خودروهای هیبریدی چیستند؟
اگر خودروهای بنزینی و برقی را بشناسیم، حالا رسیدن به خودروهای هیبریدی خیلی ساده است. خودرو هیبریدی در واقع از دو منبع برای تأمین نیروی حرکت استفاده می‌کند: یک موتور احتراقی، معمولاً بنزینی، و یک یا چند موتور الکتریکی.
هدف از این ترکیب این است که خودرو بتواند در شرایط مختلف، از مزیت‌های هر دو سیستم استفاده کند و در بسیاری از شرایط مصرف سوخت و آلایندگی کمتری داشته باشد.
در این آموزش از آکادمی گاراژینو می‌خواهیم خیلی ساده ببینیم خودروی هیبریدی چیست، چگونه حرکت می‌کند و چه تفاوتی با خودروهای بنزینی و برقی دارد.
خودروی هیبریدی یعنی چه؟
کلمه هیبریدی (Hybrid) به معنی ترکیبی است.
در خودروهای هیبریدی، دو سیستم اصلی برای تولید و انتقال نیرو در کنار یکدیگر کار می‌کنند:
- موتور احتراقی برای تولید نیرو با استفاده از سوخت
- موتور الکتریکی برای استفاده از انرژی ذخیره‌شده در باتری
این دو سیستم می‌توانند بسته به شرایط رانندگی، به‌صورت جداگانه یا هم‌زمان به حرکت خودرو کمک کنند.
به زبان ساده:
بنزین → موتور احتراقی
برق → موتور الکتریکی
هر دو → حرکت خودرو
خودرو هیبریدی چگونه حرکت می‌کند؟
در یک خودروی هیبریدی، سیستم مدیریت خودرو دائماً شرایط رانندگی را بررسی می‌کند.
بر اساس سرعت خودرو، میزان فشار روی پدال گاز، شارژ باتری و شرایط دیگر، سیستم تصمیم می‌گیرد که از کدام منبع انرژی استفاده کند.
برای مثال، هنگام حرکت آرام یا شروع حرکت ممکن است موتور الکتریکی نقش بیشتری داشته باشد.
هنگام شتاب‌گیری شدید یا حرکت در سرعت‌های بالاتر، موتور بنزینی نیز می‌تواند وارد مدار شود.
در بعضی شرایط نیز هر دو موتور هم‌زمان به خودرو نیرو می‌دهند.
باتری در خودروی هیبریدی چه کاری انجام می‌دهد؟
خودروهای هیبریدی یک باتری ولتاژ بالا دارند که انرژی موردنیاز موتور الکتریکی را تأمین می‌کند.
این باتری با باتری معمولی 12 ولتی خودرو یکسان نیست.
باتری هیبریدی انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند و در زمان مناسب آن را در اختیار موتور الکتریکی قرار می‌دهد.
یکی از نکات جالب این است که در بسیاری از خودروهای هیبریدی، باتری فقط با اتصال به برق شهری شارژ نمی‌شود؛ بلکه خودرو می‌تواند هنگام حرکت و کاهش سرعت، بخشی از انرژی را دوباره به باتری برگرداند.
ترمز احیاکننده چیست؟
یکی از مهم‌ترین فناوری‌های خودروهای هیبریدی، ترمز احیاکننده یا Regenerative Braking است.
وقتی راننده پدال گاز را رها می‌کند یا خودرو ترمز می‌گیرد، موتور الکتریکی می‌تواند در شرایط مشخص مانند یک ژنراتور عمل کند.
در این حالت بخشی از انرژی حرکتی خودرو به انرژی الکتریکی تبدیل شده و به باتری بازمی‌گردد. در خودروهای معمولی، بخش زیادی از انرژی ترمز در ترمزهای اصطکاکی به گرما تبدیل می‌شود. اما در سیستم هیبریدی می‌توان بخشی از این انرژی را بازیابی و دوباره استفاده کرد.
آیا خودروهای هیبریدی نیاز به بنزین دارند؟
اگر منظور خودروی هیبریدی معمولی باشد، بله.
این خودروها همچنان یک موتور احتراقی دارند و برای آن از بنزین استفاده می‌شود. اما موتور الکتریکی در بسیاری از شرایط به موتور بنزینی کمک می‌کند؛ بنابراین موتور احتراقی همیشه مجبور نیست تمام نیروی موردنیاز خودرو را به‌تنهایی تأمین کند. در نتیجه مصرف سوخت می‌تواند کاهش پیدا کند.
آیا خودروهای هیبریدی را باید به برق وصل کرد؟
همه خودروهای هیبریدی به یک شکل نیستند.
هیبرید معمولی
در هیبریدهای معمولی، باتری عمدتاً از طریق ترمز احیاکننده و انرژی تولیدشده توسط سیستم خودرو شارژ می‌شود و معمولاً نیازی به اتصال خودرو به برق شهری وجود ندارد.
هیبرید شارژی
در خودروهای Plug-in Hybrid یا PHEV، باتری بزرگ‌تری وجود دارد و خودرو می‌تواند از طریق شارژر به برق شهری یا ایستگاه شارژ متصل شود. این خودروها معمولاً می‌توانند مسافت بیشتری را با استفاده از انرژی الکتریکی طی کنند.
تفاوت خودروی هیبریدی با خودروی برقی چیست؟
مهم‌ترین تفاوت این است که خودروی تمام‌برقی برای حرکت از موتور الکتریکی استفاده می‌کند و موتور بنزینی ندارد.
اما خودروی هیبریدی معمولاً هر دو را دارد:
موتور بنزینی + موتور الکتریکی
بنابراین خودروی برقی برای تأمین انرژی حرکت به شارژ باتری وابسته است، در حالی که خودروی هیبریدی می‌تواند از سوخت و انرژی الکتریکی در کنار یکدیگر استفاده کند.
تفاوت خودروی هیبریدی با خودروی بنزینی چیست؟
در خودروی بنزینی، موتور احتراقی منبع اصلی نیروی حرکت است.
اما در خودروی هیبریدی، موتور الکتریکی نیز می‌تواند در تولید نیرو نقش داشته باشد.
این ترکیب می‌تواند باعث شود:
- مصرف سوخت کاهش پیدا کند
- موتور بنزینی در برخی شرایط کمتر تحت فشار باشد
- انرژی ترمز تا حدی بازیابی شود
- آلایندگی کاهش پیدا کند
البته میزان این مزایا به نوع سیستم هیبریدی و شرایط استفاده از خودرو بستگی دارد.
چرا خودروهای هیبریدی در شهر می‌توانند کم‌مصرف باشند؟
یکی از شرایطی که سیستم هیبریدی می‌تواند عملکرد خوبی داشته باشد، رانندگی شهری با توقف و حرکت‌های مکرر است.
در خودروهای معمولی، هنگام ترمز گرفتن انرژی حرکتی عمدتاً به گرما تبدیل می‌شود. اما سیستم هیبریدی می‌تواند بخشی از این انرژی را بازیابی کند و دوباره در باتری ذخیره کند. همچنین در برخی شرایط، خودرو می‌تواند هنگام حرکت با سرعت پایین یا توقف، موتور بنزینی را خاموش کند و از موتور الکتریکی استفاده کند. به همین دلیل فناوری هیبریدی می‌تواند در رانندگی شهری بسیار مفید باشد.
آیا موتور بنزینی و برقی همیشه هم‌زمان کار می‌کنند؟
خیر.
سیستم مدیریت خودرو بر اساس شرایط، تصمیم می‌گیرد که:
- فقط موتور الکتریکی کار کند
- فقط موتور احتراقی فعال باشد
- هر دو موتور با هم کار کنند
- باتری در حال شارژ شدن باشد
این تصمیم‌ها به عواملی مانند سرعت خودرو، میزان شارژ باتری و مقدار نیروی موردنیاز بستگی دارند.
خودرو هیبریدی چگونه باتری خود را شارژ می‌کند؟
در هیبریدهای معمولی، چند روش برای تأمین انرژی باتری وجود دارد.
1. ترمز احیاکننده
هنگام کاهش سرعت، بخشی از انرژی حرکتی به برق تبدیل می‌شود.
2. موتور احتراقی
در شرایط مناسب، موتور بنزینی می‌تواند انرژی لازم برای شارژ باتری را نیز تأمین کند.
3. شارژ خارجی
در خودروهای هیبرید شارژی، باتری می‌تواند با اتصال به برق نیز شارژ شود.
آیا خودروهای هیبریدی گیربکس دارند؟
خودروهای هیبریدی می‌توانند از سیستم‌های انتقال قدرت متفاوتی استفاده کنند. بعضی مدل‌ها از گیربکس‌های معمولی یا انواع گیربکس‌های اتوماتیک استفاده می‌کنند و بعضی دیگر دارای سیستم‌های انتقال قدرت مخصوص خودروهای هیبریدی هستند. بنابراین برخلاف یک تصور رایج، همه خودروهای هیبریدی الزاماً یک نوع گیربکس مشخص ندارند.
آیا خودروهای هیبریدی نیاز به تعمیر و نگهداری دارند؟
بله. هیبریدی بودن به معنی بی‌نیازی از سرویس نیست.
این خودروها همچنان قطعاتی مانند موتور احتراقی، سیستم خنک‌کننده، ترمز و سیستم تعلیق دارند و باید به‌صورت منظم بررسی شوند.
در کنار آن، بخش‌های مخصوص سیستم هیبریدی نیز اهمیت دارند؛ مانند:
- باتری ولتاژ بالا
- موتور الکتریکی
- اینورتر
- سیستم مدیریت باتری
- سیستم خنک‌کاری تجهیزات الکتریکی
به همین دلیل تعمیر و سرویس خودروهای هیبریدی نیازمند دانش و تجهیزات تخصصی است.
آیا باتری خودروهای هیبریدی خراب می‌شود؟
باتری نیز مانند سایر قطعات خودرو عمر محدودی دارد، اما زمان خرابی آن به عوامل مختلفی بستگی دارد. دما، نحوه استفاده، طراحی خودرو و شرایط نگهداری می‌توانند روی عمر باتری تأثیر بگذارند. خودروهای هیبریدی همچنین دارای سیستم‌های مدیریت و کنترل باتری هستند که برای محافظت از باتری و استفاده ایمن از آن طراحی شده‌اند.
در صورت مشاهده علائمی مانند کاهش غیرعادی عملکرد سیستم هیبریدی یا هشدارهای مربوط به باتری، خودرو باید توسط فرد متخصص بررسی شود.
جمع‌بندی
خودروی هیبریدی خودرویی است که برای حرکت از موتور احتراقی و موتور الکتریکی استفاده می‌کند. این دو سیستم می‌توانند به‌صورت جداگانه یا هم‌زمان کار کنند و سیستم مدیریت خودرو بر اساس شرایط رانندگی، نحوه استفاده از آن‌ها را کنترل می‌کند. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های فناوری هیبریدی، امکان کاهش مصرف سوخت و بازیابی بخشی از انرژی هنگام کاهش سرعت است.
به زبان خیلی ساده:
موتور بنزینی انرژی تولید می‌کند + موتور برقی کمک می‌کند + باتری انرژی را ذخیره می‌کند = سیستم هیبریدی
و اگر بخواهیم آن را با دو نوع خودروی قبلی مقایسه کنیم:
بنزینی: موتور احتراقی
برقی: موتور الکتریکی
هیبریدی: موتور احتراقی + موتور الکتریکی