Nei veicoli ibridi la motorizzazione tradizionale e la motorizzazione elettrica vengono combinate fra loro. Ciò permette di cogliere alcuni vantaggi dell’elettrificazione, come la possibilità di recuperare energia durante le fasi passive della marcia, mantenendo però tutte le prerogative di un veicolo tradizionale, e in particolare la lunga autonomia e la possibilità di fare il pieno molto rapidamente.
A bordo di un veicolo ibrido le due motorizzazioni collaborano fra loro, i motori elettrici entrano in gioco nelle accelerazioni fornendo spinta aggiuntiva, ma anche durante le frenate e le decelerazioni, quando possono essere invertiti e utilizzati come generatori elettrici che, mentre frenano il veicolo, ricaricano le batterie.
Ma ci sono anche altre modalità di collaborazione. Per brevi tratte a bassa velocità, per esempio, i veicoli ibridi possono procedere solo in modalità elettrica, evitando che il motore a combustione resti acceso per erogare una potenza minima. In altri casi, invece, il sistema preferisce mantenere in funzione il motore a combustione distribuendo la potenza in parte sulle ruote e in parte sulle batterie, ricaricandole.
La scelta del regime di collaborazione dipende dall’andatura e dalla disponibilità di risorse (come la carica e le dimensioni della batteria) ma è sempre orientato a ottenere la massima efficienza e a ridurre al minimo il consumo di carburante, e la sua regolazione vede un ruolo preponderante dell’elettronica di potenza, responsabile di gestire ogni trasferimento di energia in entrata e in uscita dalle batterie del veicolo.
Seppure ispirati agli stessi principi, oggi si trovano in commercio varie classi di veicoli ibridi.
Mild hybrid: sono veicoli dotati di un piccolo pacco batterie e di motori elettrici di potenza ridotta, non sufficienti per muovere da soli il veicolo, ma sufficienti a dare un contributo alle accelerazioni e a recuperare parte dell’energia di frenata.
Full Hybrid: sono veicoli dotati di motori elettrici di potenza analoga a quella del motore a combustione interna. Possono procedere per brevi tratte in modalità puramente elettrica e consentono di recuperare energia in modo efficiente durante le fasi passive dell’andatura (frenate, decelerazioni, discese) permettendo un risparmio di carburante quantificabile tra il 20 e il 30%.
Plug-in Hybrid: sono veicoli ibridi dotati di potenti motori elettrici e di un pacco batteria sufficiente a garantire un’autonomia di alcune decine di chilometri in modalità puramente elettrica. A differenza dei veicoli mild Hybrid e full Hybrid si possono ricaricare collegandoli a una presa di alimentazione, oltrechè sfruttando in modo molto efficiente un piccolo contributo di potenza del motore termico tipicamente nei lunghi tragitti a potenza costante. Nell’uso quotidiano, dove gli spostamenti raramente superano i 30-40km, questi veicoli sono di fatto assimilabili a dei veicoli elettrici puri (full Electric) ma mantengono la possibilità di rifornirsi di carburante tradizionale per gli spostamenti più lunghi.
Esempi di dispositivi associati all’elettronica di potenza nei veicoli ibridi
Elettronica di potenza a controllo digitale per scooter/microcar elettrico, potenza 5 / 15 kW.
Alimentati da batteria al Litio 50V e dotato di un DC/DC converter ottimizzato, possono alimentare e controllare un motore a tensione più elevata (ordine delle centinaia di volt) e di tecnologia avanzata quale la riluttanza rifasata per un più ampio ed efficiente campo di utilizzo da motore e da generatore. Integrano anche un caricabatteria da rete per la ricarica da punti AC (presa domestica o colonnina di ricarica).
Elettronica di potenza a controllo digitale per veicoli, potenza 50 / 200 kW.
Alimentati da batteria al Litio 250÷450V, controllano uno o più motori di trazione ad elevato rendimento sia per configurazioni ibrido serie che ibrido parallelo. Sono disponibili anche in esecuzione apposita per applicazioni imbarcate (motoscafi, taxi del mare).ì