انقلابی در جریان است! / آشنایی با انواع خودروهای هیبریدی و برقی و تفاوت ها

قریب به چند دهه است که تب تولید و عرضه خودروهای هیبریدی، پلاگین هیبریدی و تمام برقی میان خودروسازان بالا گرفته و البته ناگفته نماند در این وسط افزایش قیمت سوخت در کشورها مزید بر علت شده تا میزان تقاضا هم در این بازار هر روز بیشتر شود.

به گزارش پایگاه خبری جوان خودرو 

افزون بر این موارد هر روز هم می شنویم که خودروسازان به نام اعلام می کنند که طی چند سال آینده دیگر خبری از تولید و عرضه خودرو بنزینی و درون سوز نخواهد بود. حتی در جدیدترین اقدام دست به برقی سازی محصولات محبوب خود می زنند که این اقدام هم در نوع خود امری جسورانه است. اگرچه که برای ماشین بازان کمی سخت است که با خودروهای بنزینی و محبوب که صدای پیشرانه هایشان سبب لرزش دل و لذت بود خداحافظی کنند اما عمر این دست از خودروها به پایان رسیده و باید بپذیریم که صنعت خودرو با برقی سازی در مسیر روشنی و سبزی گام نهاده است. (اگرچه نویسنده علاقه ای به خودروهای برقی و هیبریدی ندارد!)

در بازار پاک سوزان چهارچرخ، خودروها به 3 دسته هیبریدی، پلاگین هیبریدی و تمام برقی تقسیم می شوند که هر کدام از این خودروها با یکدیگر تفاوت هایی دارند که به آن خواهیم پرداخت.

هیبریدی یعنی چه؟

هیبرید یا به قول خارجی‌ها هایبرید، در لغت‌نامه به معنای موجودی است که از ترکیب دو عنصر متفاوت به‌وجود آمده باشد.

خودرو هیبریدی چیست؟

همانطور که در سطر بالا گفتیم، خودرو هیبرید هم وام دار همین تعریف است. به طور کلی به آن دسته از خودروهایی که نیروی خود را هم از موتور درون‌سوز و هم از موتور الکتریکی دریافت می‌کند؛ به عبارت دیگر می‌توان چنین مدلی را حاصل ترکیب یک خودروی بنزینی با خودروی برقی تعریف کرد.

در خودروهای هیبریدی 2 موتور درون‌سوز و برقی با همکاری هم چرخ‌ ها را به حرکت وادار می‌کنند.

خودروسازان به منظور بهبود مصرف سوخت خودروها به سمت پیشرانه‌ های هیبریدی رفته اند البته طی سال‌ های گذشته مشخص شده که پیشرانه‌های هیبریدی به لحاظ عملکرد نیز می‌توانند در وضعیت بهتری قرار داشته باشند.

با توجه به اینکه موتور برقی برای کار کردن به انرژی الکتریسیته وابسته است، به همین منظور در خودروی هیبریدی پک باتری نیز کار گذاشته می‌شود. این پک معمولا در پشت صندلی‌های عقب یا کف اتاق نصب می‌شود تا با پایین آمدن مرکز ثقل هندلینگ خودرو نیز ارتقا پیدا کند.

در خودروهای هیبریدی، در برخی شرایط معینی مثل رانندگی با سرعت پایین یا توقف‌های کوتاه، موتور درون‌سوز از مدار خارج شده و وظیفه تامین نیرو را موتور برقی بر عهده می‌گیرد. طبیعتا در این شرایط و با خاموش شدن موتور بنزینی یا دیزلی، در مصرف سوخت صرفه‌جویی می‌شود. هر موقع هم که سطح شارژ باتری از حد معینی پایین تر برود و یا راننده با فشردن ناگهانی پدال گاز نیاز به شتابگیری و قدرت بیشتر داشته باشد، موتور درون‌سوز به طور خودکار روشن شده و به مدار باز می‌گردد.

یک خودروی هیبریدی در حالت کلی متشکل از قطعاتی است نظیر: 

باتری کمکی (Auxiliary) : وظیفه‌ی تامین قدرت برای استارت و همچنین برق‌رسانی به تجهیزات داخلی ماشین را دارد.

مبدل DC/DC : جریان مستقیم ولتاژ بالای دریافتی از باتری اصلی را به جریان مستقیم ولتاژ پایین مورد نیاز باتری کمکی و تجهیزات داخلی خودرو تبدیل می‌کند.

ژنراتور الکتریکی: از چرخش چرخ‌ها در هنگام ترمز گرفتن، برق تولید می‌کند و آن را به باطری اصلی می‌رساند. در بعضی از ماشین‌های هیبریدی، ژنراتور با موتور تلفیق شده و یک قطعه به طور همزمان وظیفه اجرای سیستم ترمز احیا کننده و حرکت چرخ‌ها را بر عهده دارد.

موتور الکتریکی (Electric traction motor) : توان لازم را از باتری اصلی (Traction battery)گرفته و چرخ‌ها را به حرکت در می‌آورد. در بعضی مدل‌ها وظیفه‌ی احیای باتری از طریق ترمز را به عهده دارد.

اگزوز: به مانند اگزوز در ماشین‌های بنزینی عمل کرده و جهت کاهش آلودگی در آن از کاتالیزور سه‌مسیره استفاده می‌گردد. باک بنزین: هیچ تفاوتی با ماشین‌های بنزینی در این زمینه ندارد.

موتور احتراق داخلی (Internal combustion engine): ساز و کار آن مانند موتور‌ ماشین‌های بنزینی است و معمولا در جلوی خودروی هیبریدی قرار می‌گیرد.

سیستم کنترل توان الکتریکی: باتری اصلی ماشین جریانی الکتریکی ایجاد می‌کند که این سیستم وظیفه‌ی کنترل آن را به عهده دارد.

سیستم خنک کننده: دمای مناسب هر قطعه را تامین می‌کند.

پک باتری اصلی (Traction battery pack) : انرژی الکتریکی را جهت استفاده‌ی موتور الکتریکی ذخیره می‌کند.

واحد انتقال: نیروی مکانیکی تولید شده در باتری و/یا موتور احتراق را جهت رانش چرخ‌ها منتقل می‌نماید.

هیبریدی ها چطور کار می کنند؟

خودروهای هیبریدی با کمک موتور الکتریکی خود، انرژی جنبشی هدررفته در هنگام ترمزگیری را بصورت الکتریسیته در باتری‌ها ذخیره کرده و مجدداً از آن استفاده می‌کنند.

همچنین در این مدل خودرو، موتور بنزینی همیشه روشن نیست؛ به‌طور مثال هنگام پارک کردن یا توقف در ترافیک یا پشت چراغ‌قرمز، موتور خاموش شده و موتور الکتریکی فعال و روشن باقی می‌ماند، درنتیجه سوخت کمتری مصرف‌ و آلودگی کمتری تولید می‌شود.

انواع خودروهای هیبریدی

حال با توجه به اجزای تشکیل دهنده و چگونگی کارکرد خودروهای هیبریدی، این گروه از خودروها انواع مختلفی دارد.

هیبریدهای موازی

در خودروهای هیبریدی موازی (Parallel Hybrid) هر دو موتور بنزینی و الکتریکی تمام مدت روشن هستند و در کنار هم کار می‌کنند؛ شیوه کار به این صورت است که بنزین، سوخت را به موتور بنزینی و باتری، انرژی را به موتور الکتریکی به‌صورت هم‌زمان می‌رساند.

ماشین هیبرید موازی در سرعت‌های پایین، تنها از موتور الکتریکی استفاده می‌کند؛ به عبارتی این نوع از خودروها مناسب استفاده در محیط شهر هستند و یک اتومبیل شهری محسوب می‌شود و برای رانندگی در بزرگراه‌ها و با سرعت بالا پیشنهاد نمی‌شود.

هیبریدهای سری

به ماشین‌های هیبریدی سری (Series Hybrid) تا حدی می‌توان لقب خودرو سبز و پاک را نسبت داد؛ زیرا از موتور بنزینی تنها برای شارژ باتری استفاده و تمامی کارها توسط موتور الکتریکی انجام می‌شود.

شیوه کار در این اتومبیل‌ها به این صورت است که در ابتدا موتور بنزینی، نیروی حاصل از حرکت ژنراتور را به بخش کنترل‌ کننده نیرو منتقل می‌کند و در ادامه نیروی تولید شده برای شارژ باتری و همچنین قدرت دادن به موتور الکتریکی مصرف می‌شود و در نهایت موتور الکتریکی، نیروی به‌ وجود آمده را به سیستم انتقال قدرت تزریق کرده و در نتیجه خودرو شروع به حرکت می‌کند.

هیبریدهای سری کاملا بدون مصرف سوخت حرکت می‌کند و موتور بنزینی، تنها نقش یک مولد برق را ایفا می‌کند.

نکته قابل توجه در خودروهای هیبرید سری این است که در این نوع اتومبیل‌ها از باتری گران‌تر و بزرگ‌تری نسبت به سایر انواع آن استفاده می‌شود. همچنین به‌دلیل پیچیدگی که در ژنراتور احتراق داخلی آن وجود دارد که معمولا این خودروها پرهزینه‌تر و گران‌تر از خودروهای الکتریکی خالص هستند.

هیبریدهای سری موازی

در این نوع خودروها از ترکیب تکنولوژی هیبرید سری و موازی (Series-Parallel Hybrid) در کنار هم استفاده می‌شود، به گونه‌ای که در طراحی آن سعی بر این شده است که تا جای ممکن مزایا حفظ و معایب هر کدام حذف شود.

در سرعت‌های پایین خودوری هیبریدی سری موازی، توسط موتور الکتریکی حرکت می‌کند و موتور بنزینی زمانی شروع به کار می‌کند که نیاز به انرژی بیشتری برای حرکت خودرو باشد. مانند زمانی که اتومبیل در حالت سربالایی حرکت می‌کند یا سرعت بالایی دارد.

در هر توقفی که خودرو دارد، موتور بنزینی به صورت اتوماتیک خاموش و تنها موتور الکتریکی کار می‌کند تا در مصرف سوخت صرفه‌جویی شود و با فشردن مجدد پدال گاز، کنترل ماشین به موتور بنزینی انتقال می‌شود.

هیبریدهای ملایم

تکنولوژی هیبریدهای ملایم (Mild Hybrid) بسیار شبیه به هیبریدهای موازی است، به عبارتی موتور الکتریکی به صورت هم‌زمان و موازی با موتور بنزینی، خودرو را به حرکت در می آورد. نکته‌ای که این دو نوع ماشین‌ها را از هم متمایز می‌کند، عدم استفاده از باتری‌های قوی با قابلیت ذخیره‌سازی بالا در هیبریدهای ملایم است.

همچنین این نوع از اتومبیل‌ها نسبت به سایر ماشین‌های هیبریدی ارزان‌تر هستند. شرکت های بزرگ خودروسازی همچون هوندا و جنرال موتورز و تویوتا از این تکنولوژی در جدیدترین مدل‌های هیبریدی خود بهره می‌برند.

هیبریدهای شارژی

در این نوع خودروها از باتری‌های بزرگتر با قابلیت ذخیره‌ سازی انرژی بالا استفاده می‌شود و تنها زمانی موتور بنزینی شروع به کار می‌کند که باتری به صورت کامل تخلیه شده باشد. هیبریدهای شارژی (Plug-in Hybrid) مناسب برای استفاده در مسافت‌های کوتاه هستند زیرا تا زمانی که باتری شارژ دارد، به سوخت و موتور بنزینی هیچ نیازی نیست. همچنین خودروهای هیبریدی شارژی قابلیت اتصال به پریزهای برقی در ایستگاه‌های شهری جهت شارژ را دارند که خود یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود.

از بزرگ‌ترین مزایای خودروهای پلاگین هیبرید می‌توان به نگران نبودن کاربران برای اتمام شارژ باتری به کار رفته در آن است.

از طرفی مسافت قابل پیمایش یک خودروی پلاگین هیبریدی را ظرفیت مخزن سوخت بنزین آن تعیین می‌کند که البته میزان شارژ باتری به کار رفته در آن نیز به شدت تأثیرگذار است. به عنوان مثال، تویوتا پریوس پرایم و شورولت بولت قادر خواهند بود به ترتیب ۴۰ و ۸۵ کیلومتر را در حالت تمام برقی طی کنند. همچنین خودروهای پلاگین هیبرید گران‌ تر از مدل‌ های هیبریدی هستند.

ایستگاه بعد؛ تمام برقی!

خودروی الکتریکی / Electric Car به خودرویی می‌گویند که یک یا چند موتور الکتریکی داشته باشد و انرژی خود را از باتری‌های قابل شارژ تأمین کند. باتری‌هایی که معمولاً زیر کف خودرو جاسازی می‌شوند.

احتمالاً دو کلمه EV را دیده‌اید که مخفف کلمات خودروی الکتریکی می‌باشد.خودروهای الکتریکی متفاوت از خودروهای هیبریدی و پلاگین هیبریدی هستند زیرا فاقد بخش درون‌سوز بنزینی یا دیزلی می‌باشند.

به منظور شارژ دوباره باتری خودروی الکتریکی شما باید دوشاخه را به سوکت خانگی یا شبکه شارژ عمومی وصل کنید.

خودروهای الکتریکی روز به روز محبوب‌تر می‌شوند زیرا فاقد آلایندگی می‌باشند. این خودروها دی‌اکسید کربن یا ذرات آلاینده تولید نمی‌کنند. این آلاینده‌ها در گرم شدن کره زمین و آسیب به کیفیت هوا مخصوصاً در محیط‌های شهری تاثیر دارند.

اجزای تشکیل دهنده خودروهای برقی

سنگین‌ترین قسمت ماشین‌های برقی، باتری آن‌هاست. این سنگینی باعث پایین آمدن مرکز ثقل شده و به‌همین‌دلیل، ویژگی مثبت تلقی می‌شود. بدیهی است که اجزای مربوط به احتراق و سوخت در این ماشین‌ها وجود ندارد.

باتری کمکی(Auxiliary): این قطعه وظیفه‌ی برق‌رسانی جانبی را بر عهده دارد و قطعات داخلی مثل ضبط و کولر انرژی خود را از این باتری می‌گیرند.

پورت شارژ(Charge Port): این پورت به وسیله‌ی نقلیه اجازه می‌دهد تا به یک ورودی مناسب وصل شده و باتری اصلی اش را شارژ کند.

مبدل DC/DC: وظیفه‌ی این قطعه گرفتن جریان مستقیم (DC) ولتاژ بالا از باتری اصلی و تامین جریان مستقیم ولتاژ پایین لازم برای پر کردن باتری کمکی و برق‌رسانی به قطعات داخلی اتوموبیل است.

موتور الکتریکی(Electric traction motor): کار اصلی آن استفاده از توان باتری و به حرکت درآوردن چرخ‌های ماشین است. در بعضی از مدل‌ها، این موتور علاوه بر تامین انرژی جنبشی، علمیات احیاکنندگی از طریق ترمز را نیز انجام می‌دهد.

شارژر داخلی(Onboard charger): جریان متناوب (AC) وارد شده از طریق پورت شارژ را گرفته و تبدیل به جریان مستقیم مورد نیاز باتری می‌کند. علاوه بر این، در حین شارژ اطلاعاتی از قبیل دمای باتری، ولتاژ و درصد شارژ را در اختیار ما می‌گذارد.

کنترل نیرو(Power electronics control): کارایی این واحد، کنترل جریان الکتریسیته‌ی خارج شده از باتری و کنترل سرعت موتور و گشتاور تولیدی آن می‌باشد.

سیستم خنک‌کننده(cooling): همانطور که از نام آن پیداست، کار این سیستم حفظ قطعات در دمای مناسب برای کاراییست.

باتری اصلی(Traction battery pack): انرژی الکتریکی را برای استفاده‌ی موتور الکتریکی ذخیره می‌کند.

واحد انتقال(Transmission): کار آن انتقال انرژی جنبشی تولید شده توسط موتور به چرخ‌هاست.

تمام برقی ها چطور راه می روند؟

خودرو­های برقی از باتری بهره می­‌گیرند و یک موتور الکتریکی انرژی الکتریکی باتری را به انرژی لازم برای حرکت چرخ­های اتومبیل تبدیل می­‌کند و خودرو به صورت کاملا پاک حرکت می­کند. خودرو­های برقی در واقع همان خودرو­های احتراق داخلی هستند که با موتورشان با یک موتور الکتریکی جایگزین شده است، منبع انرژی الکتریکی در این خودرو­ها می­‌تواند باتری، پیل سوختی و ابر خازن باشد. سیستم محرکه در این خودرو­ها از سه قسمت تشکیل شده است:

1- پیشران الکتریکی؛ شامل کنترلر خودرو، مبدل الکتریکی قدرت، موتور الکتریکی و انتقال دهنده قدرت مکانیکی.

2- منبع انرژی؛ شامل منبع انرژی، واحد کنترل انرژی، واحد شارژ مجدد منبع انرژی.

3- تجهیزات کمکی؛ شامل واحد فرمان برقی، واحد تهویه مطبوع برقی و واحد تامین توان کمکی.

همانطور که در خطوط بالا گفته شد این نوع خودروها در مقایسه با مدل‌های بنزینی، هیبرید و پلاگین هیبرید گران‌ترین هستند اما به طور کلی کاهش هزینه‌ها در مصرف سوخت مهم ترین عامل خرید این دسته از خودروها است. همچنین با کارکرد حدود ۲۵ هزار کیلومتر، سالانه ۵۰۰ تا ۷۵۰ دلار هزینه برای شارژ خودروی برقی پرداخت می‌شود که این مقدار حدود ۴ هزار تا ۵ هزار و ۲۵۰ دلار کمتر از یک خودروی بنزینی در طول ۵ سال است. در خودروهای برقی هزینه‌های سرویس‌های دوره‌ای مدل‌های بنزینی مانند تعویض روغن، فیلتر هوا، شمع‌ها، تسمه تایم و … نیز وجود ندارد.

انتهای پیام/