تکنولوژی خودروهای هیبریدی | انواع خودروی هیبریدی و قطعات آن

یکی از مهم ترین دغدغه های طراحان صنعت خودروسازی، میزان مصرف سوخت ماشین و کاهش سطح آلایندگی خودروها و آسیب های وارده از آن ها به محیط زیست است. طی سال های اخیر با توجه به مصرف بالای سوخت های طبیعی، هزینه بسیار بالای آن و همچنین آسیبی که در اثر مصرف سوخت به محیط زیست می رسد، مدت زیادی است نسل جدید اتومبیل ها به سمت برقی شدن و جایگزین شدن سوخت های دیگر به جای سوخت های طبیعی می رود و تولید خودروهای هیبریدی و برقی رونق گرفته است. خودروهای هیبریدی، اتومبیل هایی هستند که به دلیل مزایای شاخصی مانند مصرف سوخت پایین و تولید حداقل آلاینده ها توانسته اند به جایگاه مطلوبی برسند. در این مطلب انواع خودروهای هیبریدی و اجزا و قطعات آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم. با ما همراه باشید.

خودروی هیبریدی چیست؟

خودروی هیبریدی (HEV) اتومبیلی است که مجهز به موتورهای درون سوز یا احتراق داخلی است و انرژی مورد نیاز برای حرکت خود را از طریق سوخت بنزین یا دیزل کسب می کند. نوع دیگری از خودروها که به سوخت فسیلی وابستگی ندارند، خودروهای برقی هستند. این خودروها که مجهز به موتور الکتریکی هستند، انرژی خود را از باتری مخصوص تأمین می کنند. این باتری ها نیز از طریق اتصالات مخصوص شارژ می شوند.

اما خودروهای هیبریدی در واقع ترکیبی از دو خودروی احتراق داخلی و برقی هستند. به این معنی که در این خودروها از هر دو نوع موتور استفاده می شود. کلمه هیبرید به معنای ترکیب دو نیرو (دو عنصر، دو سوخت)، بیانگر همین تلفیق است. بنابراین تفاوت خودروهای الکتریکی و خودروهای هیبریدی در همین ترکیب منبع تأمین انرژی نهفته است.

درواقع به دلیل ضعف موتورهای الکتریکی و عدم توان کافی آن ها برای شتاب گیری های اولیه و ثانویه، در خودروهای هیبریدی از یک موتور بنزینی کمک گرفته می شود تا در مواقعی که خودرو نیاز به انرژی و گشتاور بیشتری دارد این موتور وارد مدار شده و توان مورد نیاز بدنه را تأمین کند.

ورود خودروهای هیبریدی به صنعت خودروسازی و بازار های جهانی در اوایل قرن 21 رخ داد. اما امروزه استفاده از این تکنولوژی در تمام نقاط جهان و انواع کلاس های خودرویی رواج پیدا کرده است. جالب است بدانید تویوتا پریوس اولین خودروی هیبریدی جهان بود که در سال 1997 به جهان معرفی شد.

انواع خودروی هیبریدی

خودروهای هیبریدی دارای انواع مختلفی هستند که بر اساس سیستم قدرت انتقال و کارایی موتور بنزینی و الکتریکی در آن به 6دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

خودروی هیبریدی سری (Series Hybrid)

خودروی هیبریدی سری، ساده ترین نمونه است که در آن بر خلاف هیبریدهای دیگر، نقش موتور احتراقی جهت هدایت خودرو بسیار کمرنگ است. موتور بنزینی در خودروهای هیبریدی سری به طور مستقیم با یک ژنرانور در ارتباط است و بیشتر به عنوان یک مولد برق ایفای نقش می کند. در این هیبرید ها، خودرو بدون دخالت سوخت حرکت می کند. به عبارتی با یک خودروی کاملا الکتریکی رو به رو هستیم و همین عامل باعث شده خودرو برقی نام دیگر این نوع خودروهای هیبریدی باشد.

از آنجا که نمی توان انرژی الکتریکی را مانند انرژی های شیمیایی در حجم های زیاد ذخیره سازی کرد، برد این نوع هیبرید ها کم است و برای طی کردن مسافت های طولانی اصلا مناسب نیستند، حتی افزایش تعداد باتری ها نیز به دلیل محدودیت های موجود مانند هزینه و سنگین شدن وزن خودرو نتوانسته مشکل را حل کند. مهم ترین ویژگی خودروی هیبریدی سری، کاهش آلاینده ها می باشد.

خودروی هیبریدی موازی (Parallel Hybrid)

در خودروهای هیبریدی موازی اگر چه امکان استفاده از موتور الکتریکی به تنهایی وجود ندارد (مگر در مسافت هایی بسیار کوتاه) اما پشتیبانی موتور بنزینی در طول مسیر بر عهده موتور الکتریکی است. در واقع، هنگامی که خودرو شتاب می گیرد این موتور الکتریکی است که انرژی اضافی را تولید می کند، به همین دلیل است که به این هیبرید ها موازی می گویند. یعنی هر دو موتور بنزینی و الکتریکی تمام مدت روشن هستند و به موازات هم در به حرکت درآوردن خودرو تلاش می کنند و با قدرت بیشتری خودرو را به جلو می رانند. شیوه کار به این صورت است که بنزین، سوخت را به موتور بنزینی و باتری، انرژی را به موتور الکتریکی به صورت هم زمان می رساند.

ماشین هیبریدی موازی در سرعت های پایین، فقط از یک موتور الکتریکی استفاده می کند. به عبارتی این نوع از خودروها برای استفاده در محیط شهر مناسب می باشند و یک نوع اتومبیل شهری محسوب می شوند و برای رانندگی در بزرگراه ها و با سرعت بالا پیشنهاد نمی شوند. از مزایای خودروهای هیبریدی موازی در مقایسه با نمونه های سری، می توان به سایز کوچک باتری های آن ها اشاره کرد که ظرف مدت کوتاهی شارژ می شوند. به طور کلی هیبرید های موازی محبوب تر و پر فروش تر از هیبرید های سری هستند، اما وابستگی زیاد آن ها به موتورهای احتراقی یکی از معایب این نوع خودروها می باشد.

خودروی هیبریدی ترکیبی (Series-Parallel Hybrid)

در این نوع خودروها از ترکیب تکنولوژی هیبرید سری و موازی (Series-Parallel Hybrid) در کنار هم استفاده می شود. به گونه ای که در طراحی خودروی هیبرید ترکیبی سعی شده است که تا جای ممکن مزایای هیبرید سری و موازی حفظ شود و معایب آن ها حذف شود. در خودروی هیبرید ترکیبی، موتور بنزینی فقط زمانی فعال می شود که انرژی بیشتری مورد نیاز است مانند زمانی که خودرو سرعت می گیرد یا به هنگام بالا رفتن از یک تپه، ولی در سرعت های پایین این تنها موتور الکتریکی است که خودرو را به حرکت در می آورد.

با هر توقفی، موتور بنزینی به صورت اتوماتیک خاموش و موتور الکتریکی شروع به کار می کند تا به این صورت بتوان در مصرف سوخت صرفه جویی کرد، با فشردن مجدد پدال گاز، موتور بنزینی بار دیگر کنترل خودرو را به دست می گیرد. این نوع از خودروهای هیبریدی با این که توانستند برخی از معایب را حذف کنند اما همچنان دچار مشکل می باشند. هزینه گزاف در کنار پیچیدگی های زیاد از بارز ترین مشکل چنین هیبرید هایی است.

خودروی هیبریدی ملایم (Mild Hybrid)

تکنولوژی هیبرید های ملایم (Mild Hybrid) بسیار شبیه به هیبرید های موازی است، به این معنا که موتور الکتریکی به تنهایی قابل استفاده نیست مگر این که به موازات موتور احتراقی به کار گرفته شود. نکته ای که این دو نوع ماشین را از هم متمایز می کند، عدم استفاده از باتری های قوی با قابلیت ذخیره سازی بالا در هیبرید های ملایم است. علاوه بر آن، این نوع خودرو ها نسبت به سایر ماشین های هیبریدی ارزان تر می باشند.

خودروی هیبریدی فول یا تمام هیبریدی (Full Hybrid)

در خودرو های تمام هیبریدی امکان استفاده همزمان از موتور برقی و احتراقی وجود دارد ضمن این که راننده می تواند برحسب نیاز فقط یکی را انتخاب کند. آن چه این نوع خودروی هیبریدی را از نوع ملایم متمایز می کند این است که این خودرو می تواند فقط با تکیه بر موتور الکتریکی حرکت کند اما قبل از آن باید یکسری بررسی هایی انجام شود. مثلا باتری ها باید کاملا شارژ باشند، موتور های الکتریکی می توانند خودرو را فقط برای مسافت های کوتاهی (چیزی حدود 30 کیلومتر) هدایت کنند و نهایتا این موتور های بنزینی هستند که بخش عمده کار را انجام می دهند. در خودروهای تمام هیبریدی نیز مانند خودروهای موازی و ملایم این انرژی ترمز است که باتری را شارژ می کند.

خودروی هیبریدی پلاگین یا شارژی (Plug-in Hybrid)

خودرو های هیبریدی پلاگین یا شارژی نیز به عنوان یک هیبرید از ترکیب دو موتور بنزینی و الکتریکی حاصل شده اند. خودرو های هیبرید شارژی از باتری های بزرگ تر با قدرت بیشتری بهره می برند، به طوری که فقط در صورتی موتور بنزینی شروع به کار می کند که باتری ها کاملا تخلیه شده باشند. این نوع خودرو ها با اتصال به پریز های برق در ایستگاه های شهری هم می توانند مجددا شارژ شوند. (مزیتی که در هیبرید های ملایم و تمام هیبرید جای خالی اش کاملا احساس می شود).

برای فردی که روزانه مسافت های کوتاهی را طی می کند امکان استفاده از خودروی هیبریدی شارژی حتی بیش از یک ماه بدون این که اصلا نیازی به سوخت داشته باشد نیز میسر است، چرا که هیبرید های پلاگین یا شارژی به کمک موتور الکتریکی می توانند چیزی حدود 30 تا 50 کیلومتر را طی کنند.

اجزا و قطعات خودروی هیبریدی

اجزا و قطعات فنی که معمولا در هر اتومبیلی دیده می شود شامل موتور، سیستم سوخت رسانی، سیستم برق رسانی، سیستم انتقال قدرت، سیستم تعلیق و سیستم خنک سازی می شود. اما خودرو های هیبریدی به واسطه یک نوع موتور اضافه تر و تأمین قدرت متفاوت تر اجزایی بیشتر از خودروهای احتراق داخلی تک سوخت و معمولی دارند. در ادامه اجزای خودروهای هیبریدی را بررسی می کنیم:

موتور الکتریکی

موتور الکتریکی در خودروهای هیبریدی منبع تأمین انرژی از نیروی الکتریسیته است. البته در کنار این وظیفه، نیروی برق اتلاف شده را نیز در ژنراتور ذخیره می کند.

باتری ها

باتری در خودرو های هیبریدی علاوه بر تأمین برق مورد نیاز اجزای برقی خودرو، انرژی لازم جهت عملکرد و فعالیت موتور الکتریکی را نیز ذخیره و تأمین می کند.

ژنراتور

ژنراتور نیز در کنار موتور الکتریکی به ذخیره و پیشگیری از انرژی برق می پردازد. البته که باتری قطعه ای است که در خودروهای معمولی نیز وظیفه تأمین برق قطعات برقی خودرو و سنسورها را برعهده دارد اما این قطعه در خودروهای هیبریدی شرایط جدیدی را تجربه می کند. تفاوت دیگر خودرو های هیبریدی و بنزینی یا دیزلی در سیستم ترمز آن ها است که در ادامه در مورد آن توضیح می دهیم. به این اجزا باید موتور اصلی بنزینی یا دیزلی را نیز اضافه کرد. موتور بنزینی یا دیزلی در خودرو های هیبریدی کاملا مشابه دیگر موتور های احتراق داخلی است اما با حجم کمتر و ابعاد کوچکتر که مصرف سوخت کمتر خودرو را نیز به دنبال دارد.

سیستم تمرمز

در خودروهای هیبریدی سیستم ترمز از نوع بازیافتی است. در این نوع سیستم ترمز از موتور الکتریکی برای ترمز گیری استفاده می شود و اصطکاک نقش چندانی در این فرایند ندارد. موتور الکتریکی در این نوع سیستم ترمز، انرژی جنبشی خودرو را دریافت کرده و به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و سپس آن ها را در باتری ها ذخیره می کند. این همان بخش از وظیفه موتور است که مانع از هدر رفتن انرژی می شود. به این ترتیب در این بخش موتور در نقش یک ژنراتور عمل می کند.

عمر باتری ماشین هیبریدی

جالب است بدانید که خودرو سازان تضمین می کنند که باتری اتومبیل حداقل 5 سال عمر می کند، اما از آن جایی که 70 درصد از ظرفیت اصلی باتری خودرو هیبریدی قبل از پایان این دوره 5 ساله تمام می شود، شما 8 تا 10 سال پس از خرید این نوع ماشین ها می توانید از باتری آن استفاده کنید. بنابراین عمر باتری ماشین های الکتریکی بین 8 تا 10 سال می باشد.

مطلب پیشنهادی: همه چیز درباره ردیاب خودرو؛ انواع مدل، مکان نصب و مزایای استفاده از آن