انواع سامانه های هیبرید
خودروهای هیبریدی در سگمنتها و با فناوریهای مختلفی عرضه میشوند. این محصولات اگرچه اساسا از یک هسته و ایده اصلی ثابت بهره میبرند، اما تغییر برخی جزییات در آنها میتواند باعث تفاوت هر محصول هیبریدی با دیگری شود. هدف این نوشته نیز ساده است: نگاهی به انواع خودروهای هیبریدی و چگونگی کارکرد آنها.
البته سرعت پیشرفت این فناوری به قدری سریع است که شاید نتوان همه دستهبندیهای رایج محصولات مجهز به این تکنولوژی را بررسی کنیم، اما طبق محبوبیت و شیوه کارکرد خودروهای هیبریدی، میتوان گفت که شش گروه کلی از خودروهای هیبریدی وجود دارد.
هیبرید موازی (Parallel Hybrid)
هوندا با معرفی نسل نخست مدل اینسایت (Insight)، این نسخه از فناوری هیبریدی را معرفی کرد. بله، درباره همان محصول دو سرنشین حرف میزنیم که شبیه سفینههای فضایی بود و در هر 100 کیلومتر، تنها 3.9 لیتر سوخت مصرف میکرد. نقطه قوت این خودرو چه بود؟ سیستم هیبریدی و پاک IMA (سیستم کمکرسانی موتور مکمل). این سیستم نمیتوانست قدرت خودرو را فقط از طریق نیروی الکتریکی تامین کند، اما از موتور الکتریکی برای بهینه و قدرتمند کار کردن موتور اصلی استفاده میکرد. موتور الکتریکی در این سیستم به پیشرانه اصلی (به طور مثال، واقع در میللنگ) متصل است و وظیفه آن، تامین انرژی بیشتر هنگام شتابگیری و احیای انرژی باتری خودرو هنگام ترمزگیری است. از آنجایی که این محصول قادر نبود به تنهایی از انرژی الکتریکی برای حرکت دادن خودرو استفاده کند، نمیتوان آن را یک هیبریدی مستقل مانند بامو i8 نامید. هوندا آکورد نیز از جمله خودروهایی است که از این سیستم بهره میبرد.
هیبرید سری (Series Hybrid)
هیبرید سری به خودروهایی مانند بامو i3، شورولت ولت و حتی فیسکر کارما اطلاق میشود. ویژگی اصلی این نسخه از فناوری هیبریدی، میزان مسافت پیمایش الکتریکی زیاد آن است. از این سامانه هیبرید با نامهایEREV، REEV و BEV یاد شده است. هر کدام از این عنوانها که مخفف یک عبارت هستند، به نوعی به میزان پیمایش بالای این نسخه از خودروهای هیبریدی اشاره میکنند. تمرکز اصلی این سیستم بر موتور الکتریکی است و نه موتور احتراق داخلی. در واقع موتور احتراق داخلی این نسخه، به عنوان یک ژنراتور داخلی عمل میکند. مدتها پیش، از سیستم مشابهی برای حرکت لوکوموتیوها نیز استفاده میشد. در بیشتر این لوکوموتیوها، موتور پرمصرف بنزینی در واقع نقش یک تامینکننده انرژی برای ژنراتور DC یا AC اصلی را داشت.
محصولات سری هیبرید معمولا قیمت بیشتری نسبت به محصولات موازی هیبرید و حتی خودروهای الکتریکی دارند.
هیبرید سری-موازی (Series-Parallel Hybrid)
اگر شما فقط به دنبال مصرف سوخت پایین و اقتصادی هستید، سیستم سری-موازی برای شما ساخته شده است! این سیستم که معمولا از آن به عنوان هیبریدی تقسیم قدرت نیز یاد میشود، از دو منبع اصلی پیشرانش استفاده میکند: یک پیشرانه الکتریکی و یک موتور درونسوز. تفاوت بین این سیستم و هیبرید موازی این است که سری-موازی از یک جعبهدنده سیارهای یا چرخشی استفاده میکند و به همین دلیل، قدرت خروجی به دست آمده از هر دو پیشرانه الکتریکی و احتراق داخلی را دریافت خواهد کرد. شیوه توازن قدرت بین موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی در هر خودروی سری-موازی متفاوت است، اما بهترین استفادهکننده از این نسخه، سیستم تویوتا هیبرید سینرژی درایو است که شاهد استفاده از آن در تویوتا پریوس بودهایم. سری-موازی در واقع ترکیب همه نقاط خوب و بد دو سیستم موازی و سری است. البته این سیستم از هر دو مدل ذکرشده، بسیار اقتصادیتر است. فورد فیوژن هیبرید، لکسوس CT 200h، LS هیبرید و RX هیبرید از دیگر محصولات معروف مجهز به نوع سری-موازی هیبرید هستند.
هیبرید پلاگاین (Plug-In Hybrid)
همانطور که از اسم آن مشخص است، شما میتوانید این خودرو را به منبع شارژ وصل (Plug-in) کنید تا انرژي الکتریکی باتریهای آن تامین شود. این نسخه از هیبریدها که با نام مخفف PHEV نیز شناخته میشوند، شامل طیف گستردهای از خودروهای الکتریکی از تویوتا پریوس پرایم گرفته تا فورد فیوژن انرژی و حتی ونوسیا وی آنلاین DD-i، پلاگ-این هیبریدی میشوند. پلاگاین هیبریدها، معمولا از باتریهای بزرگتری نسبت به باتریهای استفاده شده در دیگر نسخههای فناوری هیبریدی بهره میبرند.
همانطور که قابل پیش بینی بود، چالش اصلی محصولات PHEV، وزن زیاد آنها به دلیل استفاده از باتریهای بزرگتر و در نتیجه افزایش مصرف سوخت بود که به تدریج و با بهبود کارایی باتریها، کالیبراسیون مناسبتر و همچنین کاهش وزن خالص محصولات، این مشکل نیز بهبود پیدا کرد. البته بیشتر خودروسازان برای این مشکل، راهحل کارآمدتری نیز پیدا کردهاند که همان رانندگی در حالت تمام الکتریکی برای مسافتهای کوتاه است. چندی پیش صاحب یک شورولت وولت گفته بود که او برای پیمودن هزار مایل (1600 کیلومتر) تنها 20 لیتر بنزین مصرف کرده است، زیرا از خودروی پلاگاین هیبریدی خود تنها برای رفتن به محل کار و برگشتن به خانه با فاصله 10 مایل (16 کیلومتر) استفاده میکرد!
هیبرید ملایم (Mild Hybrid)
هیبرید ملایم نیز نسخهای از فناوری هیبریدی است که شاید معروفترین استفادهکننده آن تا به حال فراری لافراری باشد. شورولت سیلورادو هیبرید و سوزوکی بالنو SHVS نیز از دیگر محصولات معروف مجهز به این نسخه هستند. هیبرید ملایم را در سادهترین شکل خود میتوان این گونه توصیف کرد: یک هیبرید موازی، اما با قابلیتهای هیبریدی محدود.
به عبارتی دیگر، خودروهای هیبرید ملایم مانند، BJ60 از موتور الکتریکی خود برای کمک به موتور اصلی استفاده میکنند. این کمک به اندازه سیستمهای هیبرید موازی نیست و موتورهای الکتریکی هیبرید ملایم نیز قادر به تولید نیروی پیشران الکتریکی خالص نیستند. به همین دلیل است که به چنین ترکیبی هیبرید ملایم میگویند. سیستم بازیابی انرژی حرکتی (یا همان KERS) که خودروهای فرمول1 از آن استفاده میکنند بسیار شبیه به محصولات هیبرید ملایم است.
در خودروی قدرتمند لافراری، قهرمان اصلی موتور V12 خودرو است و موتور الکتریکی، در واقع نیروی کمکی قهرمان محسوب میشود. بنابراین لافراری را نمیتوان مانند پورشه 918 اسپایدر یا مکلارن P1 در حالت تمامالکتریکی راند.
هیبرید مایکرو (Micro Hybrid)
هیبرید ماکرو در واقع نسخه ساختهشده توسط چند خودروساز بزرگ است. به همین دلیل است که بسیاری از متخصصان، این نسخه را از دستههای اصیل هیبرید جدا میکنند، اما پیشرفت این نسخه در چند سال گذشته بسیار زیاد بوده است و به همین دلیل، ما به آن خواهیم پرداخت.
هیبرید مایکرو در واقع به نوعی از خودرو اطلاق میشود که با کمک این فناوری، از یک نوع سیستم استارت/استاپ خاص بهره میبرد. سیستم i-Eloop در مزدا 6، اتو استارت-استاپ در فورد و آیدل Stop & Go در کیا از جمله این سیستمها هستند. یکی دیگر از دلایل کمتوجهی به هیبرید مایکرو به عنوان یک شاخه معتبر فناوری هیبرید، این است که محصولات استفادهکننده از آن، فقط به سوخت فسیلی برای نیروی پیشران خود اتکا میکنند. با این حال، سه دسته مختلف از نسخه هیبرید مایکرو وجود دارد.
نخستین دسته محصولاتی هستند که فقط به سیستم استارت/استاپ هیبریدی مجهزند. دومین دسته خودروهایی هستند که افزون بر این سیستم، از احیای انرژی هنگام ترمز نیز بهره میبرند. سومین دسته که کاملترین هم محسوب میشود، به غیر از ویژگیهای ذکرشده، باید به باتری AGM و دستکم یک ژنراتور یا محرک الکتریکی نیز مجهز باشند. این دسته شاید به محصولات هیبریدی خالص، از دو دسته دیگر نزدیکتر باشد. موتور AGM آنها نیز برای حمایت از دور موتورهای بالا قرار داده شده است.
فارغ از انواع مختلف محصولات هیبریدی، نکته قابلتوجه این است که باید قبول کنیم این خودروها و همچنین خودروهای خودران، موضوع جذاب و روز صنعت خودروسازی دنیا هستند و در آیندهای نزدیک، به دو ستون نگهدارنده این صنعت تبدیل خواهند شد. خودروهای هیبریدی به خاطر تولید مواد آلاینده کم (در بعضی موارد نزدیک به صفر) و همچنین طراحیهای جدید و محبوبی که دارند، بیشک صاحب سهم قابل توجهی از بازار خودرو میشوند. امروز در خط تولید بیشتر خودروسازان بزرگ دنیا، دست کم یک خودروی پاک هیبریدی یا الکتریکی وجود دارد و این موضوع، از اقبال عمومی مردم به این محصولات حکایت دارد. با چنین روند پیشرفتی، شاید در آیندهای نه چندان دور شاهد اضافه شدن شکلهای جدیدی از فناوری هیبریدی به این شش نسخه باشیم.