpower Technologies que trabalham com os TSI Terminal Systems estão testando uma unidade de energia elétrica híbrida a diesel com armazenamento de bateria para uso em guindastes Rubber Tyred Gantry (RTG). Os guindastes RTG são normalmente usados para carregar e descarregar contêineres em trens ou caminhões em portos e pátios de armazenamento de contêineres. A energia usada para levantar os recipientes pode ser recuperada parcialmente quando eles são abaixados. O diesel combustível e as reduções de emissões de 50 a 70% são previstos pelos engenheiros da Railpower. Espera-se que os primeiros sistemas estejam operacionais em 2007.
Transporte rodoviário, veículos comerciais
Sistemas híbridos estão entrando em uso para caminhões, ônibus e outros veículos rodoviários pesados. O tamanho das frotas pequenas e os custos de instalação são compensados pela economia de combustível. [Atualizações de necessidades] Com avanços como maior capacidade, menor custo de bateria etc. Toyota, Ford, GM e outros estão introduzindo captadores híbridos e SUVs. A Kenworth Truck Company apresentou recentemente o Kenworth T270 Classe 6, que para uso urbano parece ser competitivo. A FedEx e outras empresas estão investindo em veículos híbridos de entrega – especialmente para uso urbano, onde a tecnologia híbrida pode render primeiro. Em dezembro de 2013, a FedEx está testando dois caminhões de entrega com motores elétricos Wrightspeed e geradores a diesel; os kits de retrofit supostamente se pagam em poucos anos. Os motores a diesel operam a uma rotação constante para eficiência máxima.
Veículos off-road militares
Desde 1985, os militares dos EUA vêm testando os Humvees híbridos em série e descobriram que eles oferecem aceleração mais rápida, um modo invisível com baixa assinatura térmica / operação quase silenciosa e maior economia de combustível.
Navios
Navios com velas montadas em mastro e motores a vapor eram uma forma inicial de veículo híbrido. Outro exemplo é o submarino diesel-elétrico. Isso funciona com as baterias quando submersas e as baterias podem ser recarregadas pelo motor a diesel quando a embarcação estiver na superfície.
Novos esquemas híbridos de propulsão de navios incluem grandes asas de reboque fabricadas por empresas como a SkySails. As pipas de reboque podem voar a alturas várias vezes mais altas do que os mastros de navios mais altos, capturando ventos mais fortes e mais constantes.
Aeronave
O Avião Demonstrador de Células de Combustível da Boeing tem um sistema híbrido de célula de combustível de Proton Exchange Membrane (PEM) / bateria de íons de lítio para alimentar um motor elétrico, que é acoplado a uma hélice convencional. A célula de combustível fornece toda a energia para a fase de cruzeiro do vôo. Durante a decolagem e a subida, o segmento de voo que requer mais potência, o sistema utiliza baterias leves de íon de lítio.
O avião de demonstração é um planador de motor Dimona, construído pela Diamond Aircraft Industries da Áustria, que também realizou modificações estruturais na aeronave. Com um vão de asa de 16,3 metros (53 pés), o avião poderá viajar a cerca de 100 km / h (62 mph) com a energia da célula de combustível.
FanWings híbridos foram projetados. Um FanWing é criado por dois motores com a capacidade de autorotate e pouso como um helicóptero.
Tipo de motor
Veículos híbridos elétricos e petrolíferos
Quando o termo veículo híbrido é usado, na maioria das vezes refere-se a um veículo elétrico híbrido. Estes englobam veículos como o Saturn Vue, o Toyota Prius, o Toyota Yaris, o Toyota Camry Hybrid, o Ford Escape Hybrid, o Toyota Highlander Hybrid, o Honda Insight, o Honda Civic Hybrid, o Lexus RX 400h e o 450h, o Hyundai Ioniq e outros. Um híbrido de petróleo e eletricidade usa mais comumente motores de combustão interna (usando uma variedade de combustíveis, geralmente motores a gasolina ou diesel) e motores elétricos para alimentar o veículo. A energia é armazenada no combustível do motor de combustão interna e de um conjunto de baterias elétricas. Existem muitos tipos de transmissões híbridas de petróleo-elétrico, desde o híbrido Full até o híbrido Mild, que oferecem vantagens e desvantagens variadas.
William H. Patton apresentou um pedido de patente para um sistema de propulsão híbrido gasolina-elétrico no início de 1889, e para um sistema de propulsão de barco híbrido semelhante em meados de 1889. Não há provas de que seu barco híbrido tenha tido algum sucesso, mas ele construiu um protótipo de bonde híbrido e vendeu uma pequena locomotiva híbrida.
Em 1899, Henri Pieper desenvolveu o primeiro automóvel híbrido petro-elétrico do mundo. Em 1900, Ferdinand Porsche desenvolveu um híbrido em série usando dois arranjos de motor em cubo de roda com um grupo gerador de combustão interna fornecendo a energia elétrica; O híbrido da Porsche estabeleceu dois recordes de velocidade. Enquanto os híbridos combustíveis / elétricos líquidos datam do final do século 19, o híbrido regenerativo de frenagem foi inventado por David Arthurs, engenheiro elétrico de Springdale, Arkansas, em 1978-79. O seu Opel GT convertido em casa foi relatado para retornar até 75 mpg com planos ainda vendidos para este projeto original, e a versão “Mother Earth News” modificada em seu site.
O plug-in-electric-vehicle (PEV) está se tornando cada vez mais comum. Tem o intervalo necessário em locais onde há grandes lacunas sem serviços. As baterias podem ser conectadas à eletricidade doméstica para carregamento, além de serem carregadas enquanto o motor estiver funcionando.
Veículo elétrico recarregado de popa contínua (COREV)
Alguns veículos elétricos a bateria (BEVs) podem ser recarregados enquanto o usuário dirige. Tal veículo estabelece contato com um trilho eletrificado, placa ou fios aéreos na rodovia por meio de uma roda condutora ou outro mecanismo semelhante (consulte Coleta de corrente de conduíte). As baterias do BEV são recarregadas por este processo – na estrada – e podem ser usadas normalmente em outras estradas até que a bateria seja descarregada. Por exemplo, algumas das locomotivas elétricas a bateria usadas para trens de manutenção no metrô de Londres são capazes desse modo de operação.
Desenvolver uma infra-estrutura BEV proporcionaria a vantagem da faixa de rodovias virtualmente irrestrita. Como muitos destinos estão a 100 km de uma rodovia principal, a tecnologia BEV pode reduzir a necessidade de sistemas de baterias caros. Infelizmente, o uso privado do sistema elétrico existente é quase universalmente proibido. Além disso, a tecnologia para essa infra-estrutura elétrica é amplamente desatualizada e, fora de algumas cidades, não é amplamente distribuída (consulte Coleta de corrente de conduíte, bondes, trilhos elétricos, carrinhos, terceiro trilho). A atualização dos custos elétricos e de infraestrutura necessários talvez pudesse ser financiada pela receita de pedágio ou por taxas de transporte dedicadas.
Combustível híbrido (modo duplo)
Além de veículos que usam dois ou mais dispositivos diferentes para propulsão, alguns também consideram veículos que usam fontes de energia distintas ou tipos de entrada (“combustíveis”) usando o mesmo motor para serem híbridos, embora para evitar confusão com híbridos como descrito acima e para usar corretamente os termos, estes são talvez mais corretamente descritos como veículos de modo dual:
Alguns trólebus elétricos podem alternar entre um motor a diesel a bordo e a sobrecarga de energia elétrica, dependendo das condições (consulte o barramento de modo duplo). Em princípio, isso poderia ser combinado com um subsistema de bateria para criar um verdadeiro trólebus híbrido plug-in, embora, a partir de 2006, tal projeto não tenha sido anunciado.
Os veículos de combustível flexível podem usar uma mistura de combustíveis de entrada misturados em um tanque – normalmente gasolina e etanol, metanol ou biobutanol.
Veículo bicombustível: O gás de petróleo liquefeito e o gás natural são muito diferentes do petróleo ou do diesel e não podem ser usados nos mesmos tanques, então seria impossível construir um sistema de combustível flexível (GLP ou NG). Em vez disso, os veículos são construídos com dois sistemas paralelos de combustível alimentando um motor. Por exemplo, alguns Chevrolet Silverado 2500 HDs podem facilmente alternar entre petróleo e gás natural, oferecendo um alcance de mais de 1.000 km (650 milhas). Enquanto os tanques duplicados custam espaço em algumas aplicações, o aumento do alcance, a redução do custo do combustível e a flexibilidade onde a infraestrutura de GLP ou GNC está incompleta podem ser um incentivo significativo para a compra. Embora a infraestrutura de gás natural dos EUA esteja parcialmente incompleta, ela está aumentando em ritmo acelerado e já possui 2600 estações de GNV em operação. Com uma infra-estrutura crescente de postos de abastecimento, uma adoção em grande escala desses veículos bicombustíveis pode ser vista em um futuro próximo. O aumento dos preços do gás também pode levar os consumidores a comprar esses veículos. Quando os preços do gás são negociados em torno de US $ 4,00, o preço por MMBTU da gasolina é de US $ 28,00, comparado aos US $ 4,00 do gás natural por MMBTU. Em uma base comparativa de energia, isso torna o gás natural muito mais barato que a gasolina. Todos esses fatores estão tornando os veículos bicombustíveis CNG a gasolina muito atraentes.
Alguns veículos foram modificados para usar outra fonte de combustível se estiver disponível, como carros modificados para rodar em autogas (GLP) e a diesel modificados para funcionar com óleo vegetal usado que não tenha sido processado em biodiesel.
Mecanismos de assistência de potência para bicicletas e outros veículos movidos a seres humanos também estão incluídos (ver bicicleta motorizada).
Híbrido de energia fluida
Os veículos híbridos hidráulicos e pneumáticos híbridos usam um motor para carregar um acumulador de pressão para acionar as rodas por meio de unidades de acionamento hidráulico (líquido) ou pneumático (ar comprimido). Na maioria dos casos, o motor é retirado do trem de força, servindo apenas para carregar o acumulador de energia. A transmissão é perfeita. A frenagem regenerativa pode ser usada para recuperar parte da energia da unidade fornecida de volta ao acumulador.
Híbrido petro-ar
Uma empresa francesa, a MDI, projetou e tem modelos em operação de um carro com motor híbrido a gasolina. O sistema não utiliza motores de ar para acionar o veículo, sendo acionado diretamente por um motor híbrido. O motor usa uma mistura de ar comprimido e gasolina injetada nos cilindros. Um aspecto chave do motor híbrido é a “câmara ativa”, que é um compartimento que aquece o ar através do combustível, dobrando a produção de energia. A Tata Motors da Índia avaliou a fase de design em direção à produção total para o mercado indiano e passou a “completar o desenvolvimento detalhado do motor de ar comprimido em aplicações específicas de veículo e estacionárias”.
Híbrido petro-hidráulico
As configurações petro-hidráulicas são comuns em trens e veículos pesados há décadas. A indústria automobilística recentemente se concentrou nessa configuração híbrida, já que agora mostra uma promessa para a introdução em veículos menores.
Em híbridos petro-hidráulicos, a taxa de recuperação de energia é alta e, portanto, o sistema é mais eficiente do que híbridos carregados com baterias elétricas usando a atual tecnologia de baterias elétricas, demonstrando um aumento de 60% a 70% na economia de energia da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA). teste. O motor de carga só precisa ser dimensionado para uso médio com rajadas de aceleração usando a energia armazenada no acumulador hidráulico, que é carregada quando em operação de veículo com baixa demanda de energia. O motor de carregamento funciona na velocidade ideal e carrega para eficiência e longevidade. Em testes realizados pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), um Ford Híbrido híbrido retornou 32 milhas por galão (7,4 L / 100 km; 38 mpg-imp) City e 22 milhas por galão americano (11 L / 100 km). 26 mpg-imp) rodovia. A UPS possui atualmente dois caminhões em serviço usando essa tecnologia.
O sistema híbrido petro-hidráulico tem ciclo de carga / descarga mais rápido e eficiente do que os híbridos petroquímicos e também é mais barato de construir. O tamanho do recipiente do acumulador determina a capacidade total de armazenamento de energia e pode exigir mais espaço do que um conjunto de baterias elétricas. Qualquer espaço de veículo consumido por um tamanho maior de recipiente de acumulador pode ser compensado pela necessidade de um mecanismo de carregamento menor, em HP e tamanho físico.
A pesquisa está em andamento em grandes corporações e pequenas empresas. O foco agora mudou para veículos menores. Os componentes do sistema eram caros, o que impedia a instalação em caminhões e carros menores. Uma desvantagem era que os motores de acionamento de energia não eram eficientes o suficiente em carga parcial. Uma empresa britânica (Artemis Intelligent Power) fez um grande avanço ao introduzir um motor / bomba hidráulica controlada eletronicamente, o motor / bomba Digital Displacement®. A bomba é altamente eficiente em todas as faixas de velocidade e cargas, dando viabilidade a pequenas aplicações de híbridos petro-hidráulicos. A empresa converteu um carro BMW como uma cama de teste para provar a viabilidade. O BMW 530i, deu o dobro do mpg na condução da cidade em comparação com o carro padrão. Este teste estava usando o motor padrão de 3.000 cc, com um motor menor, os números teriam sido mais impressionantes. O projeto de híbridos petro-hidráulicos usando acumuladores de tamanho adequado permite reduzir o tamanho de um motor para o uso médio de energia, não para o pico de consumo de energia. A energia máxima é fornecida pela energia armazenada no acumulador. Um motor de velocidade constante menor e mais eficiente reduz o peso e libera espaço para um acumulador maior.
Os corpos dos veículos atuais são projetados em torno dos mecanismos das configurações existentes do motor / transmissão. É restritivo e longe do ideal para instalar mecânicos petro-hidráulicos em corpos existentes não projetados para instalações hidráulicas. O objetivo de um projeto de pesquisa é criar um novo carro de projeto de papel em branco, para maximizar a embalagem de componentes híbridos petro-hidráulicos no veículo. Todos os componentes hidráulicos volumosos são integrados no chassi do carro. Um projeto alegou devolver 130 mpg em testes usando um grande acumulador hidráulico que também é o chassi estrutural do carro. Os pequenos motores de acionamento hidráulico são incorporados dentro dos cubos de roda, acionando as rodas e revertendo para a energia de frenagem cinética com garra. Os motores do cubo eliminam a necessidade de freios de fricção, transmissões mecânicas, eixos de acionamento e juntas U, reduzindo custos e peso. O acionamento hidrostático sem freios de fricção é usado em veículos industriais. O objetivo é 170 mpg em condições de condução médias. A energia criada pelos amortecedores e a energia de frenagem cinética que normalmente seria desperdiçada ajuda a carregar o acumulador. Um pequeno motor de pistão movido a combustível fóssil, dimensionado para uso médio de energia, carrega o acumulador. O acumulador é dimensionado para operar o carro por 15 minutos quando totalmente carregado. O objetivo é um acumulador totalmente carregado, que irá produzir uma velocidade de aceleração de 0-60 mph de menos de 5 segundos, usando tração nas quatro rodas.
Veículo híbrido elétrico-humano
Outra forma de veículo híbrido são os veículos elétricos de potência humana. Estes incluem veículos como o Sinclair C5, Twike, bicicletas elétricas e skates elétricos.
Configurações do trem de força do veículo híbrido
Híbrido paralelo
Em um veículo híbrido paralelo, um motor elétrico e um motor de combustão interna são acoplados de forma que possam alimentar o veículo individualmente ou em conjunto. Mais comumente, o motor de combustão interna, o motor elétrico e a caixa de engrenagens são acoplados por embreagens controladas automaticamente. Para a condução elétrica, a embreagem entre o motor de combustão interna é aberta enquanto a embreagem da caixa de engrenagens é acionada. Enquanto no modo de combustão, o motor e o motor operam na mesma velocidade.
O primeiro híbrido paralelo de produção em massa vendido fora do Japão foi a 1ª geração do Honda Insight.
Híbrido paralelo suave
Esses tipos usam um motor elétrico geralmente compacto (geralmente <20 kW) para fornecer recursos de parada automática / partida e fornecer assistência extra de potência durante a aceleração e para gerar na fase de desaceleração (também conhecida como frenagem regenerativa).
Exemplos de estrada incluem Honda Civic Hybrid, Honda Insight 2ª geração, Honda CR-Z, Honda Accord Híbrido, Mercedes Benz S400 BlueHYBRID, híbridos BMW Série 7, General Motors BAS Híbridos, Suzuki S-Cross, Suzuki Wagon R e Smart fortwo com drive micro híbrido.
Híbrido Power-split ou série-paralelo
Em um trem de acionamento elétrico híbrido de potência dividida, há dois motores: um motor elétrico de tração e um motor de combustão interna. A energia desses dois motores pode ser compartilhada para acionar as rodas através de um dispositivo de divisão de energia, que é um conjunto de engrenagens planetárias simples. A relação pode ser de 100% para o motor de combustão a 100% para o motor elétrico de tração, ou qualquer coisa entre, como 40% para o motor elétrico e 60% para o motor de combustão. O motor de combustão pode atuar como um gerador carregando as baterias.
Versões modernas, como o Toyota Hybrid Synergy Drive, possuem um segundo motor / gerador elétrico conectado à engrenagem planetária. Em cooperação com o motor / gerador de tração e o dispositivo de divisão de energia, isso proporciona uma transmissão continuamente variável.
Na estrada aberta, a principal fonte de energia é o motor de combustão interna. Quando a potência máxima é necessária, por exemplo, para ultrapassar, o motor elétrico de tração é usado para auxiliar. Isso aumenta a potência disponível por um curto período, dando o efeito de ter um motor maior do que o realmente instalado. Na maioria das aplicações, o motor de combustão é desligado quando o carro está lento ou parado, reduzindo assim as emissões na calçada.
As instalações de carros de passageiros incluem o Toyota Prius, o Ford Escape e o Fusion, bem como o Lexus RX400h, o RX450h, o GS450h, o LS600h e o CT200h.
Híbrido da série
Um veículo híbrido série ou serial é acionado por um motor elétrico, funcionando como um veículo elétrico, enquanto o suprimento de energia da bateria é suficiente, com um motor sintonizado para funcionar como um gerador quando a bateria é insuficiente. Normalmente não há conexão mecânica entre o motor e as rodas, e a finalidade principal do extensor de alcance é carregar a bateria. Os híbridos da série também foram chamados de veículo elétrico de alcance estendido, veículo elétrico com autonomia de alcance ou alcance estendido de veículo elétrico (EREV / REEV / EVER).
O BMW i3 com Range Extender é um híbrido em série de produção. Ele opera como um veículo elétrico até que a carga da bateria seja baixa e, em seguida, ativa um gerador com motor para manter a energia e também está disponível sem o extensor de alcance. O Fisker Karma foi o primeiro veículo de produção híbrido em série.
Ao descrever carros, a bateria de um híbrido em série é normalmente carregada ao ser conectada - mas um híbrido em série também pode permitir que uma bateria atue apenas como um buffer (e para propósitos de regeneração) e para o poder do motor elétrico ser fornecido constantemente por um motor de apoio. Arranjos de séries têm sido comuns em locomotivas e navios diesel-elétricos. Ferdinand Porsche efetivamente inventou esse arranjo em carros de corrida com velocidade recorde no início do século 20, como o Lohner-Porsche Mixte Hybrid. Porsche nomeou seu arranjo "System Mixt" e era um projeto de motor de cubo de roda, onde cada uma das duas rodas dianteiras era movida por um motor separado. Este arranjo foi por vezes referido como uma transmissão elétrica, como o gerador elétrico e motor de acionamento substituiu uma transmissão mecânica. O veículo não podia se mover a menos que o motor de combustão interna estivesse funcionando.
Em 1997, a Toyota lançou o primeiro ônibus híbrido em série vendido no Japão. A GM apresentou o híbrido plug-in da série Chevy Volt em 2010, visando uma autonomia totalmente elétrica de 40 mi (64 km), embora este carro também tenha uma conexão mecânica entre o motor e o sistema de tração. Supercapacitores combinados com um banco de baterias de iões de lítio foram utilizados pela AFS Trinity num veículo Saturn Vue SUV convertido. Usando supercapacitores, eles reivindicam até 150 mpg em um arranjo híbrido em série.
Veículo elétrico híbrido plug-in (PHEV)
Outro subtipo de veículos híbridos é o veículo elétrico híbrido plug-in (PHEV). O híbrido plug-in geralmente é um híbrido combustível-elétrico (paralelo ou serial) geral com maior capacidade de armazenamento de energia, geralmente por meio de uma bateria de íons de lítio, que permite que o veículo funcione em modo totalmente elétrico a uma distância que depende da bateria tamanho e seu layout mecânico (série ou paralelo). Ele pode ser conectado ao fornecimento de energia elétrica no final da jornada para evitar o carregamento usando o motor de combustão interna a bordo.
Este conceito é atraente para aqueles que procuram minimizar as emissões na estrada, evitando - ou pelo menos minimizando - o uso de ICE durante a condução diária. Tal como acontece com os veículos elétricos puros, a economia total de emissões, por exemplo, em termos de CO2, depende da fonte de energia da empresa geradora de eletricidade.
Para alguns usuários, esse tipo de veículo também pode ser financeiramente atrativo, desde que a energia elétrica usada seja mais barata do que a gasolina / diesel que eles usariam de outra maneira. Os sistemas tributários atuais em muitos países europeus usam a tributação sobre o óleo mineral como uma importante fonte de renda. Esse geralmente não é o caso da eletricidade, que é tributada uniformemente para o cliente doméstico, mas essa pessoa a utiliza. Alguns fornecedores de eletricidade também oferecem benefícios de preço para usuários noturnos fora de pico, o que pode aumentar ainda mais a atratividade da opção de plug-in para passageiros e motoristas urbanos.
Segurança rodoviária para ciclistas, pedestres
Um relatório de 2009 da National Highway Traffic Safety Administration examinou os acidentes com veículos elétricos híbridos que envolviam pedestres e ciclistas e os comparou a acidentes envolvendo veículos com motor de combustão interna (ICEV). Os resultados mostraram que, em certas situações de estrada, os HEVs são mais perigosos para aqueles a pé ou de bicicleta. Para acidentes em que um veículo estava desacelerando ou parando, fazendo backup, entrando ou saindo de um espaço de estacionamento (quando a diferença de som entre HEVs e ICEVs é mais pronunciada), os HEVs eram duas vezes mais propensos a se envolver em um acidente de pedestres do que os ICEVs. Para acidentes envolvendo ciclistas ou pedestres, houve uma taxa de incidentes mais alta para HEVs do que os ICEVs quando um veículo estava virando uma curva. Mas não houve diferença estatisticamente significativa entre os tipos de veículos quando eles estavam dirigindo em linha reta.
Diversas montadoras desenvolveram sons de alerta de veículos elétricos projetados para alertar os pedestres sobre a presença de veículos com tração elétrica, como veículos elétricos híbridos, veículos elétricos híbridos plug-in e veículos totalmente elétricos (EVs) viajando em baixa velocidade. Sua finalidade é tornar os pedestres, ciclistas, cegos e outros cientes da presença do veículo enquanto operam em modo totalmente elétrico.
Veículos no mercado com tais dispositivos de segurança incluem o Nissan Leaf, Chevrolet Volt, Fisker Karma, Honda FCX Clareza, Nissan Fuga Híbrido / Infiniti M35, Hyundai ix35 FCEV, Hyundai Sonata Híbrido, 2012 Honda Fit EV, o 2012 Toyota Camry Hybrid, 2012 O Lexus CT200h e todos os carros da família Prius foram lançados recentemente, incluindo o modelo padrão do ano 2012 Prius, o Toyota Prius v e o Toyota Prius Plug-in Hybrid.
Veículos verdes alternativos
Outros tipos de veículos verdes incluem outros veículos que vão total ou parcialmente em fontes de energia alternativas do que os combustíveis fósseis. Outra opção é usar a composição de combustível alternativo (ou seja, biocombustíveis) em veículos convencionais baseados em combustíveis fósseis, fazendo-os ir em parte com fontes de energia renováveis.
Outras abordagens incluem o trânsito rápido pessoal, um conceito de transporte público que oferece transporte automatizado on-demand sem escalas, em uma rede de guias especialmente construídas.
Veículo híbrido Peugeot / Citroën
A Peugeot e a Citroën anunciaram que também estão construindo um carro que usa ar comprimido como fonte de energia. No entanto, o carro que eles estão projetando usa um sistema híbrido que também usa um motor a gasolina (que é usado para impulsionar o carro acima de 70 km / h, ou quando o tanque de ar comprimido foi esgotado.