Hybrid Electric Vehicle (HEV)

Il   veicolo   elettrico   ibrido   combina   un   sistema   di   propulsione   a   combustione   interna   convenzionale  con  un  sistema  elettrico,  combinando  i  benefici  di  un  elevato  risparmio  di   carburante  e  basse  emissioni  con  la  potenza  e  l’autonomia  di  veicoli  convenzionali.   Al   momento   esiste   una   ampia   varietà   di   veicoli   elettrici   ibridi   prodotti   dalle   principali   case   automobilistiche,   che   hanno   visto   una   importante   fonte   di   redditività   nell’ambito  

delle  tecnologie  ibride  ed  environment  friendly.  Tra  tutte  Toyota  con  il  modello  “Prius”,   l’auto  ibrida  più  venduta  al  mondo.  

Sebbene   gli   HEV   siano   spesso   più   costosi   dei   veicoli   convenzionali,   parte   dei   costi   possono   essere   recuperati   dai   guidatori   attraverso   il   risparmio   sul   carburante   e   gli   incentivi  statali.  

Per  quanto  riguarda  il  funzionamento,  gli  HEV  sono  alimentati  come  detto  da  un  motore   a   combustione   interna   e   da   un   motore   elettrico,   che   utilizza   l’energia   immagazzinata   nelle  batterie.  Tale  potenza  supplementare  fornita  dal  motore  elettrico  dà  la  possibilità   di   utilizzare   impianti   motore   di   minori   dimensioni   e   la   batteria   può   dare   maggior   potenza   per   il   sistema   di   illuminazione   oltre   che   ridurre   il   funzionamento   a   vuoto   del   motore  quando  fermo.  Questi  elementi  assieme  comportano  vantaggi  in  termini  di  fuel   economy  senza  pregiudicare  le  performance  automobilistiche.  

Tra  le  tecnologie  più  avanzate  utilizzate  nei  veicoli  di  questo  tipo  abbiamo:  

-­‐ il   freno   rigenerativo:   nel   veicolo   elettrico   ibrido   non   possono   essere   utilizzate   fonti  esterne  di  elettricità  per  il  caricamento  della  batteria  e  così  il  veicolo  utilizza   il   freno   rigenerativo   e   il   motore   a   combustione   interna   per   caricarsi.   L’energia   che  normalmente  andrebbe  persa  in  fase  di  frenata  viene  catturata,  utilizzando  il   motore  elettrico  come  un  generatore  e  immagazzinando  tale  energia  all’interno   della   batteria.   In   questo   modo   tali   veicoli   ibridi   non   hanno   bisogno   di   essere   collegate  ad  una  spina  elettrica  per  essere  ricaricati.  

-­‐ Electric   Motor   Drive/Assist:   il   motore   elettrico   fornisce   potenza   aggiuntiva   in   modo   da   aiutare   la   macchina   nelle   fasi   di   accelerazione,   sorpasso   o   in   salita.   In   alcuni  veicoli  il  motore  da  solo  fornisce  abbastanza  potenza  per  la  guida  a  basse   velocità   e   in   condizioni   di   traffico   molto   intenso,   dove   i   motori   a   combustione   interna  sarebbero  meno  efficienti.  

-­‐ Automatic  start/shut-­‐off.  Indica  lo  spegnimento  automatico  del  motore  quando  il   veicolo  si  ferma  e  successivamente  riparte  premendo  sull’acceleratore.  Ciò  evita   consumi  inutili  di  energia  per  il  funzionamento  al  minimo  del  motore.  

I   veicoli   possono   essere   leggermente   o   completamente   ibridi   e   dà   ciò   derivano   configurazioni  del  veicolo  differenti.  Con  i  primi,  definiti  “mild  hybrids”,  si  ha  un  utilizzo   della  batteria  e  del  motore  elettrico  per  dare  maggior  potenza  al  veicolo  e  permettere  al   motore  di  spegnersi  quando  il  veicolo  è  fermo  in  corrispondenza  dei  semafori  o  in  caso  

di   traffico   congestionato.   I   sistemi   mild   hybrids   non   possono   alimentare   l’automobile   tramite  l’utilizzo  della  sola  elettricità,  sono  meno  costosi  dei  full  hybrids  ma  con  benefici   sul  risparmio  di  energia  molto  minori:  fino  al  15  percento  nella  guida  urbana.  I  risparmi   di  carburante  sono  generalmente  più  bassi  rispetto  al  full  hybrid  in  quanto  tale  design   non  facilita  alti  livelli  di  freno  rigenerativo  né  l’uso  di  motore  a  combustione  interna  più   piccoli  ed  efficienti.  

I   “full   hybrids”   sono   veicoli   sospinti   solo   dal   motore,   solo   dalle   batterie   o   da   una   combinazione  di  entrambi.    I  motori  elettrici  sono  più  potenti  e  le  batterie  di  maggiori   dimensioni,  permettendo  la  guida  del  veicolo  per  brevi  tratti  a  bassa  velocità  anche  con   la   sola   alimentazione   elettrica.   Sistemi   di   questo   tipo   sono   il   Hybrid   Synergy   Drive   di   Toyota,   l’Hybrid   System   di   Ford   utilizzati   poi   sulle   rispettive   automobili   prodotte:   Toyota   Prius,   Ford   Escape   Hybrid   e   Ford   Fusion   Hybrid.   Tali   autovetture   necessitano   perciò   di   un   grande   battery-­‐pack   ad   alta   capacità   e   hanno   un   percorso   di   passaggio   dell’energia  diviso  che  permette  più  flessibilità  nella  trasmissione.  

Il   sistema   Hybrid   Sinergy   Drive   di   Toyota   è   particolarmente   interessante   dal   punto   di   vista   innovativo   e   ambientale:   esso   è   un   sistema   completamente   ibrido   e   utilizza   due   motori   in   armonia   l’uno   con   l’altro   –   un   motore   elettrico   alimentato   a   batteria   e   un   motore  a  combustione  a  benzina.  A  differenza  di  altre  auto  ibride,  entrambi  i  motori  nel   sistema  Hybrid  Synergy  Drive  possono  alimentare  l’auto  singolarmente  o  assieme.  Tale   tecnologia   è   particolarmente   intelligente   poiché   segnala   all’automobile   quando   cambiare  da  un  tipo  di  potenza  all’altro  e  quando  combinare  la  potenza  dei  due  motori   per   raggiungere   la   massima   efficienza,   ciò   permette   di   raggiungere   alti   livelli   di   performance  su  strada  minimizzando  il  consumo  di  carburante  e  l’inquinamento  da  gas   di   scarico.   In   condizioni   di   traffico   lento   per   esempio,   quando   un’   auto   ibrida   Toyota   viaggia   solamente   ad   energia   elettrica,   crea   zero   emissioni   e   non   utilizza   benzina,   qualcosa  che  non  sarebbe  possibile  con  una  “mild  hybrid”.    

La  batteria  viene  ricaricata  mentre  sta  funzionando  il  motore  a  benzina  e  quando  l’auto   frena  l’energia,  che  solitamente  viene  verrebbe  dispersa  come  calore,  qui  si  converte  in   elettricità  da  usare  successivamente.  

Per  il  fatto  che  la  batteria  venga  ricaricata  parecchie  volte  dal  motore  a  benzina  quando   procede  per  inerzia  e  dal  freno  rigenerativo  quando  rallenta,  le  auto  ibride  Toyota  con   questa   tecnologia   non   hanno   bisogno   di   essere   collegate   alla   rete   di   alimentazione   elettrica.  

Il   sistema   di   gestione   del   motore   riesce   anche   a   riconoscere   quando   l’auto   è   ferma,   spegnendosi   per   conservare   energia   e   riprendendo   quando   necessario.   Entrambi   i   motori  nelle  auto  elettriche  sono  stati  costantemente  migliorati  rispetto  all’introduzione   della   tecnologia   e   come   risultato   ogni   unità   fornisce   importanti   quantità   di   energia   utilizzando  lo  stretto  necessario  di  carburante  nel  processo.