خودرو هیبریدی چیست و چه مدل هایی دارد؟

در قسمت های قبلی وبلاگ مهندس یار یک مقاله را به بررسی خودرو برقی اختصاص داده بودیم. دسته دیگری از خودرو های هستند که شباهت زیادی به خودرو برقی دارند، اما به طور کامل برقی نیستند. به این خودرو ها خودرو هیبریدی گفته می شود که در این مقاله قصد بررسی آن را داریم.

خودرو هیبریدی یکی از کلماتی است که در صنعت خودرو امروزی بسیار مشاهده می شود. این خودرو ها دارای دو مدل نیروی محرکه هستند. یک نیروی محرکه الکتریکی و یک نیروی محرکه سوختی که هر کدام متناسب با نیاز استفاده می شود. دلیل گرایش بسیاری از تولید کنندگان خودرو به سمت خودروهای الکتریکی یا هیبریدی، مصرف کم بنزین و کاهش آلایندگی آن ها می باشد. بسیاری از تولید کنندگان خودرو از انواع مدل های موتور الکتریکی برای تولید خودرو هیبریدی استفاده کرده اند.

علت پیدایش خودرو هیبریدی

با توجه به کم بودن ایستگاه های شارژ خودروهای الکتریکی، بسیاری از طراحان خودرو بر آن شدند تا خودروهایی طراحی کنند که خود خودرو توانایی شارژ باتری را داشته باشد. این مدل از خودروها که به خودروهای ترکیبی یا هیبریدی معروف هستند دارای بازدهی متناسب با خودروهای بنزینی می باشند.

تنها تفاوت خودرو هیبریدی و خودروهای معمولی در موتور الکتریکی و باتری متصل به آن است. این موتور الکتریکی در واقع نقش تولید کننده نیروی محوری را در شرایط خاص ایجاد می کند که این نیرو از چرخه احتراق داخلی موتور به وجود می آید. بسیاری از طراحان بر این باورند که مصرف بنزین در این مدل از خودروها تا کمتر از 5 لیتر در صد کیلومتر می رسد. در این مقاله در مورد انواع خودرو هیبریدی و نحوه عملکرد آن ها صحبت می شود.

خودرو هیبریدی موازی

همانطور که گفته شد خودرو هیبریدی دارای هر دو مدل از موتورهای احتراق داخلی و الکتریکی می باشد. این دو موتور به شکل های مختلفی در کنار یکدیگر نیروی محرکه مورد نیاز راننده را ایجاد می کنند. در حالت موازی، موتورهای احتراق داخلی و الکتریکی به صورت موازی با یکدیگر کار می کنند. یعنی همزمان موتور بنزینی و موتور الکتریکی نیروی محرکه به سمت میل لنگ ارسال می کنند.
با توجه به عدم نیاز خودرو به نیروی محرکه زیاد در سرعت های پایین، در این سرعت ها تنها از موتور الکتریکی استفاده می شود. علاوه بر این خودروهای هیبرید موازی معمولا دارای باتری های ضعیفی هستند. زیرا که این خودروها از هر دو مدل موتور برای تولید توان استفاده می کنند و نیازی به ذخیره سازی توان موتور نمی باشد. در خودرو هیبریدی موازی مسئله ای در زمینه ذخیره سازی توان وجود ندارد بلکه مشکل بیشتر بر سر طراحی یک کامپیوتر توانمند است تا میزان تاثیر هر کدام از حالت های موتور خودرو را تعیین کند.
این خودروها گزینه مناسب برای گشت شهری است زیرا در این مناطق نیازی به توان بالا نمی باشد. برای سفر و گشت های بیرون شهری بهتر است از خودروها قدرتمند تر استفاده شود.

خودرو هیبریدی سری

یکی دیگر از انواع خودرو هیبریدی، خودرو هیبریدی سری است. این خودروها نیز دارای دو موتور بنزینی و الکتریکی هستند که تنها از موتور الکتریکی برای تولید نیروی محرکه استفاده می شود. در واقع موتور بنزینی تنها مسئول ایجاد نیروی الکتریکی و ارسال آن به باتری است. در سیکل فرآیند عملکردی این مدل از خودروها ابتدا سوخت وارد موتور بنزینی شده و این موتور شروع به حرکت می کند. توان به وجود آمده به ژنراتور منتقل شده و پس از آن در باتری مربوط به خودرو ذخیره می شود.

در همین رابطه ببینید: آموزش شناخت قطعات و سیستم های خودرو

در ادامه باتری توان را به موتور الکتریکی انتقال داده و نیروی محرکه کافی برای حرکت خودرو ایجاد می شود. هیبرید های سری از جمله خودروهای کاملا سبز هستند که در واقع تولید آلاینده ها آن ها نزدیک به صفر است. سوخت تنها به عنوان مولد برق در این خودروها استفاده می شود و نقشی در تولید نیروی محرکه خودرو ندارد. تنها نکته ای که در این مدل از خودروها حائز اهمیت است، باتری های موجود بر روی این خودروها می باشد. باتری این خودرو ها باید توانایی نگه داری مقدار مناسبی الکتریسیته را در خود داشته باشند.

این باتری ها معمولا طراحی های خاصی دارند و دارای قیمت های بالایی می باشند. به همین دلیل معمولا قیمت های تمام شده این مدل از خودروهای هیبرید بسیار بالا می باشد. البته با توجه به طراحی مدل ترکیبی موازی – سری به نظر مشکل قیمت تمام شده نیز در این خودروها حل شده است.

خودرو هیبریدی سری – موازی

یکی از نوآوری های بسیار درخشان چند دهه اخیر استفاده از سیکل ترکیبی سری – موازی برای طراحی خودرو هیبریدی است. در این مدل از خودروها که از هر دو مدل سری و موازی الهام گرفته شده است، برای تولید نیروی محرکه از هر دو مدل موتور بنزینی و الکتریکی استفاده می شود. در این مدل از خودروها در سرعت های پایین از موتورهای الکتریکی برای تولید نیروی محرکه استفاده می شود که توان الکتریکی ایجاد شده در این حالت از موتور بنزینی گرفته شده است.

در واقع در سرعت های بالا یا در زمان هایی که باتری خودرو خالی می شود، کامپیوتر خودرو به صورت اتوماتیک به سمت موتور بنزینی گرایش پیدا کرده و نیروی محرکه خودرو توسط این موتور ایجاد می شود. در کنار تولید نیروی محرکه مورد نیاز برای حرکت خودرو، توان الکتریکی مشخصی نیز تولید می شود که در باتری ذخیره می شود.

این فرآیند تا زمانی که باتری به صورت کامل شارژ شود ادامه پیدا می کند. تنها زمانی از موتور الکتریکی خودرو استفاده می شود که موتور الکتریکی توانایی تولید نیروی محرکه مورد نیاز خودرو را داشته باشد.

نحوه عملکرد خودرو هیبریدی

به عنوان مثال در سرعت های بالا یا در سر بالایی معمولا از موتور های بنزینی استفاده می شود. تشخیص استفاده از هر کدام از حالت های مختلف تولید نیروی محرکه بر عهده ECU  (ای سی یو) یا کامپیوتر مرکزی خودرو است که براساس داده های مختلف تعیین می شود.

از جمله مدل های دیگر خودروهای هیبرید که چندان مورد استقبال تولید کنندگان خودرو قرار نگرفته است، هیبرید ملایم است. این مدل از خودروها همانند هیبریدهای ملایم عمل کرده با این تفاوت که از باتری های بسیار ضعیفی استفاده می کند. هوندا از جمله تولید کنندگانی است که از این مدل از هیبریدها در طراحی خودروهای خود استفاده می کند.

یکی دیگر از مسائل مهم در خودرو هیبریدی، عمر باتری آن ها است. بسیاری از تولید کنندگان خودروهای هیبرید عمر باتری های استفاده شده در این خودروها را بین 5 تا 10 سال می دانند. اما در واقعیت عمر این باتری ها بستگی به کیفیت و میزان استفاده از آن در بازه زمانی تعیین شده دارد.