لوازم یدکی ماشین های هیوندای ، کیا و مزدا

خودروهای هیبریدی چگونه کار می کنند؟

توضیحات

امروزه با توجه به آلودگيهاي ناشي از خودروها و محدوديتهاي سوخت فسيلي، کارخانههاي خودروسازي گام مهمي در مقابله با اين امر برداشتهاند که از جمله آنها مي توان به خودروهاي هيبريدي (Hybrid Vehicle)، تکنولوژي پيل سوختي (Fuel Cell)، موتورهاي با پاشش مستقيم بنزيني (GDI)، موتورهاي HCCI و خودروهاي دو گانه سوز (Bifuel) اشاره کرد.
بازده بالا، آلايندگي کم، مسافت قابل پيمايش بالا، ايمني مطلوب و قيمت قابل رقابت با خودروهاي متداول از جمله ويژگيهاي حائز اهميت براي خودروهاي هيبريدي است. بسياري از خودروسازان بزرگ مبادرت به توليد اين خودروها در سطحي گسترده نمودهاند. در اين قسمت به شماي کلي از نحوة عملکرد، حالتهاي کارکردي، مزايا، معايب و تقسيمبندي سيستمهاي مختلف خودروي هيبريدي خواهيم پرداخت.

تاريخچة خودروي هيبريدي

يک مهندس آمريکائي به نام H.Piper در ۲۳ نوامبر ۱۹۰۵ يک ماشين هيبريدي ساخت که قادر بود در طي ۱۰ ثانيه تا ۲۵ مايل شتاب بگيرد. موتور اين خودرو ترکيبي از موتور بنزيني و موتور الکتريکي بود که امروزه به عنوان موتور هيبريدي شناخته ميشود. Piper در سه سال و نيم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پيشرفت سريع موتورهاي احتراق داخلي با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنين قابليت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پايين بودن قيمت سوختهاي فسيلي و مطرح نبودن آلودگي محيط زيست، سبب عدم توجه به اين نوع خودروها شد. در پي بحرانهاي نفتي سالهاي ۱۹۷۰ دوباره اين خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولي تا سال ۱۹۹۰ که کار اصولي با مشارکت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمريکا آغاز گرديد، اين خودروها به طور جدي پيگيري نشدند.
امروزه خودروهاي هيبريدي مورد توجه کمپانيهاي بزرگ جهان قرار گرفته اند که از آن جمله ميتوان به شرکتهايي مانند: تويوتا، هندا، ميتسوبيشي، فورد، فيات، جنرال موتورز، دايملر کرايسلر، نيسان و پژو و ... اشاره نمود. توفيق اين محصولات به حدي چشمگير بوده که از دسامبر سال ۱۹۹۷ تا ابتداي سال ۲۰۰۰ بيش از چهل هزار محصول پريوس کمپاني تويوتا به فروش رسيده است.

ويژگي ها

خودروهاي هيبريدي، نوع تعميم يافته خودروهاي برقي خالص ميباشند که معايب خودروهاي برقي خالص تا حدود زيادي در آنها برطرف گرديده است و مي توان گفت معايب خودروهاي احتراق داخلي نيز تا حدودي در آنها برطرف شده است. از مزاياي مهم اين خودروها نسبت به خودروهاي احتراق داخلي، کارکرد در دور و بار ثابت بوده و به اصطلاح در نقطة بهينة خود کار ميکنند که اين امر باعث بالا رفتن بازده موتور و کاهش آلودگي و پايين آمدن مصرف سوخت ميگردد و ديگر اينکه به هنگام ترمزگيري و يا شتاب منفي، انرژي به صورت الکتريکي در باطري ها ذخيره ميشود و همين امر باعث کارکرد کمتر موتور احتراقي خواهد شد و در نتيجه منجر به کاهش آلودگي و پايين آمدن مصرف سوخت ميگردد. به عنوان مثال تويوتا پريوس (Toyota Prius) با موتور ۴ سيلندر ۱۵۰۰ سي سي مصرف سوختي معادل ۲ ۴ ليتر در ۱۰۰ کيلومتر دارد. مزيت ديگر اين خودروها نسبت به خودروي برقي خالص، قابليت پيمودن مسيرهاي طولاني در هر بار شارژ کردن باطري ميباشد.

 سيستمهاي ذخيره سازي انرژي 

خودروهاي هيبريدي از ساختارهاي مختلفي برخوردارند. اما الزاما يک خودروي هيبريدي از يک سيستم ذخير ساز انرژي، يک واحد توليد قدرت و يک سيستم انتقال قدرت تشکيل شده است. انتخابهاي اوليه براي سيستم ذخيره ساز انرژي باطريها، خازنها و فلايويلها هستند. اگر چه باطريها عمدهترين انتخاب در اين زمينه ميباشند اما تحقيق بر روي زمينههاي ديگر ذخيرهسازي انرژي آغاز شده است. باطري ها، بدليل ارزان و تجاري بودن و نداشتن قسمتهاي متحرک اولين وسيله ذخيره انرژي و همانطور که گفته شد متداولترين است اما بزرگترين عيبشان عمر کوتاه آنها مي باشد. البته باطريها با تکنولوژي جديد بسيار گران ميباشند و امروزه تعداد زيادي از باطريهاي جديد در حال توسعه هستند.

انواع خودروهاي هيبريدي :

با توجه به ساختار کنترلي و طريقه اتصال اجزاء به يکديگر، خودروهاي هيبريدي به سه نوع سري، موازي و سري-موازي تقسيمبندي ميشوند.
سيستم هيبريدي سري :

در اين دسته از خودروها موتور احتراق داخلي يک ژنراتور را ميچرخاند و اين ژنراتور، هم باطري را شارژ مي کند و هم يک موتور الکتريکي را به حرکت درميآورد و بدين صورت انتقال قدرت صورت مي گيرد. در اين ساختار موتور احتراقي مستقيم به سيستم انتقال قدرت وصل نميشود.
اين سيستم به خاطر اين سري ناميده ميشود که قدرت، به صورت سري به چرخها منتقل ميگردد و از آن براي رانش موتورهاي با قدرت کم و با رنج کارکرد بهينه استفاده مي شود.

مقايسه چند نوع سيستم هيبريدي:

۱) کاهش اتلاف انرژي: سيستم بطور اتوماتيک در حالت idle (درجا) خاموش ميشود و بدين ترتيب از به هدر رفتن انرژي جلوگيري مي شود.
۲) ذخيرهسازي و برگرداندن انرژي: انرژيي که در هنگام شتاب منفي و ترمزگيري هدر ميرود را به انرژي الکتريکي تبديل نموده و از اتلاف آنها جلوگيري ميکند.
۳) کمک به کارکرد موتور احتراقي: موتور الکتريکي در زمان شتابگيري به کارکرد موتور احتراقي کمک ميکند.
۴) کارکرد با بازدهي بالا: اين سيستم با يک استراتژي کنترلي مناسب، بازدهي کلي خودرو را در تمام شرايط کاري در حالت بيشينه نگه مي دارد؛ بدين صورت که موتور الکتريکي مانند يک جبران ساز در شرايطي که قدرت موتور احتراق داخلي کافي نيست وارد عمل مي گردد و در مواقعي که قدرت موتور احتراق داخلي بيشتر از نياز خودرو است، انرژي مازاد در باطريها ذخيره مي گردد.

حالتهاي عملکردي موتور هيبريدي سري-موازي:

حالتهاي عملکردي يک موتور هيبريدي سري-موازي را ميتوان به شش قسمت تقسيم نمود:
۱) حالت روشن شدن و دورهاي پايين و متوسط:
در اين حالت موتور احتراقي که بازدهي مناسبي ندارد کاملا خاموش است و فقط موتور الکتريکي توان مورد نياز خودرو را تأمين مينمايد (A)
۲) حرکت در حالتهاي معمولي:
قدرت ناشي از موتور احتراقي توسط تقسيم کنندة قدرت (Power split device) به دو بخش تقسيم ميگردد قسمتي از قدرت آن به ژنراتور ميرود که منجر به حرکت در آوردن موتور الکتريکي ميگردد (B) و مابقي چرخها را مستقيما به حرکت درميآورد (C) قدرت موتورا حتراقي در اين مرحله در حداکثر بازدهي است.
۳) شتابگيري سريع:
در حاليکه قدرت يکنواختي از مسيرهاي B و C به چرخها منتقل مي گردد توان اضافي توسط باطري نيز جهت افزايش توان موتور الکتريکي (A) تامين مي گردد.
۴) شتاب کندشونده و يا ترمزگيري:
موتور با قدرت بالا به ژنراتور با قدرت بالايي تبديل ميگردد که توسط چرخها به حرکت درميآيد. در اين حالت انرژي جنبشي به انرژي مکانيکي تبديل شده و در باطري ذخيره ميگردد. (D)
۵) شارژ شدن باطري:
براي اينکه باطريها هميشه در حد قابل قبولي انرژي داشته باشند. در حالت ضروري که احتياج باشد توسط موتور احتراقي شارژ ميگردد.(E)
۶) حالت استراحت:
موتور به حالت اتوماتيک خاموش ميگردد.

 

 

جدیدترین مقالات