Sistemul de Propulsie Hibridă al Autovehiculelor

1. PROPULSIA HIBRIDA A AUTOVEHICULELOR

1.1 Ce este un sistem hibrid?

Un sistem hibrid de autovehicul combină două surse de putere efectivă, cum ar fi un motor cu ardere internă şi un motor electric. Pentru a putea benenficia de puterea furnizată de cele două surse mai ales de modul în care cele două se compensează una pe cealaltă s-au dezvoltat trei tipuri de sisteme hibride, nici unul dintre aceste trei sisteme hibride nu necesită încărcare externa asemănătoare vehiculelor electrice. [14]

Fig 1.1: Vedere de ansamblu motor cu ardere interna şi motor electric

Un vehicul hibrid este un vehicul care foloseste doua sau mai multe surse distincte de putere pentru a fi antrenat. Termenul de vehicul hibrid este folosit cel mai comun pentru autovehiculele hibird – electrice care sunt antrenate de un motor cu ardere interna si de unul sau mai multe motoare electrice.

Un vehicul hibrid electric este un vehicul care combina un sistem de propulsie conventional cu un sistem de socare a energiei recuperabile pentru a obtine un randament mai bun, un consum de carburant mai scazut si un nivel de gaze evacuate redus.

Vehiculele hibride moderne de productie in masa prelungesc incarcarea din bateriile lor prin capturarea energiei kinetice, prin franarea regenerativa, iar unele vehicule folosesc motorul cu ardere interna pentru a creea electricitate prin antrenarea unui generator electric (de obicei chiar motorul electric folosit pentru propulsie) pentru a incarca bateriile sau pentru a antrena direct un motor electric care antreneaza vehiculul. Multe vehicule reduc gazele de emisie din timpul stationarii prin oprirea motorului cu ardere interna cand acesta functioneaza la relanti si repornirea lui cand este actionat ambreiajul (sistemul „start – stop”). De obicei motoarele cu combustie a vehiculelor hibride sunt mai mici decat cele de pe vehiculele conventionale dar in combinatie cu motoarele elctrice dau un randament mai bun.

Autovehiculele hibride au fost facute cunoscute publicului in anii 1990 prin modelele Honda Insight si Toyota Prius, si sunt vazute de multi producatori ca tehnologiile viitorului pe piata auto. Vanzarile globale de vehicule hibride fabricate de producatorii Toyota si Lexus au atins numarul de 1,7 milioane vehicule vandute in ianuarie 2009. Autovehiculele hibride sunt astazi prioritatea de top a tuturor comerciantilor de vehicule din America. [14]

1.2 Istoria autovehiculului hibrid

In 1901, Ferdinand Porsche a proiectat vehiculul hibrid numit „Mixte” (Fig. 1.2). Mixte a doborat numeroase recorduri de viteza, si a castigat raliul Excelberg in 1901, pilotata de Ferdinand Porsche. Mixte foloseste un motor cu aprindere prin scanteie care antreneaza un generator, care la randul sau antreneaza motoarele elctrice pozitionate in rotile vehicului. Avea si un mic pachet de baterii pentru sustinere. A atins o viteza de 50 km/h si o putere de 5.22 kW.

In 1905, H. Piper a aplicat pentru un patent US pentru vehicule hibride. [8]

In 1915, producatorul de vehicule electrice Woods Motor Vehicle a realizat vehicolul „Dual Power” , cu un MAI si un motor electric. La viteze mai mici de 25 km/h, vehicolul era antrenat numai de un motor electric actionat de pun pachet de baterii, iar la viteze de peste 25 km/h intra in functiune motorul cu ardere interna care propulsa vehiculul cu o viteza de pana la 55 km/h. Pana in 1918 au fost vandute aproximativ 600 de astfel de vehicule.

Fig. 1.2: Vehiculul „Mixte”

In 1931, Erich Gaichen a inventat un vehicul a carui caracteristici au fost folosite mai tarziu in proiectare de vehicule hibride. Bateriile vehiculului era incarcate de motorul electric cand masina cobora pante. Putere aditionala pentru incarcarea bateriilor era produsa de un cilindru cu aer comprimat care era reincarcat de pompe mici de aer activate de vibratiile sasiului si de frane.

Sistemul de franare regenerativa, conceptul cheie a majoritatea producatorilor de hibride, a fost dezvoltat de David Arthur in anii 1978 pe un Opel GT.

In 1989, Audi a produs primul vehicul hibrid prin vehiculul experimental Audi Duo. Acest vehicul avea un motor electric Siemens de 12,6 kW care actiona rotile din spate ale vehicolului. Un pachet de baterii Nichel-Cadmiu era amplasat in portbagaj pentru actionarea motorului electric. Rotile din fata erau actionate de un motor de 2300 cmc in 5 cilindrii care dezvolta o putere de 136 CP. Ideea era de a produce un vehicul care sa circule propulsat numai de motorul electric in interiorul oraselor, si de MAI in exteriorul acestora. Modul de operare putea fi ales de conducator. Doar 10 de astefel de vehicule au fost creeate, deoarece masina era mult ingreunata de sistemul electric. Vehiculele erau mult mai putin eficiente cand erau propulsate de motorul cu combustie decat modele standart Audi 100 echipate cu acelasi motor. [8]