خودروهای هیبریدی هم دارای موتورهای بنزینی و هم موتور الکتریکی هستند. اما خودروهای بنزینی فقط با یک موتور بنزینی معمولی کار میکنند. به طور معمول، مصرف سوخت در ماشینهای هیبریدی در مقایسه با خودروهای بنزینی کمتر است. زیرا این قابلیت در آنها وجود دارد که حین رانندگی بین دو موتور بنزینی و الکتریکی تغییر وضعیت دهند.
مهمترین عامل در استفاده از موتورهای هیبریدی به کم بودن مصرف سوخت در آنها و کاهش انتشار گازهای گلخانهای بر میگردد. این در حالی است که در کنار این ویژگیها، از قابلیتهای موردنیاز پیمایشی یک ماشین بنزینی نیز برخوردار هستند. در ادامه این مطلب به نحوه عملکرد موتورهای هیبریدی و تفاوت آن با موتورهای سنتی بیشتر خواهیم پرداخت.
منظور از خودروهای هیبریدی چیست؟
خودرو هیبریدی اصطلاحی است که برای اشاره به خودروهای احتراق داخلی با موتور الکتریکی و باتری کمکی مورد استفاده قرار میگیرد. به بیان ساده، خودروهای هیبریدی خودروهایی هستند که در کنار موتور بنزینی یا دیزلی از موتور برقی نیز در آنها استفاده شده است. موتور الکتریکی در قالب نیروی پشتیبانی موتور احتراقی عمل کرده و با کاهش استرس روی موتور بنزینی، موجب کاهش مصرف سوخت میشود.
تغییر وضعیت بین موتور بنزینی و الکتریکی در خودروهای هیبریدی براساس سرعت و شرایط رانندگی صورت میگیرد. بدین صورت که معمولا خودروهای هیبریدی در سرعتهای پایینتر، با باتری الکتریکی کار میکنند. اما با افزایش سرعت حرکت خودرو، سیستم کامپیوتری داخلی خودرو هیبرید به خودرو پیام میدهد که هنگام شتاب گیری نسبت به تغییر وضعیت به بنزین اقدام نماید.
انواع خودروی هیبریدی
علیرغم اینکه مبنای طراحی و ساخت خودروهای هیبریدی با تاکید بر ترکیب برق و بنزین استوار بوده است، اما انواع خودروی هیبریدی میتوانند نحوه عملکرد متفاوتی داشته باشند. انواع خودروی هیبریدی شامل هیبریدی کامل، ملایم و پلاگین است که در ادامه به نحوه عملکرد هر کدام اشاره میکنیم:
هیبریدی کامل
در خودروهایی با موتور هیبریدی کامل، خودرو میتواند به صورت همزمان با یک یا هر دو موتور برقی و بنزینی خود کار کند. برای شارژ موتور الکتریکی (باتری) از موتور بنزینی استفاده میشود.
هیبریدی ملایم
در خودروهای هیبریدی ملایم، یک موتور الکتریکی به عنوان نیروی پشتیبان در کنار موتور بنزینی قرار گرفته است که به تنهایی قادر به تولید نیرو برای حرکت خودرو نیست.
هیبریدی پلاگین
در این خودروها نیز مانند هیبریدهای کامل، از دو موتور الکتریکی و بنزینی استفاده شده است. اما تفاوت آن با هیبریدی کامل به قابلیت شارژ آن به صورت خارجی در یک ایستگاه شارژ برمیگردد.
نحوه عملکرد موتور هیبریدی چگونه است؟
در خودروهایی با موتور هیبریدی، تولید نیروی کششی در خودرو بر عهده موتور الکتریکی است. موتور الکتریکی نیز نیروی خود را هم از باتریهایی که توسط موتور مکانیکی شارژ میشوند، دریافت میکند و هم میتواند آن را به صورت مستقیم از ژنراتور تامین کند. میزان توان موردنیاز برای پیمایش خودرو توسط سیستم کنترل مشخص شده و از طریق باتری، موتور یا ژنراتور تامین میگردد.
مزایای خودروهای هیبریدی
خودروهای هیبریدی با توجه به بکارگیری یک موتور الکتریکی به عنوان پشتیبان در آنها میتوانند مزایایی به شرح زیر را به دنبال داشته باشند:
جلوگیری از هدر رفت انرژی
سیستم انتقال قدرت در خودروهای هیبریدی به این شکل است که در آن یک موتور معمولی با سوخت فسیلی با نوعی کمک الکتریکی ادغام میشود. امروزه در خودروهای هیبریدی ملایم، یک موتور-ژنراتور به عنوان جایگزینی برای دینام موتور استفاده میشود. این سیستم انرژی هدر رفته در هنگام ترمزگیری را به شکل الکتریسیته جذب کرده و سپس آن را در جهت افزایش خروجی سیستم انتقال قدرت (موتور-ژنراتور) و راهاندازی لوازم جانبی الکتریکی مورد استفاده قرار میدهد.
در خودروهای هیبریدی کامل، یک موتور الکتریکی به عنوان پشتیبان در سیستم انتقال قدرت خودرو تعبیه شده است که معمولا داخل گیربکس یا بین موتور و گیربکس قرار داده میشود. این موتورهای الکتریکی نسبت به موتورهایی که در هیبرید ملایم برای کمک به کار گرفته میشوند، قدرتمندتر هستند. در نتیجه توان گردآوری انرژی بیشتری را دارند که از طریق ترمز احیا کننده تولید میشود. همچنین قدرت بیشتری در اختیار موتور بنزینی قرار میدهند.
در خودروهای هیبریدی پلاگین (PHEV)، این امکان وجود دارد که برای شارژ مجدد باتری داخلی، بتوان آن به برق متصل نمود. ظرفیت این باتری در مقایسه با یک هیبرید استاندارد بسیار بالاتر است که باعث میشود یک خودروی هیبریدی PHEV، بتواند یک مسافت قابل توجه را صرفا با نیروی الکتریکی طی کند.
مبارزه با آلودگی محیط زیست
خودروهای بنزینی-الکتریکی، امروزه در اشکال و اندازههای مختلفی طراحی و تولید شده و روانه بازار مصرفی میشوند. پریوسها معروفترین خودروهای هیبریدی هستند که به عنوان نماد صنعت خودروسازی در جهت مبارزه با آلودگی زیست محیطی شناخته میشوند. این خودروها با ارتقا به یک وسیله نقلیه جذاب با قدرتی مناسب، میتوانند تجربه یک رانندگی لذت بخش را در رانندگان ایجاد نمایند. بنابراین اولویت در طراحی و تولید این نوع خودروها، نه صرفا کارایی، بلکه بهینهسازی مصرف سوخت و مبارزه با آلودگی محیط زیست بوده است.
در همین راستا، فراریها و لامبورگینیهایی مجهز به سیستمهای هیبریدی تولید شدهاند که هدف از طراحی و تولید آنها، افزایش خروجی قدرت و کاهش افت گشتاور است.
استفاده از نیروی الکتریسیته مضاعف در جهت افزایش قدرت خودرو
خودروهای هیبریدی انرژی تولید شده در هنگام ترمزگیری را که پیشتر هدر میرفت به نیروی الکتریسیته تبدیل کرده و در جهت افزایش قدرت اعمال خودرو مورد استفاده قرار میدهند. چگونگی استفاده از این نیروی مضاعف، با توجه به نحوه طراحی و تنظیم شرکت سازنده متفاوت خواهد بود. بدین معنی که سازنده تعیین میکند که این انرژی به چه صورتی در جهت کاهش مصرف سوخت یا افزایش قدرت موتور خودرو به کار گرفته شود. با این حال، نتیجه یکسان خواهد بود و حاصل این طراحی خودرویی است که سوخت کمتری در مقایسه با خودروی صرفا بنزینی با قدرتی مشابه مصرف میکند.
تفاوتهای خودروهای هیبریدی با خودروهای سنتی یا بنزینی
تفاوتهای مهمی بین خودروهای هیبریدی و خودروهای بنزینی وجود دارد که شامل موارد زیر است:
تفاوت به لحاظ پیشرانه و عملکرد
در خودروهای هیبریدی با توجه به ترکیب یک موتور بنزینی با یک موتور الکتریکی، مصرف سوخت بهینه در اولویت قرار دارد. موتور الکتریکی در شتاب گیری خودرو به عنوان یک نیروی پشتیبان عمل میکند و در سرعتهای پایین میتواند به تنهایی خودرو را به حرکت درآورد. بنابراین در نتیجه اعمال این سیستم، میزان بهرهوری سوخت به حداکثر میرسد.
این در حالی است که خودروهای بنزینی متکی به یک موتور بنزینی بوده و هزینه و سادگی کمتری ارائه میدهند.
تفاوت در میزان آلایندگی هوا
از مهمترین وجوه افتراق بین خودروهای هیبریدی و بنزینی میتواند به میزان تولید آلایندههای زیست محیطی اشاره کرد. خودروهای هیبریدی در واقع دوگانه سوز هستند. بدین معنی که با قدرت موتور سیستم احتراق داخلی و موتور الکتریکی کار میکنند. موتور بنزینی در این خودروها، همیشه روشن نیست و در مواقعی بسته به شرایط، این موتور خاموش شده و موتور الکتریکی فعال میشود. بنابراین میزان آلودگی ناشی از سوخت بنزین کاهش پیدا میکند. در مقابل تولید آلایندهها در خودروهای بنزینی در نتیجه سوخت و سوز بنزین بیشتر است.
تفاوت به لحاظ ظاهری
خودروهای هیبریدی و بنزینی به لحاظ ظاهری نیز با هم متفاوت هستند. لوگوی به کار رفته در خودروهای هیبریدی نظیر تویوتا و لکسوس، دارای پس زمینهای آبی رنگ هستند. در حالی که این رنگ در اتومبیلهای بنزینی مشکی است.
تفاوت به لحاظ سرعت و قدرت
تفاوت در سرعت و قدرت یکی از نقاط اختلاف مهم در خودروهای هیبریدی و بنزینی است. خودروهای بنزینی به تبع، قدرت و سرعت بیشتری ارائه میدهند. همین امر باعث شده افرادی که تمایل دارند با سرعت و قدرت ویراژ بالایی رانندگی کنند، خودروهای بنزینی را ترجیح دهند. زیرا خودروی هیبریدی به اندازه موتور خودروی بنزینی قدرت نداشته و نمیتواند در سرعت و قدرت همپای خودروهای بنزینی پیش برود. بنابراین در نبرد عملکرد و کارایی خودروهایی با موتور بنزینی موفقتر عمل میکنند.
تفاوت به لحاظ میزان و سرعت استهلاک
در خودروهای بنزینی صرفا از بنزین استفاده میشود و سوختهای فسیلی مانند بنزین نیز عامل مهمی در افزایش خورندگی در اجزای خودرو به شمار میروند. در مقابل، از آنجایی که نیروی الکتریسیته آسیبی متوجه فلز نمیکند، سرعت و میزان استهلاک اجزای موتور در خودروهای هیبریدی کمتر بوده و دوام و ماندگاری آنها بیشتر میشود.
تفاوت به لحاظ مصرف سوخت
خودروهای هیبریدی در مواقعی مانند ترافیک شهری و توقف و حرکت مجدد زیاد، مصرف سوخت کمتری دارند. در این شرایط اغلب این موتور الکتریکی است که کار میکند و باعث به حداقل رسیدن مصرف سوخت و تولید آلایندهها میشود. این موضوع مصرف سوخت این خودروها را به 50 مایل بر گالن یا بیشتر میرساند. در حالی که در خودروهای بنزینی این رقم در حدود 20 الی 35 مایل بر گالن است. بنابراین این خودروها با توجه به اتکا بر موتور بنزینی، مصرف سوخت بالاتری دارند.