با کارکرد خودرو های هیبریدی بیشتر آشنا شوید

خودروهای هیبرید برقی  (Hybrid Electric Vehicles) شامل موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی همراه با باتری هستند. این ترکیب باعث می‌شود که هم از مزایای خودروهای امروزی که الکتریکی است بهره‌مند شویم و هم از خاصیت‌های خوب موتورهای احتراق داخلی سنتی استفاده کنیم. این ترکیب به موتور الکتریکی و باتری این امکان را می‌دهد تا موتور احتراق داخلی را در بهینه‌ترین محدوده خود نگه دارد. این عمل موجب کاهش مصرف سوخت می‌شود. این ترکیب که شامل موتور احتراق داخلی است می‌تواند معایب خودروهای الکتریکی خالص را برطرف نماید و همانند خودروهای معمولی دارای قدرت و سرعت مناسب باشد.
0-2013-ford-fusion-hybrid-emblem-300x227
سیستم هیبریدی در خودروها
در نهایت تکنولوژی هیبریدی به شما این امکان را می‌دهد تا مسافت ۸۰۰ کیلومتر یا بیشتر را با مصرف سوخت بهتر نسبت به خودروهای معمولی و بدون شارژ کردن طی کنید.
1-hybrid-car-idea-scheme-300x212
مفهوم تکنولوژی هیبریدی:
طبیعتاً درجه هیبرید سازی خودروهای ترکیبی گوناگون است. مثلاً یک خودرو کامل (فول) و یا خودروی دیگر Mild هیبریدی شده و دیگری در سطح میکروهیبرید می‌باشد. البته بسته به نوع سیستم هیبریدی مورد استفاده نیز سیستم انتقال قدرت آن‌ها با هم متفاوت است. برای اینکه بهتر متوجه شویم که تکنولوژی هیبریدسازی چگونه عمل می‌کند، بهتر است که به پنج شاخصه (تکنولوژیکی) که خودروهای هیبریدی را از خودروهای معمولی جدا می‌کند نگاهی بیندازیم.
برای اینکه یک خودروی هیبریدی واقعی داشته باشیم می‌بایست خودروی ما سه مشخصه اول را حتماً داشته باشند. اما ویژگی‌های چهارم و پنجم موجب می‌شوند تا خودروی شما مصرف انرژی فوق‌العاده بهینه و عملکرد میدانی مناسبی داشته باشد.
2-how-a-hybrid-works-infographic-1
۵ ویژگی هیبریدسازی:
  • قابلیت Idle-off
  • استفاده از انرژی بازیافتی ترمزها
  • دستیار انرژی و کوچک‌سازی موتور (تا این مرحله هیبریدسازی درجه Mild صورت گرفته است)
  • رانندگی در حالت الکتریکی به‌تنهایی (تا این مرحله هیبریدسازی درجه full صورت گرفته است)
  • استفاده از انرژی الکتریکی و باتری (تا این مرحله هیبرید سازی Plug-in Hybrid گفته می‌شود؛ یعنی خودروهای هیبریدی که به متصل شدن به برق شهر نیازمند هستند.)
3-i81-300x165
قابلیت Idle-Off
مانند یک سوییچ هنگامی که در یخچال بسته می‌شود، چراغ داخل یخچال را خاموش می‌کند، این قابلیت به خودرو این امکان را می‌دهد تا در زمانی که خودرو متوقف شده موتور احتراق داخلی را خاموش کند تا سوخت خودرو ذخیره شود. در سیستم‌هایی که به خوبی طراحی شده باشند، موتور احتراق داخلی دوباره در زمان بسیار کمی وارد مدار می‌شود (روشن می‌شود)، طوری که این زمان روشن شدن موتور کمتر از حالتی است که پای شما از روی پدال ترمز به سمت گاز حرکت می‌کند!
هرچند خودرو در حالت الکتریکی خالص، موتور الکتریکی خود، نیازمند انرژی ۱۰۰ ولت برای کار کردن خودرو است، در حالی که خودروهای معمولی نیازمند انرژی ۱۲ یا ۴۲ ولتی برای تأمین برق مورد نیاز است. (که بیشتر آن برای روشن شدن موتور استفاده می‌شود)
برخی از سازندگان در تلاش هستند تا از مزیت‌های فناوری idle-off که به وسیله موتور الکتریکی برای هیبریدی نامیدن وسیله نقلیه در جاده تهیه می‌شود، استفاده کنند. ادعا بر هیبریدی بودن خودرو تا بدین جا (یعنی داشتن تنها اولین مشخصه) نمی‌تواند خیلی صادق باشد چون تا نداشتن دو ویژگی بعدی نمی‌توان خودرو را هیبریدی دانست. به یاد داشته باشید که تا بدین جا نیمی از قلب تپنده هیبریدسازی تحقق یافته است.
4-axle-split-hybrid
انرژی ترمز بازیافتی
انرژی که متناسب با حرکت خودرو است انرژی جنبشی نام دارد. هرچه خودرو سریع‌تر حرکت کند، خودرو دارای انرژی جنبشی بیشتری است. در خودروهای معمولی شما از اصطکاک موجود در ترمزها استفاده می‌کنید تا خودرو را متوقف کنید. در حقیقت قسمتی از انرژی جنبشی در ترمزها به گرما تبدیل می‌شود و در نهایت انرژی جنبشی آن کاسته می‌شود و خودرو متوقف می‌شود.
در ترمزهای بازیافتی در حقیقت از موتور الکتریکی برای ترمز کردن به‌جای نیروی اصطکاک استفاده می‌شود. برای رسیدن به این امر می‌بایست موتور الکتریکی در نقش ژنراتور عمل کند، انرژی جنبشی خودرو را بازیابی کند و پس از تبدیل انرژی جنبشی (مکانیکی چرخ‌ها) به الکتریکی آن‌ها را در باتری ذخیره کند. این انرژی ذخیره شده در باتری در ادامه به خودرو کمک می‌کند تا بتواند انرژی جنبشی تولید نماید.
برای صرفه‌جویی واقعی در مصرف سوخت در خودرو، باید از موتور الکتریکی به اندازه کافی بزرگ استفاده کنیم تا در ولتاژ بالا کار کند و بتواند از انرژی ترمزی با بازده مناسب بهره ببرد. همچنین خودرو به یک پک باتری با ظرفیت کافی نیازمند است تا انرژی لازم را تا مواقع ضرورت ذخیره نماید. برخی از سازندگان ادعا می‌کنند که از ترمزهای بازیاب انرژی استفاده می‌کنند ولی وقتی به سیستم دقیق‌تر نگاه می‌کنیم متوجه می‌شویم که با این انرژی ذخیره شده نمی‌توان سوخت را قطع نمود و خودرو را حرکت داد.
5-how-a-hybrid-works-infographic6
دستیار توان و کوچک‌سازی موتور:
یکی از تعاریف پایه ای خودروهای هیبریدی این است که بتوانند از دو منبع انرژی برای رساندن توان به چرخ‌ها استفاده نمود. توانایی تقسیم قدرت برای دخالت دادن موتور الکتریکی به طوری که بخشی از بارگذاری روی خودرو را بتواند پاسخ دهد در واقع یکی از اقدامات مهم برای پیشبرد تکنولوژی هیبرید است. خودرو تنها در زمانی می‌تواند از موتور الکتریکی به طور کارا استفاده کند که دارای ظرفیت بالا باشد و همچنین ظرفیت مناسب باتری، تا موتور الکتریکی در مواقع ضروری به شتابگیری خودرو کمک کند.
در حالت دستیار توان در واقع استفاده از موتور احتراق داخلی به حداقل می‌رسد و یا موتور احتراق داخلی با بازدهی بالا کار می‌کند. در این مواقع تأمین انرژی خودرو همانند خودروهای معمولی با موتور بزرگ‌تر است. فرآیند کوچک‌سازی موتور به صورت فیزیکی صورت می‌گیرد یعنی تعداد سیلندرها یا حجم موتور به منظور دستیابی به سیکل پربازده کاهش می‌یابد.
به طور مثال تویوتا و فورد در اکثر خودروهای هیبریدی خود موتور را کوچک‌تر کرده‌اند در حالی که از چرخه آتکینسون جهت بهبود بازدهی موتور احتراق داخلی بهره برده‌اند. نحوه کار این چرخه بدین صورت است که مرحله مکش و تراکم در موتورهای چهار زمانه کوتاه تر از مرحله احتراق و تخلیه طراحی شده است. این عمل به تنهایی موجب کم کردن توان خروجی موتور می‌شود ولی در عوض مصرف سوخت بهینه می‌شود. خودروهایی که سه ویژگی فوق‌الذکر را تا بدین جا داشته باشند به درجه هیبرید سازی Mild دست یافته‌اند که می‌توان به خودروهای سیویک و آکورد از خودروسازی هوندا اشاره نمود.
6-how-a-hybrid-works-infographic5