خودروی هیبریدی چیست و چگونه کار می کند؟ آشنایی با انواع هیبریدی ها

خودروی هیبریدی ، خودروی سبز

امروزه در موضوعات مرتبط با خودرو حتما واژه “هیبریدی” یا  “هیبرید” را شنیده اید. البته این کلمه را به شکل “هایبرید” نیز تلفظ (صحیح) کرده و همچنین می نویسند که در هر صورت معادل انگلیسی آن ها Hybrid است. واژه Hybrid یا همان هیبرید در زبان انگلیسی به معنای ترکیب یا ترکیبی است. وجه تسمیه آن هم که مشخص بوده و به خاطر مصرف ترکیبی برق و بنزین توسط خودرو است. یعنی خودرویی که هم با برق (انرژی ذخیره شده الکتریکی) حرکت می کند و هم با بنزین. در این مقاله از وبسایت کاریرا با اتومبیل های هیبریدی بیشتر آشنا می شویم.

مدتی قبل مقاله ای در کاریرا منتشر کردیم که در آن بهترین خودروهای هیبریدی را معرفی و گریزی به تویوتا پریوس زدیم. آنجا گفتیم که بطور معمول همه تویوتا Prius را به عنوان یک خودروی هیبریدی می شناسند و دلیل آن هم پیشگام بودن این خودرو است. از وقتیکه تویوتا پریوس هیبریدی برای فروش عرضه شد، به تدریج شاهد رشد این فناوری بودیم و دامنه برای انتخاب یک اتومبیل دوستدار محیط زیست و یا اصطلاحا یک خودروی سبز رفته رفته بیشتر گردید.

اما خودروی هیبریدی دقیقا چیست؟

به شکل ساده ، خودروی هیبریدی خودرویی است که از دو منبع متفاوت برای تامین انرژی مورد نیاز جهت حرکت استفاده می کند. بطور معمول چنین حالتی با وجود دو جزء اصلی در خودرو اتفاق می افتد. اول باتری برای دخیره انرژی الکتریکی و دوم یک موتور احتراقی نظیر موتور بنزینی یا دیزلی . حال در اینجا انواع مختلفی را می توان متصور شد.

سیر تا پیاز هیوندای سوناتا؛ آشنایی با انواع مدل‌های سوناتا

در دسته ای از هیبریدی ها ، باتری توسط موتور احتراقی شارژ می شود . در دسته ای دیگر باید با یک کابل شارژ (سیم برق) دقیقا مثل تلفن همراه ، لپ تاپ و … باتری خودرو را شارژ کرد. در دسته ای دیگر نیز خودروی هیبریدی به هنگام ترمز انرژی حاصل شده را به باتری منتقل می کند. پس می بینیم که خودروی هیبریدی انواع گوناگونی دارد.

انرژی الکتریکی چگونه مصرف می شود؟

نحوه مصرف شدن انرژی موجود در باتری های خودروهای هیبریدی نیز متفاوت است. در برخی از اتومبیل های Hybrid ، سیستم موتور بنزینی و باتری ها جدا بوده و در واقع این دو جزء کاملا جداگانه عمل می کنند. یعنی خودرو بطور همزمان نمی تواند از این دو منبع انرژی دریافت کند. اگر خودرو روی حالت استفاده از انرژی الکتریکی تنظیم شود فقط موتور برقی (باتری) خودرو را پیش می برد و موتور بنزینی هیچ دخالتی ندارد.

سیر تا پیاز هیوندای النترا ؛ آشنایی با انواع مدل‌های النترا

یکی از معمول ترین شرایط کاربردی این نوع از خودروهای هیبریدی این است که مثلا اگر اتومبیل بنزین داشته باشد می تواند با موتور احتراقی حرکت کند و اگر سوخت تمام شود این جا است که باتری حاوی انرژی الکتریکی به کمک می آید و تا یک مسافت محدودی می توانند خودرو را به حرکت در آورده و پیش ببرد. از این رو به این مدل از خودروهای هیبریدی ، افزایش دهنده مسافت یا range extender می گویند. یعنی مسافتی که خودرو می تواند با یک نوبت سوخت گیری حرکت کند به لطف وجود باتری کمکی افزایش یافته است.

در نوعی دیگر از خودروهای هیبریدی ، موتور بنزینی در کنار موتور برقی (باتری) بطور همزمان فعالیت می کند و خودرو می تواند حین حرکت منبع تامین انرژی خود را تغییر دهد. یعنی حرکت گاهی با بنزین و گاهی با برق.

هیبریدی از نوع سری – Series hybrids

نوعی از خودروهای هیبریدی هستند که با عنوان “هیبریدی سری” ، “سری” یا ” Series hybrid ” شناخته می شوند. این دسته از خودروها بطور پیش فرض و در حالت اصلی تنها با موتور برقی حرکت کرده و از انرژی ذخیره شده در باتری استفاده می کنند. وقتی انرژی باتری رو به اتمام باشد و توان خودرو در حال کاهش ، این جاست که موتور بنزینی وارد عمل می شود تا به کمک موتور برقی و باتری بیاید. موتور بنزینی مستقیما باعث حرکت چرخ ها نمی شود بلکه انرژی خود را به یک ژنراتور انتقال داده و این ژنراتور باتری را شارژ می کند و خودرو با همان موتور برقی به حرکت ادامه می دهد.

یک اتومبیل هیبریدی سری از لحاظ ایجاد آلودگی در دسته خودروهای بسیار سالم (سبز) جای می گیرد چراکه بطور پیش فرض این خودرو همواره با نیروی الکتریکی کار می کند. در این خودروها موتور احتراقی با سوزاندن بنزین ، انرژی الکتریکی اضافی مورد نیاز را تامین می کند نه اینکه خود به تنهایی وارد عمل شود.

عیب اصلی چنین سیستمی سایز بزرگ باتری ها است. از آنجاکه این دسته از خودروها بطور پیش فرض فقط از انرژی باتری خود استفاده می کنند ، لذا به باتری های حجیم و با ظرفیت بالا احتیاج دارند. با تکنولوژی فعلی ، وجود چنین باتری هایی هزینه بالایی در بر داشته و قیمت تمام شده خودرو را بطور چشم گیری افزایش می دهد. در برخی موارد بخاطر گران قیمت بودن این باتری ها در این ابعاد و این سایز ، خودروهای هیبریدی نوع سری حتی از اتومبیل های تمام برقی هم گران تر هستند.

هیبریدی از نوع موازی – Parallel hybrids

شاید تا به حال نشان Hybrid Synergy Drive که در عکس زیر قابل مشاهده است را روی درب صندوق عقب برخی از تویوتا کمری هیبریدی و تویوتا پربوس های تاکسی دیده باشید. هم اکنون دو دسته یا در واقع دو نسل از تویوتا پریوس هیبریدی تاکسی بطور عمده در شهر تهران فعالیت می کنند.

یک دسته از نسل سوم پریوس (مدل ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۵) و دسته دوم از نسل چهارم (مدل ۲۰۱۶ به بعد) هستند که متعلق به دو شرکت پاکرو تاکسی و سلام تاکسی می باشند. سیستم Hybrid Synergy Drive شرکت تویوتا در حال حاضر یکی از بهترین سیستم های هیبریدی موازی است.

در این سیستم بر خلاف نوع سری ، خودرو بطور پیش فرض و در حالت اصلی تنها با موتور بنزینی خود حرکت می کند. در سیستم موازی ، موتور الکتریکی نیز به مدار انتقال نیرو متصل است و در صورت نیاز می تواند نیروی اضافی را به سیستم تزریق کند.

از آنجایی که در این سیستم همانند نوع سری موتور برقی و باتری وجود دارد ، خودروی هیبریدی از نوع موازی هم می تواند تنها با موتور برقی خود حرکت کند؛ البته فقط در مسافت های کوتاه و با سرعت کم. چراکه باتری ها برخلاف سیستم سری کوچک بوده و ظرفیت کمی دارند. ظرفیت کم باتری معنای دیگری هم دارد و آن شارژ سریع توسط موتور بنزینی است. بدین ترتیب باتری پیوسته توسط موتور احتراقی شارژ شده ، دوباره در مدار قرار می گیرد و در صورت نیاز فعال می شود و چنانچه خالی گردد مجدد توسط موتور بنزینی شارژ می شود.

اگر باتری کاملا خالی شده باشد جای نگرانی نیست چراکه همانطور که گفتیم اتومبیل همیشه می تواند با موتور بنزینی خود به حرکت ادامه دهد. از این رو سیستم موازی برای کسانی که مسافت های طولانی یا ساعات زیادی را رانندگی می کنند محبوب ترین و بلکه بهترین انتخاب از میان هیبریدی ها است.

هیبریدی از نوع ملایم (میانه) – Mild hybrids

این نوع از سیستم شباهت بسیاری به نوع موازی دارد با این تفاوت که در صورت نیاز به نیروی بیشتر ، موتور برقی بطور مداوم همراه موتور احتراقی کار می کند و انرژی الکتریکی را به مدار تزریق می کند. در این سیستم بر خلاف نوع سری و موازی ، موتور برقی و باتری به تنهایی نمی توانند خودرو را به حرکت در آورند چراکه باتری ها بسیار کوچک هستند.

همچنین تفاوت دیگر این است که در سیستم هیبریدی ملایم یا Mild ، مقداری انرژی به هنگام ترمز در باتری ذخیره می شود. یعنی باتری از انرژی حاصل از ترمز هم بی بهره نمی ماند و از ترمز کردن خودرو هم شارژ می شود. این انرژی به هنگام نیاز ، دقیقا مشابه سیستم موازی ، به کمک موتور احتراقی آمده و در مدار تزریق می گردد. سیستمی در فراری لافراری (LaFerrari) وجود دارد که دقیقا مشابه همین سیستم Mild است و به آن سیستم کرس یا KERS می گویند و مخفف عبارت Kinetic Energy Recovery System است. این سیستم برای بهره برداری حداکثری از همه انرژی موجود بوده و بیشتر در خودروی های پر توان و مسابقاتی نظیر فرمول یک استفاده می شود.

هیبریدی از نوع پلاگین – Plug-in hybrids

این دسته از خودروها به نوع پلاگین هیبرید یا PHEV مشهور بوده و از جدیدترین اعضای خانواده هیبریدی ها هستند. خودروهای پلاگین هیبرید یا PHEV با نرخ فزاینده ای در حال رشد بوده و به زودی بیشتر و بیشتر این نوع را می بینیم. این خودروها همانند هیبریدی موازی بوده با این تفاوت که باتری بزرگ تری دارند و باتری آن ها نه تنها بواسطه موتور بنزینی بلکه با یک کابل رابط خارجی هم قابل شارژ است. بدین ترتیب این خودروها نسبت به هیبریدی های موازی مسافت بیشتری را می توانند با موتور برقی طی کنند. از جمله خودروی های پلاگین هیبرید که از قضا در ایران هم حضور دارد می توان به میتسوبیشی اوتلندر PHEV اشاره کرد. مرسدس بنز C 350e و ولوو V60 نیز از دیگر پلاگین های معروف هستند.