mini|Hibridno električno vozilo, punionica

Hibridno električno vozilo (HEV) tip je hibridnog vozila koje za pogon koristi kombinaciju tradicionalnog motora s unutarnjim izgaranjem (motor SUI) i elektromotora. Električni pogon se koristi radi smanjenja emisije ugljikova dioksida (CO2) ili želje za boljim performansama vozila. Moderna hibridna električna vozila koriste tehnologije poput regenerativnog kočenja, koje pretvara kinetičku energiju vozila u električnu energiju za punjenje baterija, radi poboljšavanja učinkovitosti. Neke vrste koriste motor SUI za pokretanje električnog generatora koji puni baterije ili je direktno spojen na elektromotor (motor-generator kombinacija). Postoji i start-stop sustav koji reducira emisiju stakleničkih plinova isključivanjem motora SUI kada njegov rad nije potreban, a zatim ga ponovno pušta u pogon.

HEV općenito proizvodi manje štetnih plinova od vozila slične veličine koja su pogonjena isključivo motorima na fosilna goriva ili biomasu jer su njihovi motori SUI manjih dimenzija. Uz to, ako ne služe za direktni pogon, mogu se podesiti da rade s najvećom učinkovitošću što pobošljšava daljnju iskoristivost goriva. Najzastupljeniji su hibridni električni automobili iako postoje autobusi i kamioni.

Klasifikacija Pogonski sustavi

mini|Struktura paralelnog hibrida Paralelni hibrid - Sadrži motor SUI i elektromotor koji su spojeni paralelno na pogonsko vratilo i mogu ga zajedno ili odvojeno pokretati. U prvom slučaju, brzine vrtnje motora jednake su brzini vrtnje pogonskoga vratila, a okretni momenti im se zbrajaju. Za vrijeme rada samo jednog od motora drugi mora biti u praznom hodu ili isključen preko spojke. Današnji paralelni hibridi koriste uglavnom motore SUI standardnih dimenzija i jedan manji elektromotor koji mu pomaže u vožnji na autocestama, te urbanim 'stop-and-go' uvjetima vožnje. Također, imaju manje pakete baterija koji se pune energijom kočenja ili motorom SUI kada on pokreće generator.To ih čini izrazito učinkovitima. Primjeri paralelnih hibrida su Hondini Civic, Accord i Insight modeli, kao i General Motorsov Parallel Hybrid Truck (PHT) i hibridi s BAS Hybrid sustavom kao što su Saturn VUE, Aura Greenline i Chevrolet Malibu. mini|Struktura serijskog hibrida Serijski hibrid - Pogonske kotače pogoni isključivo elektromotor kojemu nije potrebna transmisija i nije u mehaničkoj vezi s motorom SUI. Izoliranost motora SUI omogućuje njegov rad u optimalnom području s najmanjom potrošnjom goriva i korištenje po potrebi. Serijski hibridi imaju veće pakete baterija koji se pune pomoću motora SUI koji pokreće generator ili energijom kočenja (regenerativno kočenje). Zbog toga su obično i skuplji. BMW i3 i Fisker Karma opremljeni Rrange extenderom primjeri su serijskih hibrida, dok je Chevrolet Volt u toj skupini, ali za brzine iznad 110 km/h ima mehaničku poveznicu s pogonskim kotačima. Wrightbus je proizveo autobuse Gemini 2 i New Routemaster koji su hibridi ove vrste. U avioindustriji, Siemens, Diamond Aircraft i EADS proizveli su zrakoplov DA36 E-Star koji je prvi puta poletio u lipnju 2013. koristeći ovaj pogonski sustav. mini|Struktura serijsko-paralelnog hibrida Power-split ili serijsko-paralelni hibrid - Za dovođenje snage na pogonske kotače koristi se elektromotor pri manjim, a motor SUI pri većim opterećenjima i brzinama. Kontorlna jedinica određuje najbolji balans snaga da bi se ostvarila najučinkovitija vožnja. Pri tome, elektromotor i motor SUI mogu raditi potpuno odvojeno ili zajedno. Za vrijeme pogona i kada je to potrebno, motor SUI pokreće generator i proizvodi električnu energiju za punjenje baterija. Energija kočenja se također iskorištava. Motor SUI radi u optimalnom području i smanjuje emisiju ispušnih plinova za 80 do 90%, a ugljikov dioksid (CO2) za pola s obziorm na konvencionalna vozila.Toyota Motor Corporation (2006) "Series Parallel Hybrid System" Hybrid Synergy Drive. Retrieved June 19, 2007. Toyota Prius, najprodavaniji svjetski hibrid, je serijsko-paralelni (power-split) hibrid.

Stupanj hibridizacije

mini|Toyota Camry Hybrid je full hybrid i raspolaže s dva izvora snage mini|2013 Ford Fusion Hybrid Micro hibrid - Striktno gledajući, micro hibridi nisu hibridna električna vozila jer se ne oslanjaju na dva različita izvora snage. Kod ovakve vrste hibrida postoji samo neka varijanta 'start-stop' sustava koja isključuje motor SUI kada vozilo usporava ili je prilikom mirovanja u praznom hodu. Baterije su im manjih dimenzija jer služe samo za pokretanje motora, a pune se preko generatora kada motor SUI radi ili energijom kočenja. Full hibrid - Vrsta HEV-a koja za pogon koristi samo motor SUI, samo elektromotor ili njihovu kombinaciju. Baterija velikog kapaciteta osigurava čisti električni pogon. Ova vozila imaju odvojen dovod snage što im omogućuje veću fleksibilnost, ali su kompleksnija jer koriste elemente poput posebnog diferencijala koji uravnotežuje sile. Računalo nadgleda rad sustava i određuje kako izmiješati dva izvora snage s kojima raspolaže. Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid/Mercury Mariner Hybrid, Ford Fusion Hybrid]], Ford C-Max Hybrid, Kia Optima Hybrid su primjeri ovakve vrste hibridizacije kao i General Motors 2-mode hybrid kamioni i terenci (SUV). Mild hibrid - Hibridi koji ne mogu voziti na čisti električni pogon jer imaju elektromotore male snage. Mild hibridi imaju samo neka od svojstava hibridne tehnologije i limitirani su što se tiče štednje goriva (do 15% prilikom urbane vožnje, 8 do 10% ukupnog ciklusa). To su uglavnom konvencijalna vozila s većim starter motorima koji omogućuju isključivanje motora SUI po potrebi za vrijeme mirovanja, kočenja ili kretanja, ali i njegovo brzo i efektivno pokretanje. Ti motori su uglavnom smješteni između motora SUI i transmisije, osiguravaju dodatnu energiju za pogon prilikom ubrzanja vozila, omogućavaju rad opremi kada je motor SUI isključen i rade poput generatora za vrijeme usporavanja i kočenja. Zbog manjih baterija i slabijih elektromotora proizvođači imaju prostor za smanjenje troška i mase vozila. Hondin first generation Insight je bio hibrid ove vrste, a njegov je sustav nazvan Integrated Motor Assist (IMA). Ovaj sustav je korišten u 2006 Civic Hybrid, kao i u Chevrolet Silverado Hybrid kamionetu. General Motors je svoju mild BAS Hybrid tehnologiju koristio u modelima poput Saturn Vue Green Line, Saturn Aura Greenline i Malibu Hybrid. mini|Infiniti Q50 2013 NAIAS, 'muscle' hibrid kod kojeg je naglasak na brzini 'Muscle' hibrid - Vrsta koja koristi elektromotor kao izvor dodatne snage umjesto povećanog dovoda goriva. Uglavnom se radi o full ili plug-in hibridima koji štede gorivo, ali više se teži povećanju brzine vozila nego učinkovitosti. Infiniti Q50 Hybrid, BMW-ov Active Hybrid3, McLaren P1, Ferrarijev LaFerrari i Porsche 918 Spyder su vozila kod kojih je upravo naglasak na brzini i pripradaju u ovu skupinu.

Plug-in hibrid (PHEV) Su hibridna električna vozila s punjivom baterijom koja se može puniti iz vanjskog električnog izvora preko utičnice. Plug-in hibrid može biti izveden i sa serijskim i s paralelnim pogonskim sustavom. Baterije su većeg kapaciteta i omogućuju veći domet, a kada se isprazne u pomoć priskače motor SUI koji pokreće generator. Glavna prednost im je što mogu postići značajne domete na čisti električni pogon. Iako je smanjena emisija štetnih plinova sveukupna učinkovitost PHEV-a ovisi o načinu dobivanja električne energije za punjenje vozila. Chevrolet Volt, Toyota Prius Plug-in i Opel Ampera su primjeri plug-in hibrida.

Stupanj hibridizacije Start-stop sustav Regenerativno kočenje Električni poticaj Čisti električni pogon Punjenje preko utičnice Micro hibrid Mild hibrid Full hibrid Plug-in hibrid

Ranija povijest mini|Lohner-Porscheov serijski hibrid Mixte William H. Patton je 1889.W. H. Patton, Motor for Street Cars, US patent|409116, granted Aug. 13, 1889. predao zahtjev patentnom uredu za pogonski sustav koji je razvio kod prvog hibridnog električnog vozila. Sustav je zamišljen da pogoni tramvaje i male lokomotive. Motor SUI je pokretao generator koji je punio olovni akumulator, a elektromotor je s njim bio paralelno spojen. Prototip je napravljen 1889., a prvi tramvaj je pokrenut 1891. u mjestu Pullman, Illinois. Pravo na proizvodnju željezničkih vozila prodano je 1897. tvrtki Cedar Fallsu, Iowa.The Patton Motor, The Street Railway Journal, Vol. VII, No. 10 (October, 1891); pages 513–514. Includes Photo.The Patton Motor Car, English Mechanic and World of Science, no. 1713 (Jan. 21, 1898); page 524.

Armstrong Phaeton je projektirao Harry E. Dey 1896., a izradila ga je tvrtka Armstrong Company of Bridgeport. Ovaj prvi hibridni električni automobil je bio inovativan na mnogo načina. Imao je jaki 6,5 litreni, dvocilindarski motor SUI, električni starter te mali generator za punjenje baterije, ali je koristio i energiju kočenja. Phaeton je također imao prvi poluautomatski prijenos. Motor mu je bio toliko jak da je moment stalno uništavao pogonske kotače.

Ferdinand Porsche je 1900., dok je bio zaposlen u Lohner Coach Factory, razvio Mixte, serijski hibrid koji se pojavio na Paris World Fairu iste godine. George Fischer je prodao u Englesku hibridne autobuse 1901., a Knight Neftal je 1902. proizveo hibrid za utrke.

lijevo|mini|Woodsov Dual Power hibrid Henri Pieper je 1905. predstavio hibridno vozilo s elektromotorom/generatorom, baterijama i malim motorom SUI. Vozilo je koristilo elektromotor za punjenje baterija prilikom normalnih uvjeta vožnje, a oba motora u pogonu za ubrzavanje ili vožnju uzbrdo.Victor Wouk, Hybrid Electric Vehicles, Scientific American, 1997-10, p70-74 Woods Motor Vehicle, proizvođač električnih automobila, je 1915. proizveo Dual Power koji je imao četverocilindarski motor SUI i elektromotor. Ispod 24 km/h samo je elektromotor pogonio vozilo, uzimajući energiju iz baterija, a iznad te brzine palio se motor SUI koji je pomogao vozilu da dosegne maksimalnu brzinu od 56 km/h. Svega je 600 komada proizvedeno do 1918. zbog toga je bio komercijalni promašaj. Bio je jednostavno prespor za cijenu (2700$), a kompliciran za servisiranje. Američka vojska je 1928. testirala hibridne električne autobuse. Za vrijeme Drugog svjetskog rata, Ferdinand Porsche je na temelju svoga iskustva s hibridnim pogonima pomagao u konstruiranju borbenih oklopnih vozila za nacističku Njemačku. Radilo se o nizu prototipova poput VK3001 (P), neuspješnog VK 4501 (P) (kanije je postao the Elefant uništavač tenkova), uključujući i najveći ikad prototip oklopnog borbenog vozila koji je bio 190 tona težak, Panzerkampfwagen Maus.

Vrste vozila

Motocikli mini|Audi R18 mini|Nico Rosberg u Mercedes F1 W06 hibridu na Velikoj nagradi Malezije 2015. E-Cycle Inc prozivodi serije motocikala s hibridnim sustavom (Diesel motor i EM) koji dosežu brzinu do 130 km/h. Peugeot HYmotion3 compressor je hibridni skuter s tri kotača i dva odvojena izvora snage. Stražnji kotač pogoni motor SUI s jednim cilindrom, a prednje kotače, svakog zasebno dva elektromotora. Do 10 km/h koriste se samo elektromotori radi smanjenja emisije CO2. Tržište hibridnih električnih motocikala nije veliko iz razloga što je zahtjevno ukomponirati električne komponente i motor SUI na tako mali prostor. Cijela konstrukcija djeluje dosta nezgrapno. Postoje neke izvedbe s Wankelovim motorima jer je on ipak kompaktniji i manji nego konvencionalni motori SUI s klasičnim klipnim mehanizmom.

Trkaći automobili

Proizvođači ovakvih vozila sve se teže prilagođavaju zakonima o emisijama štetnih plinova pa će se nova generacija temeljiti na hibridnim sustavima. Osim prednosti u vezi emisija, elektromotor proizvodi odmah dostupni okretni moment koji poboljšava performanse. Hibridni trkaći automobili su već vrlo uspješni, što se može vidjeti iz primjera Audi R18 i Porsche 919 koji su osvojili pretižnu utrku '24 sata Le Mansa' s hibridnom tehnologijom.

Formula 1