پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

خودروی هیبرید (Hybrid) چیست؟

در دنیای امروز با پیشرفت تکنولوژی، افزایش قیمت سوخت و افزایش آلایندگی های ناشی از سوخت های فسیلی، روز به روز بر تعداد خودروهای هیبرید یا برقی – احتراقی اضافه می شود و مهندسان شرکت های خودروساز بر این تلاشند تا با بهبود این خودروها از مصرف سوخت آن ها بکاهند و با استفاده از موتورهای الکتریکی و احتراقی بهبودیافته بر بازده این خودروها بیافزایند.
نحوه قرارگیری و نصب این دو موتور در خودروهای هیبریدی به سه صورتِ موازی (Parallel Hybrid)، سری (Series Hybrid) و ترکیبی (Series-Parallel) است که باتوجه به نیاز و کارایی هر خودرو ممکن است یکی از این سه نوع برای تولید انتخاب شود.
قرارگیری موازی (Parallel Hybrid):
در این نوع از خودروهای هیبرید، موتور الکتریکی و موتور احتراقی با هم کار می کنند و در یک زمان به چرخ ها نیرو وارد می کنند. موتورهای احتراقی در این مدل از قرارگیری به ژنراتور نیز متصل اند و با به کار انداختن ژنراتور موجب شارژ شدن باتری می شوند.

قرارگیری سری (Series Hybrid):
در نوع سری فقط از طرف موتور الکتریکی به چرخ ها نیرو وارد می شود. به این صورت که سوخت موجود در باک خودرو (Reservoir) وارد موتور احتراقی می شود تا انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی دَوَرانی تبدیل شود. این انرژی مکانیکی به ژنراتور تحویل داده می شود و ژنراتور باتری را شارژ می کند، انرژی ذخیره شده در باتری راهی موتور الکتریکی می شود و موتور الکتریکی به چرخ ها قدرت می دهد. البته در برخی مواقع موتور الکتریکی هم از باتری انرژی می گیرد و هم از ژنراتور، یعنی ژنراتور مستقیم به موتور الکتریکی متصل می شود.

موتورهای احتراقی در این نوع از قرارگیری موتورها تنها نقش شارژر را دارند، از این رو، در این خودروها از موتورهای با حجم کم تر استفاده می شود. از سویی دیگر، چون وظیفه اصلی قدرت دهی به چرخ ها برعهده موتور الکتریکی است از باتری های بزرگ تر و موتورهای الکتریکی و ژنراتورهای قوی تری استفاده می شود. هزینه این ارتقا بسیار بیش تر از مدل موازی است که منجر به گران تر شدن نسبت به نوع موازی خودروهای هیبرید شده است.

قرارگیری ترکیبی (Series-Parallel):
در این نوع از خودروهای هیبرید با به کارگیری موتور الکتریکی در کنار موتور احتراقی توانستند از دو منبع به چرخ ها نیرو بدهند. این نیرودهی به نحوی است که گاه ممکن است موتور احتراقی به تنهایی فعال باشد یا موتور الکتریکی به تنهایی فعال باشد و یا هردو فعال باشند و نیرو تولید کنند. بسته به موقعیت و شرایط رانندگی کامپیوتر خودرو تشخیص می دهد که کدام یک از این حالات فعال شود. در ادامه شرایط و موقعیت هایی که یکی از حالت های بالا توسط ECU انتخاب می شود را توضیح می دهیم.
در این نوع از خودروها هنگامی که نیاز به شتاب گیری سریع باشد و یا برای عبور از موانع و سربالای ها، هر دو موتور احتراقی و الکتریکی فعال می شوند تا توان لازم برای حرکت خودرو در آن شرایط را تولید کنند. در زمان هایی که خودرو شروع به حرکت می کند، البته در صورتی که نیاز زیادی به گشتاور نداشته باشد، موتور الکتریکی فعال می شود و با دریافت انرژی از باتری، خودرو را به حرکت در می آورد. در حالتی که ECU تشخیص دهد که فعال بودن موتور احتراقی مصرف سوخت کمی را در پی دارد و بازده خوبی از موتور دریافت می شود، دستور می دهد تا به طور کامل از موتور احتراقی برای تولید قدرت استفاده شود. در حینی که موتور احتراقی به چرخ ها نیرو وارد می کند ژنراتوری (Generator) که در کنار آن نصب شده است را هم به کار می اندازد و ژنراتور باتری را شارژ می کند تا در زمان استفاده از موتور الکتریکی از شارژ باتری استفاده کند.
هزینه تولید این نوع از خودروهای هیبرید بسیار بیش تر از دو نوع دیگر است، زیرا علاوه بر موتور الکتریکی، باتری و ژنراتور بزرگ تر و گران تر باید از موتور احتراقی قوی تر و با حجم بیشتری استفاده کرد.

ترمز خودروهای هیبرید با ترمز خودروهای معمولی یک تفاوت بزرگ دارد، این که در زمان ترمزگیری در خودروهای هیبرید، موتور الکتریکی تبدیل به ژنراتور می شود و با تبدیل انرژی مکانیکی چرخ ها به ولتاژ الکتریکی و ذخیره آن در باتری از سرعت چرخ ها می کاهد. طبق اصل پایستگی انرژی هنگامی که موتور الکتریکی به ژنراتور تبدیل می شود باید از انرژی مکانیکی چرخ ها کاسته شود و با کم شدن انرژی مکانیکی چرخ ها از سرعت خودرو کاسته می شود.

تبدیل موتور الکتریکی به ژنراتور و ترمزگیری توسط آن به این معنا نیست که در این خودروها از ترمزهای مکانیکی استفاده نشود. تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی نمی تواند در ترمزگیری ها به اندازه ای که برای توقف خودرو نیاز است مؤثر واقع شود، به همین دلیل برای ترمزگیری کامل و بدون خطر باید از سیستم های مکانیکی نیز در کنار عمل ژنراتوری موتور الکتریکی بهره برد.

محمد جبارزاده شیاده/ کارشناسی مهندسی مکانیک
پایگاه خبری اسب بخار

خودرو هیبریدی هیبرید هیبرید چیست