خودروی هیبریدی چیست ؟

به طور کلی هر وسیله نقلیه ای که بتواند دو یا چند منبع انرژی را برای تعمین نیرو محرکه ی خود به کار گیرد یک خودروی هیبریدی محسوب می شود.

خودرو های الکتریکی هیبریدی خودرو هایی هستند که از دو موتور یکی احتراق داخلی ودیگری الکتریکی برای حرکت استفاده می کنند. هدف از ترکیب این دو منبع قدرت رسیدن به خودرویی با راندمان یک موتور احتراق داخلی و آلودگی کم یک اتومبیل الکتریکی است. خودرو های الکتریکی هیبریدی در واقع خودرو های الکتریکی هستند که دیگر نقص های خودرو های صرفا الکتریکی را ندارند. مثلا خودرو های صرفا الکتریکی باید حتما دارای باتری های بزرگ باشند و ثانیا توسط شبکه ی انتقال برق مرتبا شارژ شوند و این عملا باعث عدم کارآیی آنها است.

در خودرو های الکتریکی هیبریدی چون از قدرت موتور احتراق داخلی به صورت قدرت صرفا مکانیکی یا ذخیره ی آن به صورت انرژی الکتریکی استفاده می گردد، قابلیت استفاده از سوخت های جایگزین را دارا می باشد. همچنین hevها از ذخیره کردن انرژی هنگام ترمز استفاده می کنند که در به حداقل رساندن اتلاف انرژی هنگام حرکت نقش بسزایی ایفا می کند.

مقدمه:

محدودیت منابع سوخت های ومشکلات روز افزون ناشی از آلودگی هوا و این که خودرو ها یکی از مهمترین عوامل مصرف سوخت و آلوده کننده ی هوا هستند، باعث شده در حاضر تحقیقات زیادی جهت داشتن خودرو هایی با آلودگی کمتر توسط بخش های دانشگاهی و صنغتی در سراسر جهان انجام شود. یکی از خودرو هایی که در راستای این تحقیقات مطرح گردیده است،خودروی الکتریکی هیبریدی می باشد.

بطور کلی در خودروهای هیبریدی از دو نوع موتور سری و موازی استفاده می شود که برای بهره گیری از این دو نوع موتور از سه ساختار متفاوت استفاده شده است که در ادامه به بررسی این موتورها و ساختارهای مختلف استفاده شده در آنها و همچنین مزایا و معایب هرکدام پرداخته شده است.

توضیحات:

انواع خودرو های هیبرید از لحاظ ساختار

در خودرو های هیبریدی از سه ساختار یا حالت مختلف در بهره گیری از این دو نوع موتور استفاده می شودکه ما در این جا به بررسی دو نوع از آن می پردازیم.

· سریseries :

در این نوع ازhev ها، یک موتور احتراق داخلی یک ژنراتو را می چرخاند و برق تولیدی توسط ژنراتور در باطری ذخیره می شود. پس از آن مستقیما برق وارد موتور الکتریکی می شود و موتور الکتریکی تولید قدرت می کند.

مزایا: در این سیستم برای انتقال قدرت به چرخ ها از اتصالات مکانیکی استفاده نمی شود و قدرت موتور آن به طور الکتریکی تنظیم می شود و مانند یک سیستم انتقال قدرت متغییر پیوسته ی الکتریکی عمل می کند که باعث جابجا نمودن قدرت از قسمت های مختلف سیستم انتقال قدرت می شود.

معایب : نقص این نوع در این است که به ماشین های الکتریکی مختلفی نیاز است و برای که بتوان ماکزیمم قدرت مورد نیاز را تامیین نمود، موتور الکتریکی بزرگی مورد نیاز است. نوع سری برای خودرو های سنگین مانند اتوبوس های بین شهری یا کامیون های کوچک حمل بار مناسب است.

· موازی parallel:

در فرم موازی هر یک از دو موتور الکتریکی و احتراق داخلی می توانند مستقیما به شافت انتقال قدرت متصل شوند و به ژنراتور نیازی نداریم چون موتور الکتریکی خود می تواند به صورت ژنراتور نیز عمل نماید. وقتی از موتور احتراقی برای قدرت دادن به خودرو استفاده می شود و کلاچ آن درگیر است، روتور موتور الکتریکی نیز با آن می چرخدکه در این حالت می تواند مانند ژنراتور عمل کرده و باطری را شارژ کند.

مزایا: لازم نیست هیچ کدام از دو منبع قدرت به تنهایی حداکثر قدرت موتور را تامیین کند، در نتیجه وزن خودرو نسبت به نوع سری کمتر است.

معایب: یک دستگاه مکانیکی جدا کننده ی قدرت با حداقل یک کلاچ عمل کننده ی اتوماتیک نیاز است. hev موازی برای خودروهای معمولی مناسب است.

مقایسه ی بین هیبرید سری و موازی:

در نوع سری قدرت موتور همیشه باید به ژنراتو و سپس به باطری و از ان جا به موتور الکتریکی اعمال گردد. در نوع موازی یک موتور کوچکتر برای بدست آوردن قدرتی معادل نوع سری آن نیاز است. زیرا موتور الکترکی و احتراقی می توانند با هم کار کنند. در نوع سری موتور می تواند در هر جای اتومبیل قرار گیرد، در حالی که در نوع موازی موتور باید مستقما به شافت انتقال قدرت متصل گردد و این محدودیت های را در جابجا کردن موتور به وجود می آورد. همچنین در نوع موازی ژنراتو به طور جدا وجود ندارد، اگر محور انتقال قدرت فقط از طریق قدرت الکتریکی حرکت کند، باطری به طور هم زمان نمی تواند شارژ شود.

انتخاب نوع خودروی هیبریدی باید بر اساس مسافت حرکت، سرعت وقدرت مورد نیاز و زمینی که خودرو باید در آن حرکت کند، باشد.

واحد های قدرت مورد استفاده در خودو های الکتریکی هیبریدی:

· باطری:

باطری وسیله ای است که از آن برای ذخیره وپس دادن انرژی الکتریکی از فرایند انتقال الکترون در فعل و انفعال شیمیایی استفاده می شود. برای تولید خودرو های هیبرید از میان انواع باطری ها بیشترین امید به باطری های سرب اسید، نیکل کادمیم و نیکل متال هیبرید می باشد.

· موتور الکتریکی :

در خودرو های هیبرید،کنترلر یک سیگنال از پدال می گیرد و با تولید انرژی الکتریکی جهت موتور را کنترل می کند و باعث تولید گشتاور مورد نیاز جهت چرخش چرخ ها می گردد.

· موتور احتراقی:

موتورهای بنزینی برای hev های سبک

موتورهای دیزل برای hev های سنگین تر

موتورهای توربین گازی

ترمز های احیاء کننده:

· hev ها از نوعی سیستم ترمز استفاده می کنند که به آن ترمز احیاء کننده می گویند. ترمز احیاء کننده نوعی پروسه ی جذب مجدد انرژی است که معمولا در زمان ترمز کردن عادی آزاد می شود و ذخیره ی این انرژی به صورت الکتریکی است. در پروسه ی ترمز گیری به روش ترمز احیاء کننده انرژی جنبشی خودرو به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و در نتیجه کاهش انرژی جنبشی، خودرو متوقف می شود. اغلب فرم های الکتریکی فرم احیاء کننده برای سرعت های کمتر از 8/1مایل بر ساعت بی مصرف هستند و در سرعت های پایین ترمز های دیسکی وارد عمل می شوند.

اجزاء ترمز احیاء کننده

1- دستگاه ذخیره کننده انرژی

2- یک واسطه ی انتقال دهنده ی قدرت برای انتقال انرژی چرخ ها به دستگاه ذخیره کننده

3- یک کنترل کننده ی شدت ترمز

overviewhybrid

· ماشین های هیبریدی – الکتریکی مزیت های موتورهای بنزینی وموتورهای الکتریکی را ترکیب می کنندتا در اقتصاد سوخت بهبود ایجاد کنند.

· موتور بنزینی بیشتر قدرت موتور رافراهم می کند. و موتور الکتریکی قدرت اضافی در مواقع مورد نیاز از قبیل هنگام شتاب گرفتن و سبقت گرفتن را فراهم می کند.این باعث می شود تا از یک موتور کوچکتر به صورت موثرتری استفاده شود.

· انرژی الکتریکی برای الکترو موتوراز ترمزهای احیا کننده وموتور بنزینی فراهم می شود.بنابراین موتور هیبریدی به یک منبع خاص برای شارژکردن باطری نیاز ندارد.

مراحل کار:

starting

هنگامی که ماشین استارت زده می شود موتور بنزینی شروع به کار و گرم شدن می کند.

الکترو موتور اگر لازم باشد به عنوان یک ژنراتور برای تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی فعال می شود.و انرژی الکتریکی تولید شده را در باطری ذخیره می کند.

cruising

موتور بنزینی در سرعت های پایین اتومبیل را به حرکت در می آوردواگر نیاز باشدانرژی الکتریکی برای ذخیره در باطری فراهم می کند.

passing

هنگام شتاب گرفتن یا هنگامی که انرژی اضافی نیاز است موتوربنزینی والکترو موتور هر دو کار می کنندتا اتومبیل را به جلو برانند.

انرژی اضافی ازباطری استفاده می شود تاالکتروموتور را در مواقع لازم به حرکت درآورد.

braking

ترمزهای احیاء کننده به طور دیگری انرژی تلف شده از ترمز را به انرژی الکتریکی برمی گرداندودر باطری ذخیره می کند.

در ترمزهای احیاء کننده الکتروموتور کار وارونه ای را انجام می دهدبه جای این که انرژی الکتریکی را برای چرخاندن چرخ ها استفاده کند؛چرخش چرخ ها الکتروموتور را می گرداند وانرژی الکتریکی تولید می شود.

استفاده از انرژی چرخ ها برای گرداندن الکتروموتور سرعت اتومبیل را کم می کند.اگر نیروی ترمزی بیشتری نیاز باشد ترمز اصطکاکی(ترمز دیسکی) نیز به طور اتوماتیک مورد استفاده قرار می گیرد.

stopping

هنگامی که خودرو ایستاده باشد(مانند پشت چراغ قرمز) موتور بنزینی والکتروموتور به طور اتوماتیک خاموش می شوند. بنابراین انرژی بیهوده تلف نمی شود.

باتری انرژی سیستم های جانبی را تامین می کند. از قبیل انرژی سیستم هواسازو نمایشگرهای داشبورد.

full hybrid overview

· هیبریدی کامل از یک موتور بنزینی به عنوان منبع اصلی قدرت استفاده می کند. و یک الکتروموتور انرژی اضافی در هنگام نیاز تولید می کند.

· به علاوه هیبرید کامل از الکتروموتور به عنوان منبع پیش راننده در سرعت های پایین وشتاب کم از قبیل رانندگی در ترافیک و حرکت با دنده عقب می تواند استفاده کند.

· این نیروی پیش ران فقط الکتریکی می تواند کارآمدی سوخت را افزایش دهد.

starting

هنگامی که یک خودروی هیبریدی کامل در آغاز استارت زده می شود،باتری به طور نوبتی به همه ی تجهیزات انرژی می دهد.

موتور بنزینی فقط موقع ای روشن می شود که باتری نیاز به شارژ داشته باشد یا تجهیزات جانبی انرژی بیشتری از آنچه باتری تولید می کند نیاز داشته باشند.

low speeds

در آغاز شتا بگیری و سرعت های پایین الکتروموتور با استفاده از انرژی باتری خودرو را به حرکت در می آورد.

اگر باتری نیاز به شارژ شدن داشته باشد. ژنراتور موتور بنزینی را روشن می کند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و در باتری ذخیره می کند.

cruising

در سرعت های بالا موتور بنزینی و موتور الکتریکی هر دو برای به حرکت در آوردن خودرو استفاده می شوند.

نیروی موتور بنزینی مستقیما برای حرکت انتقالی استفاده می شود وبخش از آن به وسیله ی مبدل ژنراتور الکتروموتور را به حرکت در می آورد.

ژنراتور همچنین می تواند انرژی را از مکانیکی به الکتریکی تبدل کند و برای ذخیره شدن به باتری بفرستد.

passing

در هنگام شتاب گیری های سریع هنگامی که انرژی اضافی مورد نیاز است موتور بنزینی و الکترو موتور هر دو برای به حرکت درآوردن خودرو استفاده می شوند.

braking

ترمزهای احیاء کننده به طور دیگری انرژی تلف شده از ترمز را به انرژی الکتریکی برمی گرداندودر باتری ذخیره می کند.

در ترمزهای احیاء کننده الکتروموتور کار وارونه ای را انجام می دهدبه جای این که انرژی الکتریکی را برای چرخاندن چرخ ها استفاده کند؛چرخش چرخ ها الکتروموتور را می گرداند وانرژی الکتریکی تولید می شود.

استفاده از انرژی چرخ ها برای گرداندن الکتروموتور سرعت اتومبیل را کم می کند.اگر نیروی ترمزی بیشتری نیاز باشد ترمز اصطکاکی(ترمز دیسکی) نیز به طور اتوماتیک مورد استفاده قرار می گیرد.

stopped

هنگامی که خودرو ایستاده باشد(مانند پشت چراغ قرمز) موتور بنزینی والکتروموتور به طور اتوماتیک خاموش می شوند. بنابراین انرژی بیهوده تلف نمی شود.

باتری انرژی سیستم های جانبی را تامین می کند. از قبیل انرژی سیستم هواسازو نمایشگرهای داشبورد.

stop/start overview

· هیبرید های مناسبی نیستند تا هنگامی که الکتریسیته از باتری استفاده نشده اتومبیل به حرکت درآید.

· به هر حال ساختار 3333یک ساختار ذخیره ی انرژی مهم است که در خودرو ها استفاده شده است.

· تکنولوژی 3333 انرژی را با خاموش کردن موتور بنزینی هنگامی که خودرو در ترافیک سبک و... است ذخیره می کند و به طور اتوماتیک دوباره آن را هنگامی که راننده پدال گاز را می فشارد روشن می کند.

pulling out & driving

موتور بنزینی هنگامی که خودرو در استراحت است کار نمی کند. و تنها از طریق پیام الکتریکی، با استفاده از ژنراتور روشن می شود(منبع اصلی نیرو محرکه ی خودرو).

ژنراتور همچنین می تواند انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل کرده ودرباطری ذخیره کند.

stop/start

خودروهای 3333 ترکیبی از ترمزهای احیاء کننده وترمزهای اصطکاکی را برای کم کردن سرعت خودرو استفاده می کنند.

در ترمز های احیاء کننده انرژی چرخ ها الکتروموتور را می گرداندو انرژی الکتریکی تولید می کند. استفاده از انرژی چرخ هابرای گرداندن الکتروموتور سرعت اتومبیل را کم می کند.

موتور در هنگام ترمز خاموش می شود تا در زمانی که خودرو می خواهد بایستد انرژی تلف نشود.

نتیجه گیری:

باتوجه گسترش روزافزون صنایع مختلف درجهان و به تبع آن افزایش میزان مصرف انرژی و در نهایت گسترش آلودگی ناشی از این مصرف و همچنین محدودیت منابع انرژی بخصوص انرژی های فسیلی، بشردرپی دسترسی به انرژی های نو و دراین راستا دسترسی به صنایع نو و موتورهای نو که دارای بازدهی بالا،مصرف انرژی پایین و کمترین آلودگی هستند، می باشد.در این جهت تحقیقات در باره موتورهای هیبریدی جهت حرکت خودروها بطور جد در مراکز تحقیقفاتی موتور در حال بررسی است که محققان برجسته علوم صنعتی به توفیقاتی در این راستا دست پیداکرده اند.

شایسته است محققان کشور ما نیز همچون گذشته در رده بالایی از این تحقیقات قرار گیرند .

به امید ایرانی آباد با مردمانی سالم و تندرست .

پیشنهادات:

1. سازمان بهینه سازی مصرف سوخت و سازمان حفاظت محیط زیست با تحقیقات مشترک در جهت تولید خودروهای هیبریدی همکاری کنند.

2. مرکز تحقیقات شرکت های خودرو سازی مادر < ایران خودرو و سایپا> اقدام به تشکیل گروههای تحقیقاتی مختص خودروهای هیبریدی نمایند.

3. شرکت های خودرو ساز با استفاده از تحقیقات کشورهای دیگری که در این زمینه فعال هستند، به تحقیقات داخلی سرعت بخشند.

4. بودجه اختصاصی برای تحقیقات در زمینه خودروهای هیبریدی در دانشگاهها اختصاص یابد.

5. وزارت نیرو و وزارت نفت یک سری کلاس های آموزش عمومی و تخصصی را با حضور محققان این فن برگذار نمایند.

منابع:

سایت تحقیقاتی شرکت تویوتا

سایت اینترنتی www.fueleconomy.gov

u.s. department of energy

خودروی هیبریدی چیست ؟

به طور کلی هر وسیله نقلیه ای که بتواند دو یا چند منبع انرژی را برای تعمین نیرو محرکه ی خود به کار گیرد یک خودروی هیبریدی محسوب می شود.

مقدمه:

توضیحات:

انواع خودرو های هیبرید از لحاظ ساختار

در خودرو های هیبریدی از سه ساختار یا حالت مختلف در بهره گیری از این دو نوع موتور استفاده می شودکه ما در این جا به بررسی دو نوع از آن می پردازیم.

· سریseries :

· موازی parallel:

مزایا: لازم نیست هیچ کدام از دو منبع قدرت به تنهایی حداکثر قدرت موتور را تامیین کند، در نتیجه وزن خودرو نسبت به نوع سری کمتر است.

معایب: یک دستگاه مکانیکی جدا کننده ی قدرت با حداقل یک کلاچ عمل کننده ی اتوماتیک نیاز است. hev موازی برای خودروهای معمولی مناسب است.

مقایسه ی بین هیبرید سری و موازی:

انتخاب نوع خودروی هیبریدی باید بر اساس مسافت حرکت، سرعت وقدرت مورد نیاز و زمینی که خودرو باید در آن حرکت کند، باشد.

واحد های قدرت مورد استفاده در خودو های الکتریکی هیبریدی:

· باطری:

· موتور الکتریکی :

در خودرو های هیبرید،کنترلر یک سیگنال از پدال می گیرد و با تولید انرژی الکتریکی جهت موتور را کنترل می کند و باعث تولید گشتاور مورد نیاز جهت چرخش چرخ ها می گردد.

· موتور احتراقی:

موتورهای بنزینی برای hev های سبک

موتورهای دیزل برای hev های سنگین تر

موتورهای توربین گازی

ترمز های احیاء کننده:

اجزاء ترمز احیاء کننده

1- دستگاه ذخیره کننده انرژی

2- یک واسطه ی انتقال دهنده ی قدرت برای انتقال انرژی چرخ ها به دستگاه ذخیره کننده

3- یک کنترل کننده ی شدت ترمز

overviewhybrid

· ماشین های هیبریدی – الکتریکی مزیت های موتورهای بنزینی وموتورهای الکتریکی را ترکیب می کنندتا در اقتصاد سوخت بهبود ایجاد کنند.

· انرژی الکتریکی برای الکترو موتوراز ترمزهای احیا کننده وموتور بنزینی فراهم می شود.بنابراین موتور هیبریدی به یک منبع خاص برای شارژکردن باطری نیاز ندارد.

starting

هنگامی که ماشین استارت زده می شود موتور بنزینی شروع به کار و گرم شدن می کند.

الکترو موتور اگر لازم باشد به عنوان یک ژنراتور برای تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی فعال می شود.و انرژی الکتریکی تولید شده را در باطری ذخیره می کند.

cruising

موتور بنزینی در سرعت های پایین اتومبیل را به حرکت در می آوردواگر نیاز باشدانرژی الکتریکی برای ذخیره در باطری فراهم می کند.

passing

هنگام شتاب گرفتن یا هنگامی که انرژی اضافی نیاز است موتوربنزینی والکترو موتور هر دو کار می کنندتا اتومبیل را به جلو برانند.

انرژی اضافی ازباطری استفاده می شود تاالکتروموتور را در مواقع لازم به حرکت درآورد.

ترمزهای احیاء کننده به طور دیگری انرژی تلف شده از ترمز را به انرژی الکتریکی برمی گرداندودر باطری ذخیره می کند.

stopping

هنگامی که خودرو ایستاده باشد(مانند پشت چراغ قرمز) موتور بنزینی والکتروموتور به طور اتوماتیک خاموش می شوند. بنابراین انرژی بیهوده تلف نمی شود.

باتری انرژی سیستم های جانبی را تامین می کند. از قبیل انرژی سیستم هواسازو نمایشگرهای داشبورد.

full hybrid overview

· هیبریدی کامل از یک موتور بنزینی به عنوان منبع اصلی قدرت استفاده می کند. و یک الکتروموتور انرژی اضافی در هنگام نیاز تولید می کند.

· به علاوه هیبرید کامل از الکتروموتور به عنوان منبع پیش راننده در سرعت های پایین وشتاب کم از قبیل رانندگی در ترافیک و حرکت با دنده عقب می تواند استفاده کند.

· این نیروی پیش ران فقط الکتریکی می تواند کارآمدی سوخت را افزایش دهد.

starting

هنگامی که یک خودروی هیبریدی کامل در آغاز استارت زده می شود،باتری به طور نوبتی به همه ی تجهیزات انرژی می دهد.

موتور بنزینی فقط موقع ای روشن می شود که باتری نیاز به شارژ داشته باشد یا تجهیزات جانبی انرژی بیشتری از آنچه باتری تولید می کند نیاز داشته باشند.

low speeds

در آغاز شتا بگیری و سرعت های پایین الکتروموتور با استفاده از انرژی باتری خودرو را به حرکت در می آورد.

اگر باتری نیاز به شارژ شدن داشته باشد. ژنراتور موتور بنزینی را روشن می کند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و در باتری ذخیره می کند.

cruising

در سرعت های بالا موتور بنزینی و موتور الکتریکی هر دو برای به حرکت در آوردن خودرو استفاده می شوند.

نیروی موتور بنزینی مستقیما برای حرکت انتقالی استفاده می شود وبخش از آن به وسیله ی مبدل ژنراتور الکتروموتور را به حرکت در می آورد.

ژنراتور همچنین می تواند انرژی را از مکانیکی به الکتریکی تبدل کند و برای ذخیره شدن به باتری بفرستد.

passing

در هنگام شتاب گیری های سریع هنگامی که انرژی اضافی مورد نیاز است موتور بنزینی و الکترو موتور هر دو برای به حرکت درآوردن خودرو استفاده می شوند.

braking

ترمزهای احیاء کننده به طور دیگری انرژی تلف شده از ترمز را به انرژی الکتریکی برمی گرداندودر باتری ذخیره می کند.

stopped

هنگامی که خودرو ایستاده باشد(مانند پشت چراغ قرمز) موتور بنزینی والکتروموتور به طور اتوماتیک خاموش می شوند. بنابراین انرژی بیهوده تلف نمی شود.

باتری انرژی سیستم های جانبی را تامین می کند. از قبیل انرژی سیستم هواسازو نمایشگرهای داشبورد.

stop/start overview

· هیبرید های مناسبی نیستند تا هنگامی که الکتریسیته از باتری استفاده نشده اتومبیل به حرکت درآید.

· به هر حال ساختار 3333یک ساختار ذخیره ی انرژی مهم است که در خودرو ها استفاده شده است.

pulling out & driving

موتور بنزینی هنگامی که خودرو در استراحت است کار نمی کند. و تنها از طریق پیام الکتریکی، با استفاده از ژنراتور روشن می شود(منبع اصلی نیرو محرکه ی خودرو).

ژنراتور همچنین می تواند انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل کرده ودرباطری ذخیره کند.

stop/start

خودروهای 3333 ترکیبی از ترمزهای احیاء کننده وترمزهای اصطکاکی را برای کم کردن سرعت خودرو استفاده می کنند.

موتور در هنگام ترمز خاموش می شود تا در زمانی که خودرو می خواهد بایستد انرژی تلف نشود.

مطالب مشابه :

پروژه ی طراحی بدنه خودرو با نرم افزار catia

عیب یابی و تاریخچه ی کولر خودرو

خودروی هیبریدی چیست ؟

بزرگترین آرشیو نقشه های آماده در محیط CATIA - solidworks

کوه‏گردی با خودرو در گيلان!

آموزش نقشه خوانی

جی پی اس مارشال با نقشه های فارسی

نقشه ی انفجاری با لیست قطعات

معرفی رشته مکانیک خودرو