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.  

Gasoline-powered car
Move your mouse over the parts for a 3-D view

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. 

Gasoline-powered car
Move your mouse over the parts for a 3-D view

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. 

Electric car
Move your mouse over the parts for a 3-D view.

 

 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 

The Mercedes-Benz M-Class HyPer -- a hybrid concept vehicle

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.

Parallel hybrid car
Move your mouse over the parts for a 3-D view.

 

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.

Series hybrid car
Move your mouse over the parts for a 3-D view.

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.

The 2006 Honda Insight (left) and 2006 Toyota Prius

 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.

 اجازه بدهید از هوندا insight شروع كنیم.

هوندا insight:

این خودرو كه در اوایل سال 2000 در ایالات متحده معرفی شد.طراحى ان بر اساس بهترین كاركرد ممكن انجام شد.insight كوچك است و كم وزن و جاى 2 سرنشین و یك صندلى كودك دارد.و داراى موتور با بازدهى بالا است.insight داراى برترین رتبه سنجش EPA در میان خودروهاى هیبریدى شد.

هوندا خودروى هیبریدى موازى است .موتور الكتریكى به موتور بنزینى متصل است.هوندا این سیستم را "جمع كننده كمك موتور" مى نامد. Insight به صورت 5 سرعته دستى یا cvt (انتقال قدرت پیوسته اتوماتیك) است.

  

Layout of the Honda Insight
Move your mouse over the parts for a 3-D view.

 

 موتور الكتریكى insight به سه روش به موتور بنزینى كمك مى كند كه به قرار زیرند:

   به موتور بنزینى كمك مى كند و نیروى اضافى را در زمان شتابگیرى  و یا بالا  رفتن از سر بالایى تامین مى كند.

   سیستم"ترمز احیاء كننده"  را در زمان كاهش سرعت خودرو  به منظور بازیابى انرژى فعال نماید.

   موتور بنزینى را روشن می كند(حذف نیاز به استارتر) 

ولى موتور الكتریكى به تنهایى نمى تواند نیروى مورد نیاز براى حركت خودرو را فراهم نماید و موتور بنزینى نیز باید روشن باشد تا موجب حركت خودرو شود.(یكی از تفاوتهای insight با پریوس همین است, پریوس تنها با كمك موتور الكتریكی نیز میتواند حركت كند)

هوندا براى كسب بهترین كارایى كارهایى را انجام داده كه مهمترین انها 3 كارى است كه در زیر به انها اشاره مى شود.

   كاهش وزن: insight از بدنه و ساختار آلومینیومى سبك وزن ساخته شده است براى هر چه کمتر شدن  وزن،وزن این خودرو كمتر از 1900 پوند (862 كیلوگرم) است كه این مقدار 500 پوند یا 227 كیلوگرم كمتر از سبكترین هوندا سیویك است.

   استفاده از موتور كوچك و پر بازده:

موتور insight كه در شكل زیر مشاهده مى كنید تنها 124 پوند (56 كیلوگرم) وزن دارد.سه سیلندر و 1 لیتر حجم دارد كه 67 اسب بخار را در 5700 rpm تولید مى كند.اگر نیروى اضافى ناشى از موتور الكتریكى را نیز  در نظر بگیرید.این خودرو قادر خواهد بود از 0 تا 60 مایل بر ساعت را در 11 ثانیه  بپیماید.با در نظر گرفتن موتور الكتریكى نیروى موتورها به 73 اسب بخار مى رسد.(در 5700 rpm) .اگر مقایسه اى بین موتور بنزینى به تنهایى با مجموع موتور بنزینى والكتریكى انجام دهیم.به این نتیجه میرسیم كه موتور الكتریكى تنها 6 اسب بخار به قدرت موتور مى افزاید. در حالى كه تاثیر واقعى  موتور الكتریكى  بیش از این مقدار است.موتور الكتریكى در خودروى  insight  10 كیلو وات است (13 اسب بخار )  در 3000 rpm .

مقدار تاثیر واقعى موتور الكتریكى  را مقدار ماكزیمم گشتاور روشن مى سازد:

بدون موتور الكتریكی ,  insight به ماكزیمم گشتاور 66 پوند – فوت در 4800 rpm مى رسد.وبا موتور الكتریكى ماكزیمم گشتاور به 79 پوند – فوت در 1500 rpm مى رسد.كه 13پوند – فوت نیز كه اختلاف  این دو گشتاور  است همان  تاثیر واقعى  موتور الكتریكی است.

   به كار بردن ایرودینامیك: هوندا insight  به شكل قطره اشك طراحى شده است .پشت خودرو باریكتر از جلوى ان است. چرخ هاى عقب توسط جزیى از بدنه  پوشانده شده است تا شكلى صاف را تشكیل دهد و بعضی از قطعات زیرین ماشین توسط پانلهاى پلاستیكى پوشانده شده است.این كارها باعث كاهش ضریب درگ به 0.25 مى شود. و این خودرو جزء ایرودینامیك ترین خودرو در بازار است .زمانی كه شما در حال حركت در اتوبان هستید موتوربنزینى با تمام قدرت كار مى كند .وقتى كه سرعت خود را كاهش مى دهید(توسط ترمز كردن یا پدال گاز را شل كردن ) موتور الكتریكى مانند ژنراتور مقدارى الكتریسیته را براىشارژ باترى استفاده مى كند.

نكته دیگر در مورد  insight این است كه سیستم انتقال قدرت از موتور به وسیله كلاچ جدا شده است (مانند سایر خودروها) و این بدین معنى است كه اگر شما در حال كم كردن سرعت خود باشید و كلاچ را نگه دارید و یا با دنده خلاص سرعت خود را كاهش دهید در این صورت موتور الكتریكى  و سیستم "ترمز احیاء كننده" نخواهد توانست انرژى الكتریكى ناشى از این كم شدن سرعت را به باترى بدهد.پس زمانى این سیستم مى تواند بازیابى انرژى داشته باشد كه كم شدن سرعت خودرو در حالتى صورت گیرد كه خودرو در دنده قرار دارد.

 اكنون اجازه دهید كه نگاهى به تكنولوژى تویوتا پریوس بیندازیم كه سیستمى به كلى متفاوت از insight دارد .

تویوتا پریوس:

تویوتا پریوس در ژاپن در اواخر سال 1997 تولید شد.تویوتا سیستم موتور و انتقال قدرت  را به صورت هیبرید موازى طراحى كرده است كه تویوتا ان را سیستم هیبریدى تویوتا نامیده است كه بعضى از مزایاى هیبریدهاى سرى را نیز داراست.

یك سدان 4 در 5 نفره كه موتور و سیستم انتقال قدرت ان طورى است كه توانایى رسیدن به سرعت 15 مایل بر ساعت (24 كیلومتر بر ساعت) را فقط با موتور الكتریكى داراست.پریوس در سال 2004 در امریكاى شمالى به عنوان خودروى سال برگزیده شده است.

وزن پریوس 2900 پوند (1315 كیلوگرم) است و فضاى درونى  و فضاى صندوق عقب آن از تویوتا كرولا بیشتر است.در زیر پویا نمایى پریوس را مى بینید.

    

Prius layout
Move your mouse over the parts for a 3-D view.

 

 تویوتا براى رسیدن به بهره ورى و كاهش الایندگى 2 كار را انجام داد:

    موتور بنزینى فقط زمانى كار مى كند كه به یك سرعت مشخص برسد:به عبارت دیگر براى كاهش الودگى پریوس مى تواند به سرعت 15 مایل بر ساعت  (24 كیلومتر بر ساعت)  بدون استفاده از موتور بنزینى برسد.موتور بنزینى فقط زمانى روشن مى شود كه خودرو از یك سرعت معین بگذرد.

    به كار بردن یك دستگاه تقسیم قدرت بى همتا:موتور بنزینى مى تواند طورى تنظیم شود تا در یك سرعت معین بیشترین بهره ورى را داشته باشد ."دستگاه تقسیم قدرت" در پریوس اجازه مى دهد كه موتور در همه زمانها در حالت بیشترین كارایى  در یك رنج سرعتى خاص باشد.

پریوس داراى موتور 1.5 لیترى  است كه 76 اسب بخار  را در بیشینه دور 5000 دور بر دقیقه بدست مى اورد.موتور الكتریكى در پریوس داراى 67 اسب بخار قدرت براى 1200 تا 1540 دور بر دقیقه است. وگشتاور 295 پوند – فوت  را از 0 تا 1200 دور بر دقیقه تولید مى كند كه نیروى كافی را براى  حركت خودرو بدون دخالت موتور بنزینى فراهم مى كند , موتور الكتریكى در پریوس خیلى قویتر از موتور الكتریكى در هوندا insight است.

دستگاه"تقسیم كننده قدرت" قلب پریوس است.آن یك جعبه دنده هوشمند است كه به موتور بنزینى متصل است.این جعبه دنده به خودرو اجازه مى دهد كه مانند یك خودروی هیبریدى موازى باشد كه در آن موتور الكتریكى  مى تواند به تنهایى  به سیستم انتقال قدرت نیرو وارد كند و موتوربنزینى نیز مى تواند به تنهایى و یا با موتور الكتریكى نیروى مورد نیاز خودرو را تامین كند.

همچنین این دستگاه"تقسیم كننده قدرت" اغلب اجازه مى دهد كه خودرو مانند یك خودروى  هیبریدى  سرى باشد كه در آن موتور بنزینى مى تواند مستقلا باترى ها را شارژ كند و یا نیروى  مورد نیاز براى چرخ ها را فراهم كند.كه اغلب مى تواند به صورت انتقال قدرت پیوسته یا  cvt عمل كند كه باعث حذف نیاز به انتقال قدرت دستى یا اتومات مى شود. و سرانجام  چون دستگاه"تقسیم كننده قدرت" اجازه مى دهد كه ژنراتور  موتور را روشن  كند و این باعث حذف نیاز به استارتر مى شود .

دستگاه تقسیم قدرت یك مجموعه دنده خورشیدى است (شكل زیر) موتور الكتریكى به چرخ دنده حلقه ای از مجموعه دنده متصل است و  اغلب به صورت  مستقیم به دیفرانسیل متصل مى گردد. بنابراین سرعت موتور الكتریكى  و چرخش دنده حلقه ای سرعت خودرو را تعیین مى كند.

ژنراتور به چرخ دنده خورشیدى از مجموعه دنده ها متصل است و موتور بنزینى  یا گاز سوز نیز به حامل خورشیدى(planet carrier) متصل است.سرعت چرخ دنده حلقه ای به سه جزء گفته شده بستگى دارد.بنابراین همه این اجزاء با هم در تمام  زمانها  كار مى كنند تا سرعت خروجى را كنترل كنند.وقتى شما شتاب مى گیرید ابتدا موتور الكتریكى و باترى ها تمام نیروى مورد نیاز را تامین مى كنند.چرخ دنده حلقه ای كه متصل به موتور الكتریكى است همزمان با حركت كردن موتور الكتریكى  مى چرخد.حامل خورشیدى  كه به موتور بنزینى متصل است ثابت است زیرا موتور بنزینى هنوز روشن نشده است.زمانى  كه چرخ دنده حلقه ای شروع به چرخیدن  كند باعث میشود كه ژنراتور و چرخ دنده خورشیدى نیز شروع به چرخیدن كنند.زمانى كه شتاب بیشترى مى گیرید ژنراتور با سرعتى مى چرخد كه بتواند نیروى مورد نیاز براى موتور الكتریكى را فراهم كند.

  

Watch the Prius' power split device
as the car accelerates from 0 to 30 mph

 هنوز موتور بنزینى فعال نشده  است. وقتى به سرعت 40 مایل بر ساعت یا 64 كیلومتر بر ساعت مى رسید موتور بنزینى نیز روشن مى شود.در حالى كه موتور بنزینى روشن است ژنراتور سرعت موتور الكتریكی را طورى تغییر مى دهد كه با سرعت  موتور بنزینى  تطبیق پیدا كند  و در خروجى  سرعت با هم برابر  باشند.

همانند هوندا insight , تویوتا پریوس هرگز نیاز به شارژ دوباره ندارد.زیرا ژنراتور همیشه و به طور اتوماتیك  سطح شارژ  در باترى ها را كنترل  مى كند و در صورت كم بودن شارژ مى كند.

هم هوندا و هم تویوتا گارانتی هاى طولانى برای قطعات هیبریدى خود  وضع كرده اند.هوندا 8 سال یا 80000 مایل گارانتى بیشتر قسمتهاى انتقال قدرت و موتور  وتجهیزات  هیبریدى  را داراست و تویوتا نیز 8 سال  یا 100000 مایل گارانتى باترى و سیستمهاى  هیبریدى  را دارد.موتور و باترى در این خودروها  نیاز به هیچگونه نگهدارى وبازنگرى ندارد(اگرچه در صورت اتمام گارانتى اگر نیاز به تعویض باتری ها گرفتید ڇندین هزار دلار خرج بر مى دارد).

كسب نیروى هیبریدى مطمئنا پیچیده تر از تنها نیروى بنزینى و  یا تنها نیروى  الكتریكى  است. در بخش بعدى بررسى خواهیم كرد كه چرا تكنولوژى هیبریدى مورد علاقه همه مشتریان و هم خودروسازان قرار گرفته است.

مزایاى یك خودروى هیبریدى :

 پس شما ممكن است تعجب كنید كه چرا اشخاص به این سیستم پیچیده  علاقه دارند علیرغم  اینكه  بیشتر مردم  با خودروهاى بنزینى خیلى راحت هستند.

دلیل این علاقه دو چیز است:

1-     كاهش الایندگى

2-     بهبود بهره ورى و كارایى

 حال اجازه دهید مثالى از استانداردهاى آلودگى كالیفرنیا بزنیم.كه تعیین مى كند چه مقدار از هر نوع  الودگى در یك خودرو مى تواند وجود داشته باشد.این مقدار معمولابر حسب گرم بر مایل  (g/mi) بیان مى شود.براى مثال این استاندارد بیان مى كند كه مقدار مونو اكسید كربن  در هر مایل نباید از 3.4 گرم بیشتر باشد.

منبع: پارسی

نوشته شده در تاریخ یکشنبه 26 آبان 1387    | توسط: Farzad Yosef-Lavi    |    |
نظرات()