میزان مصرف سوخت ماشین، همیشه به عنوان یکی از بزرگ‌ترین معضلات در میان طراحان صنعت خودروسازی مطرح بوده است. طی سال‌های اخیر با توجه به مصرف بالای سوخت‌های طبیعی، هزینه بسیار بالای آن و همچنین آسیبی که در اثر مصرف سوخت به محیط زیست می‌رسد، مدت‌ زیادی است نسل جدید اتومبیل‌ها به سمت برقی‌شدن و جایگزین شدن سوخت‌های دیگر به جای سوخت‌های طبیعی می‌رود و تولید خودروهای هیبریدی و برقی رونق گرفته است.

خودرو هیبرید چیست؟

ماشین هیبرید که از آن به عنوان ماشین سبز هم یاد می‌شود، از دو منبع انرژی و یک باتری برای حرکت خود بهره می‌برد. سیستم این نوع از اتومبیل‌های برقی دوگانه متشکل از یک موتور بنزینی، یک موتور برقی و یک باتری است که هدفشان مصرف هر چه‌ کمتر بنزین و به حداکثر رساندن راندمان و کارایی خودرو است.

یک ماشین هیبریدی، انرژی الکتریکی تولید شده توسط موتور الکتریکی را در باتری خود ذخیره کرده و با ترکیب انرژی احتراقی بنزین یا گازوئیل کار می‌کند؛ البته در بعضی از انواع آن ممکن است که انرژی الکتریکی باتری؛ توسط سیستم احتراقی داخلی یا از ترمزهای احیا شونده تولید شود.
هیبرید
نکته: در نظر داشته باشید که موتورهای الکتریکی، سه برابر بیشتر از موتورهای بنزینی کارایی دارند.

تفاوت هیبرید، پلاگین هیبرید و نیمه هیبرید

از آنجایی که محبوبیت خودروهای هیبرید در حال افزایش است، این روزها همه با مفهوم یا اصطلاح خودروهای دو نیرو آشنایی دارند. این نوع ماشین‌ها، بخش بزرگی از بازار جهانی را قبضه کرده‌اند. بر اساس نظرسنجی‌های انجام شده، آگوست سال میلادی جاری بازار خودرویی کشور استرالیا برای نخستین بار، تحت سلطه یک خودروی هیبرید بود.

در اینجا، هیبرید به معنای ترکیب دو نوع پیشرانه (یک موتور درون سوز و یک موتور الکتریکی که به کمک باتری کار می‌کند) است. اما چیزی که شاید بیشتر افراد را گیج کند، تفاوت بین سه مدل هیبرید است، یعنی هیبرید، پلاگین هیبرید و نیمه هیبرید. در این مطلب، تفاوت بین این سه گزینه و نقاط قوت و ضعف هر یک را بررسی می‌کنیم.

انواع خودروهای هیبرید

خودروهای پلاگین هیبرید

ماشین پلاگین هیبرید یا وسیله نقلیه الکتریکی پلاگین هیبرید (plug-in hybrid electric vehicle/PHEV)، ماشین یا وسیله نقلیه‌ای است که توسط نیروی حاصل از یک موتور بنزینی و یک موتورو برقی حرکت می‌کند. برای شارژ کردن این نوع وسیله نقلیه، باید از یک منبع خارجی کمک گرفت.

یکی از نکات مثبت ماشین‌های PHEV، این است که می‌توانید بر اساس میزان شارژ باقی مانده از باتری، می‌توان فقط از موتور الکتریکی یا از هر دوی موتورهای تعبیه شده بر روی خودرو استفاده کنید. کمپانی آئودی (Audi) می‌گوید:

“برای بسیاری از افرادی که به طور روزانه از خودرو استفاده می‌کنند، PHEV ها می‌توانند گزینه مناسبی برای رانندگی بدون تولید آلاینده باشند. زیرا می‌توان بسیاری از جاده‌ها و مسیرها را با موتور الکتریکی و بدون تولید هیچ گونه آلاینده‌ای طی کرد. به علاوه، به لطف حضور یک موتور بنزینی، می‌توان مسافت‌های طولانی را نیز با این نوع وسایل نقلیه پیمود. به دلیل پیشرفت‌های حاصل شده در زمینه افزایش ظرفیت‌های باتری‌ها و مدیریت پیشرانه، طیف مسافت‌ الکتریکی ماشین‌های PHEV نسبت به گذشته افزایش پیدا کرده است.”

طیف باتری این خودروها، حدودا بین ۱۳ کیلووات بر ساعت و ۱۸ کیلووات بر ساعت است. این یعنی که طیف موتور الکتریکی به تنهایی، معادل ۴۰ تا ۶۰ کیلومتر است. مدت زمان شارژ کامل، به اندازه و ظرفیت باتری‌ها، نوع ماشین و متد شارژ کردن بستگی دارد.

نکات مثبت: راننگی با موتور الکتریکی، حضور یک موتور بنزینی و کاهش استرس، مصرف سوخت و تولید کربن دی اکسید کاهش پیدا می‌کند.

نکات منفی: باید از طریق یک منبع خارجی شارژ شود، طیف موتور الکتریکی برای یک هفته کامل کافی نیست.

مثال: میتسوبیشی اوتلندر (Mitsubishi Outlander PHEV)، هیوندای ایونیک (Hyundai Ioniq PHEV)، رینچ رور اسپرت (Range Rover Sport PHEV)

خودروهای هیبرید کامل

در ماشین‌های هیبرید کامل، نیازی به یک منبع خارجی برای شارژ کردن نیست. در این نوع وسایل نقلیه نیز دو موتور بنزینی و الکتریکی با یک دیگر همکاری می‌کنند. سخنگوی برند تویوتا (Toyota) در این باره می‌گوید:

“به زبان ساده، ماشین‌های هیبریدی از هر دو موتور برای به حرکت در آوردن خودرو استفاده می‌کنند. در سرعت کم، باتری نیروی کافی برای حرکت را تولید می‌کند. وقتی به نیروی بیشتری نیاز باشد، موتور بنزینی نیز شروع به فعالیت می‌کند.  موتور هم برای به حرکت در آوردن چرخ‌ها نیرو تولید می‌کند و هم برای شارژ باتری. می‌توانید فقط از موتور الکتریکی استفاده کنید. به علاوه موتور، یک خودروی هیبرید می‌تواند انرژی جذب کند. در غیر این صورت با کاهش سرعت، نیرو برای شارژ مجدد باتری هیبرید هدر می‌رود. در این خودروها، به دلیل شارژ شدن باتری هنگام رانندگی، چه از موتور بنزینی و چه با استفاده از انرژی گرفته شده از حرکت اتومبیل، دیگر به یک منبع خارجی نیازی نیست.”

با این حال، طیف باتری ماشین‌های هیبرید کافی نیست. معمولا فقط تا 30 کیلومتر می‌توانید از موتور برقی استفاده کنید.

نکات مثبت: اقتصادی بودن از لحاظ سوخت، نیازی به شارژر خارجی نیست.

نکات منفی: با موتور الکتریکی، فقط می‌توانید با سرعت خیلی کم رانندگی کنید.

• تویوتا CH-R
• لکسوس UX250h
• سوبارو XV

خودرو نیمه هیبرید

محبوبیت این نوع ماشین‌های هیبرید رو به افزایش است. در این خودروها، یک موتور الکتریکی کوچک با ظرفیت کم (۱۲ ولتی، ۲۴ ولتی یا ۴۸ ولتی)، برای پشتیبانی از موتور بنزینی به خودرو اضافه می‌شود. این کار، یک نوع ISG یا استرات ژنراتور یک دست محسوب می‌شود.

چرا از کلمه پشتیبانی استفاده می‌کنیم؟ زیرا این موتور برقی کوچک، به تنهایی قادر نیست خودرو را به حرکت در آورد. بیشتر مانند یک سیستم توقف در سرعت کم عمل می‌کند. در سرعت بالاتر، این موتور می‌تواند در افزایش سرعت نقش مهمی داشته باشد و فشار و بار را کاهش دهد.

سخنگوی تویوتا: ” در مقایسه نیمه هیبرید و ماشین تمام هیبرید، تفاوت عمده در دو منبع قدرت است که در ماشین‌های هیرید کامل، هر کدام می‌توانند به صورت جداگانه فعالیت کنند، اما در یک خودروی نیمه هیبرید اینطور نیست.”

نکات مثبت: به عملکرد بهتر موتور اصلی کمک می‌کند، اندازه و قیمت کمتری دارد

نکات منفی: نمی‌توان از موتور الکتریکی به تنهایی استفاده کرد.

•  مزدا 3 X20 آستینا اکای‌اکتیو
•  آئودی Q7
• لندروور دیسکاوری اسپرت

بهترین خودروهای هیبرید جهان

• تویوتا پریوس
• فورد فیوژن هیبرید
• شورلت وولت
• کیا اپتیما هیبرید
• فورد فیوژن انرژی
• تویوتا کمری هیبرید
• هیوندای سوناتا هیبرید

خودروهای هیبرید در ایران

• تویوتا کمری XLE
• تویوتا کمری SE
• لکسوس NXH300H
• تویوتا پریوس
• لکسوس CT200H
• هیوندای سوناتا هیبرید
• کیا اپتیما هیبریدی
• میتسوبیشی اوتلندر پلاگین هیبرید
• تویوتا CHR

انواع هیبریدها

خودروهای هیبرید دارای انواع مختلفی هستند که با توجه به سیستم قدرت انتقال و کارآیی موتور بنزینی و الکتریکی در آن به پنج دسته کلی هیبریدهای موازی، سری، سری موازی، ملایم و شارژی تقسیم‌‌بندی می‌شوند:

هیبریدهای موازی

در خودروهای هیبریدی موازی (Parallel Hybrid) هر دو موتور بنزینی و الکتریکی تمام مدت روشن هستند و در کنار هم کار می‌کنند؛ شیوه کار به این صورت است که بنزین، سوخت را به موتور بنزینی و باتری، انرژی را به موتور الکتریکی به‌صورت هم‌زمان می‌رساند.

ماشین هیبرید موازی در سرعت‌های پایین، تنها از موتور الکتریکی استفاده می‌کند؛ به عبارتی این نوع از خودروها مناسب استفاده در محیط شهر هستند و یک اتومبیل شهری محسوب می‌شود و برای رانندگی در بزرگراه‌ها و با سرعت بالا پیشنهاد نمی‌شود.

نکته مهم: باتری‌های این نوع از هیبریدها سایز کوچکی دارند، در نتیجه به حداکثر ظرفیت شارژ در مدت زمان کوتاهی امکان ‌پذیر است.

هیبریدهای سری

به ماشین‌های هیبریدی سری (Series Hybrid) تا حدی می‌توان لقب خودرو سبز و پاک را نسبت داد؛ زیرا از موتور بنزینی تنها برای شارژ باتری استفاده و تمامی کارها توسط موتور الکتریکی انجام می‌شود.

شیوه کار در این اتومبیل‌ها به این صورت است که در ابتدا موتور بنزینی، نیروی حاصل از حرکت ژنراتور را به بخش کنترل‌ کننده نیرو منتقل می‌کند و در ادامه نیروی تولید شده برای شارژ باتری و همچنین قدرت دادن به موتور الکتریکی مصرف می‌شود و در نهایت موتور الکتریکی، نیروی به‌ وجود آمده را به سیستم انتقال قدرت تزریق کرده و در نتیجه خودرو شروع به حرکت می‌کند.

هیبریدهای سری کاملا بدون مصرف سوخت حرکت می‌کند و موتور بنزینی، تنها نقش یک مولد برق را ایفا می‌کند.

نکته قابل توجه در خودروهای هیبرید سری این است که در این نوع اتومبیل‌ها از باتری گران‌تر و بزرگ‌تری نسبت به سایر انواع آن استفاده می‌شود. همچنین به‌دلیل پیچیدگی که در ژنراتور احتراق داخلی آن وجود دارد که معمولا این خودروها پرهزینه‌تر و گران‌تر از خودروهای الکتریکی خالص هستند.

هیبریدهای سری موازی

در این نوع خودروها از ترکیب تکنولوژی هیبرید سری و موازی (Series-Parallel Hybrid) در کنار هم استفاده می‌شود، به گونه‌ای که در طراحی آن سعی بر این شده است که تا جای ممکن مزایا حفظ و معایب هر کدام حذف شود.

در سرعت‌های پایین خودوری هیبریدی سری موازی، توسط موتور الکتریکی حرکت می‌کند و موتور بنزینی زمانی شروع به کار می‌کند که نیاز به انرژی بیشتری برای حرکت خودرو باشد. مانند زمانی که اتومبیل در حالت سربالایی حرکت می‌کند یا سرعت بالایی دارد.

در هر توقفی که خودرو دارد، موتور بنزینی به صورت اتوماتیک خاموش و تنها موتور الکتریکی کار می‌کند تا در مصرف سوخت صرفه‌جویی شود و با فشردن مجدد پدال گاز، کنترل ماشین به موتور بنزینی انتقال می‌شود.

نکته: دستور استفاده از موتور بنزینی یا الکتریکی به صورت تنها یا هم‌زمان توسط رایانه تعبیه شده در خودرو صادر می‌شود.

هیبریدهای ملایم

تکنولوژی هیبریدهای ملایم (Mild Hybrid) بسیار شبیه به هیبریدهای موازی است، به عبارتی موتور الکتریکی به صورت هم‌زمان و موازی با موتور بنزینی، خودرو را به حرکت در می آورد. نکته‌ای که این دو نوع ماشین‌ها را از هم متمایز می‌کند، عدم استفاده از باتری‌های قوی با قابلیت ذخیره‌سازی بالا در هیبریدهای ملایم است.

همچنین این نوع از اتومبیل‌ها نسبت به سایر ماشین‌های هیبریدی ارزان‌تر هستند. شرکت های بزرگ خودروسازی همچون هوندا و جنرال موتورز و تویوتا از این تکنولوژی در جدیدترین مدل‌های هیبریدی خود بهره می‌برند.

هیبریدهای شارژی

در این نوع خودروها از باتری‌های بزرگتر با قابلیت ذخیره‌ سازی انرژی بالا استفاده می‌شود و تنها زمانی موتور بنزینی شروع به کار می‌کند که باتری به صورت کامل تخلیه شده باشد. هیبریدهای شارژی (Plug-in Hybrid) مناسب برای استفاده در مسافت‌های کوتاه هستند زیرا تا زمانی که باتری شارژ دارد، به سوخت و موتور بنزینی هیچ نیازی نیست. همچنین خودروهای هیبریدی شارژی قابلیت اتصال به پریزهای برقی در ایستگاه‌های شهری جهت شارژ را دارند که خود یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود.

عمر باتری ماشین هیبرید

نکته جالب توجه این است که خودروسازان تضمین می‌کنند که باتری اتومبیل حداقل پنج سال عمر می‌کند، اما از آنجایی که ۷۰ درصد از ظرفیت اصلی باتری خودرو هیبریدی قبل از پایان این دوره پنج ساله تمام می‌شود، شما هشت تا ۱۰ سال پس از خرید این نوع ماشین‌ها می‌توانید از باتری آن استفاده کنید. بنابراین عمر باتری ماشین‌های الکتریکی بین هشت تا ۱۰ سال است.