عملکرد خودروهای هیبریدی Hybrid

خودروهای هیبریدی (Hybrid Vehicles) وسایل نقلیه‌ای هستند که از ترکیب دو منبع انرژی برای حرکت استفاده می‌کنند: موتور احتراقی (بنزینی یا دیزلی) و موتور الکتریکی که از باتری‌های قابل شارژ نیرو می‌گیرد. این خودروها با هدف کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی طراحی شده‌اند.

۱. انواع خودروهای هیبریدی Hybrid

۱.۱. هیبریدی سری (Series Hybrid)• در این سیستم، موتور الکتریکی به‌تنهایی چرخ‌ها را به حرکت درمی‌آورد.
• موتور احتراقی فقط به‌عنوان ژنراتور برای تولید برق و شارژ باتری عمل می‌کند.
• این نوع خودروها شباهت زیادی به خودروهای الکتریکی دارند اما وابسته به موتور بنزینی هستند.
• مثال: بی‌ام‌و i3 (مدل REx)

۱.۲. هیبریدی موازی (Parallel Hybrid)
• در این مدل، موتور احتراقی و موتور الکتریکی به‌طور همزمان یا جداگانه نیروی محرکه را تأمین می‌کنند.
• در سرعت‌های پایین، خودرو می‌تواند با موتور الکتریکی حرکت کند، اما در سرعت‌های بالا هر دو موتور با هم کار می‌کنند.
• این سیستم در خودروهای هیبریدی رایج‌تر است.
• مثال: تویوتا کمری هیبریدی، هیوندای سوناتا هیبریدی

۱.۳. هیبریدی سری-موازی (Series-Parallel Hybrid)
• ترکیبی از دو سیستم سری و موازی است که به‌صورت هوشمند، بسته به شرایط رانندگی، از یکی یا هر دو منبع انرژی استفاده می‌کند.
• انعطاف‌پذیری بالایی دارد و مصرف سوخت را بهینه می‌کند.
• مثال: تویوتا پریوس

۱.۴. هیبریدی پلاگین (Plug-in Hybrid – PHEV)
• باتری‌های بزرگ‌تری دارد که می‌توان آن‌ها را از برق شهری شارژ کرد.
• قابلیت پیمایش مسافت‌های کوتاه (حدود ۳۰ تا ۸۰ کیلومتر) را فقط با موتور الکتریکی دارد.
• پس از اتمام شارژ باتری، خودرو مانند یک هیبریدی معمولی عمل می‌کند.
• مثال: میتسوبیشی اوتلندر PHEV، بی‌ام‌و 330e

۱.۵. هیبریدی ملایم (Mild Hybrid – MHEV)
• موتور الکتریکی کوچک‌تری دارد که فقط به موتور احتراقی کمک می‌کند.
• خودرو نمی‌تواند تنها با موتور الکتریکی حرکت کند.
• مصرف سوخت و آلایندگی کمتری نسبت به خودروهای معمولی دارد، اما به‌اندازهٔ هیبریدهای کامل بهینه نیست.
• مثال: مرسدس‌بنز C-Class MHEV

۲. اجزای اصلی خودروهای هیبریدی Hybrid

۱. موتور احتراقی (Internal Combustion Engine – ICE): نیروی محرکه را تأمین کرده و در برخی مدل‌ها باتری را شارژ می‌کند.
۲. موتور الکتریکی (Electric Motor): حرکت خودرو را در برخی شرایط بر عهده دارد و به کاهش مصرف سوخت کمک می‌کند.
۳. باتری هیبریدی: انرژی الکتریکی را ذخیره کرده و در زمان نیاز به موتور الکتریکی منتقل می‌کند.
۴. سیستم مدیریت انرژی: به‌صورت هوشمند، توزیع انرژی بین موتور احتراقی و الکتریکی را کنترل می‌کند.
۵. سیستم ترمز احیاکننده: انرژی جنبشی خودرو را هنگام ترمزگیری به برق تبدیل کرده و باتری را شارژ می‌کند.

۳. مزایای خودروهای هیبریدی Hybrid

✅ کاهش مصرف سوخت: موتور الکتریکی در مسافت‌های کوتاه و سرعت‌های پایین فعال است، که باعث کاهش مصرف بنزین می‌شود.
✅ کاهش آلایندگی: تولید دی‌اکسید کربن (CO2) کمتر از خودروهای معمولی است، که به کاهش آلودگی هوا کمک می‌کند.
✅ کاهش هزینه‌های سوخت: با مصرف کمتر بنزین، هزینه‌های سوخت کاهش می‌یابد.
✅ شتاب بهتر: برخی مدل‌ها از ترکیب موتورهای الکتریکی و احتراقی برای افزایش قدرت و شتاب خودرو استفاده می‌کنند.
✅ عمر طولانی‌تر سیستم ترمز: سیستم ترمز احیاکننده فشار کمتری به لنت‌های ترمز وارد می‌کند، که منجر به کاهش استهلاک آن‌ها می‌شود.

۴. معایب خودروهای هیبریدی Hybrid

❌ قیمت بالاتر: خودروهای هیبریدی به دلیل فناوری پیشرفته‌تر، معمولاً قیمت بیشتری نسبت به خودروهای معمولی دارند.
❌ هزینه تعمیر و نگهداری بیشتر: سیستم‌های پیچیده‌تر و قطعات خاص ممکن است هزینه‌های تعمیر را افزایش دهند.
❌ وزن بیشتر: وجود باتری‌های اضافی باعث افزایش وزن خودرو می‌شود، که می‌تواند تأثیر منفی بر عملکرد دینامیکی داشته باشد.
❌ فضای کمتر در صندوق عقب: به دلیل قرارگیری باتری‌ها، ممکن است فضای بار کمتر از مدل‌های معمولی باشد.

۵. نحوه عملکرد خودروهای هیبریدی در شرایط مختلف

۵.۱. حرکت اولیه (Start-Up)
• در سرعت‌های پایین، فقط موتور الکتریکی فعال است و مصرف سوخت صفر است.

۵.۲. رانندگی در سرعت پایین (Low-Speed Driving)
• موتور الکتریکی همچنان کار می‌کند و خودرو بی‌صدا و بدون آلایندگی حرکت می‌کند.

۵.۳. شتاب‌گیری (Acceleration)
• موتور احتراقی وارد مدار می‌شود و به همراه موتور الکتریکی نیروی بیشتری تولید می‌کند.

۵.۴. رانندگی با سرعت ثابت
• بسته به میزان بار روی موتور، خودرو از موتور احتراقی یا ترکیب هر دو استفاده می‌کند.

۵.۵. کاهش سرعت و ترمزگیری
• انرژی جنبشی به برق تبدیل شده و برای شارژ باتری استفاده می‌شود.

۵.۶. توقف کامل
• موتور احتراقی خاموش شده و موتور الکتریکی آماده حرکت مجدد است.

آینده خودروهای هیبریدی Hybrid

با افزایش استانداردهای زیست‌محیطی و پیشرفت فناوری باتری‌ها، خودروهای هیبریدی در حال بهبود هستند. برخی کشورها به‌تدریج به سمت خودروهای تمام الکتریکی (EVs) حرکت می‌کنند، اما خودروهای هیبریدی هنوز هم به‌عنوان یک گزینه بهینه برای کاهش مصرف سوخت و آلایندگی مطرح هستند.

۷. خودروهای هیبریدی محبوب در ایران و جهان

۷.۱. محبوب‌ترین خودروهای هیبریدی در جهان:
• تویوتا پریوس (Toyota Prius)
• هیوندای سوناتا هیبریدی (Hyundai Sonata Hybrid)
• کیا نیرو هیبریدی (Kia Niro Hybrid)
• لکسوس RX 450h (Lexus RX 450h)
• میتسوبیشی اوتلندر PHEV (Mitsubishi Outlander PHEV)

۷.۲. خودروهای هیبریدی در ایران:
• تویوتا کمری هیبریدی
• هیوندای سوناتا هیبریدی
• لکسوس NX 300h
• کیا اپتیما هیبریدی

8.خودرو با سوخت جایگزین :

وسیله نقلیه‌ای است که با سوختی به جز سوخت سنتی حاصل از نفت (بنزین و گازوئیل) کار می‌کند. همچنین این اصطلاح به هر فناوری‌ای برای به کار انداختن موتورهایی که تنها از سوخت فسیلی حاصل از نفت بهره نمی‌برند گفته می‌شود (مثل خودروی برقی، خودروی برقی دوگانه، خودروی خورشیدی، الخ). بنا به عوامل متعدد، مانند نگرانی‌های زیست‌محیطی، قیمت بالای نفت و هزینه‌های سوخت و امکان بروز حالت «نفت در نقطه اوج»، طراحی، ساخت و توسعه سوختهای جایگزین پاک‌تر و سامانه‌های پیشرفته نیروی موتور برای وسایل نقلیه به اولویتی مهم برای دولت‌ها و خودروسازان در جهان تبدیل شده‌است.

خودروهای برقی دوگانه (هیبریدی) مانند تویوتا پریوس، در واقع خودرو با سوخت جایگزین نیستند؛ اما با فناوری پیشرفته در باتری برقی و موتور/جنراتور، سوخت مشتق از نفت را با بهره‌وری بیشتر مصرف می‌کنند.

کشور برزیل، برترین کشور در جهان از نظر به‌کارگیری خودروهای دوگانه‌سوز یا با سوخت انعطاف‌پذیر است.

بیش از دوازده میلیون خودرو در برزیل از ماده اتانول به جای بنزین به عنوان سوخت پاک‌تر استفاده می‌کنند. برزیل بزرگترین پروژه جهانی برای یافتن جایگزین بنزین را از سال ۱۹۷۵ میلادی آغاز کرده و اجرا نموده است.

10.مشکلات رایج خودروهای هیبریدی

در اینجا برخی از مشکلات معمول تعمیر و نگهداری هیبریدی وجود دارد که ممکن است با آنها روبرو شوید:

باتری ها:

داشتن یک هیبریدی به معنای داشتن باتری دوم در ماشین است، باتری‌های خودرو هیبریدی نسبت به باتری‌های معمولی خودروها ضعیف‌تر هستند و عمر کمتری دارند. این امر به دلایل مختلفی از جمله استفاده مکرر از باتری، رانندگی در مناطق شهری و ترجیح استفاده از موتور الکتریکی به جای موتور احتراق داخلی است. همچنین گرانتر است و ممکن است نیاز به تعویض بیشتری داشته باشد.

مبدل های کاتالیزوری:

مبدل کاتالیزور یکی از قطعات مهم در خودروهای احتراق داخلی است که به کاهش انتشار گازهای سمی کمک می‌کند. اما در خودروهای هیبریدی، این قطعه ممکن است بیشتر دچار مشکل شود.

دلیل این امر این است که خودروهای هیبریدی دارای دو موتور هستند: یک موتور بنزینی و یک موتور الکتریکی. موتور بنزینی به عنوان یک منبع قدرت ثانویه عمل می‌کند و فقط زمانی فعال می‌شود که نیاز به قدرت بیشتر باشد. این امر باعث می‌شود که مبدل کاتالیزور در معرض دماهای بالاتر و نوسانات حرارتی بیشتری قرار بگیرد.

تعویض مبدل های کاتالیزوری در هیبریدی ها نسبت به ICE ها گران تر است.

سیستم های انتشار (EVAP):

سیستم EVAP (Evaporation Emissions Control) برای جمع آوری بخارات بنزین از مخزن سوخت و جلوگیری از انتشار آنها در هوا طراحی شده است.

اگر سیستم EVAP خراب شود، بخارات بنزین می توانند به هوا نشت کنند و باعث آلودگی هوا شوند. همچنین می تواند باعث ایجاد بوی سوخت در کابین شود. نیاز به رفع نشتی و تعویض قطعات در خودروهای هیبریدی بیشتر رایج است.

حسگرهای اکسیژن:

سنسور اکسیژن میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی را اندازه‌گیری می‌کند و این اطلاعات را به ECU خودرو ارسال می‌کند. ECU با استفاده از این اطلاعات، میزان سوخت و هوا را برای احتراق بهینه تنظیم می‌کند.

حسگرهای اکسیژن لزوماً در خودروهای هیبریدی در مقایسه با خودروهای ICE بیشتر از کار نمی‌افتند. با این حال، اگر سنسور اکسیژن دچار مشکل شود، میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی به درستی اندازه‌گیری نمی‌شود. این امر باعث می‌شود ECU میزان سوخت و هوا را به صورت نامناسب تنظیم کند و در نتیجه، مصرف سوخت خودرو افزایش می‌یابد.

11.فرق خودرو هیبریدی و بنزینی چیست؟

دریافتیم که خودروهای هیبریدی از سوخت فسیلی و نیروی برق به صورت ترکیبی برای حرکت کردن استفاده می‌کنند؛ خودروهای هیبریدی می توانند تا 50 درصد مصرف سوخت بهتری نسبت به خودروهای بنزینی داشته باشند. این به این دلیل است که موتور الکتریکی می تواند به تنهایی ماشین را برای مسافت های کوتاه تغذیه کند و همچنین می تواند به بهبود کارایی در هنگام کارکرد موتور بنزینی کمک کند.

اما خودروهای برقی موتور احتراقی را به طور کامل کنار گذاشته و صرفا به نیروی الکتریسیته ناشی از باتری و موتور الکتریکی متکی هستند. موتورهای بنزینی نسبتا کارآمد و قدرتمند هستند، اما گازهای گلخانه ای و سایر آلاینده ها را نیز منتشر می کنند.

12. نتیجه‌گیری خودروهای هیبریدی Hybrid

خودروهای هیبریدی یک گزینه میانجی بین خودروهای بنزینی و الکتریکی هستند که مزایای هر دو را ارائه می‌دهند. آن‌ها برای رانندگانی که به دنبال کاهش مصرف سوخت و هزینه‌های بلندمدت هستند، گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شوند. اگرچه هزینه خرید اولیه آن‌ها بالاتر است، اما در طول زمان، با صرفه‌جویی در سوخت و کاهش آلایندگی، این هزینه جبران خواهد شد.

خرید قطعات خودرو با بهترین کیفیت

ویکیپدیا خودرو های هیبریدی