خودروهای هیبریدی چگونه کار می کنند - مقالات علمی خودروهای هیبریدی

خودروهای هیبریدی چگونه کار می کنند؟

 خودروهای هیبریدی چگونه کار می کنند.چه چیزی در این خودرو وجود دارد که شما میتوانید ۲۰ تا ۳۰ مایل بر گالون بیشتر نسبت به دیگر خودروها از آن استفاده کنید. در این مقاله به شما کمک خواهیم کرد تا بفهمید که این تکنولوژی چگونه کار می کند و شما را راهنمایی می کنیم که چگونه از یک خودروی هیبریدی استفاده کنیم تا به طور موثری برای ما کار کند.

 

مقالات علمی خودروهای هیبریدی

اکثر مردم احتمالا وسیله نقلیه هیبریدی دارند و یا از آن استفاده می کنند.به عنوان مثال اکثر لوکوموتیوهایی که می بینیم هیبریدهای دیزل – الکتریک می باشند.و یا شهرهای زیادی دارای اتوبوس های دیزل – الکتریک می باشند.همچنین زیردریایی ها نیز هیبریدی می باشند ،بعضی ها اتمی – الکتریکی و بعضی دیگر دیزل – الکتریک می باشند.در تعریف خودروی هیبریدی باید گفت هر وسیله نقلیه ای که از ترکیب دو یا چند منبع قدرت تشکیل شده باشد خودروی هیبریدی می باشد.اکثر خودروهای هیبریدی که در جاده ها وجود دارند هیبریدهای بنزینی – الکتریکی می باشند که ما در این مقاله بر روی این خودروها تمرکز می کنیم.

● نیروی بنزین و نیروی الکتریکی

▪ خودروی هیبریدی – الکتریکی دقیقا شبیه چیست؟

این خودرو بین خودروهای بنزینی و الکتریکی می باشد.اجازه بدهید تفاوت بین خودروهای بنزینی با نوع خاصی از خودروهای الکتریکی را به کمک دیاگرام زیر شرح دهیم.
ماشین های بنزینی دارای منبع سوخت یا همان باک بنزین می باشند که رساننده بنزین به موتور می باشند و موتور از این طریق می تواند سیستم انتقال قدرت را برای به حرکت درآوردن خودرو فعال کند.
از طرف دیگر در ماشین های الکتریکی این باتری ها هستند که به عنوان منبع سوخت می باشند و انرژی لازم برای موتور الکتریکی خودرو را فراهم می کنند.
اما در خودروهای هیبریدی وضع چگونه است؟ این خودرو به گونه ای تنظیم شده که بتواند تعداد مایل بیشتری نسبت به سایر خودروها بپیماید.در این خودرو وقتی موتور بنزینی در حال غلبه بر موتور الکتریکی باشد خروجی آن کاهش می یابد.

● خودروهای هیبریدی باید بتوانند

در حقیقت ماشین های بنزینی این نیازها را برآورده می کنند اما با تولید مقادیر زیادی آلو دگی.
با این وجود ماشین های الکتریکی هیچ نوع آلو دگی تولید نمی کند اما فقط می تواند ۵۰ تا ۱۰۰ مایل ( ۸۰ تا ۱۶۱ کیلومتر ) را با هر بار شارژ طی کند.و مشکل دیگر آن اینجاست که شارژ ماشین های الکتریکی هم خیلی کند می باشد و هم سخت.

● ساختار هیبرید بنزین – الکتریک

اول ببینیم که ماشین های هیبرید بنزین الکتریک از چه قسمت هایی تشکیل شده اند :
ماشین های هیریدی دارای یک موتور بنزینی می باشند تقریبا شبیه همان که در اکثر ماشین ها می باشد.
با این تفاوت که این موتور در ماشین های هیبریدی کوچکتر می باشند و از تکنولوژی پیشرفته تری برای کاهش مصرف سوخت و افزایش کارآیی استفاده می کنند.
مخزن سوخت در خودروهای هیبریدی در حقیقت وسیله ذخیره انرژی برای موتور بنزینی می باشد. بنزین حجم بیشتری انرژی نسبت به باتری تولید می کند.برای مثال ۱۰۰۰ پوند باتری معادل ا گالون یا ۷ پوند از بنزین می باشد.

موتور الکتریکی در خودروهای هیبریدی بسیار پیشرفته می باشد. در این موتور سیستم های الکتریکی پیشرفته به آن اجازه می دهد که به خوبی یک ژنراتور کار کند.
به طور مثال موتور هر وقت نیاز به سرعت دادن به خودرو باشد می تواند به راحتی انرژی را از باتری ها دریافت کند.و همچنین با عمل کردن مانند یک ژنراتور می تواند ماشین را کندتر کرده و انرژی را به باتری ها برگرداند.
ژنراتور شبیه یک موتور الکتریکی می باشد اما فقط برای تولید انرژی الکتریکی عمل می کند. و غالبا برای سری های هیبریدی استفاده می گردد. باتری ها در ماشین های هیبریدی وسیله ذخیره انرژی برای موتور الکتریکی می باشد.
بر خلاف بنزین در مخزن سوخت که فقط توانایی روشن کردن موتور بنزینی را دارد موتور الکتریکی در خودروهای هیبریدی می تواند انرژی را در باتری ها ذخیره کند در عین اینکه از آن انرژی دریافت می کنیم.
انتقال قدرت در خودروهای هیبریدی عملکردی درست شبیه ماشین های مرسوم دارند. ام بعضی از خودروها هم مانند تویوتا پریوس دارای تفاوت های ریشه ای می باشند که بعدا در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.

شما می توانید این دو منبع انرژی را در خودروهای هیبریدی به روش های مختلفی با هم ترکیب کنید. یک روش هیبرید موازی می باشد که در آن منبع سوخت ،بنزین را برای موتور بنزینی فراهم می کند و در همین حال باتری ها هم شروع به ذخیره انرژی برای موتور الکتریکی می کنند. هر دو موتور می توانند در یک لحظه سیستم انتقال قدرت را فعال کنند و سپس این سیستم چرخ ها را به حرکت در می آورد.
البته توجه داشته باشید که در هیبرید موازی هر یک از آن ها یعنی موتور بنزینی و منبع سوخت و موتور الکتریکی و باتری ها هر یک به طور جداگانه و مستقلا به سیستم انتقال قدرت متصل شده اند.

در نتیجه در هیبرید موازی هر دو موتور نیروی محرکه را فراهم می کنند.
با نگاهی به سری های هیبرید ،موتور بنزینی ژنراتور را روشن می کند و ژنراتور هم می تواند باتری ها را شارژ کند و یا اینکه موتور الکترکی را روشن کند.تا سیستم انتقال قدرت را فعال کند.بنابراین موتور بنزینی هیچگاه مستقیما چرخها را فعال نمی کند.
با نگاه به دیاگرام سری های هیبریدی خواهیم دید که شروع کار با مخزن سوخت می باشد و سرانجام با یک خط به سیستم اتقال قدرت متصل شده اند.

● عملکرد خودروهای هیبریدی

مهمترین قسمتی که در خودروهای هیبریدی موجو دارد موتور بنزینی می باشد که بسیار کوچکتر و کارآمدتر از موتور بنزینی می باشد که در دیگر ماشین ها وجود دارد.در واقع اکثر ماشین ها نیاز به موتور بزرگی برای فراهم کردن انرژی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن خودرو دارند.در موتورهای کوچکتر متوان با استفاده از قطعات کوچکتر و سبکتر و حتی با کاهش تعداد سیلندرها بازده موتور را بالا برد و آن را به ماکزیمم کارآیی نزدیک کرد.
در این قسمت دلایلی را بیان می کنیم که چرا موتورهای کوچکتر کارآیی بیشتری نسبت به موتورهای بزرگتر دارد :
موتورهای بزرگتر ،سنگین تر از موتورهای کوچکتر می باشند بنابراین خودرو در هر زمان انرژی بیشتری برای به حرکت درآوردن ماشین استفاده می گررد.
در موتور بزرگتر پیستون ها و اجزای داخلی سنگین تر می باشند و انرژی بیشتری برای بالا و پایین رفتن پیستون نیاز است.همچنین فضای سیلندر بزرگتر است بنابراین سوخت بیشتری برای هر سیلندر نیاز است.موتور بزرگتر معمولا تعداد سیلندر بیشتری دارد و موتور سوخت زیادی را در هر بار احتراق مصرف می کند حتی اگر در حال حرکت نباشد. اگر هر دو نوع خودرو ( یکی با موتور کوچکتر و دیگری با موتور بزرگتر ) در بزرگراه با یک سرعت ثابتی در حال حرکت باشند در حالی که هر دو موتور دارای خروجی یکسانی برای راندن خودرو می باشند خودرو با موتور کوچکتر انرژی کمتری مصرف می کند.اما چگونه موتور کوچکتر انرژی مورد نیاز خودروی شما را فراهم می کند تا خودروی


شما یک خودروی پرقدرت در جاده باشد؟
حال اجازه بدهید خودروی هیبریدی خود را با یک خودروی با موتور بزرگ V ۸ مقایسه کنیم.
موتور بزرگتر انرژی زیادی برای کنترل خودرو در هر موقعیت رانندگی به شما می دهد.موتور در خودروهای هیبریدی به اندازه ای قدرت دارد تا خودرو شما در بزرگراه بتواند به راحتی حرکت کند اما وقتی نیاز است که ماشین را به سرعت حرکت دهد و یا از یک سطح شیب دار بالا رود به کمک نیاز دارد.این کمک از باتری ها و موتور الکتریکی می آید این سیستم انرژی لازم را فراهم می کند.
موتور بنزینی در خودروهای مرسوم برای بیشترین نیروی مورد نیاز برآورد شده اند.در واقع اکثر رانندگان می خواهند در کوتاهترین زمان ممکن از بیشترین قدرت موتور استفاده کنند.اما موتور در خودروهای هیبریدی برای متوسط انرژی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن خودرو برآورد شده اند.

● بهبود بخشیدن به صرفه جویی در مصرف سوخت

امروزه ماشین های هیبریدی در کنار موتورهای کوچک و کارآمد از روش های ویژه برای بهبود وضعیت مصرف سوخت استفاده می کنند. بعضی از این روش ها به هر نوع خودرویی کمک می کند تا بازده بهتری داشته باشند و بعضی دیگر از روش ها فقط مخصوص خودروهای هیبریدی می باشند.

● برای این کار خودروهای هیبریدی می توانند

هرگاه شما پدال ترمز را فشار دهید شما از خودرو انرژی می گیرید.هرچه ماشین تندتر حرکت کند انرژی جنبشی بیشتری دارد ترمزهای ماشین این انرژی را گرفته و به صورت گرما پراکنده می کنند.خودروی هیبریدی می تواند مقداری از این انرژی را گرفته به وسیله آن باتری ها را شارژ کرده و برای استفاده های بعدی آن را ذخیره کند. این کار را با استفاده از احیا کننده ترمزی انجام می دهد.که از آن به جای ترمزها برای نگاه داشت خودرو استفاده می شود. همچنین موتور الکتریکی می تواند با آهسته شدن خودرو همانند یک ژنراتور عمل کرده و در زمانی که خودرو در حال کند شدن است باترها را شارژ کند.

خودروهای هیبریدی همیشه به موتور بنزینی نیاز ندارند.چون در واقع به عنوان منبع انرژی عوض بدل با موتور الکتریکی و باتری ها می باشد.بنابراین خودرو می تواند گهگاهی موتور بنزینی را خاموش کند برای مثال زمانی که وسیله نقلیه پشت چراغ قرمز توقف کرده باشد.

وقتی شما در حال رانندگی در آزادراه می باشید بیشتر توان موتور صرف غلبه بر نیروی مقاومتی هوا می شود که این نیرو به فشار آیرودینامیکی شناخته می شود.این نیروی مقاوم را می توان به روش های متفاوتی کاهش داد. یکی از این روش ها کاهش ارتفاع پیشانی خودرو می باشد.بر همین اساس یک خودروی SUV نسبت به یک خودروی اسپورت بیش تر تحت تاثیر این نیرو قرار می گیرد.یکی دیگر از راههای کاهش فشار آیرودینامیک گذاشتن پوشش برای چرخ ها می باشد.و گاهی هم عوض کردن آینه ها با یک دوربین کوچک .

در اکثر خودروها چرخها برای یک رانندگی روان و آسان بهینه شده اند. با کمترین صدا و فراهم کردن عکس العمل های خوب در وضعیت های جوی متفاوت.خودروهای هیبریدی از تایرهای سخت و پربادی استفاده می کنند که نتیجه آن ایجاد فشاری معادل نصف تایرهای مرسوم می باشد.

کاهش وزن کلی ماشین یکی از ساده ترین روش ها برای افزایش کارایی خودرو می باشد.خودروی سبکتر انرژی کمتری برای به حرکت درآمدن استفاده می کند . مواد کامپوزیتی شبیه فیبر کربن و یا مواد سبک وزن شبیه آلومینیوم و منیزیم می توانند برای کاهش وزن استفاده گردند.

نویسنده : امیر رشیدپور    

,