خودروهای هیبریدی معمولا تلفیقی از موتور احتراق داخلی خودروهایمتداول با باتری و موتور الکتریکی یک خودرو الکتریکی هستند . این تلفیق انتشارات ( گازهای خوروجی ) اندک همراه با توان ، برد عملیاتی و سوخت مصرفی مناسب خودروهایمعمول ( گازوئسل وبنزین) را عرضه می کند و این خودروها هرگز نیاز به اتصال به برقندارند.این انعطاف پذیری ذاتی خودروهای هیبریدی آنها را برای ناوگان حمل و نقلومصرف شخصی مناسب کرده است خودرو های هیبریدی می توانند سرعت و مسافت بیشتری نسبتبه انواعی که موتورهای درون ساز دارند داشته باشند، با این حسن بزرگ که شارژباتریهایش هرگز تمام نمی شود بازدهی این خودروهابسیار بالا بوده و میزان تولید آلودگیشان کاهش یافته است. به همین دلیل بسیاری از کارخانه ها از سال 1999 تولید خودروهایهیبریدی را به صورت انبوه آغاز کرده اند.




خودروهایهیبریدی (Hybrid Vehicles)

خودروهای هیبریدی معمولا تلفیقی از موتور احتراقداخلی خودروهای متداول با باتری و موتور الکتریکی یک خودرو الکتریکی هستند . اینتلفیق انتشارات ( گازهای خوروجی ) اندک همراه با توان ، برد عملیاتی و سوخت مصرفیمناسب خودروهای معمول ( گازوئسل وبنزین) را عرضه می کند و این خودروها هرگز نیاز بهاتصال به برق ندارند.این انعطاف پذیری ذاتی خودروهای هیبریدی آنها را برای ناوگانحمل و نقل ومصرف شخصی مناسب کرده است خودرو های هیبریدی می توانند سرعت و مسافتبیشتری نسبت به انواعی که موتورهای درون ساز دارند داشته باشند، با این حسن بزرگ کهشارژباتری هایش هرگز تمام نمی شود بازدهی این خودروهابسیار بالا بوده و میزان تولیدآلودگی شان کاهش یافته است. به همین دلیل بسیاری از کارخانه ها از سال 1999 تولیدخودروهای هیبریدی را به صورت انبوه آغاز کرده اند.

تاریخچه خودرویهیبریدی

یک مهندس آمریکائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 یک ماشینهیبریدی ساخت که قادر بود در طی 10 ثانیه تا 25 مایل شتاب بگیرد. موتور این خودروترکیبی از موتور بنزینی و موتور الکتریکی بود که امروزه به عنوان موتور هیبریدیشناخته می‌شود. Piper در سه سال و نیم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفتسریع موتورهای احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنین قابلیتاستارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی و مطرح نبودنآلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به این نوع خودروها شد. در پی بحرانهای نفتی سالهای 1970 دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال 1990 که کار اصولی بامشارکت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمریکا آغاز گردید، اینخودروها به طور جدی پیگیری نشدند.



امرزه خودروهای هیبریدی موردتوجه کمپانیهای بزرگ جهان قرار گرفته اند که از آن جمله می‌توان به شرکتهایی مانند: تویوتا، هندا، میتسوبیشی، فورد، فیات، جنرال موتورز، دایملر کرایسلر، نیسان و پژو و ... اشاره نمود. توفیق این محصولات به حدی چشمگیر بوده که از دسامبر سال 1997 تاابتدای سال 2000 بیش از چهل هزار محصول پریوس کمپانی تویوتا به فروش رسیده است.

خودروهای هیبریدی به وسیله دو منبع انرژی – یک واحد تبدیل انرژی (همچون یکموتور احتراق یا پیل سوختی) و یک وسیله ذخیره انرژی (هم چون باتری هل یا فرا خازنها)- توان می گیرند . واحد تبدیل انرژی امکان قدرت گرفتن از بنزین ، متانول ، گازطبیعی فشرده ، هیدروژن یا سوخت های جانشین دیگر را دارد. خودروهای هیبریدی اینپتانسیل را دارنئ که 2 تا 3 برابر راندمان بالاتری نسبت به خودروهای متداول داشتهباشند. خودروهای هیبریدی می توانند دارای طراحی موازی طراحی سری یا ترکیبی از هر دوباشند. در یک طراحی موازی ، واحد تبدیل انرژی و سیستم محرکه الکتریکی مستقیما بهچرخ های خودرو مرتبط شده اند. موتور اصلی برای رانندگی در بزرگراه ها استفاده میشود ، موتور الکتریکی توان اضافی را هنگام پیمودن سر بالایی ها ، شتاب گرفتن ومواقع دیگر که توان بالای خودرو نیاز باشد فراهم می آورد.در یک طراحی سری ، موتوراصلی به یک ژنراتور تولید کننده الکترسیته مرتبط است . الکتریسیته باتری هایی راشارژ می کند که موتور الکتریکی را که به چرخ ها توان می دهد به کار می اندازد. برخلاف خودروهای الکتریکی ، خودروهای هیبریدی نیازی به اتصال به برق شهر ندارند. درعوض آنها با ترمز واکنشی یا ژنراتور شارژ می شوند.




اجزاءخودروهای هیبریدی


خودروهایهیبریدی یک ترکیب بهینه از اجزای مختلف هستند.یک نمونه خودرو هیبریدی را دیاگرامبالا می بینید.

کنترل کننده ها / موتور کشنده الکتریکی

سیستم هایذخیره کننده انرژی الکتریکی ، همچون باتری ها و فراخازن ها

واحد توانهیبریدی همچون موتور احتراق جرقه ای ، موتورهای انژکتور مستقیم احتراق تراکمی)دیزل) توربین های گازی و پیل های سوختی

سیستم های سوخت رسانی برای واحدتوان هیبریدی

جعبه دنده (گیربکس(

برای کمک به گازهای خروجی و بهبودکارایی های خودرو ، اجزاء وسیستم های زیر بواسطه تحقیق و توسعه اصلاح شدند :

سیستم های کنترل گازهای خارجی

مدیریت انرژی وکنترل سیستم ها

مدیریت حرارتی اجزاء

وزن پایین وایرو دینامیک بدنه / شاسی

مقاومت غلطشی پایین (شامل طراحی بدنه وتایرها(

کاهش بار لوازماضافی

کنترل کننده ها / موتورهای هیبریدی

موتورهای کارگرانپر کار سیستمهای راننده خودروهای هیبریدی هستند ، یک موتور کشنده الکتریکی ، انرژیالکتریکی واحد ذخیره انرژی را به انرژی مکانیکی که چرخ های خودرو را به حرکت در میآورد.بر خلاف خودروهای معمول که برای بدست آوردن گشتاور کامل ، موتور باید سرعتبگیرد موتور الکتریکی گشتاور کامل رادر سرعت های پایین نی فراهم می کند. همینمشخصه شتاب غیر خطی عالی به خودرو می دهد . مشخصه های مهم موتور خودروی هبریدیشامل کنترل خوب رانندگی با خطای مجاز صدای کم وراندمان بالا می باشد. مشخصه هایدیگر شامل انعطاف پذیری مربوط به نوسان ولتاژ و البته قابل قبول بودن قیمت تولیدانبوه می شود. تکنولوژی موتور جلو برنده برای کاربردهای خودروی هیبریدی شاملآهنربای دائمی ، القای جریان متناوب و موتورهای مقاومت مغناطیسی متغییر میباشد.

باتری خودرو هیبریدی

باتری ها یک از اجزای ضروری خودروخهایهیبریدی هستند . گر چه تعداد کمی از تولیدات خودروهای هیبریدی با باتریهای پیشرفتهدر بازار عرضه شده اند اما هیچ کدام از باتری های رایج یک ترکیب قابل قبول اقتصادیاز توان ، راندمان انرژی و طول عمر را برای حجم بالای تولید خودرو ارائه نداده اند. ویژگیهای مطلوب باتریهای با توان بالا برای کاربردهای خودروهای هیبریدی شامل اینموارد است : پیک و توان مخصوص تکانه بالا ، انرژی مخصوص بالای توان تکانه ، پذیرششارژ بالا برای بیشینه کردن بهره بری ترمز واکنشی و طول عمر طولانی . روش ها وطراحی های در حال توسعه برای هماهنگی مجموعه به صورت الکتریکی و حرارتی ، روشهایدقیق در حال پیشرفت برای تعیین وضع شارژ باتری ، باتریهای بادوام در حال پیشرفت وقابلیت بازاریابی ، چالش های تکنیکی دیگر هستند.

فراخازن هایخودروهای هیبریدی

فراخازنها انرژی مخصوص بالاتری دارند و نوع قویتری از خازنهای الکترولیتی هستند که انرژی را به عنوان شارژ الکتریسته ساکن ذخیره می کنند. فراخازنها سیسمتهای الکتروشیمیایی هستند که انرژی را در لایه ای از مایع قطبیده شدهدر سطح مشترک مابین یک الکترولیت رسانای یونی و یک الکترود رسانا ذخیره می کنند . ظرفیت ذخیره انرژی با افزایش مساحت سطح مشترک افزایش می یابد. فراخازنها به عنواناولین ابزار برای کمک به توان موتور در شتاب گیری و سر بالایی رفتن هستند که بههملن خوبی بازیافت انرژی ترمزگسترش پیداکرده اند فراخازنها به صورت بالقوه به عنواندومین شیوه ذخیره انرژی در خودروهای هیبریدی ، برای تامین توان بار گذاری باتری هایشیمیایی سودمندند. الکتریسیته اضافی برای ثابت نگه داشتن ولتاژ در مواقعی که چگالیانرژی پایین است مورد نیاز است.

پیل های سوختی خودروهای هیبریدی

پیلهای سوختی به واسطه یک واکنش الکتروشیمیایی که هیدروژن را با اکسیژن در هوای محیطترکیب می کند ، الکتریسیته تولید می کنند.هیدروژن خالص یا هر سوخت فسیلی دیگری کهاصلاح شده باشد می تواند برای تولید گاز هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد. متانول یکانتخاب معمول برای سوخت است. تنها گاز خروجی پیل سوختی بخار آب است که توان بالقوهآن را به عنوان تمیزترین واحد توان هیبریدی می رساند. راندمان ، صدای کم ، قابلیتاطمینان و راندمان تبدیل انرژی تا 50% پیش بینی شده پیلل های سوختی ، نشان می دهدکه به طور نسبه مشخصه های خودروی هیبریدی در قیاس با راندمان 20-25 درصد موتورهایبنزینی احتراق داخلی مناسب تر هستند.

انتشارات پایین و راندمان بالا

تفاوت در گازهای خروجی خودروهای الکتریکی هیبریدی بستگی به خودرو و پیکربندی اجزا آن دارد. ول به طور کلی خودروهای هیبریدی گازهای خروجی کمتری نسبت بهخودروهای معمولی دارند چرا که در موتور این خودروها یک موتور الکتریکی به همراه یکموتور احتراق داخلی دارد و موتور الکتریکی در بسیاری از مواقع جبران کننده موتوراحتراق داخلی است بنابراین مصرف سوخت و گازهای خروجی کاهش می یابد ، در ضمن اینخودروها قادرند فقط با موتورالکتریکی کار کنند که باعث کاهش آلودگی میشود.هیبریدهابه سادگی کار کرد موتور را کنترل می کنند و این عمل خورو را دارایراندمان بیتر و آلودگی کمتر می کند.

مقایسه عملکردی خودروهای برقی خالص وخودروهای هایبرید

خودروهای برقی گرچه به عنوان اولین راهکار برای کاهش میزانآلودگی معرفی گردیده اند اما به علت آنکه در سیکلهای رانشی طولانی با مشکل ر وبرومی شوند از اینرو حضور موفقی نداشته اند و در حقیقت با شکست مواجه گردیده اند .ایدهخودروهای هایبرید به علت استفاده از دو منبع انرژی در تولید سیستم محرکه رانشی نهتنها مشکل آلودگ ی و مصرف خودروهای هایبرید به علت استفاده از دو منبع انرژی درتولید سیستم محرکه رانشی نه تنها مشکل آلودگ ی و مصرف سوخت را به حداقل رسانده استبلکه مشکلات ناشی از خودروهای برقی خالص را حل نموده است .واین مزیت خودروهایهایبرید برقی نسبت به خودروهای برقی خالص می باشد.

منبع : سايت تخصصي خدمات خودرو