خودرو هیبریدی چیست؟
خودروی هیبریدی بطور کلی به دو دسته تقسیم می شوند. دسته اول خودروهایی که برای حرکت کردن از ترکیب دو یا چند منبع متفاوت قدرتی استفاده می‌کنند مانند موتور بنزینی و برقی . دسته دیگر خودروهای که از سوخت‌های متفاوتی نظیر گازهای پروپان، سی‌ان‌جی، هیدروژن یا انرژی خورشیدی برای تولید قدرت و حرکت استفاده می‌کنند
نوع تکنولوژی‌های بکار رفته در طراحی و ساخت هر دو دسته خودروهای هیبریدی بستگی به سیاست‌ها و توانایی‌های شرکت سازنده دارد که همگی آنان برای یک هدف مشترک یعنی حداکثر بهره وری در مصرف سوخت با قدرت تولیدی بیشتر و مسافت حرکت طولانی‌تر با تعداد سوخت‌گیری کمتر را در کنار انتشار حداقلی گازهای گلخانه‌ای، دست به تولید و توسعه این نوع سیستم محرکی می‌زنند.
با توجه به تکنولوژی برتر دسته اول خودرو های هیبریدی در این نوشته ها سعی شده مختصر به این گروه پرداخته شود.
به طور کل می‌توان خودروهای هیبریدی این گروه را به عنوان خودرویی دوگانه با قدرت ترکیبی بین یک موتور درون سوز و یک موتور الکتریکی تشریح کرد که تنها با سوخت گیری موتور بنزینی، موتور الکتریکی هم توسط انرژی حرکتی موتور شارژ شده و با حرکت هر دو با هم یا تنها موتور الکتریکی، موجب صرفه جویی در مصرف سوخت و کاهش گازهای آلاینده محیط زیست می‌شوند
همانطور که می دانید بیش از 100 سال از تولید اولین موتور درون سوز یا احتراق داخلی می‌گذرد. با افزایش جمعیت در یکی دو دهه اخیر، تقاضا نیز برای خودروهای درون سوز سواری ( موتورهای بنزینی ، دیزل ، گازسوز و… ) افزایش یافته که در نتیجه نیاز به سوخت‌های فسیلی برای تامین سوخت مورد نیاز خودرو روز به روز در حال افزایش است این مسئله موجب مطرح شدن بحران سوخت‌های فسیلی و اتمام آنها در آینده و مهم‌تر از همه افزایش آلایندگی‌های ناشی از احتراق موتورهای درون سوز و تغییرات آب وهوایی است که در یک دهه اخیر مشکلاتی جدی بوجود آورده و موجب افزایش بی سابقه گرمای زمین گردیده بنحوی که مسئله ادامه بقا و زندگی را در کره زمین تحت تاثیر خود قرار داده است.
از این رو مراکز و نهادهای دولتی و بین المللی، استانداردهای سختگیرانه‌تری را برای میزان مصرف سوخت خودرو و میزان آلایندگی‌های تولیدی آن مصوب نموده اند بنابراین شرکت‌های خودروسازی برنامه تولید خودروهایی با کمترین مصرف سوخت و پایین ترین سطح آلایندگی را در دستور کار خود قرار داده اند تا گویی رقابت را از سایر رقبا ربوده و سهم خود ، از بازارهای فروش خودرو را افزایش دهند.
با توجه به این که تقریباً موتورهای درون سوز به نقطه اوج تکامل خود نزدیک شده اند تغییر تکنولوژی در این موتورها باعث تحول بنیادی در خصوصیات فوق الذکر نخواهد شد به عبارت دیگر تغییراتی مثل تغییر نوع سیستم سوخت رسانی ، شکل محفظه احتراق ، فلز ساختمان موتور و… دیگر سبب تحول چشمگیر در مصرف سوخت و یا کاهش آلودگی نخواهد بود بنابراین باید با استفاده از روش های مکمل و فن آوریهای کمکی به اهداف خود رسید.
امروزه خودروسازان مطرح دنیا نظیر تویوتا روشی نوین و متفاوتی را از طریق فناوری موتورهای الکتریکی در پیش گرفتند که با در نظر گرفتن یک موتور درون سوز کوچک‌تر و یک موتور الکتریکی ( الکترو موتور)در کنار آن، تا حدی زیادی به هدف خود نزدیک شده اند هر چند این فن آوری هنوز در ابتدای راه است. اما با پیشرفت‌های سریع تکنولوژی ، این نوع سیستم‌ها رفته رفته پیشرفته‌تر شده و در حال رسیدن به نقطه ایده آل می باشند.
خودروهای هیبریدی از ICE برای تبدیل انرژی بنزین یا گازوییل به انرژی مکانیکی و سپس برای به حرکت درآوردن موتور الکتریکی، آن را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و در باطری‌های خودرو ذخیره کرده یا به طور مستقیم برای مصرف روانه موتورهای الکتریکی می‌کنند. موتورهای الکتریکی برای بازیابی انرژی مصرف شده خود و همچنین بهینه کردن مصرف سوخت موتور درون سوز هم از انرژی جنبشی حاصله از ترمزها و همچنین حرکت در سرازیری‌ها استفاده کرده پس از تبدیل آن به انرژی الکتریکی آن را در باطری‌ها ذخیره می‌کند.
موتور الکتریکی خودروهای هیبریدی همچنین امکان توقف را برای پیشرانه درون سوز در زمان متوقف بودن خودرو یا در بازه‌ای از پیش تنظیم شده قدرت و گشتاور خودرو، فراهم می‌کند که موجب کاهش مصرف سوخت موتور احتراق داخلی می‌شود، به گونه‌ای که با تنظیم کردن فعالیت موتور در یک محدوده سرعتی و گشتاوری، با تجاوز سرعت از محدوده تنظیمی و یا نیاز خودرو به سرعت و گشتاور بیشتر در صورتی که موتور الکتریکی توانایی تامین آن را نداشته باشد، موتور درون سوز برای جبران این نیاز روشن شده و قدرت درخواستی را در اختیار خودرو قرار می‌دهد و در کنار آن هم همزمان اقدام به شارژ مجدد باطری‌ها می‌کند، به طور کلی می توان گفت که موتور درون سوز هنگامی که نیازی به آن نیست، مثلا هنگامی که خودرو در یک مسیر سراشیبی بوده یا متوقف است، خاموش می‌شود.
از نظر ساختاری هم خودروهای هیبریدی به طور عمده به چهار گروه سری، موازی، سری- موازی و پیچیده یا کمپلکس تقسیم می‌شوند که این اسامی برگرفته از حالت و چگونگی ترکیبی است که موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی توان تولیدی خود را به چرخ منتقل می‌کنند.
در حالت اول یعنی هیبرید سری که به نوعی قدمت بیشتری نسبت به بقیه دارد ، موتور درون سوز به یک ژنراتور، نیرو وارد کرده و الکتریسیته تولید شده را یا در باطری‌ها ذخیره می‌کند یا به طور مستقیم برای مصرف وارد الکترو موتور می‌کند. در این روش موتور بنزینی در حرکت خودرو به صورت مستقیم نقشی ندارد و تنها برای تولید الکتریسیته مورد نیاز الکترو موتور اقدام به فعالیت می‌کند. بیشترین مزیت این سیستم این است که توان خروجی موتور احتراق داخلی را به کمک یک ژنراتور در باطری‌ها ذخیره می‌کند که اغلب انرژی بیشتری را برای الکترو موتور فراهم می‌کند.
در حالت دوم یعنی موازی هم موتور درون سوز همچنان بوسیله یک جعبه دنده با چرخ‌ها در ارتباط است و با چرخش دنده‌ها محدود می‌شود و همچنین از یک سیستم الکتریکی نیز برای به حرکت در آوردن خودرو استفاده می‌شود، ولی هنگامی که به حداکثر نیرو نیاز باشد، هر دو موتور با یکدیگر شروع به انتقال نیرو به چرخ‌ها تا زمانی که شارژ باطری‌ها تمام نشده باشد، می‌کنند. ولی ژنراتوری برای شارژ مجدد باطری‌ها بر روی موتور احتراقی وجود ندارد.
حالت سوم یعنی ساختار هیبریدی سری- موازی برای استفاده از مزایای هر دو سیستم فوق و رفع عیب آنها بوسیله هم پوشانی کاری ساخته شده است. به این صورت که یک المان مکانیکی به سیستم هیبریدی سری و یک ژنراتور هم به سیستم هیبریدی موازی اضافه شده است. در این سیستم توان ایجاد شده در موتور درون سوز به دو قسمت مکانیکی و الکتریکی تقسیم شده و بخش الکتریکی به گونه‌ای عمل می‌کند که موتور در حالت بهینه خود کار کند. انرژی تولید شده توسط ژنراتور نصب شده بر روی موتور هم بوسیله سیستم جدا کننده توان، بین موتور الکتریکی برای مصرف و باطری برای ذخیره، تقسیم می‌شود.
نوع آخر یعنی ساختار کمپلکس خودروهای هیبریدی نیز به شیوه سری- موازی صورت می پذیرد، با این تفاوت که چیدمان قطعات در آن متفاوت است. در خودروهای هیبریدی امروزی اکثرا از دو روش آخر یعنی سری- موازی و کمپلکس استفاده می گردد.
