Sisteme de tracțiune electrică pentru autovehicule - hybrid synergy drive

1. Introducere [1],[3]

Sintagma automobil electric hibrid (HEV) este folosită, în mod current, pentru a defini un vehicul care are atât motor cu combustie internă, cat şi un motor electric. Primul aspect urmărit la proiectarea unui automobil electric hibrid este acela al managementului mai multor surse de energie, management care trebuie să ţină seama de ciclul de acţionare, de dimensiunea bateriei şi de managementul acesteia.

În privinţa vehiculelor nelectrice hibride, exista două scheme de bază, cea de serie figura 1.1 şi cea paralelă figura 1.2. Practic însă au aparut şi o mulţime de alte variante mixte. Până nu demult, vehiculele electrice hibride (HEV) erau clasificate in două categorii: HEV cu configuraţie serie şi HEV cu configuraţie paralelă. Recent, in urma realizării unor HEV care oferă atât avantajele configuraţiei serie, cât si ale configuratiei paralele, clasificarea a fost extinsă la trei categorii: serie, paralel şi serie-paralel.

Figura 1.1 Schema serie vehicul hibrid [1]

Regulator

tensiune

Sursă

tensiune

(baterii)

Motor

cu ardere internă

Convertor

electronic

Generator

Motor

electric

4

Figura 1.2 Schema paralelă vehicul hibrid [1]

Dar, de puţin timp, au apărut HEV cu structuri noi, care nu se pot reduce la cele trei structuri enumerate mai inainte, motiv pentru care HEV se clasifică, mai recent, în patru categorii [1]:

- hibrid serie

- hibrid paralel

- hibrid serie-paralel

- hibrid complex

Pentru a inţelege mai bine problema, prezentăm pe scurt soluţiile hibrid serie şi hibrid paralel, amintind şi de alte soluţii derivate din acestea. Motorul cu ardere internă antrenează un generator de putere nominal egală cu puterea de tracţiune. Acesta alimentează direct motorul prin intermediul convertorului electronic sau prin intermediul unui regulator de tensiune.

În afara zonelor urbane, motorul cu ardere internă este pornit antrenând generatorul, care alimentează atât motorul, cât şi bateriile, incărcându-le. În zona urbana, motorul cu ardere internă este oprit, iar motorul electric este alimentat numai de la baterii. Este de menţionat faptul că transmisia nu are cutie de viteze şi ambreiaj, dar sunt necesare două maşini electrice – motorul şi

Motor

electric

Motor cu ardere internă

C1

C2

Transmisie

mecanică

Convertor

electronic

Sursă

energie

(baterii)

5

generatorul – de puteri identice, egale cu puterea de tracţiune, deci autonomia creşte substanţial. În orice caz, chiar dacă motorul cu ardere internă ar merge tot timpul, poluarea datorată lui este mai mică, pentru că se poate alege un punct de functionare optim (ca poluare şi randament).

Motorul electric este plasat între motorul cu ardere internă şi cutia de viteze, prin intermediul cuplajului C1. Rolul cuplajului C1 este ca, în mediul interurban, motorul cu ardere interna să fie cuplat la transmisie, motorul electric fiind dezactivat.

În zonele urbane, motorul cu ardere interna poate fi chiar oprit, tracţiunea făcându-se numai electric. Avantajele oferite de aceasta structură sunt date de utilizarea unei singure maşini electrice (motorul) şi de flexibilitatea ei, care permite mai multe strategii de comandă, dar controlul cuplajelor este dificil de realizat, necesitând o schemă de comanda complicate, asistată de calculator.