خودروری هیبریدی چیست و چگونه کار می کند

خودروری هیبریدی چیست و چگونه کار می کند

مدتی است که اسم خودروی هیبریدی را زیاد می شنویم. اما خودروی هیبریدی چیست و عملکرد آن چگونه است. به طور معمول و تا همین چندین سال پیش، انرژی لازم برای حرکت خودرو از بنزین یا گازوییل تامین میشد که موتور آنها را بر همین اساس بنزینی یا دیزلی می گویند. اما با گذشت زمان و پیدایش مسائل زیست محیطی، بحران آلودگی هوا و انرژی فسیلی وقت تغییر در تکنولوژی پیشرانه خودرو بود. بر این اساس خودروی تمام برقی اختراع شد که اگرچه تا حدودی مشکل را حل کرد اما یک مشکل بسیار بزرگ داشت و آن شارژ باتری بود. حال خودروی هیبریدی مطرح می شود که این مشکل را حل کرده و کارایی مناسبی پیدا کرد.

به طور کلی تمامی وسایل نقلیه ای که  از ادغام  دو و یا چند پیشرانه انتقال نیرو که بطور مستقیم یا غیر مستقیم به سیستم انتقال قدرت وابسته هستند را ماشین های هیبیریدی گوییم  . خودروی هیبریدی (HEV) به اتومبیلی گفته می شود که نیروی خود را تنها از یک موتور دریافت نمی کند، این نوع خودرو ها علاوه بر این که از انرژی سوخت هایی همچون بنزین استفاده می کنند، انرژی الکتریکی تأمین شده توسط باتری ها را نیز به کار می گیرند تا در نبود یا محدود بودن هر یک از آنها کارایی خودرو حفظ شود.

بیشتر خودروهای هیبریدی تولید شده تاکنون از نوع بنزینی – الکتریکی هستند گرچه بعضی شرکتهای خودروسازی مانند پژو-سیتروئن خودروهای هیبریدی از نوع دیزل- الکتریکی نیز تولید کرده اند.در این مقاله بیشتر به خودروهای بنزینی –الکتریکی می پردازیم.  

امروزه شش نوع خودروی هیبریدی ساخته شده که عبارتند از :

 1. خودروهای هیبریدی سری (Series Hybrid)

  2.خودروهای هیبریدی موازی (Parallel Hybrid)

  3. خودروهای هیبریدی سری-موازی یا ترکیبی (Series-Parallel Hybrid)

 4.خودروهای هیبریدی خفیف یا ملایم (Mild Hybrid)

  5.خودروهای هیبریدی فول هیبرید (Full Hybrid)

  6.خودروهای هیبریدی شارژی (Plug-in Hybrid)

که از این بین ۳ نوع اول آن در بازار بیشتر وجود دارند. در ادامه به شرح هر کدام از این نوع خودروهای هیبریدی می پردازیم.

 ۱.      خودروهای هیبریدی سری (Series Hybrid)  : این خودرو به موتورهایی الکتریکی مجهزند که قدرت خود را به چرخ‌ها ارسال می‌کنند. این نوع خودروها که هیبریدی سری نامیده می‌شوند از یک موتور بنزینی به‌عنوان یک ژنراتور استفاده می‌کنند و از دیگر جهات، عملکردی کاملاً شبیه به یک خودروی تمام الکتریکی دارند. موتورهای الکتریکی قدرت موردنیازشان را از باتری‌هایی تأمین می‌کنند که توسط پیشرانه بنزینی شارژ می‌شوند. این‌گونه خودروها نیازی به گیربکس ندارند و برای کاهش مصرف بنزین حتی می‌توان باتری‌های آن را با برق خانگی نیز شارژ کرد. این مدل خودروهای هیبریدی همچنین باتری‌های بزرگ‌تری در قیاس با هیبریدی‌های موازی دارند. ازجمله خودروهایی که از این نوع سیستم هیبریدی استفاده می‌کنند می‌توان به شورولت ولت اشاره کرد. این نوع خودروی هیبریدی را به عنوان ساده ترین نمونه موجود معرفی می کنند، برخلاف دیگر هیبرید ها در این نمونه نقش موتور احتراقی جهت هدایت خودرو بسیار کمرنگ است.

۲.      خودروهای هیبریدی موازی (Parallel Hybrid)  : به خودروهایی گفته می‌شود که هم موتورهای الکتریکی و هم موتورهای بنزینی قدرت موردنیاز چرخ‌ها را تأمین می‌کنند. در مدل‌های هیبریدی موازی قدرت به چرخ‌ها ارسال شده و موتور بنزینی نیز الکتریسیته تولید می‌نماید. در این خودروها، ترکیب فنی خودرو کاملاً شبیه به یک مدل مجهز به موتور احتراق داخلی استاندارد بوده و تنها تفاوت بین آن‌ها این است که موتور الکتریکی در هیبریدی‌های موازی به یاری پیشرانه بنزینی می‌آید. موتور الکتریکی در مسیر سیستم انتقال قدرت و معمولاً بین موتور بنزینی و میل‌گاردان قرار می‌گیرد. این مدل خودروهای هیبریدی این روزها محبوبیت بسیار زیادی داشته و اکثر خودروهای بازار از این دسته هستند. خودروهایی که معمولاً به‌عنوان نسخه هیبریدی یک مدل محبوب ساخته می‌شوند از این سیستم استفاده می‌کنند. هوندا سیویک ، ولوو،  شورولت مالیبو هیبریدی نمونه‌هایی خوب از این نوع خودروهای هیبریدی هستند. از مزایای خودروهای هیبریدی موازی در مقایسه با نمونه های سری، می توان به باتری های کوچکی اشاره کرد که ظرف مدت کوتاهی شارژ می شوند. به طور کلی هیبرید های موازی محبوب تر و پرفروش تر از هیبریدهای سری هستند اما وابستگی زیاد آنها به موتور های احتراقی یکی از معایب چنین خودرو هایی است.

۳.      خودروهای هیبریدی سری-موازی یا ترکیبی (Series-Parallel Hybrid)  : به خودروهای هیبریدی گفته می‌شود که امکان سوئیچ بین یک موتور بنزینی و یک موتور الکتریکی یا استفاده هم‌زمان از هر دو وجود دارد. این خودروها را با نام هیبریدی‌های سری – موازی می‌شناسیم، در این مدل‌ها ارسال نیرو به چرخ‌ها هم توسط موتور بنزینی و هم از طریق فقط موتور الکتریکی می‌تواند انجام شود. در مدل‌های هیبریدی سری – موازی، با توجه به این‌که هر موتور می‌تواند با توجه به نقاط قوت خود مورداستفاده قرار بگیرد، بهترین میزان مصرف سوخت را شاهد هستیم. در این خودروها معمولاً به هنگام شروع حرکت تأمین قدرت خودرو بر عهده موتور الکتریکی است و در سرعت‌های بالا، موتور بنزینی وارد مدار می‌شود. این مدل‌های هیبریدی اخیراً بسیار محبوب شده‌اند و بهترین نمونه از این نوع خودرو را می‌توان تویوتا پریوس دانست.

۴.      خودروهای هیبریدی خفیف یا ملایم (Mild Hybrid)  : هیبریدی ملایم عملکردی مانند هیبرید موازی دارند. موتور الکتریکی آن ها به تنهایی قابل استفاده نیست در و به موازات موتور بنزینی به کار گرفته می شود. با توجه به کم رنگ بودن موتور الکتریکی در حرکت خودرو، استفاده از باتری های قوی با قابلیت ذخیره سازی مقدار زیاد انرژی وجود ندارد. با این احتساب از لحاظ هزینه مقرون به صرفه است و از سایر خودروهای هیبریدی ارزان تر است.

۵.      خودروهای هیبریدی فول هیبرید (Full Hybrid) : در خودرو های فول هیبریدی امکان استفاده همزمان ازدو موتور برقی و بنزینی وجود دارد و راننده می تواند بنابر احساس نیاز یکی را انتخاب نماید. وجه تمایز این خودروهای هیبریدی این است که  می تواند فقط با تکیه بر موتور الکتریکی حرکت کند. موتور های الکتریکی قادرند خودرو را برای مسافت های کوتاه (حدود ۳۰ کیلومتر) به حرکت آورند. تویوتا پریوس را می توان از معروف ترین نمونه های خودروی تمام هیبریدی دانست که به عنوان یک خودرو پاک شناخته می شود.

۶.      خودروهای هیبریدی شارژی (Plug-in Hybrid) : خودروهای هیبریدی که می‌توان بااتصال به برق باتری‌های آن‌ها را شارژ کرد پلاگین‌هیبریدی نام دارند و با شارژ باتری‌های آن‌ها از طریق یک پریز برق می‌توان میزان مصرف سوخت را کاهش داد. پلاگین هیبریدی‌ها گزینه خوبی برای کسانی هستند که علاقه دارند تجربه‌ای نزدیک به یک خودروی الکتریکی را داشته باشند، ولی همچنان بتوانند از یک موتور بنزینی هم بهره ببرند. طراحی خودروهای پلاگین‌هیبریدی به‌گونه‌ای است که وظیفه شارژ باتری‌ها بر عهده موتور بنزینی می‌باشد.

 یک خودروی هیبریدی در حالت کلی و عام، دارای قطعات زیر می‌باشد:

·         باتری کمکی  : (Auxiliary) وظیفه‌ی تامین قدرت برای استارت و همچنین برق‌رسانی به تجهیزات داخلی ماشین را دارد.

·         مبدل  : DC/DC جریان مستقیم ولتاژ بالای دریافتی از باتری اصلی را به جریان مستقیم ولتاژ پایین مورد نیاز باتری کمکی و تجهیزات داخلی خودرو تبدیل می‌کند.

·         ژنراتور الکتریکی : از چرخش چرخ‌ها در هنگام ترمز گرفتن، برق تولید می‌کند و آن را به باطری اصلی می‌رساند. در بعضی از ماشین‌های هیبریدی، ژنراتور با موتور تلفیق شده و یک قطعه به طور همزمان وظیفه اجرای سیستم ترمز احیا کننده و حرکت چرخ‌ها را بر عهده دارد.

·         موتور الکتریکی  : (Electric traction motor) توان لازم را از باتری اصلی (Traction battery)گرفته و چرخ‌ها را به حرکت در می‌آورد. در بعضی مدل‌ها وظیفه‌ی احیای باتری از طریق ترمز را به عهده دارد.

·         اگزوز: به مانند اگزوز در ماشین‌های بنزینی عمل کرده و جهت کاهش آلودگی در آن از کاتالیزور سه‌ مسیره استفاده می‌گردد.

·         باک بنزین: هیچ تفاوتی با ماشین‌های بنزینی در این زمینه ندارد.

·         موتور احتراق داخلی : (Internal combustion engine) ساز و کار آن مانند موتور‌ ماشین‌های بنزینی است و معمولا در جلوی خودروی هیبریدی قرار می‌گیرد.

·         سیستم کنترل توان الکتریکی : باتری اصلی ماشین جریانی الکتریکی ایجاد می‌کند که این سیستم وظیفه‌ی کنترل آن را به عهده دارد.

·         سیستم خنک کننده : دمای مناسب هر قطعه را تامین می‌کند.

·         پک باتری اصلی  : (Traction battery pack) انرژی الکتریکی را جهت استفاده‌ی موتور الکتریکی ذخیره می‌کند.

·         واحد انتقال : نیروی مکانیکی تولید شده در باتری ویا موتور احتراق را جهت رانش چرخ‌ها منتقل می‌نماید.