خودروی هیبرید چیست؟ بررسی مزایا، معایب و انواع آن

در سال‌های اخیر، با افزایش آلودگی هوا و نگرانی‌های زیست‌محیطی، توجه به خودروهای پاک و کم‌مصرف افزایش یافته است. یکی از انواع خودروهای پاک، خودروهای هیبریدی هستند.

در این مقاله، به جوانب مختلف و انواع خودروهای هیبریدی می‌پردازیم، تفاوت خودرو هیبریدی و بنزینی را بررسی می‌کنیم و با بهترین خودرو هیبریدی در ایران آشنا میشویم.

خودروی هیبریدی چیست و چگونه کار می کند؟

به‌طور‌کلی کلمه هیبرید (Hybrid)، به معنای ترکیب دو عنصر متفاوت است. خودروی هیبریدی خودرویی است که از از دو یا چند منبع انرژی برای حرکت استفاده می کند: یک موتور احتراق داخلی (ICE) و یک موتور الکتریکی. ICE سوختی مانند بنزین یا دیزل را می سوزاند تا انرژی تولید کند، در حالی که موتور الکتریکی انرژی الکتریکی را از باتری یا منابع دیگر مانند ترمزهای احیا کننده تولید می کند.

گاهی موتور الکتریکی همه کارها را انجام می دهد، گاهی موتور گازی و گاهی با هم کار می کنند. و نتیجه مصرف سوخت کمتر است. درواقع به‌دلیل ضعف موتورهای الکتریکی و عدم توان کافی آن‌ها برای شتاب‌گیری‌های اولیه و ثانویه، در خودروهای هیبریدی از یک موتور بنزینی کمک گرفته می‌شود تا در مواقعی که خودرو نیاز به انرژی و گشتاور بیشتری دارد این موتور وارد مدار شده و توان موردنیاز بدنه را تأمین کند.

مزایای خودروهای هیبریدی

• وابستگی کمتر به سوخت های فسیلی و مصرف سوخت بسیار پایین
• نیاز به نگهداری کمتر
• چابکی بیشتر (شتاب و سرعت)
• ارزش فروش مجدد بالاتر
• تولید کمتر آلاینده ها
• استهلاک کمتر نسبت به سایر خودروها
• طول عمر بالای باتری و قطعات
• دارای تکنولوژی های پیشرفته‌تر

معایب خودروهای هیبریدی

• قیمت ماشینهای هیبریدی نسبت به نمونه های غیر هیبریدی بالاتر است
• کمتر بودن حجم خودرو به دلیل اشغال شدن فضای زیر صندوق توسط باتری ها
• تعمیر تخصصی و گرانتر (تعویض باتری می تواند گران باشد)

انواع تکنولوژی خودروهای هیبریدی

در حالی که انواع مختلف خودروهای هیبریدی به روش‌های متفاوتی کار می‌کنند، اما همه آنها بر اساس یک اصل مشترک کار می کنند: استفاده از ترکیبی از یک موتور بنزینی و یک موتور الکتریکی برای حرکت خودرو. موتور بنزینی معمولاً برای سفرهای طولانی تر استفاده می شود، در حالی که موتور الکتریکی برای سفرهای کوتاه تر، به ویژه سفرهای شهری، که معمولاً آلاینده تر هستند، استفاده می شود.

• خودروهای پلاگین‌ هیبرید :

اولین گروه تنها از طریق شارژ برقی با سوکت های مخصوص، انرژی خود را به دست می آورد، نوع پلاگین هیبریدی نام دارد. تقریبا بهترین و جدیدترین خودروهای هیبریدی از این گروه می باشند. در اصطلاح به خودروهای هیبریدی پلاگین (PHEV) می گویند. در این گروه، خودرو می توان به صورت مستقل و ترکیبی از هر دو سوخت استفاده کند. این گروه نسبت به ۳ گروه دیگر مزایا و سازگاری بیشتری دارد.

• خودروهای هیبرید سری :

در خودروهای هیبرید سری، موتور الکتریکی تمام نیروی رانش را تأمین می‌کند و موتور احتراقی تنها برای شارژ باتری استفاده می‌شود. این امر منجر به تجربه رانندگی بسیار شبیه به یک خودروی الکتریکی با شتاب نرم‌تر و قدرتمندتر میشود.

اما مشکل جایی است که به علت همین نوع عملکرد، آنها مجبورند باتری هایی بسیار بزرگتر از سایر گونه ها داشته باشند.

• خودروهای هیبریدی موازی :

در این طراحی، موتور الکتریکی و موتور بنزینی در یک گیربکس مشترک وصل شده‌اند که دو منبع نیرو را با هم ترکیب می‌کند. این گیربکس می تواند اتوماتیک، دستی یا گیربکس متغیر پیوسته (CVT) باشد.

برعکس نوع هیبرید سری، این گونه از خودروی هیبریدی به صورت پیش فرض، از موتور احتراقی کمک می گیرد و زمانی موتور الکتریکی به کار می افتد که خودرو نیازمند دریافت توان بیشتر باشد.

خودرو در ابتدا با پیشرانه‌ی احتراق داخلی حرکت می‌کند اما واحد الکتریکی نیز به همین قوای محرکه متصل می‌شود بنابراین می‌تواند قدرت بیشتری را در هنگام شتاب‌گیری‌ها ایجاد کند. به همین دلیل در مصرف سوخت صرفه‌جویی می‌شود.

هیبرید موازی می‌تواند به تنهایی با حالت الکتریکی نیز عمل کند اگرچه که معمولاً تنها در سرعت‌های پایین و برای رانندگی در شهر و محدوده‌های بسیار محدود این کار صورت می‌پذیرد.

• سیستم هیبریدی ملایم :

در خودروهای هیبریدی ملایم، موتور الکتریکی به طور مستقیم به موتور بنزینی متصل نیست. در عوض، باتری خودرو انرژی را ذخیره می‌کند و موتور الکتریکی می‌تواند این انرژی را برای کمک به موتور بنزینی در هنگام شتاب‌گیری یا حرکت در سراشیبی استفاده کند همچنین می‌تواند برای تامین برق سیستم‌هایی مانند گرمایش و تهویه مطبوع استفاده شود.

هنگامی که خودرو متوقف می‌شود، موتور الکتریکی می‌تواند انرژی را از موتور بنزینی جمع‌آوری کند و آن را در باتری ذخیره کند. این امر می‌تواند به کاهش مصرف سوخت در حین حرکت در شهر کمک کند.

خودروهای هیبریدی ملایم معمولاً کم‌هزینه‌ترین نوع هیبریدی هستند و نسبت به خودروهای فقط بنزینی در مصرف سوخت صرفه‌جویی می‌کنند.

سیستم هیبرید ملایم (Mild) اساساً مشابه سیستم هیبرید موازی است و در آن پیشرانه‌ی الکتریکی در زمان نیاز خودرو به قدرت بیشتر با پیشرانه‌ی احتراق داخلی همکاری می‌کند.

مشکلات رایج خودروهای هیبریدی

در اینجا برخی از مشکلات معمول تعمیر و نگهداری هیبریدی وجود دارد که ممکن است با آنها روبرو شوید:

باتری ها:

داشتن یک هیبریدی به معنای داشتن باتری دوم در ماشین است، باتری‌های خودرو هیبریدی نسبت به باتری‌های معمولی خودروها ضعیف‌تر هستند و عمر کمتری دارند. این امر به دلایل مختلفی از جمله استفاده مکرر از باتری، رانندگی در مناطق شهری و ترجیح استفاده از موتور الکتریکی به جای موتور احتراق داخلی است. همچنین گرانتر است و ممکن است نیاز به تعویض بیشتری داشته باشد.

مبدل های کاتالیزوری:

مبدل کاتالیزور یکی از قطعات مهم در خودروهای احتراق داخلی است که به کاهش انتشار گازهای سمی کمک می‌کند. اما در خودروهای هیبریدی، این قطعه ممکن است بیشتر دچار مشکل شود.

دلیل این امر این است که خودروهای هیبریدی دارای دو موتور هستند: یک موتور بنزینی و یک موتور الکتریکی. موتور بنزینی به عنوان یک منبع قدرت ثانویه عمل می‌کند و فقط زمانی فعال می‌شود که نیاز به قدرت بیشتر باشد. این امر باعث می‌شود که مبدل کاتالیزور در معرض دماهای بالاتر و نوسانات حرارتی بیشتری قرار بگیرد.

تعویض مبدل های کاتالیزوری در هیبریدی ها نسبت به ICE ها گران تر است.

سیستم های انتشار (EVAP):

سیستم EVAP (Evaporation Emissions Control) برای جمع آوری بخارات بنزین از مخزن سوخت و جلوگیری از انتشار آنها در هوا طراحی شده است.

اگر سیستم EVAP خراب شود، بخارات بنزین می توانند به هوا نشت کنند و باعث آلودگی هوا شوند. همچنین می تواند باعث ایجاد بوی سوخت در کابین شود. نیاز به رفع نشتی و تعویض قطعات در خودروهای هیبریدی بیشتر رایج است.

حسگرهای اکسیژن:

سنسور اکسیژن میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی را اندازه‌گیری می‌کند و این اطلاعات را به ECU خودرو ارسال می‌کند. ECU با استفاده از این اطلاعات، میزان سوخت و هوا را برای احتراق بهینه تنظیم می‌کند.

حسگرهای اکسیژن لزوماً در خودروهای هیبریدی در مقایسه با خودروهای ICE بیشتر از کار نمی‌افتند. با این حال، اگر سنسور اکسیژن دچار مشکل شود، میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی به درستی اندازه‌گیری نمی‌شود. این امر باعث می‌شود ECU میزان سوخت و هوا را به صورت نامناسب تنظیم کند و در نتیجه، مصرف سوخت خودرو افزایش می‌یابد.

فرق خودرو هیبریدی و بنزینی چیست؟

دریافتیم که خودروهای هیبریدی از سوخت فسیلی و نیروی برق به صورت ترکیبی برای حرکت کردن استفاده می‌کنند؛ خودروهای هیبریدی می توانند تا 50 درصد مصرف سوخت بهتری نسبت به خودروهای بنزینی داشته باشند. این به این دلیل است که موتور الکتریکی می تواند به تنهایی ماشین را برای مسافت های کوتاه تغذیه کند و همچنین می تواند به بهبود کارایی در هنگام کارکرد موتور بنزینی کمک کند.

اما خودروهای برقی موتور احتراقی را به طور کامل کنار گذاشته و صرفا به نیروی الکتریسیته ناشی از باتری و موتور الکتریکی متکی هستند. موتورهای بنزینی نسبتا کارآمد و قدرتمند هستند، اما گازهای گلخانه ای و سایر آلاینده ها را نیز منتشر می کنند.