خودروهای هیبریدی HYBRID CAR – بخش دوم

مجموعه: مقالات مهندسي > مهندسي مكانيك | کلمات کلیدی : خودروهای+هیبریدی+HYBRID+CAR+–+بخش+دوم+

خودروهای هیبریدی HYBRID CAR – بخش دوم

خودروهای هیبریدی HYBRID CAR – بخش دوم

انرژی الكتریكی و انرژی بنزین

خودروهای بنزینی – الكتریكی از نظر كاركرد بین خودروهای بنزینی و الكتریكی هستند.به كمك شكلهایی كه در ادامه نشان داده می شود به تفاوتهای بین این دو نوع خودرو خواهیم پرداخت.

خودروهای بنزینی شامل یك باك بنزین می باشند كه منبع ذخیره كننده بنزین موتور است وموتور نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت  نیروی تولیدی را به چرخ ها می رساند.در مقابل در خودروهای الكتریكی یك مجموعه از باتری ها وجود دارد كه الكتریسیته مورد نیاز موتور الكتریكی را فراهم می كند و موتور الكتریكی نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت نیروی تولیدی خود را به چرخ ها می رساند.

برای شما و من یك خودروی مفید خودرویی است كه حداقل نیاز های ما را برآورده كند كه این نیاز ها می توانند چنین باشند:

1-  از یك سوخت گیری اولیه حداقل 300 مایل یا 482 كیلومتر تا  یك سوخت گیری مجدد.

2-  هر بار سوخت گیری اسان و سریع باشد.

یك موتور بنزینی اكثر این نیازها را برآورده می كند اما در عوض آلودگی زیادی دارد و یك موتور برقی با اینكه آلودگی خیلی كمی (یا اصلا) ایجاد نمی كند اما این موتور حداكثر بین 50 تا 100 مایل(80 تا 161 كیلومتر ) می تواند بین دو شارژ خود برود و مشكل دیگر موتور الكتریكی این است كه شارژ شدنش سخت و خیلی زمانبر است.

یك خودروی هیبریدی بنزینی – الكتریكی تركیبی از دو پیشرانه است  كه به نوعی می توانند مكمل همدیگر باشند.

هیبرید بنزین – الكتریسیته

سیستم هیبریدی بنزینی – الكتریكی  شامل اجزا زیر است:

● موتور بنزینی:موتور بنزینی كه در این خودرو وجود دارد شباهت زیادی به موتورهای بنزینی  خودروهای بنزینی دارد. ولی این موتور كوچكتر و نیز دارای تكنولوژی  بالاتری نسبت به خودروهای معمولی است كه باعث كاهش آلودگی و افزایش كارایی می شود.

●باك بنزین : باك 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 الكتریكی : موتور الكتریكی در خودروهای هیبریدی خیلی پیشرفته هستند این موتور پیشرفته هم به عنوان یك موتور قادر به انجام كار است و هم به عنوان ژنراتور به عنوان مثال زمانی كه به این موتور نیاز است موتور با استفاده از باتری ها قادر خواهد بود شتاب مورد نظر را ایجاد كند و زمانی كه خودرو نیازی به موتور الكتریكی ندارد مثلا در یك سراشیبی در حال حركت است این موتور الكتریكی به عنوان یك ژنراتور نیرو را به باتری ها بر می گرداند(با استفاده از سرعت در سراشیبی )

● ژنراتور : ژنراتور بسیار شبیه به موتور الكتركی است با این تفاوت كه ژنراتور فقط وظیفه تامین الكتریسیته مورد نیاز موتور را بر عهده دارد نه كار دیگر.ژنراتور بیشتر در خودروهای هیبریدی سری  به كار می رود. خودروهای هیبریدی سری در ادامه توضیح داده خواهد شد.

● باتری : باتری ها در خودروی هیبریدی یك وسیله ذخیره انرژی برای موتور الكتریكی هستند. برخلاف بنزین  موجود در باك بنزین  كه میتواند فقط به موتور بنزینی  سوخت برساند(یك انتقال یك طرفه از باك بنزین به موتور بنزینی). موتورهای الكتریكی علاوه بر كار فوق می توانند انرژی را به باتری پس دهند. ولی موتور بنزینی  نمی تواند چنین كاری را انجام دهد.

●سیستم انتقال قدرت

دو سیستم پیشرانه در خودروهای هیبریدی را می توان با هم به رو شهای مختلفی تركیب كرد از جمله : سری و موازی

 هیبرید موازی : در هیبرید موازی باك بنزین سوخت را به موتور بنزینی می رساند و باتری ها نیز الكتریسیته را به موتور الكتریكی می رساند و هر دو موتور بنزینی و الكتریكی  هم زمان و تواما به سیستم انتقال قدرت متصل می شوند و این قدرت به چرخها می رسد. توجه داشته باشید كه باك بنزین و موتور بنزینی به سیستم انتقال قدرت متصل هستند و باتری ها و موتور الكتریكی نیز اغلب به طور مستقل و جداگانه به سیستم انتقال قدرت متصل هستند.

در نتیجه در هیبریدهای موازی  هر دو موتور بنزینی و الكتریكی نیرو محركه مورد نیاز را فراهم می كنند.

هیبریدهای سری :  در مقابل هیبریدهای موازی , هیبریدهای سری قرار دارند. در این نوع هیبریدها موتور بنزینی ژنراتور را به حركت در می اورد و ژنراتور می تواند باتری ها را شارژ كند یا به موتور الكتریكی قدرت بدهد كه 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.

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 بودن وتور نزینى 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. 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.

دانشنامه مرجع مهندسی ایران
www.smsm.ir

خودروهای هیبریدی HYBRID CAR – بخش دوم

کلمات کلیدی : خودروهای,هیبریدی,HYBRID,CAR,–,بخش,دوم,خودروهای هیبریدی HYBRID CAR – بخش دوم , مقالات مهندسي , مهندسي مكانيك , کامپیوتر، مکانیک، برق، عمران، شیمی، پزشکی خودروهای+هیبریدی+HYBRID+CAR+–+بخش+دوم+

آخرین مطالب مشاهده شده توسط کاربران :