خودروی هیبریدی چیست و انواع مختلف آن کدامند؟ - وبلاگ بازسازی ساختمان

به گزارش وبلاگ بازسازی ساختمان، حدود دو دهه پیش وقتی که نخستین گروه از خودروهای هیبریدی راهی نمایشگاه ها و نمایندگی های فروش شدند، بسیاری آنها را پروژه های علمی تصور می کردند. با گذشت زمان اکنون پیشرانه های هیبریدی فراگیر شده و برای تامین نیروی انواع خودروها - از تاکسی گرفته تا ابرخودروهای رده بالا و حتی اتومبیل های تجاری - مورد استفاده قرار می گیرند.

با توجه به سخت تر شدن قوانین زیست محیطی و الزام خودروسازان به رعایت این قوانین، کارشناسان پیش بینی می نمایند در سال های آینده بر تعداد خودروهای هیبریدی افزوده خواهد شد. اما آیا می دانید که خودروهای هیبریدی چگونه کار کرده و دارای چه انواعی هستند؟ در مطلب حاضر می خواهیم نگاهی گذرا به این موضوع داشته باشیم.

خودروی هیبریدی چیست؟

هیبرید یا به قول خارجی ها هایبرید، در لغت نامه به معنای موجودی است که از ترکیب دو عنصر متفاوت به وجود آمده باشد. در صنعت خودرو هم اتومبیل هیبریدی به مدلی گفته می شود که نیروی خود را هم از موتور درون سوز و هم از موتور الکتریکی دریافت می نماید؛ به عبارت دیگر می توان چنین مدلی را حاصل ترکیب یک خودروی بنزینی با خودروی برقی تعریف کرد.

در خودروهای هیبریدی دو موتور درون سوز و برقی با همکاری هم چرخ ها را به حرکت وادار می نمایند. تویوتا پریوس به عنوان اولین مدل هیبریدی مدرن و فراوری انبوه دنیا شناخته می شود. این خودروی دوستدار محیط زیست در سال 1997 در ژاپن معرفی شده و سمبل هیبریدی ها به شمار می رود. از آن تاریخ تا به امروز، تویوتا چهار نسل از پریوس را راهی بازار کرده است.

خودروسازان با هدف بهبود مصرف سوخت محصولات خود به سمت پیشرانه های هیبریدی می فرایند. اما در سال های اخیر تعیین شده که پیشرانه های هیبریدی به لحاظ عملکرد نیز می توانند در شرایط بهتری قرار داشته باشند. حتما می دانید که موتور برقی برای کار کردن به انرژی الکتریسیته وابسته است، به همین منظور در خودروی هیبریدی پک باتری نیز کار گذاشته می شود. این پک معمولا در پشت جایگاه های عقب یا کف اتاق نصب می شود تا با پایین آمدن مرکز ثقل هندلینگ خودرو نیز ارتقا پیدا کند.

در خودروهای هیبریدی، در بعضی شرایط مشخصی مثل رانندگی با سرعت پایین یا توقف های کوتاه، موتور درون سوز از مدار خارج شده و وظیفه تامین نیرو را موتور برقی بر عهده می گیرد. طبیعتا در این شرایط و با خاموش شدن موتور بنزینی یا دیزلی، در مصرف سوخت صرفه جویی می شود. هر موقع هم که سطح شارژ باتری از حد مشخصی پایین تر برود و یا راننده با فشردن ناگهانی پدال گاز احتیاج به شتابگیری و قدرت بیشتر داشته باشد، موتور درون سوز به طور اتوماتیک روشن شده و به مدار باز می شود.

خودروهای هیبریدی چگونه کار می نمایند؟

در حالت کلی می توان گفت که تمامی اتومبیل های هیبریدی ساختار و کارکردی مشابه داشته و همگی دارای موتور درون سوز و الکتریکی هستند. اما اگر بخواهیم دقیق تر باشیم، باید گفت این دسته از خودروها از لحاظ طراحی و چینش اجزای پیشرانه تفاوت هایی را با هم دارند؛ همچنین این خودروها دارای انواع مختلفی هستند.

در هیبریدی های سنتی، مثل تویوتا پریوس و یا نسخه های هیبریدی مدل های دیگری مثل تویوتا هایلندر، هوندا آکورد، هیوندای سوناتا و فورد فیوژن، موتور درون سوز بار اصلی را به دوش کشیده و منبع اصلی تامین نیرو محسوب می شود. در این خودروها موتور درون سوز وظیفه شارژ پک باتری را نیز بر عهده دارد، هر چند بخشی از الکتریسیته مورد احتیاج با تبدیل انرژی جنبشی و بازیابی انرژی ترمز، به دست می آید. در صورت حذف موتور درون سوز از پیشرانه این مدل ها با یک خودروی برقی که برد حرکتی و قدرت بسیار کمی دارد، روبرو خواهیم شد.

در بیشتر خودروهایی که یاد کردیم، موتور الکتریکی با گیربکس یکپارچه شده و نقش اولیه را در پیش راندن ایفا می نماید. با وجود این در سیستم معروف Hybrid Synergy Drive شرکت تویوتا، دو موتور برقی در جای گیربکس های متداول قرار دارند. یکی از این موتورها به وسیله گیربکس با چرخ ها در ارتباط بوده و در زمان هایی که فشار بر روی پدال گاز کم است، خودرو را به پیش می راند؛ دیگری هم نقش ژنراتور را ایفا کرده و پک باتری را شارژ می نماید.

در هیبریدی هایی مثل تویوتا پریوس یا شورولت ولت، موتور برقی صرفا برای به حرکت در آوردن خودرو از حالت سکون مورد استفاده قرار می گیرد. این خودروها به گونه ای تنظیم شده اند که پس از رسیدن به سرعتی مشخص یا فشرده شدن پدال گاز تا اندازه ای تعیین، موتور درون سوز فعال شده و به یاری موتور برقی می آید. ناگفته پیداست این امر با تکیه بر مجموعه ای از سنسورها و کامپیوترها که همواره پارامترهای متعددی را پایش می نمایند، میسر می شود. به دلیل اینکه در این مدل ها هدف اصلی کاهش مصرف سوخت است، کامپیوترها همواره حرکت با موتور برقی را در اولویت قرار می دهند.

همانطور که اشاره کردیم، خودروسازان اخیرا متوجه شده اند که بهره گیری از پیشرانه های هیبریدی باعث بهبود عملکرد و هندلینگ خودروها می شود؛ به همین خاطر آنها به گسترش فناوری هیبریدی و تنوع بخشیدن به مدل های هیبریدی رو آورده اند. یکی از علل این گرایش با ذات موتورهای الکتریکی و ارائه حدبیشتر خروجی از همان ابتدا در ارتباط است. شاید بدانید موتورهای درون سوز به منظور رسیدن به اوج قدرت و گشتاور باید کمی دور بگیرند که آن هم مستلزم گذشت چند ثانیه زمان است.

اگر بخواهیم از سوپر اتومبیل های هیبریدی یاد کنیم، باید از مدل هایی مثل پورشه 918، مکلارن P1 و فراری لافراری نام ببریم. هر سه این خودروها از ترکیب یک موتور بنزینی با موتور الکتریکی سود می برند. البته ذکر این نکته لازم است که سیستم های هیبریدی به کار برده شده در مدل های مذکور تفاوت هایی با هم و به ویژه با اتومبیل های فراوری انبوه دارند.

به عنوان مثال موتور V8 پورشه 918 که در قسمت میانی شاسی نصب شده، چرخ های محور عقب را به حرکت وادار می نماید؛ موتورهای الکتریکی این سوپر اتومبیل آلمانی در جلو قرار داشته و چرخ های این محور از نیروی فراوریی آنها بهره مند می شوند. با چنین آرایشی 918 در واقع یک خودروی تمام چرخ محرک به حساب می آید.

در مکلارن P1 موتور برقی با موتور بنزینی یکپارچه شده و به گیربکس دو کلاچه متصل است. اما در فراری لافراری سیستم هیبریدی ساختار پیچیده تری داشته و از موتور برقی به همراه فناوری KERS (سیستم بازیابی انرژی ترمز) که برای خودروهای فرمول 1 توسعه یافته، استفاده شده است. در هر صورت و با وجود تفاوت ها، این سه خودرو نیز برای حرکت به الکتریسیته و بنزین وابسته بوده و جزو هیبریدی ها طبقه بندی می شوند.

در سال های اخیرتر نوع جدیدی به نام هیبرید نرم پایه گذاری شده است. این اصطلاح برای توصیف یکی از آخرین فناوری های صنعت خودرو یعنی سیستم الکتریکی 48 ولتی کاربرد دارد و همانگونه که از نامش پیداست، در حقیقت یک منبع تغذیه الکتریکی است. این سیستم ضمن همکاری با منبع 12 ولتی حاضر در خودروها، انرژی مورد احتیاج ماژولی مرکب از یک موتور و ژنراتور را تامین می نماید. ماژول مورد بحث با عنوان اختصاری EMG شناخته شده و به وسیله یک تسمه مقاوم به میل لنگ موتور متصل است.

ماژول EMG همانند یک موتور کوچک عمل کرده و مکمل نقش استارتر و دینام است. این ماژول در سرعت های پایین میل لنگ را به حرکت درآورده و خودرو را به پیش می راند. هر لحظه که راننده احتیاج به قدرت یا شتابگیری آنی احتیاج داشته باشد، کامپیوتر این موضوع را تشخیص داده و موتور بنزینی را روشن می نماید. استفاده از این فناوری مزایایی مشابه با همان پیشرانه های هیبریدی را بدون اتصال مستقیم موتور برقی به گیربکس یا اکسل به ارمغان می آورد؛ همچنین به لطف آن دیگر از عملکرد با تاخیر که در قابلیت خاموش و روشن شدن موتور دیده می شود، خبری نیست.

نوع سوم خودروهای هیبریدی را مدل های پلاگین (Plug-in) یا شارژی تشکیل می دهند. این دسته که به اختصار با عنوان PHEV شناخته می شوند، دارای سوکت اختصاصی برای شارژ باتری بوده و قابلیت اتصال به پریز برق را دارند. در مدل های هیبریدی پلاگین از باطری پرظرفیت تر و موتور الکتریکی قدرتمندتری استفاده می شود. از این رو چنین خودروهایی قادر هستند بدون احتیاج به روشن شدن موتور درون سوز مسافت بیشتری را با سرعت بالاتری طی نمایند.

بیشتر اتومبیل های هیبریدی شارژی در حالت تمام الکتریکی توانایی پیمایش مسافتی در حدود 50 کیلومتر را دارند که برای جابجایی های شهری کافی به نظر می رسد. در حال حاضر بسیاری از خودروسازان به فراوری مدل های هیبریدی شارژی مشغول هستند. ب ام و i8 را می توان یکی از معروف ترین اتومبیل های این دسته نامید؛ میتسوبیشی اوتلندر PHEV هم عضوی از این دسته است که به تعداد اندک در ایران حضور دارد.

فرقی نمی نماید که یک خودروی هیبریدی از کدام نوع باشد، آنچه مسلم است اینست که این مدل ها با مصرف سوخت کمتر نقش مثبتی در کاهش هزینه ها و البته کاهش آلودگی هوا ایفا کرده اند. ولی با وجود این شاید در آینده نه چندان دور بعضی بپرسند که چرا خودروسازان با کنار گذاشتن موتورهای درون سوز مستقیما به سراغ پیشرانه های الکتریکی نرفتند، سوالی که می تواند پاسخ های فنی و غیرفنی زیادی داشته باشد.

برگرفته از: digitaltrends