خبرخودرو: خودروهاي هيبريد در جهان پديده جديدي نيستند و بيش از يک دهه از ورودشان به بازار مي گذرد و تا به حال توانسته اند جاي خود را در بازار باز کنند. اين مسئله به ويژه در کشورهاي پيشرفته جهان نمود بيشتري داشته است اما در کشورمان هم از حدود 2 سال پيش و به دنبال کاهش تعرفه واردات اين خودروها شاهد حضور پررنگ ترشان در کشور هستيم به گونه اي که امسال و در نمايشگاه خودرو تهران، از چند محصول هيبريد رونمايي شد. با وجود افزايش حضور اين خودروها در خيابان هاي شهري، همچنان سوالات زيادي از سوي عموم خريداران در زمينه اين خودروها شنيده مي شود و به همين دليل تصميم گرفتيم در اين مطلب به طور خلاصه چگونگي کارکرد اين خودروها را مرور کنيم.

خودروهاي هيبريد چيست؟
به طور عمومي خودروي هيبريد خودرويي است که از دو منبع نيروي متفاوت براي حرکت استفاده کند اما آنچه امروزه به عنوان خودروي هيبريد شناخته مي شود، خودرويي است که از نيروي يک موتور درون سوز (بنزيني يا ديزل و حتي گاهي گازسوز) و يک موتور الکتريکي براي حرکت استفاده مي کنند.

انواع خودروهاي هيبريد
در يک دسته بندي کلي مي توان خودروهاي هيبريد را از نظرطراحي قواي محرکه به دو دسته سري و موازي تقسيم کرد. در خودروهاي هيبريد سري، موتور درون سوز مستقيما به چرخ ها متصل نيست بلکه مانند يک ژنراتور عمل مي کند و تنها وظيفه شارژ باتري خودرو را برعهده دارند و موتور (يا موتورهاي) الکتريکي هستند که خودرو را به حرکت در مي آورند.

در خودروهاي هيبريد موازي، موتور درون سوز به همراه موتور الکتريکي نيروي خودرو را تامين مي کند، به اين معني که هر دوي آنها به چرخ ها متصل هستند و هر يک به تنهايي مي توانند نيروي حرکتي خودرو را تامين کنند. در بعضي از مدل ها، موتور الکتريکي به عنوان يک مجموعه واحد با موتور درون سوز و کوپل شده به آن طراحي مي شود و در بعضي ديگر از مدل ها اين موتور الکتريکي به عنوان واحدي جدا از موتور درون سوز طراحي شده است هر چند در نهايت کارآيي کلي هر دوي اين روش ها يکسان است. 

شارژ باتري خودروي هيبريد از کجا مي آيد؟
موتور الکتريکي در صورتي که جريان الکتريسيته به آن متصل شود مي تواند نيرو توليد کند اما همين موتور مي تواند کارکردي بالعکس را هم داشته باشد. به اين معني که با دريافت نيروي مکانيکي، جريان الکتريکي توليد کند. در خودروهاي هيبريد نيز دقيقا همين وضعيت رخ مي دهد به اين شکل که در زمان کارکرد موتور درون سوز در صورت خالي بودن شارژ باتري ها، با چرخش موتور الکتريکي توان الکتريکي توليد مي شود و اين توان الکتريکي در نهايت باتري هاي خودرو را شارژ مي کند. البته در بعضي از انواع خودروها و به ويژه انواع سري- موازي، يک دينام در مسير انتقال قدرت موتور درون سوز به چرخ ها قرار دارد که به طور پيوسته مي تواند باتري خودرو را شارژ کند و به همين دليل اين خودروها (که تويوتا پريوس هم نمونه اي از آنهاست) برتر از انواع عادي هستند.

علاوه بر اين، در خودروهاي هيبريد موتور الکتريکي در زمان متوقف کردن خودرو هم شارژ مي شود به اين معني که در زمان ترمزگيري، جريان الکتريکي اين موتور قطع شده و موتور بار ديگر مانند يک ژنراتور عمل مي کند و در طي ترمزگيري، با دريافت نيرو از چرخ ها باتري هاي خودرو را شارژ مي کند ضمن آنکه از اين طريق توان ترمزهاي خودرو نيز تقويت مي شود.

آيا خودروهاي هيبريد را مي توان با برق شهري شارژ کرد؟
در سال هاي اخير شماري از شرکت ها نمونه هايي موسوم به plug in Hybrid معروف به پلاگين توليد کرده اند که در آنها شارژ باتري ها علاوه بر روش هاي گفته شده از طريق اتصال خودرو به شارژرهاي مخصوص هم امکان پذير است تا از اين طريق در سفرهاي کوتاه نيازي به روشن شدن موتور درون سوز نباشد و خودرو تنها با اتکا به نيروي الکتريکي حرکت کند. اين خودروها گران تر از انواع معمولي هيبريدها هستند اما به دليل آنکه مي توان شارژ باتري ها را در منزل يا محل کار انجام داد، در مسيرهاي کوتاه کاملا همچون خودروي برقي هستند.

آيا خودروهاي هيبريد مي توانند تنها با موتور الکتريکي حرکت کنند؟
به دليل ساختار قواي محرکه خودروهاي هيبريد، اين خودروها مي توانند تنها با موتور الکتريکي حرکت کنند و در اين شرايط عملا مصرف بنزين و آلايندگي آنها صفر است. اين وضعيت تا زماني ادامه پيدا مي کند که ذخيره باتري آنها به پايان نرسيده باشد.

اگر شارژ باتري خودروهاي هيبريد به پايان برسد چه اتفاقي مي افتد؟
خودروهاي هيبريد موازي مي توانند با موتور درون سوز و بدون وجود موتور الکترکي هم حرکت کنند و به همين دليل اگر طي مسير حرکت شارژ باتري آنها به پايان برسد خودرو به طور اتوماتيک با روشن کردن موتور درون سوز به راه خود ادامه مي دهد ضمن آنکه مي تواند از همين طريق باتري هاي خودرو را نيز شارژ کند و به اين ترتيب اين خودروها هيچ گاه به دليل اتمام ذخيره باتري ها متوقف نمي شوند. البته اين وضعيت در خودروهاي هيبريد سري متفاوت است چرا که در اين خودروها موتور درون سوز به طور مستقيم به چرخ ها متصل نيست و با به کار افتادن آن، برق مورد نياز سيستم تامين مي شود هر چند اين خودروها هم عملا هيچ گاه به دليل خالي شدن باتري ها در راه نمي ماند.

مزيت خودروي هيبريد
به طور طبيعي مهم ترين مزيت يک خودروي هيبريد، مصرف سوخت پايين و آلايندگي کمتر آن نسبت به خودروهاي معمولي است. خودروها به ويژه در ترافيک هاي شهري بخش عمده اي از زمان کارکرد خودرو، در حالت ساکن و خلاص مي گذرد و اين به معناي آن است که بنزين بدون آنکه حرکتي ايجاد کند مي سوزد.

در يک خودروي هيبريد در شرايط ترافيک، موتور درون سوز به طور خودکار خاموش مي شود و خودرو با توان الکتريکي به حرکت در مي آيد. مهم ترين مزيت موتور الکتريکي آن است که در حالت سکون هيچ تواني مصرف نمي کند و به اين ترتيب خودرو تنها زماني که به حرکت درمي آيد، انرژي مصرف مي کند ضمن آنکه موتورهاي الکتريکي مي توانند گشتاور (کشش) بسيار بالايي را از آغاز حرکت توليد کنند که اين مسئله به معناي آن است که خودرو به راحتي مي تواند با سرنشينان کامل در ترافيک شهري حرکت کند و به همين دليل مصرف سوخت اين خودروها به طور معمول در شهر پايين تر از جاده است.

يک خودروي هيبريد چگونه کار مي کند؟
از نظر رانندگي، يک خودروي هيبريد هيچ تفاوتي با خودروهاي معمولي ندارد و به اين ترتيب نيازي به آموزش خاصي براي راندن اين خودروها نيست اما در باطن اين خودروها مجموعه پيچيده اي از سيستم هاي الکترونيکي و مکانيکي وظيفه به حرکت درآوردن خودرو را بر عهده دارند و همين موضوع خودروهاي هيبريد را به فناوري بسيار پيشرفته اي تبديل مي کند.
اصلي ترين اجزاي يک خودروي هيبريد عبارت است از: موتور درون سوز (معمولا بنزيني)، موتور الکتريکي، باک سوخت، مجموعه باتري ها، گيربکس، سيستم تقسيم نيرو و مجموعه الکترونيکي مديريت سيستم هيبريد.

موتور درون سوز اين خودروها از نظر ساختار تفاوتي با موتورهاي به کار رفته در ساير خودروها ندارد هر چند خودروسازان بزرگ تلاش مي کنند بيشترين کارآيي را از اين موتورها به دست آورند. موتور الکتريکي به کار رفته در خودروهاي هيبريد نمونه هاي پيچيده اي هستند چرا که از يک سو بايد ابعاد کوچک و وزن کمي داشته باشد و از سوي ديگر بايد بتواند قدرت بالايي توليد کند و به همين دليل تعداد انگشت شماري از شرکت ها توانايي توليد آن را دارند. مجموعه باتري هاي اين خودروها نيز با آنچه در خودروهاي معمولي مي بينيم متفاوت است و در حقيقت بخش عمده اي از قيمت بالاتر يک خودروي هيبريد نسبت به يک خودروي معمولي را همين مجموعه باتري ها تشکيل مي دهد.

اين باتري ها (که در بسياري از خودروها شبيه به باتري هاي به کاررفته در تلفن هاي همراه و لپ تاپ ها ولي در ابعاد بزرگ تر است) به طور معمول در کف صندوق عقب و يا فضاي ميان صندوق و سرنشينان جاسازي مي شود تا حجم اتاق خودرو را اشغال نکند.

گيربکس به کار رفته در اين خودروها اتوماتيک است و معمولا از نوع CVT انتخاب مي شود هر چند در نمونه هايي که از ابتدا به عنوان يک خودرو بنزين سوز طراحي شده اند و بعدا مدل هيبريد آنها نيز به توليد رسيده همچنان شاهد بهره گيري از گيربکس هاي اتوماتيک عادي هستيم. علاوه بر گيربکس، بعضي از خودروهاي هيبريد (که به انواع سري- موازي معروفند) يک بخش مستقل براي تقسيم نيروي دريافتي از موتور الکتريکي و درون سوز دارند که وظيفه آن مديريت انتقال نيروي (از هر يک از موتورها يا هر دوي آنها به چرخ ها و يا از موتور درون سوز به موتور الکتريکي جهت شارژ باتري ها و يا از چرخ ها به موتور الکتريکي جهت شارژ باتري ها) است هر چند بيشتر خودروها فاقد اين بخش هستند و موتور الکتريکي به طور مستقيم به موتور درون سوز متصل است.

نيروي محرک خودرو مي تواند از هر يک از دو موتور درون سوز و يا الکتريکي و يا هر دوي آنها تامين شود ضمن آنکه موتور درون سوز مي تواند باعث به حرکت درآوردن موتور الکتريکي شود که در نهايت همچون يک ژنراتور باعث شارژ باتري ها مي شود. در کنار اينها در زمان توقف هم نيروي چرخ ها در جهت عکس به موتور الکتريکي مي رسد که اين بار هم اين موتور در نقش ژنراتور عمل مي کند و باعث شارژ باتري ها مي شود.
در کنار همه اينها، بخش الکترونيکي ويژه اي مديريت تمام اين امور را برعهده دارد و جهت انتقال نيرو و منبع تامين نيروي حرکتي را کنترل مي کند.

آيا همه شرکت ها خودروي هيبريد توليد مي‌کنند؟
فناوري ساخت يک خودروي هيبريد بسيار پيچيده است و به همين دليل تنها بعضي از شرکت هاي خودروساز دانش فني ساخت خودروي هيبريد را دارند. البته برخي معتقدند که خودروهاي الکتريکي و يا خودروهاي ديزل پاک، آينده صنعت خودروسازي را رقم خواهندزد و به همين دليل بعضي از شرکت ها به جاي سرمايه گذاري روي خودروهاي هيبريد، روي ساير انواع خودرو سرمايه گذاري کرده اند که باعث شده تنوع مدل هاي هيبريد بسيار محدود باشد.

آيا مي توان هر خودرويي را به صورت هيبريد توليد کرد؟
به صورت تئوري تقريبا مي توان هر خودرويي را با قواي محرکه هيبريد طراحي کرد اما به دليل هزينه بالاي مهندسي و طراحي خودرو و قيمت بالاي خودروهاي هيبريد معمولا شرکت ها بعضي از مدل هاي پرفروش خود را به خودروي هيبريد تبديل مي کنند. البته بعضي از شرکت ها (از جمله تويوتا، هوندا و اخيرا هيونداي) خودروهايي را به طور ويژه به عنوان خودروي هيبريد طراحي و توليد مي کنند. اين خودروها برخلاف نوع اول، خودروهاي بنزين سوز تبديل شده به هيبريد نيستند بلکه از ابتدا به عنوان يک خودروي هيبريد طراحي و مهندسي شده اند و به همين دليل توانايي بيشتري نسبت به مدل هاي تبديل شده از بنزين سوز به هيبريد دارند.

خودروي هيبريد در عمل
1. آغاز حرکت: در آغاز حرکت خودرو مي تواند تنها با نيروي موتور الکتريکي حرکت کند و نيازي به روشن شدن موتور بنزين سوز نيست. به اين ترتيب خودرو در آغاز حرکت فاقد آلايندگي و مصرف سوخت است.

2. حرکت با سرعت پايين: در حالت حرکت با سرعت پايين به عنوان مثال در ترافيک هاي شهري، به دليل آنکه نياز به توان بالايي نيست، تنها موتور الکتريکي فعال است و موتور بنزين سوز خاموش خواهدبود. به دليل گشتاور بالاي موتور الکتريکي که در آغاز حرکت آن را در اختيار راننده قرار مي دهد، اين موتور به راحتي مي تواند خودرو و سرنشينان را در ترافيک شهري با سرعت هاي پايين تا متوسط به پيش ببرد بدون آنکه نياز به مصرف بنزين باشد. اين شرايط مي تواند تا زمان اتمام باتري هاي خودرو ادامه پيدا کند که در خودروهاي مختلف متفاوت است اما به طور معمولي به حدود 40 کيلومتر نيز مي رسد. لازم به ذکر است در اين حالت در زمان توقف خودرو هيچ نيرويي مصرف نمي شود و عملا 40 کيلومتر مسافت ممکن است طي چند ساعت طي شود.

3. شتاب گيري: در صورتي که راننده با فشردن پدال گاز قصد شتاب گيري داشته باشد، موتور بنزين سوز به صورت خودکار روشن شده و وارد مدار مي شود. در اين حالت ترکيب توان موتور بنزين سوز و موتور الکتريکي باعث شتاب گيري سريع خودرو مي شود و مي تواند خودرو را به سرعت هاي بالا برساند. البته خودروهاي هيبريدي به گونه اي تنظيم شده اند که در اين وضعيت نيز موتور بنزين سوز در بهترين شرايط کارکرد خود باشد تا کمترين ميزان سوخت مصرف شود.

4. حرکت در مسيرهاي سربالايي: در اين مسيرها نيز با توجه به شيب مسير و وزن خودرو و ميزان فشار راننده بر پدال گاز ممکن است هر دو موتور فعال باشند. با توجه به گشتاور بالاي موتور الکتريکي، طي کردن اين مسيرها با خودروهاي هيبريد آسان تر از خودروهاي بنزين سوز است.

5. حرکت با سرعت ثابت: در اين شرايط با توجه به ميزان سرعت خودرو ممکن است موتور الکتريکي يا موتور بنزين سوز يا هر دو وارد مدار شوند. در زمان حرکت با سرعت ثابت، در صورتي که ذخيره انرژي باتري ها کم باشد خودرو به صورت خودکار با بخشي از نيروي موتور بنزين سوز و از طريق چرخش موتور الکتريکي که اينک نقش ژنراتور را دارد اقدام به شارژ باتري ها مي کند تا باتري هاي خودرو براي استفاده هاي بعدي همواره در بالاترين ميزان شارژ خود قرار داشته باشند.

6. حرکت در مسيرهاي سراشيبي: در اين مسيرها نيازي به نيروي موتور بنزين سوز نيست ضمن آنکه در اين زمان به دليل اتصال موتور الکتريکي به چرخ ها، با چرخش موتور الکتريکي باتري هاي خودرو نيز شارژ مي شوند ضمن آنکه اين موتور باعث مي شود توان ترمزهاي خودرو نيز تقويت شود.

7. توقف: در زمان توقف (به عنوان مثال پشت چراغ قرمز و يا در ترافيک هاي سنگين) موتور بنزين سوز به طور اتوماتيک خاموش شده و خودرو به حالت الکتريکي در مي آيد.