Όλες οι κατηγορίες των υβριδικών οχημάτων όπως καταγράφονται!!!!

Στα υβριδικά οχήματα υπάρχουν συστήματα βάση των οποίων  ταξινομούνται ως εξής:

1.Ανάλογα με την δομή του συστήματος κίνησης και μετάδοσης .
2.Ανάλογα με το ποσοστό υβριδισμού
3.Ανάλογα με συστήματα ενέργειας.
4.Ανάλογα με την φύση της πηγής  ενέργειας.
Άρα μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι κατηγορίες των υβριδικών είναι πολλές και πολύπλοκες τις οποίες εφαρμόζουν οι κατασκευαστές αλλά σταδιακά αρχίζουν και ξεχωρίζουν κάποιες από αυτές και οι οποίες επικρατούν πλέον στις αυτοκινητοβιομηχανίες. Αυτές θα τις δούμε σε άλλο άρθρο αφού αναπτύξουμε σε συντομία μια μία κατηγορία από αυτές.

1.Ανάλογα με την δομή του συστήματος κίνησης και μετάδοσης κίνησης

Τα υβριδικά οχήματα μπορούν να  κατηγοριοποιηθούν σε τρεις κύριους τύπους ανάλογα με τη συνδεσμολογία:

– Σειριακό υβριδικό όχημα (Series Hybrid Electric Vehicle – SHEV).
-Παράλληλο υβριδικό όχημα (Parallel Hybrid Electric Vehicle – PHEV).
-Μικτό υβριδικό όχημα, που είναι ουσιαστικά συνδυασμός σειριακών και παράλληλων. (Series/Parallel Hybrid Electric Vehicle – S/PHEV).

                                                  Σειριακό υβριδικό όχημα (Series Hybrid Electric Vehicle – SHEV).

Το σειριακό υβριδικό όχημα (SHEV) έχει  τον κινητήρα εσωτερικής καύσης ενωμένο σε σειρά με το ηλεκτρικό σύστημα. Στο SHEV η κίνηση στους τροχούς δίνεται  μόνο από τον ηλεκτροκινητήρα και όχι από τον συμβατικό κινητήρα. Ο κινητήρας είναι συνήθως μικρότερος σε ένα σειριακό σύστημα μετάδοσης ισχύος καθώς έχει να αντιμετωπίσει μέτριες σε ισχύ οδηγικές απαιτήσεις.

Στην πραγματικότητα μπορούμε να πούμε ότι το SHEV λειτουργεί όπως ένα καθαρό ηλεκτρικό όχημα, στο οποίο όμως το σύνολο των  συσσωρευτών φορτίζεται μέσο ενός ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους το όποιο περιστρέφεται αποκλειστικά από ένα κινητήρα εσωτερικής καύσης, ενώ η παραγόμενη εναλλασσόμενη ηλεκτρική ισχύς ανορθώνεται από ένα ανορθωτή και περνά στον μετατροπέα ισχύος.

Γενικά η μηχανή εσωτερικής καύσης ρυθμίζεται να λειτουργεί σε σημείο βέλτιστης απόδοσης λειτουργόντας την γεννήτρια και φορτίζοντας τις μπαταρίες.   Όταν το επίπεδο φόρτισης (State Of Charge – SOC) των μπαταριών πέσει κάτω από μια ελάχιστη τιμή, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης τίθεται σε λειτουργία για να φορτίσει τις μπαταρίες. Η μηχανή εσωτερικής καύσης παύει να λειτουργεί όταν τα επίπεδα φόρτισης φτάσουν σε ένα μέγιστο όριο. Το σύστημα μηχανή εσωτερικής καύσης/γεννήτρια συνήθως ρυθμίζεται ώστε να διατηρεί το επίπεδο φόρτισης των συσσωρευτών γύρω στο 65-75%.

Το βασικό πλεονέκτημα του συστήματος αυτού είναι ότι στο  κινητήρα εσωτερικής καύσης μπορούμε  να πετύχουμε τον  μέγιστο συνδυασμό ροπής και ταχύτητας πετυχαίνοντας χαμηλή κατανάλωση καυσίμου.

Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται, παράγεται σε δύο στάδια. Το πρώτο είναι από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης στην γεννήτρια και το δεύτερο από την γεννήτρια στον ηλεκτροκινητήρα. Επόμενο είναι σε αυτά τα δύο στάδια να έχουμε απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας και αυτό αποτελεί το βασικό μειονέκτημα του συστήματος αυτού.
Θα πρέπει να αναφέρουμε σαν μειονέκτημα ότι οι επιδόσεις του αυτοκινήτου με αυτόν τον σχηματισμό εξαρτώνται άμεσα από την ισχύ του ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος πρέπει να διαθέτει μεγάλο μέγεθος προκειμένου να αποδώσει την απαιτούμενη ισχύ. Ένας τόσο ισχυρός κινητήρας απαιτεί, με τη σειρά του, μεγάλο μέγεθος και βάρος συσσωρευτών προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις του σε ρεύμα, όταν ο οδηγός επιταχύνει – έστω κι αν υπάρχει δευτερεύουσα γραμμή που να μεταφέρει το ρεύμα της γεννήτριας απευθείας στον ηλεκτροκινητήρα, παρακάμπτοντας τους συσσωρευτές.

Η χρήση των σειριακών υβριδικών οχημάτων είναι  πιο κατάλληλο για οδήγηση στην πόλη.

Παράλληλο υβριδικό όχημα (Parallel Hybrid Electric Vehicle – PHEV).

Στο  υβριδικό ηλεκτρικό όχημα (PHEV) με παράλληλο σύστημα ο κινητήρας εσωτερικής καύσης συνδέεται παράλληλα με το ηλεκτρικό σύστημα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα η κίνηση να μεταδίδεται  στους κινητήριους τροχούς  και από τους δύο κινητήρες.

Στο  υβριδικό ηλεκτρικό όχημα (PHEV) απαιτείται κιβώτιο ταχυτήτων, εφόσον η ΜΕΚ συνδέεται κι αυτή με τους τροχούς, αλλά και συμπλέκτη που να συνοδεύεται από μία υπολογιστική μονάδα για τον έλεγχο της κατανομής της ισχύος ανά πάσα στιγμή. Όλα αυτά καθιστούν το σύστημα ακριβότερο, βαρύτερο και πολυπλοκότερο.

Στο υβριδικό PHEV χρειάζεται να γίνει σύνδεση  της ροπής του ηλεκτροκινητήρα με την ροπή του κινητήρα εσωτερικής καύση έτσι ώστε στο σύστημα μετάδοσης της κίνησης να μεταφέρεται ροπή και από τις δύο μηχανές. Οι βιομηχανίες αυτοκινήτων έχουν παρουσιάσει πολλά συστήματα  ρύθμισης της χρήσης του βενζινοκινητήρα και του ηλεκτροκινητήρα.

Το πιο συνηθισμένο σύστημα ρύθμισης είναι να χρησιμοποιείται μόνο ο ηλεκτρικός κινητήρας στις χαμηλές ταχύτητες του οχήματος, καθώς είναι πιο αποδοτικός από το θερμικό κινητήρα, και στις μεγαλύτερες ταχύτητες χρησιμοποιείται μόνο η μηχανή εσωτερικής καύσης.

Στην περίπτωση αυτή, λόγω έλλειψης επιπλέον γεννήτριας,  όταν λειτουργεί μόνο η μηχανή εσωτερικής καύσης, ο ηλεκτροκινητήρας εκείνο το χρονικό διάστημα μπορεί  να λειτουργήσει σαν γεννήτρια για να φορτίσει τις μπαταρίες του οχήματος.

Στο  υβριδικό ηλεκτρικό όχημα (PHEV) με παράλληλο σύστημα μπορούν επίσης να ενσωματώνουν κιβώτιο ταχυτήτων συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων (Continuously Variable Transmission – CVT), αντί του κλασσικό-μηχανικού κιβώτιο ταχυτήτων.

Με αυτόν το συνδυασμό έχουμε τον πλέον αποδοτική λειτουργία για δεδομένη ροπή.

Με την χρήση κιβωτίου τύπου CVT πετυχαίνουμε ακόμα χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου.

Το πλεονέκτημα της παράλληλης σύνδεσης  σε σχέση  με την εν σειρά είναι ότι αποτελείται από λιγότερα στάδια μετατροπής της ενέργειας και έτσι χάνεται μικρότερο ποσοστό ενέργειας.

Η αλληλοβοήθεια των δύο μηχανών για την κίνηση επιτρέπει τη μείωση των διαστάσεων τους και , άρα, τη μείωση του κόστους, του βάρους και της κατανάλωσης. Η διάταξη αυτή έχει καλύτερη απόδοση συγκριτικά με τη σειριακή σε μακρινές και πιο απαιτητικές διαδρομές.

Μικτό υβριδικό όχημα, που είναι ουσιαστικά συνδυασμός σειριακών και παράλληλων. (Series/Parallel Hybrid Electric Vehicle – S/PHEV).

Στο σειριακό/παράλληλο υβριδικό ηλεκτρικό όχημα (S/PHEV) το σύστημα με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης ενώνεται και σειριακά και παράλληλα με το ηλεκτροκινητήρα.

   Σε αυτή τη διάταξη παρατηρείται τόσο η ύπαρξη γεννήτριας όσο και η σύνδεση της ΜΕΚ και του ηλεκτρικού κινητήρα με τους τροχούς. Η συνεργασία και των τριών μηχανών επιτάσσει την προσαρμογή πλανητικού κιβωτίου.Η κίνηση παρέχεται και από τους δύο κινητήρες ή από καθέναν ξεχωριστά.
Στην περίπτωση αυτή υπάρχει μια επιπλέον μηχανική σύνδεση μεταξύ της γεννήτριας και του ηλεκτροκινητήρα σε σχέση με την σειριακή διαμόρφωση και μια επιπλέον γεννήτρια σε σχέση με το παράλληλο υβριδικό όχημα.

    Με αυτή την περίπτωση είναι δυνατό να συνδυαστούν τα πλεονεκτήματα τόσο του σειριακού όσο και του παράλληλου υβριδικού οχήματος.  Μειονεκτεί, το σειριακό/παράλληλο υβριδικό όχημα στο ότι είναι πιο περίπλοκο και πιο ακριβό σε σχέση με το παράλληλο και το σειριακό.
Υπάρχει δυνατότητα  για πολλούς πιθανούς συνδυασμούς του θερμικού κινητήρα και του ηλεκτροκινητήρα.

Οι ποιό σημαντικοί είναι δύο,  ο ένας έχει κυρίως ηλεκτρικό χαρακτήρα (electric-intensive) ενώ ο δεύτερος κάνει πιο εκτεταμένη χρήση της ΜΕΚ (engine intensive). Ένα κοινό χαρακτηριστικό λειτουργίας του συστήματος αυτού είναι ότι κατά την εκκίνηση του οχήματος χρησιμοποιείται μόνο ο ηλεκτροκινητήρας με την ΜΕΚ να παραμένει ανενεργή.

  Ο σχηματισμός αυτός έχει τη δυνατότητα καλύτερης απόδοσης απ’ ότι ο κάθε σχηματισμός ξεχωριστά.

2. Ανάλογα με το ποσοστό υβριδισμού

Τα υβριδικά οχήματα, μπορούν να  ταξινομηθούν και ανάλογα με το βαθμό υβριδοποίησης τους. Υβριδοποίηση είναι ο λόγος της ισχύος που παράγεται από την εναλλακτική πηγή ενέργειας προς την ισχύ που παράγεται από το θερμικό κινητήρα.
Στην κατηγορία των υβριδικών ηλεκτρικών οχημάτων υπάρχουν οι εξής κατηγορίες :

1. Mild Hybrids – Ήπια υβριδικό
2. Micro Hybrids – Μικρουβριδικό.
3. Full Hybrids – Πλήρως υβριδικό
4. Power Hybrids – Ισχυρά υβριδικό

2.1 Mild Hybrids – Ήπια υβριδικό

    Σε αυτή την κατηγορία των υβριδικών μπορούμε να εντάξουμε τα οχήματα, στα οποία εφαρμόζονται επιπλέον εξελιγμένες τεχνολογίες για τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και φυσικά της μείωσης της εκπομπής ρύπων.

Στα περισσότερα υβριδικά αυτής της κατηγορίας οχήματα διαθέτουν ηλεκτρικό μοτέρ/γεννήτρια η οποία βρίσκεται μεταξύ κινητήρα και κιβωτίου ταχυτήτων και αντικαθιστούν το βολάν (σφόνδυλο).Επειδή ο κινητήρας και το ηλεκτρικό μοτέρ συνδέονται στον ίδιο άξονα, αυτό σημαίνει ότι γυρίζουν πάντα μαζί.

Αυτός ο ηλεκτροκινητήρας υποβοηθάει τον κινητήρα κατά την επιτάχυνση και αποκτά ενέργεια κατά την επιβράδυνση ή την πέδηση επιτρέποντας να λειτουργεί χωρίς την χρήση εξωτερικής πηγής ενέργειας.
Στα οχήματα αυτά δεν υπάρχει, ηλεκτρικός κινητήρας για την εξ ολοκλήρου ηλεκτρική κίνηση του οχήματος ή έστω στην υποβοήθηση του κινητήρα εσωτερικής καύσης.
Άρα λοιπόν καταλαβαίνουμε ότι η συγκεκριμένη κατηγορία διαφέρει από τον ακριβή ορισμό του υβριδικού οχήματος, αλλά αποτελούν εφαρμογή νέων τεχνολογιών για εξοικονόμηση ενέργειας.

Οι νέες χαρακτηριστικές τεχνολογίες που είδη εφαρμόζονται στα μικροϋβριδικά είναι οι εξής:

– Η τεχνολογία της ανάκτησης ενέργειας κατά την πέδηση (αναγεννησιακή πέδηση – regenerative braking), η οποία επιτυγχάνεται μέσω μίας γεννήτριας που περιστρέφεται κατά το φρενάρισμα και παράγει ενέργεια η οποία αποθηκεύεται. Έτσι, επιστρέφεται ενέργεια, και η οποία εάν δεν υπήρχε το συγκεκριμένο σύστημα θα καταναλωνόταν στο περιβάλλον με τη μορφή θερμότητας. Βεβαίως, πρέπει να υπάρχουν κατάλληλοι συσσωρευτές για να αποθηκευθεί το μεγαλύτερο δυνατό ποσό ενέργειας από αυτή την φάση.

Μετά η ενέργεια αυτή χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει  διάφορα συστήματα του αυτοκινήτου, όπως είναι η ηλεκτρική υποβοήθηση του συστήματος διεύθυνσης ή του συστήματος πέδησης.

– Η τεχνολογία της αυξανόμενης ηλεκτροποίηση των υποσυστημάτων του αυτοκινήτου, όπως είναι το σύστημα ψύξης της ΜΕΚ, το σύστημα πέδησης, το σύστημα διεύθυνσης, ώστε να μειωθούν οι απώλειες ισχύος από το θερμικό κινητήρα.

–  Η τεχνολογία της λειτουργίας Start-Stop (idle – off) με την οποία τα υβριδικά οχήματα έχουν τη δυνατότητα να σβήνουν το θερμικό κινητήρα κατά τη στάση και να τον επανεκκινούν όταν ο οδηγός δώσει την εντολή.

Αυτό γίνεται μέσω ενός ηλεκτροκινητήρα της τάξεως των 2,5 kW υπό τάση 12 V, ο οποίος αντικαθιστά τα συστήματα της μίζας και του εναλλάκτη των συμβατικών αυτοκινήτων. Η εξοικονόμηση καυσίμου για συνθήκες οδήγησης μέσα την πόλη, δηλαδή με επαναλαμβανόμενα φρεναρίσματα και εκκινήσεις, είναι της τάξης των 5 με 10%.

2.2. Micro Hybrids –  Μικρουβριδικό.

   Στα μικρουβριδικά έχουν σχεδόν υιοθετεί όλες οι προαναφερόμενες τεχνολογίες από το ήπιο υβριδικό.

Ξεχωρίζουν από την προηγούμενη κατηγορία επειδή διαθέτουν ηλεκτρικό σύστημα κίνησης, το οποίο δύναται να κινήσει το όχημα, ακόμη και από μόνο του μέχρι κάποια μικρή ταχύτητα.
Ο ηλεκτρικός κινητήρας, συνήθως, διαθέτει μικρή ισχύ της τάξεως των 10 με 20k W υπό τάση 100 με 200 V.

Η σύνδεση με τον θερμικό κινητήρα γίνεται άμεσα.
Η εξοικονόμηση καυσίμου όταν έχουμε οδήγηση μέσα στην πόλη φτάνει το 20 με 30.

Ένα παράδειγμα αυτής της κατηγορίας είναι το HONDA CIVIC IMA Integrated Motor Assist (κοινώς συντομογραφία IMA). Είναι μια ειδική εφαρμογή ενός παράλληλου υβριδικού  το οποίο χρησιμοποιεί ένα ηλεκτροκινητήρα/γεννήτρια τοποθετημένο μεταξύ κινητήρα και κιβωτίου και χρησιμοποιείται αντί για μίζας, εξισορρόπηση του κινητήρα και βοηθάει τον κινητήρα στην κίνηση.

Ο όμιλος PSA (Peugeot-Citrone) εξέλιξε έναπιο υβριδικό σύστημα που εξασφαλίζει έως 15% μειωμένη κατανάλωση και έως 15 g/kmOC2.
Το Eco Hybrid αποτελείται από ένα μικρό ηλεκτροκινητήρα ισχύος 10 kW (της Continental) που αντλεί ενέργεια από μπαταρίες λιθίου-ιόντων 48V.
Ο ηλεκτροκινητήρας μπορεί να εκκινήσει το αυτοκίνητο π.χ. από θέση στάθμευσης και να παρέχει κίνηση έως 20 km/h για μερικές εκατοντάδες μέτρα. Επίσης, μπορεί να παρέχει επιπλέον ισχύ κατά την επιτάχυνση.
Το σύστημα είναι συμβατό με βενζινοκινητήρες και πετρελαιοκινητήρες με μηχανική ή αυτόματη μετάδοση.

2.3. Full Hybrids – Πλήρως υβριδικό

  Στην κατηγορία αυτή είναι τα πιο «ισχυρά» υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα, καθώς διαθέτουν όλα τα πλεονεκτήματα των παραπάνω κατηγοριών και, επιπλέον, διαθέτουν ηλεκτρικό κινητήρα με ισχύ που πλησιάζει τα 50 kW υπό τάση 200 V με 300V και έχει την δυνατότητα  να κινεί από μόνος του το όχημα.

  Οι ηλεκτρικές μηχανές μπορεί να συνδέονται με το θερμικό κινητήρα με κάποιο σύστημα κατανομής της ροπής, όπως για παράδειγμα το πλανητικό ή επικυκλικό κιβώτιο (Κιβώτιο ταχυτήτων χωρίς γρανάζια).    Η κίνηση του οχήματος γίνεται είτε από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης είτε από τον ηλεκτρικό κινητήρα είτε και από τους δύο μαζί στην περίπτωση που χρειάζεται ισχύ.

  Ο συνδυασμός αυτών των μηχανών πέρα από τον συνδυασμό της κίνησης μπορεί να φορτίζονται οι μπαταρίες μέσω μιας γεννήτριας, η οποία καταναλώνει  μέρος της ισχύος του θερμικού κινητήρα.    Με τον τρόπο επιτυγχάνουν υψηλή οικονομία καυσίμου και πολύ «καθαρότερο» όχημα, με μια οικονομία καυσίμου που φτάνει τις  τιμές περίπου 30 – 50%.

  Στην περίπτωση των  ήπιων υβριδικών αλλά και στα πλήρως υβριδικά έχουμε μικρότερους θερμικούς κινητήρες με θετικά αποτελέσματα  στην οικονομία καυσίμου. Αυτό οφείλεται στην εξέλιξη της τεχνολογίας των θερμικών κινητήρων που έχει να κάνει με την αύξηση της απόδοσης τους αλλά και στους νέους ηλεκτροκινητήρες οι οποίοι υπονοηθούν τους θερμικούς.

2.4. Power  Hybrids – Ισχυρά υβριδικό

Η συνέχεια στο επόμενο άρθρο….