خودروی‌های هیبریدی چگونه کار می‌کنند؟

خودروی‌های هیبریدی چگونه کار می‌کنند؟

تکنولوژی خودروی‌های هیبریدی چگونه کار می‌کنند؟
خودروی هیبریدی در اصل خودروهایی هستند که برای حرکت کردن از ترکیب دو یا چند منبع متفاوت قدرتی استفاده می‌کنند و در اکثر اوقات در اشاره به خودروهای دوگانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع دیگری از خودروهای هیبریدی نیز وجود دارند که از سوخت‌های متفاوتی نظیر گازهای پروپان، سی‌ان‌جی، هیدروژن یا انرژی خورشیدی برای تولید قدرت پیش برنده خود استفاده می‌کنند. نوع تکنولوژی‌های بکار رفته در طراحی و ساخت این گونه سیستم‌ها نیز بستگی به سیاست‌ها و توانایی‌های شرکت سازنده دارد که همگی برای یک هدف مشترک یعنی حداکثری بهروری در مصرف سوخت با قدرت تولیدی بیشتر و مسافت حرکت طولانی‌تر با یک بار سوخت‌گیری را در کنار انتشار حداقلی گازهای گلخانه‌ای، دست به تولید و توسعه این نوع سیستم محرکی می‌زنند. به طور کل می‌توان خودروهای هیبریدی را به عنوان خودرویی دوگانه با قدرت ترکیبی بین یک موتور درون سوز و یک موتور الکتریکی تشریح کرد که تنها با سوخت گیری موتور بنزینی، موتور الکتریکی هم توسط انرژی حرکتی موتور شارژ شده و با حرکت هر دو با هم یا تنها موتور الکتریکی، موجب صرفه جویی در مصرف سوخت و کاهش گازهای آلاینده محیط زیست می‌شوند.
پیش از باز کردن مطلب و تشریح کارکرد و ساختمان این نوع خودروها، بد نیست به صورت کوتاه به نحوه پیدایش این نوع سیستم‌ها بپردازیم. به طور کلی بیش از 100 سال از تولید اولین موتور درون سوز یا احتراق داخلی می‌گذرد. با افزایش جمعیت در یکی دو دهه اخیر، تقاضا نیز برای خودروهای درون سوز سواری افزایش یافته و همراه با آن هم نیاز به سوخت‌های فسیلی برای تامین سوخت مورد نیاز خودرو هم افزایش یافته است که موجب مطرح شدن بحران‌های سوخت‌های فسیلی و اتمام آن‌ها در آینده و مهم‌تر از همه افزایش آلایندگی‌های ناشی از احتراق موتورهای درون سوز است که در یک دهه اخیر مشکلاتی جدی بوجود آورده و موجب افزایش بی سابقه گرمای زمین شده که مسئله بقا را در کره زمین تحت تاثیر خود قرار داده است، از این رو مراکز و نهادهای دولتی و بین المللی، استانداردهای سختگیرانه‌تری را برای مصرف و میزان آلایندگی‌های تولیدی ناشی از خودروهای درون سوز به تصویب رساندند که شرکت‌های خودروسازی را موظف به تولید خودروهایی با کمترین مصرف سوخت و سطح آلایندگی می‌کرد که فرصتی را هم برای رقابت و ارائه بهترین محصول برای افزایش سهم خود از بازارهای فروش برای خودروسازان فراهم کرده است.
با توجه به این که تقریباً پس از گذشت 100 سال از پیدایش موتورهای درون سوز می‌گذرد و این نوع موتورها تقریباً به نقطه اوج تکاملی خود رسیده‌اند، خودروسازان روشی نوین و متفاوتی را از طریق فناوری‌های موتورهای الکتریکی در پیش گرفتند که با در نظر گرفتن یک موتور درون سوز کوچک‌تر و یک موتور الکتریکی در کنار آن، تا حدی این مشکل را بر طرف کردند. روز به روز با پیشرفت‌های سریع تکنولوژی نیز، این نوع سیستم‌ها رفته رفته پیشرفته‌تر شده و در حال رسیدن به تکامل هستند.
پس از مروری مختصر بر روی دلیل پیدایش این سیستم‌ها، وقت آن رسیده که کمی هم در مورد نحوه عملکرد سیستم‌های هیبریدی و انواع ساختار آن‌ها صحبت کنیم. خودروهای هیبریدی از ICE برای تبدیل انرژی بنزین یا گازوییل به انرژی مکانیکی و سپس برای به حرکت درآوردن موتور الکتریکی، آن را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و در باطری‌های خودرو ذخیره کرده یا به طور مستقیم برای مصرف روانه موتورهای الکتریکی می‌کنند. موتورهای الکتریکی برای بازیابی انرژی مصرف شده خود و همچنین بهینه کردن مصرف سوخت موتور درون سوز هم از انرژی جنبشی حاصله از ترمزها و همچنین حرکت در سرازیری‌ها به نفع خود استفاده کرده و آن‌ها را تبدیل به انرژی الکتریکی کرده و در باطری‌ها ذخیره می‌کند. موتور الکتریکی خودروهای هیبریدی همچنین امکان توقف را برای پیشرانه درون سوز در زمان متوقف بودن خودرو یا در بازه‌ای از پیش تنظیم شده قدرت و گشتاور خودرو، فراهم می‌کند که موجب کاهش مصرف سوخت موتور احتراق داخلی می‌شود، به گونه‌ای که با تنظیم کردن فعالیت موتور در یک محدوده سرعتی و گشتاوری، با تجاوز سرعت از محدوده و یا نیاز خودرو به سرعت و گشتاور بیشتر در صورتی که موتور الکتریکی توانایی تامین آن را نداشته باشد، موتور درون سوز برای جبران این نیاز روشن شده و قدرت درخواستی را در اختیار خودرو قرار می‌دهد و در کنار آن هم همزمان اقدام به شارژ مجدد باطری‌ها می‌کند، به طور کلی و خلاصه مطلب، موتور درون سوز هنگامی که نیازی به آن نیست، مثلا هنگامی که خودرو در یک مسیر سراشیبی بوده یا متوقف است، خاموش می‌شود.
از نظر ساختاری هم خودروهای هیبریدی به طور عمده به چهار گروه سری، موازی، سری- موازی و پیچیده یا کمپلکس تقسیم می‌شوند که برگرفته از حالتی است که موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی توان تولیدی خود را به چرخ منتقل می‌کنند.
در حالت اول یعنی هیبرید سری، موتور درون سوز به یک ژنراتور، نیرو وارد کرده و الکتریسیته تولید شده را یا در باطری‌ها ذخیره می‌کند یا به طور مستقیم برای مصرف وارد موتور الکتریکی می‌کند. در این روش موتور بنزینی در پیش بردن خودرو به صورت مستقیم نقشی ندارد و تنها برای تولید الکتریسیته موتورهای الکتریکی اقدام به فعالیت می‌کند. بیشترین مزیت این سیستم هم این است که توان خروجی موتور احتراق داخلی را به کمک یک ژنراتور تبدیل کننده در باطری‌ها ذخیره می‌کند که اغلب ماندگاری بیشتری را برای موتور الکتریکی فراهم می‌کند.
در حالت دوم یعنی موازی هم موتور درون سوز همچنان بوسیله یک جعبه دنده با چرخ‌ها در ارتباط است و با چرخش دنده‌ها محدود می‌شود و همچنین از یک سیستم الکتریکی نیز برای به حرکت در آوردن خودرو استفاده می‌شود، ولی هنگامی که به حداکثر نیرو نیاز باشد، هر دو موتور با یکدیگر شروع به انتقال نیرو به چرخ‌ها تا زمانی که شارژ باطری‌ها تمام نشده باشد، می‌کنند. ولی ژنراتوری برای شارژ مجدد باطری‌ها بر روی موتور احتراقی وجود ندارد.
حالت سوم یعنی ساختار هیبریدی سری- موازی هم برای استفاده از مزایای هرکدام از سیستم‌ها و رفع عیب دیگری ساخته شده است. به این صورت که یک المان مکانیکی به سیستم هیبریدی سری و یک ژنراتور هم به سیستم هیبریدی موازی اضافه شده است. در این سیستم توان ایجاد شده در موتور درون سوز به دو قسمت مکانیکی و الکتریکی تقسیم شده و بخش الکتریکی به گونه‌ای عمل می‌کند که موتور در بهترین حالت بهینه خود کار کند. انرژی تولید شده توسط ژنراتور نصب شده بر روی موتور هم بوسیله سیستم جدا کننده توان، بین موتور الکتریکی برای مصرف و باطری برای ذخیره، تقسیم می‌شود.
نوع آخر یعنی ساختار کمپلکس خودروهای هیبریدی نیز به شیوه سری- موازی صورت می پذیرد، با این تفاوت که چیدمان قطعات در آن متفاوت است. در خودروهای هیبریدی امروزی هم دیگر تنها از دو روش آخر یعنی سری- موازی و کمپلکس استفاده می‌شود.
عکس ها
نظرات
 
 
 

امیر

1394/4/18 - 02:54
اگه به طور عمده تو کشور ما ازش استفاده بشه که عالیه ولی کو؟؟؟؟؟

akbar mohammadpour

1394/5/30 - 19:48
very good excelent
Top