s
19 708 Pages

véhicule hybride
Moteur à combustion interne avec un moteur / générateurs électriques

un véhicule hybride, plus spécifiquement véhicule propulsion hybride est un véhicule équipé d'un système de propulsion à deux composants ou plus, par exemple moteur électrique avec moteur thermique, que le travail en synergie entre eux.

Les véhicules dont deux formes coexistent ou plus d'accumulation énergie, mettre fin à la génération de énergie mécanique, Ils sont appelés véhicules hybrides. À ne pas confondre avec les véhicules bimodale, qui sont des véhicules qui peuvent fonctionner avec l'énergie fournie par l'extérieur ou avec une batterie à bord, comme le trolleybus avec des piles[1].

Propulsion électrique-thermique

véhicule hybride
Dessin schématique d'un moteur hybride thermique / électrique

Le principal avantage des véhicules hybrides est l'élimination des défauts inhérents à la nécessité d'un départ arrêté (qui, dans les véhicules conventionnels avec seulement le moteur à combustion interne est mis en oeuvre au moyen d'embrayage et le premier engrenage) soumis à des lois physiques frottement gravitationnelle ( « de moment d'inertie « ) qui oppose une résistance décroissante à vitesse croissante (pour lequel un corps immobile a la plus grande résistance au mouvement). Le moteur à vapeur et le moteur électrique ne présentent pas de problèmes particuliers en début debout, à la différence des moteurs à combustion interne, qui présentent un tel caractère critique (ce qui représente le plus l'aube au frein de voiture à son développement). Dans la voiture avec un moteur à combustion couplé au départ dans les deux propulseurs électriques, ils sont aptes à coexister car ils ont précisément dans quelles caractéristiques complémentaires. la Moteur à combustion interne transformeénergie chimique la carburant (remarquable densité d'énergie approvvigionabile et facilement à partir du réseau d'alimentation) avec un efficacité acceptable, notamment dans certains points de fonctionnement (à faible vitesse est plus efficace que le électrique, la haute endothermique). Le moteur électrique convertit plutôt avec une plus grande efficacité et de l'énergie de polyvalence à bord en quantités mineures. chaque Machine électrique lui-même est capable de travailler en traction et de la production (aussi bien que dans les deux directions), puis chaque véhicule hybride tente d'exploiter les ralentissements de la capacité de « marche » avec le moteur électrique ( "force contre-électromotrice« Grâce à système KERS), L'énergie Sinon générer dissipée en chaleur dans les freins. Un autre avantage est la possibilité, même à des vitesses élevées sur de courtes distances, faire à l'appui de l'accélération a besoin du moteur à combustion interne par le moteur électrique.

L'énergie électrique peut être stocké avec l'utilisation de divers dispositifs qui peuvent également être utilisés simultanément.

  • batteries: Avoir une densité d'énergie inférieure à celle du carburant, peut être dimensionné pour accumuler le maximum énergie, échanger le maximum puissance ou avec un compromis entre les deux extrêmes. Les batteries fonctionnent avec des processus électrochimique répartis à l'intérieur eux et n'est pas trivial de vérifier toutes les conditions, telles que la température, afin de limiter autant que possible la désintégration de électrodes et électrolytes.
  • supercondensateurs: Par rapport aux batteries, ils ont une densité d'énergie, mais ils peuvent transférer et recevoir plus de puissance. Ils sont basés sur un processus physique plus contrôlable.
  • Les volants d'inertie entraînés électriquement: l'énergie est stockée sous forme d'énergie cinétique d'un volant entraîné en rotation par un moteur électrique, il est un processus entièrement mécanique et présente encore des problèmes différents de la commande précédente.

En fonction du degré d'hybridation (puissance du moteur électrique par rapport à la puissance totale installée) et la capacité du système de propulsion hybride pour stocker l'énergie électrique sont définies de manière informelle certains niveaux d'hybridation:

  • pleine hybridation (hybride), Où le circuit électrique est, par exemple., Pour le seul capable de faire avancer le véhicule sur un cycle de conduite standardisé, en faisant abstraction de l'autonomie des batteries
  • légère hybridation (mild hybride), Où le mode purement électrique de fonctionnement ne sont pas en mesure de suivre un cycle de conduite complet normalisé
  • hybridation minimale (hybride minimale), Souvent confondu avec la propulsion traditionnelle fournie avec start-stop système, caractérisé par une diminution de la distance en mode électrique pur, et par un degré d'hybridation diminue.

Véhicules avec fonction arrêter et démarrer Ils sont également appelés improprement « hybrides micro », mais cette fonction, aussi typique de nombreux véhicules hybrides, est obtenu par des composants traditionnels et certainement pas avec un système de propulsion différent.

Il existe deux principaux systèmes de construction pour l'intégration d'un moteur thermique et une machine électrique: hybride série et hybride parallèle. La combinaison des deux donne lieu à 'hybride mixte.

série hybride

véhicule hybride
Schéma d'une série hybride
véhicule hybride
Un véhicule électrique avec prolongateur de portée externe

Cette technologie, appelée aussi « range extender »[2], Il est très similaire à celui utilisé dans locomotives diesel-électrique. Dans ce type de moteur à combustion interne ne soit pas relié aux roues, il a pour tâche de générer le courant à alimenter le moteur électrique, qui le transforme en mouvement, tandis que l'énergie nécessaire est utilisé pour recharger la batterie.

Dans les moments où il est nécessaire une grande quantité d'énergie, il est tiré à la fois le moteur à combustion interne soit par piles. Étant donné que les moteurs électriques sont en mesure de fonctionner sur une grande partie des régimes de rotation, cette structure permet d'éliminer ou de réduire la nécessité d'une transmission complexe. Pour cette raison, il permettrait l'utilisation de moteurs à turbine plus efficaces plutôt que de solution de rechange, en fait, l'efficacité de moteurs à combustion interne Autres modifications pour faire varier le nombre de tours, dans les systèmes hybride série le régime du moteur thermique sont fixés afin d'obtenir toujours le maximum d'efficacité de ne pas avoir à subir ni accélération ni décélération; cette propriété serait exploitée avec une efficacité encore plus grande du moteur à turbine. Compte tenu de cette condition et pour compenser la transformation de l'énergie supplémentaire, vous pouvez utiliser un moteur thermique (générateur) qui a une bande très étroite de l'exploitation / exploitation par rapport au total des régimes et pour cette raison a une plus grande efficacité des moteurs à combustion interne conventionnels, pour au moins dans la gamme de vitesses du moteur, de manière idéale un moteur à turbine.

Dans certains prototypes de petits moteurs électriques à chaque roue sont installés. L'avantage important de cette configuration est en mesure de contrôler la puissance fournie à chaque roue. Un objectif possible pourrait être de simplifier le contrôle de traction ou de marche / arrêt toutes roues motrices.

L'inconvénient majeur de série hybride Elle consiste à l'efficacité grave de réduction par rapport aux seuls moteurs à combustion interne dans une des conditions de vitesse élevée et constante (comment faire 130 km / h en autoroute). Ceci est causé par le fait que dans la partie conversion de mouvement thermique-électrique de l'énergie est perdue alors qu'il ne se produit pas avec une transmission directe. Cet inconvénient est pas présent dans hybride parallèle. la série hybride Ils sont les plus efficaces pour les véhicules qui nécessitent un freinage continu aller et, comme les véhicules à usage urbain, bus et taxi et certains véhicules de travail lourds tels que Terex 33-19 "Titan", Hitachi EH5000 ACII, Liebherr T 282B et BelAZ 75710.

De nombreux modèles série hybride ont, dans chaque chambre, un bouton pour arrêter le moteur à combustion interne. La fonction est utilisée en particulier pour la circulation dans les zones à trafic limité. La gamme est limitée à la charge de la batterie; le moteur à combustion interne, cependant, peut être réactivée avec la même pression de bouton. Le moteur thermique est également mis automatiquement hors tension pendant les arrêts.

hybride parallèle

véhicule hybride
Schéma d'un hybride parallèle

Cette architecture est parmi les plus utilisés dans les voitures hybrides. Elle est caractérisée par un noeud mécanique du couplage de puissance, pour lesquels les deux moteurs (électrique et thermique) apportent couple aux roues. Le moteur thermique peut également être utilisé pour recharger la batterie en cas de nécessité. La réalisation du noeud constructif mécanique et sa position au sein du système de propulsion hybride servent à distinguer de pré-transmission parallèle (moteur électrique en amont de l'échange), après la transmission (moteur électrique en aval du changement) et post-roues ( les deux essieux ont deux moteurs mécaniquement indépendants, le couplage est ainsi constitué par la route). la hybrides parallèles Ils peuvent être classés en fonction de l'équilibre des deux moteurs pour fournir la puissance motrice. Dans la plupart des cas, par exemple, Moteur à combustion interne Il est la partie dominante et le moteur électrique a la fonction simple de fournir une plus grande puissance en cas de besoin (principalement au début, l'accélération et la vitesse maximale).

La majorité des projets combiner un grand générateur électrique et un moteur électrique dans une seule unité, souvent situé entre le moteur à combustion interne et la transmission, à la place du badminton, le remplacement à la fois le démarreur est l 'alternateur à la fois le volant d'inertie. En général, le changement est continu automatique (Considérer qu'en raison du départ électrique dans tous les cas serait éliminée du premier engrenage, dans de nombreux cas, également la deuxième, et dans des formulations plus récentes également des troisième et quatrième déterminer une roue dentée qui élimine la nécessité de chaque type de transmission différentielle).

L'avantage réside dans l'élimination des faibles vitesses (ceux qui consomment plus de carburant) et de la consommation ou encore à roues à une exploration. Il permet également des déplacements inférieurs à la vitesse maximale du moteur à combustion interne peut être supporté par le moteur électrique (même si seulement pour quelques kilomètres). Cela rend le véhicule adapté à la vie urbaine plutôt que les longs trajets autoroutiers.

hybride mixte

véhicule hybride
Schéma d'un hybride mixte

la hybrides mélangés Ils sont caractérisés par un noeud mécanique, comme dans l'hybride parallèle, et un noeud électrique, comme dans l'hybride série. Comme ces derniers, ils ont deux machines électriques. La méthode de construction pour obtenir un double couplage peut varier. Un exemple relativement simple est donnée par l'architecture Toyota Prius, ce qui rend le couplage mécanique entre le moteur à combustion interne, les deux machines électriques et l'arbre de la transmission finale par la combinaison d'un train épicycloïdal et un réducteur. Le succès de la Prius et d'autres Toyota avec la même architecture, 10 millions de voitures de 1997 à 2017[3], Il rend ce système le plus répandu.

Gestion de l'énergie

La gestion des flux d'énergie entre les différents convertisseurs (moteur à combustion interne, le moteur / le / s électriques, transmission) et des accumulateurs (batteries, supercapacités) pour répondre à une demande donnée de puissance (couple et vitesse) par le conducteur est tâche du contrôleur de supervision. Un tel contrôleur, typique des véhicules hybrides, se trouve, par rapport à une structure de contrôle dans un couple traditionnel, dans une position intermédiaire entre les algorithmes d'interprétation de la volonté du conducteur (transformation de la position des pédales d'accélération et de la demande du couple de freinage) et les des composants individuels (commande de moteur, la transmission, les freins). Les algorithmes de gestion de l'énergie sont inspirés des critères de minimisation de la consommation mondiale d'énergie (carburant et électricité) liés par l'évolution de l'état d'équilibre moyen de charge des batteries, ainsi que les limites physiques des composants et des contraintes imposées par besoins de conduite agréable (de l'agrément de conduite).

Les algorithmes de gestion de l'énergie développés appartiennent à ce jour à deux catégories distinctes, avec la possibilité d'approches mixtes:

  • stratégies heuristiques, basée sur la traduction spécifique à différents niveaux et sur des règles empiriques dictées par l'expérience des concepteurs
  • Stratégies optimisées en fonction de l'application d'algorithmes mathématiques un contrôle optimal.

D'autres types

D'autres modèles possibles de véhicules hybrides sont les suivants:

  • Moteur à combustion interne - accumulateurs élastiques,
  • Moteur à combustion interne - badminton,
  • Moteur à combustion interne - moteur pneumatique[4].

Les véhicules flex fuel thermique (essence/lpg, essence /méthane, gas-oil/kérosène, essence /hydrogène, Ils sont parfois distingués des autres types de véhicules hybrides à être appelé « bi-combustible ».

notes

  1. ^ M. Guiggiani, Dynamique des véhicules, op. cit.
  2. ^ Opel Ampera: l'avenir est déjà là
  3. ^ Toyota vole plus de 10 millions de voitures hybrides - Eco Mobilité, en ANSA.it, 14 février 2017. Récupéré le 1 Avril, 2017.
  4. ^ Citroen C3 Hybrid Air: La voiture hybride à air comprimé, different-car.com, 11 mars 2013. Récupéré le 10 Janvier 2016.

bibliographie

Lino Guzzella, Antonio Sciarretta Systèmes de propulsion des véhicules. Introduction à la modélisation et l'optimisation (En anglais), 2e éd., Berlin-Heidelberg-New York, Springer, 2007. ISBN 3642094155.

Mehrdad Ehsani, Gao Yimin, Ali Emadi, Modern Electric, électriques hybrides et les véhicules à pile à combustible: Principes fondamentaux, la théorie et la conception (En anglais), 2e éd., CRC Press, 2009. ISBN 1420053981.

Massimo Guiggiani, la dynamique du véhicule, Città Studi Edizioni, Torino 2007. ISBN 9788825173000

Articles connexes

D'autres projets

  • Wikiversité Wikiversité Il contient des citations liées à véhicule hybride
  • Il contribue à Wikimedia Commons Wikimedia Commons: Il contient des images ou d'autres fichiers véhicule hybride

liens externes

autorités de contrôle GND: (DE4160835-5 · BNF: (FRcb125265027 (Date)