ایستگاه
خواندن 6 دقیقه
.
2 سال پیش
.
8 بازدید

خودروی هیبریدی چیست و چگونه کار می‌کند؟

خودروی هیبریدی چیست و چگونه کار می‌کند؟

امروزه به دلایل مختلف از جمله بحران جهانی گرمایش زمین و کمبود سوخت‌های فسیلی، بسیاری از خودروسازان مطرح جهان به ساخت خودروهای هیبریدی و تمام برقی روی آورده‌اند. خودروهای هیبریدی علاوه بر کاهش آلودگی، عملکرد و اثربخشی بهتری نسبت به خودروهای احتراقی داشته و تا حد زیادی در مصرف سوخت صرفه‌جویی می‌کنند. اما خودروی هیبریدی چیست و چگونه عمل می‌کند؟

تعریف ساده از خودروی هیبریدی

کلمه هیبرید (Hybrid) به معنی ترکیب دو عنصر با یکدیگر است. خودروهای هیبریدی نیز به خودروهایی گفته می‌شود که پیشرانه آن‌ها ترکیبی از یک موتور احتراقی و یک یا چند موتور الکتریکی است. انرژی موتور احتراقی از طریق سوخت‌های فسیلی مثل بنزین و انرژی موتور یا موتورهای برقی از طریق باتری تأمین می‌شود.

اساس ساخت خودروی هیبریدی بر این اصل بنا شده که موتورهای مختلف در سرعت‌های مختلف بهتر کار می‌کنند. موتور الکتریکی کارایی بیشتری در تولید گشتاور یا قدرت چرخش دارد، حال‌آنکه موتور احتراقی در سرعت بالا بهتر از موتور برقی عمل می‌کند. تعویض به‌موقع بین موتورها در هنگام افزایش سرعت، یک وضعیت بُرد – بُرد را از لحاظ بهره‌وری انرژی رقم زده و بازده سوخت را افزایش می‌دهد.

خودروهای هیبریدی در سرعت پایین از موتور یا موتورهای برقی استفاده می‌کند. این خودروها بیشترین اثربخشی و کارایی را در جاده‌های شهری و پرترافیک دارند، چرا که سرعت رانندگی محدود است. بدین ترتیب مصرف سوخت آلاینده به‌شدت کاهش می‌یابد. اگر سطح شارژ باتری از حد خاصی پایین‌تر برود و یا راننده با فشار روی پدال گاز، سرعت خودرو را از حد خاصی بالاتر ببرد، موتور برقی از مدار خارج شده و وظیفه تأمین انرژی به موتور احتراقی واگذار می‌شود.

انواع خودروهای هیبریدی و نحوه عملکرد آنها

خودروهای هیبریدی انواع مختلفی داشته و طراحی و چیدمان اجزای پیشرانه آن‌ها متفاوت است.

خودروهای هیبریدی موازی (Parallel Hybrid)

در اکثر طراحی‌های مرسوم و رایج، موتور یا موتورهای برقی و موتور بنزینی به یک گیربکس مشترک متصل هستند. این گیربکس می‌تواند اتوماتیک (AT)، دستی (MT) یا ضریب متغیر پیوسته (CVT) باشد. یکی از گیربکس‌های هیبریدی بسیار محبوب و متداول، گیربکس CVT ‌ با قابلیت تقسیم قدرت است که در خودروهای تویوتا پریوس و شورولت   استفاده می‌شود.

نوع گیربکس و اندازه موتور بنزینی، تعیین‌کننده شتاب گیری، صدا و حس خودروی هیبریدی موازی است. برندهایی مثل تویوتا، لکسوس، هیوندای، کیا، فورد، هوندا، لینکولن، نیسان و اینفینیتی از طراحی موازی برای خودروهای هیبریدی استفاده می‌کنند.

خودروهای هیبریدی سری (Series Hybrid)

در این طراحی، وظیفه حرکت خودرو بر عهده موتور یا موتورهای برقی است، ولی هیچ‌گونه ارتباط مکانیکی فیزیکی بین موتور و چرخ‌ها وجود ندارد. موتور بنزینی صرفاً برای شارژ باتری‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد. نتیجه این طراحی، یک تجربه رانندگی نرم با شتاب قدرتمند است. لرزش خاصی در هنگام دخالت موتور بنزینی احساس نمی‌شود.

ناگفته نماند که دخالت موتور بنزینی ارتباط چندانی با فشردن پدال گاز توسط راننده ندارد، چراکه موتور بنزینی به باتری‌ها خدمت‌رسانی می‌کند. بدین ترتیب ممکن است حین رانندگی با سرعت ثابت، دور موتور بالا برود. این رفتار از نگاه برخی افراد، کمی نگران‌کننده و نامطلوب است. خودروهایی نظیر بی‌ام‌و I3 از پیشرانه هیبریدی سری استفاده می‌کنند.

خودروهای پلاگین هیبریدی (Plug-in Hybrid)

پلاگین هیبریدی تعمیمی از مفهوم هیبرید ساده است، با این تفاوت که خودروهای پلاگین هیبریدی از پک باتری‌های بزرگ‌تری استفاده می‌کنند که باید آن‌ها را از طریق منبع برق خارجی (مثل ایستگاه‌های شارژ عمومی) به طور کامل شارژ کرد. این ذخیره انرژی بزرگ‌تر همانند مخزن بنزین عمل کرده و امکان رانندگی تمام برقی را در محدوده پیمایشی ۲۵ الی ۹۰ کیلومتر فراهم می‌آورد.

خودروهای پلاگین هیبریدی به طور قابل‌ملاحظه‌ای موجب کاهش مصرف سوخت می‌شوند. در صورت شارژ کامل باتری‌ها و رفت‌وآمدهای کوتاه، معمولاً دیگر نیازی به تعویض به موتور احتراقی نیست. پلاگین هیبریدها می‌توانند سری یا موازی باشند. خودروی کرایسلر پاسیفیکا از پیشرانه پلاگین هیبرید استفاده می‌کند.

انواع دیگری از طراحی هیبریدی

به‌غیراز طراحی‌های بالا، شرکت‌های خودروسازی مختلف از طراحی‌های ابتکاری پیشرانه هیبریدی در محصولات خود استفاده کرده‌اند. به‌عنوان‌مثال، طراحی هیبریدی جدید هوندا نه در دسته موازی قرار می‌گیرد، نه در دسته سری. در این طراحی، موتور مستقیماً می‌تواند چرخ‌ها را به حرکت درآورد، درست مثل خودروی هیبریدی موازی.

کمپانی ولوو نیز پیشرانه‌ای به نام هیبریدی جاده‌ای طراحی کرده است. در این پیشرانه ترکیبی، موتور احتراقی موجب حرکت چرخ‌های جلو شده و موتور برقی وظیفه حرکت چرخ‌های عقب را بر عهده دارد. در ابر خودروهای آکورا NSX، بی‌ام‌و I8 و پورشه ۹۱۸ اسپایدر، انرژی موتور برقی صرف به حرکت درآوردن چرخ‌های جلو می‌شود و موتور بنزینی به محور  عقب متصل است.

خودروهای نیمه هیبریدی  (Mild Hybrid)

تمام طراحی‌های قبلی از نوع تمام هیبریدی (Full Hybrid) هستند، بدین معنی که موتور برقی به‌تنهایی قادر به حرکت خودرو، هرچند برای یک مسافت کوتاه است. در طراحی هیبریدی خفیف، موتور الکتریکی توان حرکت خودرو را ندارد. در یک خودروی هیبریدی خفیف، موتور برقی به‌منظور صرفه‌جویی در مصرف سوخت، افزایش کارایی یا هر دو مورد، به موتور بنزینی کمک می‌کند. موتور برقی همچنین وظیفه کنترل سیستم استارت – استاپ را بر عهده دارد. این سیستم در هنگام توقف و استراحت خودرو، موتور بنزینی را خاموش می‌کند تا بدین ترتیب در مصرف سوخت صرفه‌جویی شود. هرچند این صرفه‌جویی در حد پیشرانه‌های تمام هیبریدی نیست.

محبوبیت خودروهای هیبریدی خفیف هرگز به‌پای خودروهای تمام هیبریدی نمی‌رسد. بااین‌حال کاربرد زیرسیستم‌های الکتریکی ۴۸ ولتی در خودرویی همانند Ram 1500 نشان می‌دهد که پیشرانه هیبریدی خفیف نه‌تنها از دور خارج نشده، بلکه شرکت‌های خودروسازی مجدداً به کاربرد فناوری Mid Hybrid در مدل‌های جدید روی آورده‌اند.

صرف‌نظر از نوع طراحی، می‌توان گفت که تمام خودروهای هیبریدی نقش مثبت و مؤثری در کاهش مصرف سوخت، هزینه‌ها و میزان آلودگی هوا ایفا می‌کنند. البته ممکن است پیش خود فکر کنید که چرا صنعت خودروسازی به‌جای استفاده از فناوری هیبریدی مستقیماً به سمت تولید محصولات تمام برقی نمی‌رود. دلایل فنی و غیرفنی متعددی را می‌توان برای پاسخ این پرسش مطرح کرد. به‌عنوان‌مثال، بسیاری از کشورهای سراسر دنیا هنوز شرایط زیرساخت‌های لازم را برای کاربرد خودروهای تمام برقی ندارند. به‌علاوه، هزینه تولید خودروهای تمام برقی بیشتر از خودروهای هیبریدی و احتراقی است، هرچند با پیشرفت تکنولوژی و فناوری می‌توان امیدوار بود راه‌حل‌ها و روش‌های کم‌هزینه‌تری برای ساخت خودروهای تمام برقی ابداع شود.

 

[inline_related_posts title=”شاید این مطالب هم برای شما جالب باشد” title_align=”right” style=”list” number=”4″ align=”none” ids=”” by=”categories” orderby=”rand” order=”DESC” hide_thumb=”no” thumb_right=”no” views=”no” date=”yes” grid_columns=”2″ post_type=”” tax=””]

مقالات مرتبط
دیدگاه‌ها

دیدگاهتان را بنویسید

0