تبلیغات
خودروی هیبرید - نگاهی به خودروی هیبریدی - قسمت اول

خودروی هیبرید

طراحی و ساخت موتورهای الكتریكی خودروهای هیبرید

خودروی هیبریدی

خودروی هیبریدی چگونه کار می کند؟

حتما برایتان پیش امده که زمان زیادی را د رپمپ بنزین بگذرانید.شاید به خاطر شلوغی و شاید هم بخاطر کند بودن پمپ،این مشکلات بدلیل بنزینی بودن خودروی شماست.البته نه فقط بنزین بلکه کلیه سوخت های فسیلی مشکلات مخصوص به  خود را دارند. یکی از راههایی که خودروسازان به آن رو آورده اند(برای کم شدن مشکلات و آلودگی هوا) ساخت خودروی هیبریدی است.
خودروی هیبریدی چیست و چرا این نام را بر ان نهاده اند؟خودروهای هیبریدی چگونه کار می کنند؟ چرا 20 تا 30 مایل در هر گالون نسبت به خودروهای بنزینی بیشتر می روند؟ و نیز چرا آودگی کمتری نسبت به خودروهای بنزینی یا دیزلی دارند؟

جواب این پرسش ها را در طول این مقاله خدمت شما عرض خواهم کرد .

تعداد زیادی از مردم خودروهای هیبریدی را در مکان هایی دیده اند. مثلا در لوکوموتیو ها . بیشتر لوکوموتیو ها از سیستم هیبریدی دیزل – الکتریکی بهره می برند.و یا در شهرهایی مانند سیاتل اتوبوس هایی با همین سیستم دیزل – الکتریک وجود دارند.

این اتوبوس ها یا بهتر بگوییم تراموا وقتی که به سیم های بر ق بالای سقف خود دسترسی دارند از نیروی پیشرانه الکتریکی خود بهره می برند. و زمانی که به این کابلهای برق دسترسی ندارند با پیشرانه دیزل خود به حرکت ادامه می دهند. زیر دریایی ها نیز نوعی ماشین های هیبریدی هستند که معمولا با  یکی از سیستم های  هسته ای – الکتریکی و یا دیزل –الکتریکی کار می کنند.  

به طور کلی تمامی وسایل نقلیه ای که  از ادغام  دو و یا چند پیشرانه انتقال نیرو که بطور مستقیم یا غیر مستقیم به سیستم انتقال قدرت وابسته هستند را ماشین های هیبیریدی گوییم  . 

بیشتر خودروهای هیبریدی تولید شده تاکنون از نوع بنزینی – الکتریکی هستند گرچه بعضی شرکتهای خودروسازی مانند پژو-سیتروئن خودروهای هیبریدی از نوع دیزل- الکتریکی نیز تولید کرده اند.در این مقاله بیشتر به خودروهای بنزینی –الکتریکی می پردازیم.

انرژی الکتریکی و انرژی بنزین

خودروهای بنزینی – الکتریکی از نظر کارکرد بین خودروهای بنزینی و الکتریکی هستند.به کمک شکلهایی که در ادامه نشان داده می شود به تفاوتهای بین این دو نوع خودرو خواهیم پرداخت.

خودروهای بنزینی شامل یک باک بنزین می باشند که منبع ذخیره کننده بنزین موتور است وموتور نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت  نیروی تولیدی را به چرخ ها می رساند.

در مقابل در خودروهای الکتریکی یک مجموعه از باتری ها وجود دارد که الکتریسیته مورد نیاز موتور الکتریکی را فراهم می کند و موتور الکتریکی نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت نیروی تولیدی خود را به چرخ ها می رساند.

 برای شما و من یک خودروی مفید خودرویی است که حداقل نیاز های ما را برآورده کند که این نیاز ها می توانند چنین باشند:

1-  از یک سوخت گیری اولیه حداقل 300 مایل یا 482 کیلومتر تا  یک سوخت گیری مجدد.

2-  هر بار سوخت گیری اسان و سریع باشد.

یک موتور بنزینی اکثر این نیازها را برآورده می کند اما در عوض آلودگی زیادی دارد و یک موتور برقی با اینکه آلودگی خیلی کمی (یا اصلا) ایجاد نمی کند اما این موتور حداکثر بین 50 تا 100 مایل(80 تا 161 کیلومتر ) می تواند بین دو شارژ خود برود و مشکل دیگر موتور الکتریکی این است که شارژ شدنش سخت و خیلی زمانبر است.

یک خودروی هیبریدی بنزینی – الکتریکی ترکیبی از دو پیشرانه است  که به نوعی می توانند مکمل همدیگر باشند.

هیبرید بنزین – الکتریسیته 

سیستم هیبریدی بنزینی – الکتریکی  شامل اجزا زیر است:

● موتور بنزینی:موتور بنزینی که در این خودرو وجود دارد شباهت زیادی به موتورهای بنزینی  خودروهای بنزینی 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 : موتور 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 الکترکی است با این تفاوت که ژنراتور فقط وظیفه تامین الکتریسیته مورد نیاز موتور را بر عهده دارد نه کار دیگر.ژنراتور بیشتر در خودروهای هیبریدی سری  به کار می رود. خودروهای هیبریدی سری در ادامه توضیح داده خواهد شد.

● 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(یک انتقال یک طرفه از باک بنزین به موتور بنزینی). موتورهای الکتریکی علاوه بر کار فوق می توانند انرژی را به باتری پس دهند. ولی موتور بنزینی  نمی تواند چنین کاری را انجام دهد.

●سیستم انتقال قدرت 

دو سیستم پیشرانه در خودروهای هیبریدی را می توان با هم به رو شهای مختلفی ترکیب کرد از جمله : سری و موازی  

 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 و تواما به سیستم انتقال قدرت متصل می شوند و این قدرت به چرخها می رسد. توجه داشته باشید که باک بنزین و موتور بنزینی به سیستم انتقال قدرت متصل هستند 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.

هیبریدهای سری :  در مقابل هیبریدهای موازی , هیبریدهای سری قرار دارند. در این نوع هیبریدها موتور بنزینی ژنراتور را به حرکت در می اورد 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.

عملكرد خودروﻯ هیبریدﻯ :

موتور بنزینى در خودروى هیبریدى معمولا كوچكتر از یك خودروى معمولى است و از این رو بهره ورى بیشترى دارد.بیشتر خودروها براى تولید نیروى كافى براى ایجاد شتاب سریع نیاز به یك موتور نسبتا بزرگ دارند.در موتورهاى كوچك بهره ورى و كارایى میتواند توسط كوچك كردن , سبك كردن قطعات ونیز با كاهش تعداد سیلندرها  بهبود پیدا كند.

چندین دلیل مبنى بر اینكه چرا موتورهاى كوچكتر كارایى بالاتر و بهره ورى بیشترى نسبت به موتورهاى بزرگتر دارند وجود دارد:

 ● موتورهاى بزرگتر سنگینتر از موتورهاى سبكتر هستند و انرژى زیادترى در واحد زمان مصرف مى كنند (براى حالت شتاب گرفتن و بالا رفتن از یك سر بالایى)

 ● پیستون و دیگر اجزاى داخلی سنگین هستند و نیز انرژى زیادترى در واحد زمان نیاز دارند تا در سیلندر بالا و پایین بروند.

 ● تغییر مكان و جابه جایى در داخل سیلندرها بزرگتر است در نتیجه سوخت بیشترى براى هر سیلندر مورد نیاز است.

● موتورهاى بزرگتر معمولا سیلندرهاى بیشترى دارند و هر سیلندر نیز سوخت زیادى مصرف میكند. حتى اگر خودرو در حال حركت نباشد.

 دلایل فوق توضیح مى دهد كه چرا دو مدل خودروى مشابه با موتورهاى متفاوت در ازمون سنجش نتایج متفاوتی را بدست مى اورند.اگر هر دو خودرو در حال حركت در یك اتوبان باشند و در یك سرعت برابر و معین , خودرویى كه موتور كوچكترى دارد انرژى كمترى مصرف میكند و هر دو موتور خروجى یكسانى از قدرت را تولید میكنند.ولی موتور كوچكتر از سوخت كمترى استفده میكند كه به ان سرعت برسد.

اما چطور این موتور كوچك میتواند قدرت مورد نیاز خودروى شما را در مقابل خودروهاى پر قدرت در جاده فراهم كند؟

اجازه بدهید مقایسه اى بین خودروى مانند چوى كامارو با یك موتور v-8 بزرگ با خودروى هیبریدى ما با یك موتور گاز سوز و یك موتور الكتریكى انجام دهید.

موتور گاز سوز در خودروى هیبریدى قدرت كافى براى حركت ماشین در یك بزرگراه دارد و موتور خودروى كامارو قدرتى بیشتر از قدرت مورد نیاز براى وضعیتهای مختلف دارد.

اما زمانی كه خودروى هیبریدى نیاز به شتاب داشته باشد و یا نیاز به قدرت بیشترى داشته باشد(بسته به شرایط) این موتور نیاز به كمك پیدا میكند كه این كمك از یك موتور الكتریكى و باترى تامین می شود.این سیستم در صورت نیاز نیروى اضافى ضرورى را فراهم میكند.

  موتورهاى گاز سوز در خودروهاى معمولى براى حداكثر قدرت ممكن ساخته شده اند.درحالى كه رانندگان این خودروها در كمتر از 1 درصد از زمان رانندگى از حداكثر قدرت موتور استفاده میكنند.خودروهاى هیبریدى از موتورهاى كوچكترى استفاده میكنند كه سایز این موتورها فقط براى مقدار متوسط" حداكثر قدرت نامى" ساخته شده اند تا ماكزیمم مقدار ممكن.

در كنار كوچك بودن و كارایى بیشتر موتور در خودروهاى هیبریدى امروزه براى خودروهاى هیبریدى یك سرى فوت وفن به كار میبرند تا بهره ورى سوخت بالا رود.بعضی از این فوت و فن ها براى همه نوع خودرو اعم از هیبریدى و غیر هیبریدى است كه به انها كمك میكند تا كارایى بهترى داشته باشند.

ولى بعضى از این فوت وفن ها فقط براى خودروهاى هیبریدى به كار میرود.

 یك خودروى هیبریدى میتواند:

●انرژى را بازیابى ودر باترى ذخیره نماید:    

 هنگامیكه شما پدال ترمز را فشار میدهید, شما در حال تلف  كردن انرژى در خودرو هستید.هر چه خودرو سریعتر رود انرژى جنبشى بیشترى دارد.ترمز كردن این انرژى را هدر میدهد و به شكل گرما در مى آورد.در خودروهاى هیبریدى مى توان مقدارى از این انرژى را بازگرداند و در باترى براى استفاده مجدد ذخیره كرد.این كار با سیستم" ترمز احیاء كننده" انجام میگیرد.در این حالت موتور الكتریكى به مانند یك ژنراتور رفتار میكند و ضمن كند شدن حركت ماشین این انرژى جنبشی را صرف شارژ كردن باترى مى كند.

 ● بعضى وقتها موتور بنزینى خاموش میشود:

 یك خودروى هیبریدى همیشه نیاز به روشن بودن موتور بنزینى ندارد.زیرا یك موتور الكتریكى و باترى نیز دارد.بنابراین بعضى وقتها مى توان موتور بنزینى خودروى هیبریدى را خاموش كرد.براى مثال زمانى كه خودرو در مقابل چراغ قرمز توقف كرده است.

   به كار بردن اصول ایرودینامیك براى كاهش نیروى درگ:

 وقتى كه شما در یك اتوبان رانندگى  میكنید بیشترین نیروى موتور شما صرف مقابله با نیروى فشارى هوا میشود.كه این نیرو به نیروى درگ ایرودینامیك موسوم است.این نیروى درگ میتواند به چندین روش كاهش یابد.یك راه مطمئن براى كاهش این نیرو, كاهش ناحیه جلوى اتومبیل وبه كار بردن اصول ایرودینامیك در ان است.

همانطور كه در شكل زیر مى بینید یك suv  چقدر بیشتر از یك خودروى sport  فشار هوا را تحمل میكند(ناحیه جلوى خودروى suv بیشتر از یك خودروى sport است).

 كاهش اشیاء خارجى روى بدنه خودرو و نیز حذف بعضى از انها میتواند در بهبود ایرودینامیك خودرو موثر باشد.براى مثال بعضى وقت ها جایگزینى ایینه ها با دوربین هاى كوچك میتواند مفید باشد.

 ● به كار بردن تایرهاى خاص : تایرهای اكثر خودروها بهینه سازى شده اند براى سطوح صاف با كمترین نویز و چسبندگى خوبى نیز در اكثر شرایط محیطى دارند.ولى این تایرها موجب به وجود آمدن نیروى درگ مى شوند.

خودروهاى هیبریدى از یك تایر مخصوص استفاده مى كنند كه سفت تر و پربادتر و نیز فشار زیادترى نسبت به تایرهاى معمولی دارد.نتیجه این كار باعث كاهش نیروى درگ به نصف نسبت به تایرهاى معمولى میشود.

    به كار بردن مواد سبك وزن: كاهش وزن كل خودرو یكی از راه هاى ساده براى افزایش راندمان و كارایى خودرو است.خودروهاى سبكترزمانى كه در حال شتاب گیرى هستند یا در حال بالا رفتن از یك سر بالایى انرژى كمترى نسبت به خودروهاى سنگینترمصرف مى كنند.مواد كامپوزیت مانند فیبر كربن یا فلزات سبك وزن مانند الومینیوم  و منیزیم مى توانند در كاهش وزن خودرو به كار روند.

اكنون به تكنولوژى هیبریدى در دو خودروى هوندا insight و تویوتا پریوس میپردازیم.

اگرچه هر دو این خودروها  جزء هیبریدهاى موازى هستند ولى تفاوتهایى با هم دارند.هر دو این خودروها داراى موتور بنزینى و موتور الكتریكى و باترى هستند.

ترجمه : كاوه متمادی

به گالری تصاویر خودروهای هیبرید خوش آمدید
  • آخرین صفحات

آمار سایت

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل صفحات :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :