Επαναφορτιζόμενο υβριδικό όχημα

Ένα επαναφορτιζόμενο υβριδικό όχημα με ηλεκτρική ενέργεια από εξωτερική πηγή (plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) είναι ένα υβριδικό ηλεκτροκίνητο όχημα το οποίο διαθέτει τόσο συσσωρευτές (μπαταρίες) όσο και έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Τα οχήματα αυτά επιτυγχάνουν ένα σημαντικό μέρος ή και το σύνολο της κίνησης τους ως αμιγώς ηλεκτροκίνητα οχήματα με συσσωρευτές, με αποτέλεσμα μηδενικές εκπομπές ρύπων.

Οι συσσωρευτές του μπορούν να επαναφορτιστούν μετά από σύνδεση σε ένα δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς επίσης και από τον ενσωματωμένο κινητήρα εσωτερικής καύσης και το δυναμό. Τα περισσότερα επαναφορτιζόμενα υβριδικά οχήματα είναι επιβατικά αυτοκίνητα, αλλά υπάρχουν και εκδόσεις επαναφορτιζόμενων υβριδικών επαγγελματικών οχημάτων, φορτηγών, λεωφορείων, τρένων, μοτοσικλετών, σκούτερ και στρατιωτικών οχημάτων.

Παρομοίως με τα αμιγώς ηλεκτροκίνητα οχήματα (BEV), τα plug-in υβριδικά ανακατευθύνουν τις εκπομπές από την εξάτμιση του αυτοκινήτου στα δυναμό που τροφοδοτούν το ηλεκτρικό πλέγμα. Αυτά τα δυναμό μπορεί να είναι ανανεώσιμα ή να έχουν χαμηλότερες εκπομπές σε σχέση με έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η φόρτιση του συσσωρευτή από το ηλεκτρικό δίκτυο μπορεί να κοστίζει λιγότερο σε σχέση με τη χρήση του κινητήρα του οχήματος, συμβάλλοντας έτσι στη μείωση του κόστους λειτουργίας. Τα PHEV διακρίνονται σε κατηγορίες ανάλογα µε την απόσταση που το όχημα μπορεί να διανύσει βασιζόμενο αποκλειστικά στην ηλεκτρική ενέργεια (π.χ. 40, 60 χιλιόμετρα κλπ.) και µε τη χωρητικότητα των συσσωρευτών τους (PHEV-40, PHEV-60 κλπ).

Plug-in υβριδικά οχήματα μαζικής παραγωγής ήταν διαθέσιμα στο κοινό της Κίνας και των Ηνωμένων Πολιτειών από το 2010. Μέχρι τα τέλη του 2017, υπήρχαν πάνω από 40 μαζικά παραγόμενα μοντέλα plug-in υβριδικών οχημάτων κατάλληλα για αυτοκινητοδρόμους. Τα μοντέλα με τις κορυφαίες πωλήσεις είναι τα Mitsubishi Outlander P-HEV, Chevrolet Volt και Toyota Prius PHV.

Έως τον Δεκέμβριο του 2019, το παγκόσμιο απόθεμα των επαναφορτιζόμενων υβριδικών οχημάτων ανερχόταν σε 2,4 εκατομμύρια μονάδες, αντιπροσωπεύοντας το ένα τρίτο του αποθέματος των ηλεκτρικών επιβατικών αυτοκινήτων στους παγκόσμιους δρόμους, με την Κίνα να έχει το μεγαλύτερο απόθεμα (767.900 μονάδες), ακολουθούμενη από τις Ηνωμένες Πολιτείες (567.740 μονάδες) και το Ηνωμένο Βασίλειο (159.910 μονάδες).

Τεχνολογία

Σύστημα μετάδοσης ισχύος 
Τα επαναφορτιζόμενα υβριδικά οχήματα βασίζονται στις ίδιες τρεις βασικές αρχιτεκτονικές συστημάτων παραγωγής και μετάδοσης ισχύος με αυτές των συμβατικών υβριδικών οχημάτων: προώθηση μόνο από ηλεκτρικούς κινητήρες, προώθηση τόσο από κινητήρα εσωτερικής καύσης, όσο και από ηλεκτρικούς κινητήρες που λειτουργούν ταυτόχρονα, και προώθηση με οποιονδήποτε από τους δύο παραπάνω τρόπους. Ενώ ένα απλό υβριδικό όχημα φορτίζει τον συσσωρευτή του (μπαταρία) μόνο από τον κινητήρα του, ένα plug-in υβριδικό μπορεί να αποκτήσει σημαντική ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την επαναφόρτιση της μπαταρίας του από εξωτερικές πηγές.

Συστήματα φόρτισης 
Ο φορτιστής του συσσωρευτή μπορεί να είναι ενσωματωμένος στο όχημα ή εξωτερικός. Σε έναν ενσωματωμένο φορτιστή το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) μετατρέπεται σε συνεχές ρεύμα (DC), με αποτέλεσμα να φορτίζεται ο συσσωρευτής. Οι ενσωματωμένοι φορτιστές περιορίζονται σε χωρητικότητα ανάλογα με το βάρος και το μέγεθός τους, καθώς και λόγω της περιορισμένης χωρητικότητας των τυπικών πριζών AC. Οι εξωτερικοί φορτιστές μπορούν να είναι όσο μεγάλοι και ισχυροί επιθυμεί ο χρήστης, αλλά δεν είναι φορητοί.

Η χρήση του μετατροπέα του ηλεκτρικού κινητήρα επιτρέπει στις περιελίξεις του κινητήρα να λειτουργούν ως πηνία μετασχηματιστή και στον υπάρχων μετατροπέα υψηλής ισχύος ως φορτιστή AC-DC. Δεδομένου ότι αυτά τα εξαρτήματα υπάρχουν ήδη στο αυτοκίνητο και έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται οποιαδήποτε ικανότητα ισχύος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ενός πολύ ισχυρού ενσωματωμένου φορτιστή, χωρίς σημαντικό πρόσθετο βάρος ή μέγεθος.

Τρόποι λειτουργίας 
Ένα plug-in υβριδικό μπορεί να λειτουργεί σε κατάσταση εκφόρτισης συσσωρευτή (charge-depleting ή EV mode) οπότε και λειτουργεί αποκλειστικά με ηλεκτρική ενέργεια, ή σε κατάσταση διατήρησης φόρτισης (charge-sustaining mode). Συνδυασμοί αυτών των δύο τρόπων αποτελούν τη μεικτή λειτουργία. Αυτά τα οχήματα μπορούν να σχεδιαστούν ώστε να κινούνται σε μεγάλες αποστάσεις με αμιγώς ηλεκτρική λειτουργία, είτε μόνο με χαμηλές ταχύτητες είτε με οποιαδήποτε ταχύτητα. Αυτές οι λειτουργίες διαμορφώνουν τη στρατηγική αποφόρτισης της μπαταρίας του οχήματος και η χρήση τους έχει άμεση επίδραση στο μέγεθος και τον τύπο της απαιτούμενης μπαταρίας: 

Η λειτουργία εκφόρτισης συσσωρευτή επιτρέπει σε ένα πλήρως φορτισμένο PHEV να λειτουργεί αποκλειστικά (ή, ανάλογα με το όχημα, σχεδόν αποκλειστικά) με ηλεκτρική ισχύ έως ότου η κατάσταση φόρτισης του συσσωρευτή του μειωθεί σε ένα προκαθορισμένο επίπεδο, οπότε και θα ενεργοποιηθεί ο κινητήρας εσωτερικής καύσης του οχήματος. Η λειτουργία αυτή συνιστά την αμιγώς ηλεκτρική αυτονομία του οχήματος. Αυτή είναι η μόνη λειτουργία στην οποία μπορεί να λειτουργήσει ένα αμιγώς ηλεκτροκίνητο όχημα με συσσωρευτή (BEV), γεγονός στο οποίο οφείλεται και το περιορισμένο εύρος τους.

Η μεικτή λειτουργία περιγράφει την κίνηση με συνδυασμό πολλαπλών λειτουργιών. Για παράδειγμα, ένα όχημα μπορεί να ξεκινήσει ένα ταξίδι με χαμηλή ταχύτητα σε λειτουργία εκφόρτισης συσσωρευτή, στη συνέχεια να εισέλθει σε έναν αυτοκινητόδρομο και να λειτουργήσει με μεικτή λειτουργία. Ο οδηγός μπορεί να αφήσει τον αυτοκινητόδρομο και να οδηγήσει χωρίς συμμετοχή του κινητήρα εσωτερικής καύσης έως ότου εξαντληθεί η αμιγώς ηλεκτρική αυτονομία. Το όχημα μπορεί έπειτα να επιστρέψει σε κατάσταση διατήρησης φόρτισης μέχρι την άφιξή του στον τελικό του προορισμό. Αντίθετα, ένα ταξίδι σε λειτουργία εκφόρτισης συσσωρευτή θα περιοριζόταν εντός της αμιγώς ηλεκτρικής αυτονομίας του PHEV.

Δείτε επίσης 
 Υβριδικό αυτοκίνητο
 Ηλεκτρικό αυτοκίνητο
 Ηλεκτροκίνητο όχημα µε συσσωρευτές
 Ηλεκτρικός κινητήρας

Παραπομπές

Βιβλιογραφία 
 American Council for an Energy-Efficient Economy, Plug-in Electric Vehicles: Challenges and Opportunities, June 2013.
 Argonne National Laboratory, Cradle-to-Grave Lifecycle Analysis of U.S. Light-Duty Vehicle-Fuel Pathways: A Greenhouse Gas Emissions and Economic Assessment of Current (2015) and Future (2025–2030) Technologies  (includes estimated cost of avoided GHG emissions from BEVs and PHEVs), June 2016.
  
 International Council on Clean Transportation, Driving Electrification – A Global Comparison of Fiscal Incentive Policy for Electric Vehicles, May 2014.
 International Energy Agency (IEA) and Electric Vehicles Initiative (April 2013), Global EV Outlook 2013 – Understanding the Electric Vehicle Landscape to 2020.
 Nevres, Cefo (2009). «Two Cents per Mile: Will President Obama Make it Happen With the Stroke of a Pen?». Nevlin. ISBN 978-0-615-29391-2.
 Sandalow, David B., ed. (2009). «Plug-In Electric Vehicles: What Role for Washington?» (1st. ed.). The Brookings Institution. ISBN 978-0-8157-0305-1.
 Michalek, Jeremy (February 2015). «CMU team finds regional temperature differences have significant impact on EV efficiency, range and emissions». Green Car Congress.

Τεχνολογία οχημάτων
Επαναφορτιζόμενα υβριδικά οχήματα