Come funzionano i sistemi ibridi avanzati

Galleria di immagini: auto ibride La tecnologia ibrida sta migliorando sempre di più, costringendo gli ibridi tradizionali a lasciare il posto a sistemi ibridi più avanzati. Guarda altre foto di auto ibride. AP Photo / Pat Wellenbach

I veicoli ibridi sono abbastanza comuni sulle strade ora e molti produttori automobilistici hanno diverse linee di auto che includono una versione ibrida. Solo nel 2009, anche durante una recessione economica, più di 290.000 nuovi veicoli ibridi sono stati venduti negli Stati Uniti [fonte: Hybrid Cars]. La domanda di ibridi non sembra diminuire e poiché sempre più produttori costruiscono ibridi, la tecnologia sta migliorando sempre di più, costringendo gli ibridi tradizionali a lasciare il posto a sistemi ibridi più avanzati.

I sistemi ibridi avanzati mirano ancora a raggiungere il miglior chilometraggio del gas e ottenere una maggiore efficienza dal veicolo, ma lo fanno incorporando tecnologie nuove o migliorate che gli ibridi tradizionali devono ancora utilizzare completamente. Gli ibridi avanzati sfruttano maggiormente gli sforzi dell'ingegneria elettrica e portano gli ibridi un passo in più lontano dal motore a benzina e solo un po 'più vicino a un veicolo completamente elettrico.

Puoi pensare a sistemi ibridi come le lezioni di matematica. In primo luogo, devi imparare le basi come addizione, sottrazione, divisione e moltiplicazione. Quindi, si passa a matematica più avanzata come algebra, geometria, trigonometria e calcolo. Proprio come in matematica, gli ibridi si basano sulle informazioni attuali e poi si spostano in aree più avanzate. Per gli ibridi avanzati, i vantaggi sono batterie più potenti, maggiore autonomia senza benzina, nuovi modi di ricaricare le batterie e persino nuovi modi di sfruttare la potenza.

Gli ibridi che stanno arrivando sul mercato ora potrebbero non sembrare molto diversi dalle versioni precedenti, ma includono miglioramenti che sono stati resi possibili dagli ultimi anni della tecnologia ibrida prodotta in serie.

Nella pagina successiva, esamineremo alcune delle nuove e migliorate tecnologie nei sistemi ibridi avanzati e vedremo come stanno cambiando la nostra attuale definizione di veicolo ibrido.

Gli ioni di litio (Li-ion) possono immagazzinare più energia in pacchi batteria di dimensioni più piccole e le aziende automobilistiche stanno iniziando a utilizzarli come sistema di accumulo elettrico più avanzato per i loro ibridi. AP Photo / Mark Humphrey

I sistemi ibridi avanzati funzionano in modo simile a molti veicoli ibridi standard, il che significa che usano ancora un piccolo motore a combustione interna, un motore elettrico e nella maggior parte dei casi un set di batterie. Ma i sistemi ibridi avanzati fanno un ulteriore passo avanti e incorporano le nuove tecnologie nei veicoli.

Un esempio di ciò sarebbe l'uso di batterie agli ioni di litio (Li-ion) rispetto alle batterie al nichel-metallo idruro (NiMH). Gli ioni di litio possono immagazzinare più energia in pacchi batteria di dimensioni più piccole e le aziende automobilistiche stanno iniziando a utilizzarli come sistema di accumulo elettrico più avanzato per i loro ibridi. Gli ioni di litio attualmente costano di più da produrre, ma hanno più vantaggi rispetto alle batterie NiMH, infatti, molte aziende hanno investito molti soldi per sviluppare una sofisticata tecnologia delle batterie agli ioni di litio. Quindi, poiché il prezzo della tecnologia ha iniziato a diminuire, i produttori guardano a Li-on come l'accumulatore elettrico dominante per gli ibridi. Anche se le batterie agli ioni di litio stanno diventando la batteria di stoccaggio preferita, alcuni ibridi avanzati non utilizzano affatto la tecnologia delle batterie. Invece, usano un volano per immagazzinare l'elettricità per un uso successivo. (Entreremo in questo argomento un po 'più avanti nell'articolo.)

Un'altra importante differenza tecnologica tra gli ibridi tradizionali e i sistemi ibridi avanzati è la quantità di elettricità utilizzata per l'alimentazione del veicolo. Sì, tutti gli ibridi utilizzano una sorta di motore elettrico per assistere il motore a combustione, ma gli ibridi avanzati utilizzano il motore elettrico in modi che forniscono un'alternativa al motore a benzina durante il pendolarismo, piuttosto che solo assistenza al motore. In alcuni ibridi avanzati, come la Porsche 911 GT3 R, ci sono due motori elettrici che alimentano l'auto invece solo uno [fonte: Abuelsamid].

Oltre alle batterie agli ioni di litio e all'uso di più motori elettrici, i sistemi ibridi avanzati possono includere anche la tecnologia plug-in per la ricarica delle batterie. Non tutti gli ibridi avanzati sono plug-in, ma alcuni, come il plug-in Toyota Prius, integrano la tecnologia nel veicolo al fine di fornire un mezzo alternativo per ricaricare le batterie invece di ricaricarle solo attraverso la guida e la frenata.

Nella pagina successiva, daremo uno sguardo ad alcuni esempi di come vengono applicate queste tecnologie.

Porsche 911 GT3 R Hybrid GT Race Car PRNewsFoto / Porsche Cars North America, Inc.

Nell'ultima pagina abbiamo menzionato diversi tipi di tecnologie che vengono utilizzate nei sistemi ibridi avanzati che sono simili agli ibridi tradizionali, ma si basano sulle tecnologie attuali e fanno un ulteriore passo avanti. Allora perché costruire sulla tecnologia attuale? Quali sono le applicazioni pratiche di un sistema ibrido avanzato? Bene, proprio come con un ibrido tradizionale, l'efficienza del carburante è un obiettivo importante, ma gli ibridi avanzati hanno applicazioni ancora più grandi.

Cominciamo con la capacità di archiviazione. Nell'ultima pagina abbiamo menzionato che gli ibridi avanzati useranno (e alcuni usano già) batterie Li-on, che consentono al veicolo di avere una durata della batteria più efficiente rispetto ai tipi di batterie precedenti. L'applicazione pratica di questo fa sì che i conducenti siano in grado di percorrere distanze più lunghe solo con l'elettricità. Ad esempio, la Chevrolet Volt sarà in grado di guidare fino a 50 miglia (80,5 chilometri) solo con l'elettricità e la Toyota Prius plug-in avrà un'autonomia elettrica di circa 13 miglia (21 chilometri) [fonte: Thomas e Toyota].

La seconda applicazione è la comodità del cliente. Alcune auto ibride avanzate, come la Volt e la Prius di nuova generazione, hanno la capacità di caricare le loro batterie essendo collegate a una fonte elettrica. Invece di dover utilizzare l'auto stessa per ricaricare le batterie, alcuni ibridi avanzati sono in grado di ricaricarsi stando seduti in garage. Quindi non solo la carica della batteria dura più a lungo ed è in grado di essere utilizzata per la guida esclusivamente elettrica, ma può anche essere ricaricata a casa alla fine della giornata ed essere pronta per partire la mattina successiva.

Una delle ultime principali applicazioni per gli ibridi avanzati è la loro capacità di creare più potenza e utilizzarla in modi migliori rispetto ai loro predecessori. Come accennato nell'ultima pagina, la Porsche 911 GT3 R ibrida utilizza due motori elettrici per accompagnare il motore. Questi motori catturano l'energia cinetica durante la frenata, la convertono in elettricità e poi immagazzinano l'elettricità in un volano elettromeccanico da utilizzare a piacimento. I due motori sono utilizzati per le ruote anteriori e forniscono al guidatore alimentazione automatica alle ruote in condizioni di guida normali, oppure possono essere utilizzati come esplosione di potenza alle ruote premendo un pulsante di accelerazione speciale [fonte: Abuelsamid].

Questa forma di sistema ibrido avanzato può essere utilizzata per l'alimentazione su richiesta ogni volta che è necessaria.

Quindi, puoi vedere che i sistemi ibridi avanzati si basano sulle attuali tecnologie dei veicoli ibridi tradizionali, ma poi fanno un ulteriore passo avanti migliorando non solo la potenza della batteria e l'efficienza del carburante, ma anche l'uscita del veicolo su richiesta e la comodità del conducente..

Per ulteriori informazioni sui sistemi ibridi avanzati e altri argomenti correlati, seguire i collegamenti nella pagina successiva.

articoli Correlati

• 5 consigli per l'acquisto di auto ibride
• 5 modi in cui i pacchi batteria ibridi vengono migliorati
• Come funzionano le auto ibride
• Come funzionano le CVT
• I motori ibridi possono creare più potenza?
• Le auto ibride sono più costose da assicurare? 
• Chi ha progettato e costruito la prima vettura ibrida?
• Quali sono i diversi tipi di auto ibride?
• In che modo i progetti di auto ibride aiutano nell'efficienza del carburante?

fonti

• Abuelsamid, Sam. "La Porsche 911 GT3R correrà alla Petit Le Mans." 21 luglio 2010. (4 novembre 2010) http://green.autoblog.com/2009/04/24/fiat-working-on-new-hybrid-system-for-small-cars-to-share- con-c /
• Auto ibride. "Dashboard dicembre 2009: conteggio di fine anno". 20 gennaio 2010. (4 novembre 2010) http://www.hybridcars.com/hybrid-sales-dashboard/december-2009-dashboard.html
• Chevrolet. "Chevy Volt." (1 novembre 2010) http://www.chevrolet.com/volt/
• Auto ibride. "Strategia ibrida a basso costo di Honda: batterie agli ioni di litio". 18 marzo 2010. (5 novembre 2010) http://www.hybridcars.com/news/honda-low-cost-hybrid-strategy-lithium-ion-batteries-27544.html
• Auto ibride. "Batterie ibride agli ioni di litio". 3 aprile 2006 (5 novembre 2010) http://www.hybridcars.com/technology-stories/lithium-ion-batteries.html
• Thomas, David. "GM aumenta la gamma elettrica di Chevy Volt." 23 settembre 2010. (4 novembre 2010) http://blogs.cars.com/kickingtires/2010/09/gm-revises-chevy-volts-electric-range.html
• Toyota. "Prius plug-in ibrida". (1 novembre 2010) http://www.toyota.com/upcoming-vehicles/prius-plug-in/