تمامی وسایل نقلیه ای که از ادغام دو یا چند پیشرانه انتقال نیرو که بطور مستقیم یا غیر مستقیم به سیستم انتقال قدرت وابسته هستند را ماشین های هیبریدی می نامند. بیشتر خودروهای هیبریدی تولید شده تاکنون از نوع بنزینی – الکتریکی هستند گرچه بعضی از شرکتهای خودروسازی مانند پژو- سیتروئن خودروهای هیبریدی از نوع دیزل- الکتریکی نیز تولید کرده اند.

سیستم هیبریدی با موتور احتراق داخلی (دیزل، بنزینی و …) – الکتریکی شامل اجزا زیر است:
موتور بنزینی: موتور بنزینی که در این خودرو وجود دارد شباهت زیادی به موتورهای خودروهای بنزینی معمولی دارد. ولی این موتور کوچکتر و نیز دارای تکنولوژی بالاتری نسبت به خودروهای معمولی است که باعث کاهش آلودگی و افزایش کارایی می شود.
باک بنزین : باک بنزین در این نوع خودروها محل ذخیره انرژی برای موتور بنزینی است. بنزین چگالی انرژی بالاتری نسبت به باتری دارد به عنوان مثال 1000 پوند باتری معادل 1 گالون (7 پوند) بنزین انرژی دارد.
موتور الکتریکی : موتورهای الکتریکی در خودروهای هیبریدی خیلی پیشرفته هستند این موتور پیشرفته هم به عنوان یک موتور قادر به انجام کار است و هم به عنوان ژنراتور، به عنوان مثال زمانی که به این موتور نیاز است موتور با استفاده از باتری ها قادر خواهد بود شتاب مورد نظر را ایجاد کند و زمانی که خودرو نیازی به موتور الکتریکی ندارد مثلا در یک سراشیبی در حال حرکت است این موتور الکتریکی به عنوان یک ژنراتور نیرو را به باتری ها بر می گرداند (با استفاده از سرعت در سراشیبی).
ژنراتور: ژنراتور بسیار شبیه به موتور الکتریکی است با این تفاوت که ژنراتور فقط وظیفه تامین الکتریسیته مورد نیاز موتور را بر عهده دارد. ژنراتور بیشتر در خودروهای هیبریدی سری به کار می رود.
باتری : باتری ها در خودروی هیبریدی یک وسیله ذخیره انرژی برای موتور الکتریکی هستند. برخلاف بنزین موجود در باک بنزین که میتواند فقط به موتور بنزینی سوخت برساند، موتورهای الکتریکی علاوه بر کار فوق می توانند انرژی را به باتری پس دهند.

toyota-prius-plug-in-hybrid

دو پیشرانه سری و موازی برای خودروهای هیبریدی وجود دارد.

هیبرید سری : این نوع هیبریدها جز اولین طراحی های موتورهای هیبرید می باشند که در سیستم هیدرولیک ماشین های راه سازی و لودرها و همچنین در ترامواها به کار گرفته شدند. در این نوع هیبریدها موتور بنزینی ژنراتور را به حرکت در می آورد (معمولا یک دینام سه فاز به همراه یک یکسوکننده) و ژنراتور می تواند باتری ها را شارژ کند یا به موتور الکتریکی قدرت بدهد که این موتور نیز به سیستم انتقال قدرت متصل است. بنابراین موتور بنزینی در هیبریدهای سری هرگز به طور مستقیم به سیستم انتقال قدرت نیرو نمی دهد. در این خودروها زمانی که به قدرت بیشتری نیاز باشد، موتور الکتریکی نیروی الکتریسیته را از ژنراتور و باتری دریافت می کند. در این موتورها برای افزایش بهره وری و به حداقل رساندن تلفات انرژی باطری از فلایویل و یا خازن استفاده می شود. اوج انرژی و شارژدهی در زمان شتاب گیری و سرعت خودرو می باشد و در زمان توقف انرژی احیا می شود. بنابراین خازن ها در سرعت های کم شارژ را نگه می دارند و در سرعت ها ی بالا تخلیه می شوند. در نتیجه دیپ سایکل (تخلیه کامل و شارژ مجدد کامل) و تنش های باطری کاهش و عمر آن افزایش می یابد. برای این خودروها نیازی به سیستم انتقال قدرت پیشرفته ای نیست و اگر موتور و شاسی با هم فیکس شوند تنها نیاز به یک کوپلینگ انعطاف پذیر می باشد. در بعضی از خودروها برای هر چرخ یک موتور جداگانه وجود دارد.

سیر موتور

سری

معایب هیبرید سری:

1- در این موتورها، وجود موتور احتراق داخلی، ژنراتور و موتور الکتریکی برای دستیابی به حداکثر قدرت خودرو ضروری می باشد، در نتیجه علاوه بر زیاد شدن مجموعه وزن خودرو، هزینه تولید و خرید آن نیز بالا خواهد بود.
2- در این هیبرید، نیروی حاصل از موتور احتراق داخلی، موتور الکتریکی و ژنراتور را به حرکت در می آورد. نتیجتا در مسافت های طولانی میزان مصرف سوخت افزایش می یابد و باعث کاهش بهره وری و عملکرد تا حتی کمتر از موتورهای معمولی خواهد شد.

مزایای هیبرید سری:

1- از آنجایی که هیچ ارتباط مکانیکی بین موتور و چرخ ها وجود ندارد، بنابراین مجموعه موتور و ژنراتور می توانند در هر قسمتی از خودرو قرار بگیرند.
2- عدم وجود گیربکس، شفت و یا هر نوع سیستم انتقال قدرت معمول.
3- جداسازی و تعمیر موتورهای الکتریکی بسیار آسان می باشد.
4- موتور احتراق داخلی همیشه در دور پایین کار می کند، حتی اگر سرعت تغییر کند.
5- عملکرد و بهره وری بیشتری در رانندگی درون شهری دارند.

هیبرید موازی : در هیبرید موازی باک بنزین سوخت را به موتور بنزینی می رساند و باتری ها نیز الکتریسیته را به موتور الکتریکی می رساند و هر دو موتور بنزینی و الکتریکی هم زمان به سیستم انتقال قدرت متصل می شوند و این قدرت به چرخ ها می رسد. توجه داشته باشید که موتور بنزینی به سیستم انتقال قدرت متصل است و باتری ها و موتور الکتریکی نیز اغلب به طور مستقل و جداگانه به سیستم انتقال قدرت متصل هستند. در نتیجه در هیبریدهای موازی هر دو موتور بنزینی و الکتریکی نیرو محرکه مورد نیاز را فراهم می کنند. دراین سیستم معمولا موتور الکتریکی و ژنراتور به صورت یک واحد طراحی و ساخته می شوند و معمولا بین سیستم انتقال قدرت و موتور بنزینی قرار می گیرند که منجر به حذف شدن دینام و استارت موتوربنزینی می شود. از آنجایی که این خودروها از سیستم انتقال قدرت پیوسته (CVT) بهره می برند، کلاچ در آن ها حذف شده است و زمانی باتری شاژ می شود که خودرو در حال حرکت باشد. دراین خودروها زمانی که خودرو متوقف شده و یا در دور آرام کار می کند توسط یک کلاچ هوشمند ارتباط موتور بنزینی قطع و یا خاموش می شود و موتور الکتریکی کار می کند.

معایب هیبرید موازی:

1- سیستمی نسبتا پیچیده دارد.
2- از آنجایی که در دورهای پایین و ثابت موتور بنزینی عمل نمی کند، بنابراین عملکرد خودرو در سرعت های پایین به شدت کاهش می یابد.
3- نیروی موتور احتراق داخلی همیشه متصل به چرخ ها می باشد، و همین امر سبب عدم شارژ باتری در زمان توقف خودرو می شود.

مزایای هیبرید موازی:

1- عملکرد کلی در سرعت های ثابت و در بزرگ راه ها بسیار بالا می باشد.
2- به راحتی می تواند از موتور الکتریکی به موتور احتراق داخلی سوئچ شود.

3- در مقایسه با هیبرید سری، موتور الکتریکی می تواند با توان کمتری طراحی شده و در نتیجه کشش و شتاب خودرو افزایش پیدامی کند.

موازی1موازی

گردآورنده: عباس مددی مقدم