ما هي السيارة الهجينة؟

اكتسبت السيارات الهجينة شعبية كبيرة بسبب كفاءتها في استهلاك الوقود وانخفاض الانبعاثات والتكنولوجيا المبتكرة التي تمزج بين البنزين والطاقة الكهربائية. على عكس المركبات التقليدية التي تعمل بالبنزين ، تجمع السيارات الهجينة بين محرك الاحتراق الداخلي (ICE) مع محرك كهربائي لتحسين الأداء واستخدام الطاقة. يسمح لهم هذا المزيج باستهلاك عدد أقل من الوقود وينبعث منها عدد أقل من الملوثات مع توفير نطاق وموثوقية السيارات التقليدية.

في هذه المدونة ، سوف نستكشف الجوانب الرئيسية للمركبات الهجينة ، بما في ذلك كيفية اختلافها عن السيارات التي تعمل بالبنزين ، وهيكل نظام هجين بالبنزين ، والرؤى الأداء ، واستراتيجيات تعزيز كفاءة الوقود ، وآليات تقسيم الطاقة ، واعتبارات القدرة الحصانية ، و نصائح لزيادة كفاءة استهلاك الوقود الهجينة.

البنزين مقابل الكهرباء: مقارنة مصدر الطاقة

يكمن التمييز الأساسي بين المركبات الهجينة والتقليدية في مصادر الطاقة الخاصة بهم. تعتمد سيارات البنزين فقط على محرك احتراق داخلي ، وحرق الوقود لتوليد الطاقة. في المقابل ، تتضمن المركبات الهجينة محركًا كهربائيًا وحزمة بطارية بجانب الجليد ، مما يتيح أنماط التشغيل المختلفة:

• وضع البنزين - تعمل السيارة باستخدام محرك الاحتراق الداخلي فقط ، على غرار مركبة تقليدية.
• الوضع الكهربائي - تعمل السيارة بحتة على الطاقة الكهربائية ، باستخدام الطاقة المخزنة في البطارية. هذا أمر شائع في السرعات المنخفضة أو أثناء تسارع الضوء.
• الوضع المختلط - تتحول السيارة بذكاء بين محرك البنزين والمحرك الكهربائي ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة استهلاك الوقود وأداءها.

يمكن تصنيف السيارات الهجينة استنادًا إلى تكوين مجموعة الحركة الخاصة بها ، مع وجود نوعين رئيسيين هما مجموعة نقل الحركة الهجينة المتوازية وسلسلة توليد القوة الهجينة.

هيكل الكهروضوئية البنزيننظام هجين

يتكون نظام الهجين من البنزين الكهربائي من العديد من المكونات الرئيسية التي تعمل معًا لتعزيز الكفاءة:

• محرك الاحتراق الداخلي (ICE)-يوفر المحرك الذي يعمل بالبنزين الدفع ويعيد شحن البطارية في تكوينات معينة.
• المحرك الكهربائي - يعمل المحرك على تشغيل السيارة في الوضع الكهربائي ويساعد المحرك عند الحاجة إلى الطاقة الإضافية.
• حزمة البطارية - تخزن الطاقة الكهربائية المستخدمة لتشغيل المحرك واستعادة الطاقة من الكبح المتجدد.
• إلكترونيات الطاقة - تدير تدفق الكهرباء بين البطارية والمحرك والمكونات الأخرى.
• نظام الفرامل التجديدي - يلتقط الطاقة الحركية المفقودة أثناء الكبح ويحولها إلى كهرباء لإعادة شحن البطارية.

اعتمادًا على تصميم النظام المختلط ، يختلف التفاعل بين هذه المكونات ، مما يؤثر على كيفية تحسين السيارة الاقتصاد في استهلاك الوقود والأداء.

أنواع الهجينحدود القوة

هجينة موازيةتوليد القوة

يدمج مجموعة نقل الحركة الهجينة الموازية كلاً من محرك الاحتراق الداخلي (ICE) ومحرك كهربائي لقيادة السيارة. يمكن أن يعمل هذان مصدر الطاقة في وقت واحد أو بشكل فردي ، اعتمادًا على ظروف القيادة. يمكن للمحرك الكهربائي أن يساعد الجليد أثناء التسارع ، أو تسلق التل ، أو التجاوز ، مما يعزز الكفاءة والأداء. نظرًا لأن كل من المحرك والمحرك متصلان مباشرة بجهاز القيادة ، فإنهما يعملان بالتوازي ، وهو المكان الذي يأتي منه الاسم.

سلسلة هجينةتوليد القوة

تستخدم سلسلة توليد الطاقة الهجينة محرك احتراق داخلي - إما البنزين أو الديزل - لتوليد الكهرباء بدلاً من تشغيل العجلات مباشرة. يوفر هذا المحرك الطاقة إلى مولد ، والذي ينقل إما الطاقة إلى المحرك الكهربائي أو يشحن بطارية عالية السعة للاستخدام لاحقًا. في هذا النظام ، يعد المحرك الكهربائي هو المكون الوحيد المسؤول عن دفع السيارة عن طريق قلب محاور القيادة أو عمود القيادة ، مما يخلق تجربة قيادة أكثر سلاسة وأكثر هدوءًا.

الهجينة المكانية

تأتي الهجينة المكوّنة المزودة بحزم بطارية أكبر يمكن إعادة شحنها باستخدام منافذ كهربائية منزلية قياسية أو محطات شحن مخصصة. تتيح لهم سعة البطارية الممتدة العمل على الطاقة الكهربائية لمسافات أطول بكثير قبل الاعتماد على محرك الاحتراق الداخلي. تشير بعض التقديرات إلى أن الهجينة المكوّنة يمكن أن تحقق كفاءة استهلاك الوقود تصل إلى 100 ميل للغالون (ميلا في الغالون).

قام بعض عشاق السيارات بتعديل سياراتهم الهجينة في نماذج مكونات الإضافات ، في حين أن الشركات المصنعة تنتجها بشكل متزايد بالتعاون مع شركات المرافق. يكمن مفتاح تبنيهم على نطاق واسع في تطوير بطاريات ليثيوم أيون ذات سعة عالية يمكن أن تخضع لدورات إعادة شحن متعددة. يمكن أن تشهد التطورات المستقبلية الهجينة المكوّنة التي تصل إلى 125 ميلًا فقط على الطاقة الكهربائية قبل التحول إلى التشغيل الهجين التقليدي.

الاعتبارات البيئية للمكونات الهجينة

يتمثل أحد التحديات في الهجينة في المكونات الهجينة في أن إمدادات الكهرباء الخاصة بها غالبًا ما يتم الحصول عليها من شبكات الطاقة التي تعتمد على الوقود الأحفوري. ومع ذلك ، يتم بذل الجهود لدمج حلول الطاقة المتجددة ، مع بعض محطات الشحن التي تسخر الطاقة الشمسية أو الرياح. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم العديد من مالكي الهجينة الواعين بالبيئة بتركيب الألواح الشمسية في المنزل لإعادة شحن سياراتهم بشكل مستدام.

في حين أن الهجينة المكانية تقلل بشكل كبير من الاعتماد على البنزين ، إلا أنها لا تزال تتطلب محرك احتراق داخلي في الرحلات الطويلة ، والمنحدرات الحادة ، والأحمال الثقيلة. بالنظر إلى الأمام ، قد تتضمن النماذج الهجينة المستقبلية خلايا وقود الهيدروجين لتوليد الكهرباء ، مما يزيد من الحاجة إلى تشغيل البنزين.

الهجينة ذات الوضعين

يمكن أن تضع التكنولوجيا الهجينة ذات الوضعين في الولايات المتحدة كمنافس قوي في السوق الهجينة. على عكس الهجينة التقليدية التي تعتمد على حزم البطارية الكبيرة ، تتميز الهجينة ذات الوضعين بطاريات أصغر مع محركين كهربائيين موجودين داخل ناقل حركة أوتوماتيكي متقدم. يشتمل هذا النظام على مجموعتين منفصلتين - واحدة مخصصة لمحرك الاحتراق الداخلي وآخر مصمم لتعزيز ناتج المحركات الكهربائية.

عند السرعات المنخفضة ، يمكن للسيارة أن تعمل باستخدام محركات كهربائية واحدة أو كليهما ، إما بشكل مستقل أو بالتزامن مع الجليد. عندما تكون السرعات الأعلى مطلوبة ، فإن الوضع الثاني يشارك ، مما يضمن أن الجليد يعمل بكفاءة في نسب التروس المثلى. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يعمل ناقل الحركة في هجينة ذات وضعين بشكل مشابه لنقل متغير باستمرار (CVT) ، مما يؤدي إلى تحسين الأداء والاقتصاد في استهلاك الوقود.

رؤى الأداء للمركبات الهجينة

تم تصميم السيارات الهجينة لتوفير توازن بين كفاءة استهلاك الوقود وأداء القيادة. إليك كيفية مقارنتها في مجالات الأداء الرئيسية:

• التسارع والطاقة - العديد من المركبات الهجينة لها مجموعة متنزهة هجينة متوازية ، حيث يعمل محرك البنزين والمحرك الكهربائي معًا لتقديم تسارع قوي. ومع ذلك ، يتم تحسين الهجينة بشكل عام للكفاءة بدلاً من الأداء عالي السرعة.
• الاقتصاد في استهلاك الوقود - تستهلك السيارات الهجينة الوقود أقل بكثير من المركبات التقليدية بسبب قدرتها على الاعتماد على الطاقة الكهربائية بسرعات منخفضة وأثناء تسارع الضوء.
• التشغيل الهادئ - في سلسلة توليد الطاقة الهجينة ، يعد المحرك الكهربائي مصدر الدفع الأساسي ، مما يؤدي إلى تجربة قيادة سلسة وهادئة.
• الكبح المتجدد - على عكس السيارات التقليدية ، استعادة الهجينة الطاقة أثناء الكبح ، مما يساهم في تحسين الكفاءة الكلية.
• City vs. Highway Performance-تميل السيارات الهجينة إلى أن تكون أكثر كفاءة في استهلاك الوقود في القيادة في المدينة ، حيث يمكن للمحرك الكهربائي التعامل مع الكثير من عبء العمل. على الطرق السريعة ، يكون محرك البنزين أكثر نشاطًا ، لكن النظام الهجين لا يزال يحسن استخدام الوقود.

خمس طرق فعالة لتعزيز كفاءة استهلاك الوقود

للحصول على أقصى استفادة من كفاءة استهلاك الوقود في السيارة الهجينة ، يمكن للسائقين تبني الاستراتيجيات التالية:

1.تحسين التسارع والكبح - يساعد التسارع السلس والتدريجي والكبح على تقليل استهلاك الوقود عن طريق تعظيم مساهمة المحرك الكهربائي.

2.الاستفادة من الكبح التجديدي - استفد من الكبح المتجدد لإعادة شحن البطارية وتقليل استهلاك الوقود بشكل عام.

3.مراقبة ضغط الإطارات - الحفاظ على الإطارات المتضخمة بشكل صحيح يقلل من مقاومة التدحرج ويحسن كفاءة استهلاك الوقود.

4.تقليل الوزن غير الضروري - تحمل الوزن الزائد في السيارة يزيد من استهلاك الوقود. إزالة البضائع غير الضرورية تعزز الكفاءة.

5.الحفاظ على سرعات ثابتة - تؤدي المركبات الهجينة بشكل أفضل بسرعات متسقة ، لذلك يمكن أن يؤدي استخدام التحكم في التطواف على الطرق السريعة إلى تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود.

فهم آلية تقسيم القوة

تستخدم المركبات الهجينة آلية تقسيم الطاقة لتحديد وقت استخدام البنزين أو الطاقة الكهربائية أو مزيج من الاثنين. تختلف هذه الآلية اعتمادًا على ما إذا كانت السيارة لديها مجموعة نقل طبية هجينة موازية أو سلسلة توليد كهربائية هجينة:

• توزيعات توليد القوة الهجينة- يمكن لمحرك الاحتراق الداخلي والمحرك الكهربائي العمل بشكل مستقل أو معًا. عند السرعات المنخفضة ، تعتمد السيارة في المقام الأول على المحرك الكهربائي ، بينما في السرعات الأعلى ، يتولى محرك البنزين. تم تحسين تقسيم الطاقة لتقليل استهلاك الوقود.
• سلسلة توليد القوة الهجينة- لا يدفع محرك البنزين مباشرة العجلات ولكنه بدلاً من ذلك يولد الكهرباء لتشغيل المحرك الكهربائي. يعد هذا الإعداد شائعًا في نماذج المكونات الهجينة ونماذج النطاق ، مما يوفر تجربة قيادة أكثر تركيزًا على الكهرباء.

من خلال إدارة مصادر الطاقة هذه بذكاء ، تحقق السيارات الهجينة توازنًا سلسًا بين كفاءة استهلاك الوقود والأداء.

اختيار القدرة الحصانية المناسبة لاحتياجاتك

يتضمن اختيار السيارة الهجينة الصحيحة التفكير في القدرة الحصانية على أساس احتياجات القيادة:

• ركاب المدن-إذا كانت معظم القيادة داخل المناطق الحضرية ، فإن الهجينة ذات القدرة السفلية ذات المحرك الكهربائي القوي مثالي لزيادة توفير الوقود.
• برامج تشغيل الطرق السريعة-للسفر المتكرر على الطرق السريعة ، يضمن الهجين مع محرك البنزين الأكثر قوة أداءً سلسًا وفعالًا للمسافة الطويلة.
• القطر والأحمال الثقيلة - توفر بعض سيارات الدفع الرباعي والشاحنات الهجينة تكوينات أعلى للحصان للتعامل مع احتياجات القطر والبضائع.

تأتي المركبات الهجينة الحديثة في مخرجات طاقة مختلفة ، مما يضمن أن يمكن للمشترين العثور على نموذج يتماشى مع متطلبات القيادة الخاصة بهم.

نصائح لزيادة كفاءة استهلاك الوقود الهجينة إلى الحد الأقصى

لزيادة تحسين كفاءة المركبات الهجينة ، فكر في نصائح الخبراء التالية:

• استخدم وضع Eco - العديد من الهجينة تأتي مع وضع قيادة "ECO" الذي يعدل استجابة الخانق واستخدام الطاقة لتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود.
• تقليل تكييف الهواء واستخدام التدفئة - يمكن أن يؤدي الاستخدام المفرط للتحكم في المناخ إلى تقليل الكفاءة عن طريق زيادة الطلب على الطاقة.
• تخطيط الطرق مع توقف أقل - تجنب الازدحام المروري والإيقاف المفرط يتيح تشغيل هجين أكثر كفاءة.
• الصيانة المنتظمة - إن ضمان أن يكون النظام المختلط والبطارية والمحرك في حالة قصوى يساعد في الحفاظ على كفاءة استهلاك الوقود مع مرور الوقت.
• الاستفادة من القيادة الكهربائية فقط-في النماذج الهجينة المكوّنة ، مما يقلل من القيادة الكهربائية فقط من استهلاك الوقود بشكل كبير.

خاتمة

تمثل السيارات الهجينة تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا السيارات ، ومزج الطاقة والطاقة الكهربائية لتعزيز الكفاءة وتقليل التأثير البيئي. مع القدرة على تحسين توزيع الطاقة إما من خلال مجموعة نقل الحركة الهجينة الموازية أو سلسلة توليد الطاقة الهجينة ، توفر هذه المركبات تجربة قيادة سلسة مع خفض تكاليف الوقود.

يساعد فهم هيكل النظام الهجين ، وخصائص أدائه ، وتقنيات توفير الوقود ، وآلية تقسيم الطاقة للمستهلكين على اتخاذ قرارات مستنيرة حول ما إذا كانت السيارة الهجينة تناسب نمط حياتهم. سواء بالنسبة للانتقال إلى المدينة أو القيادة على الطرق السريعة أو القطر العرضي ، هناك نموذج هجين مصمم لتلبية الاحتياجات المختلفة.

من خلال اتباع أفضل الممارسات لكفاءة استهلاك الوقود واختيار تكوين توليد الطاقة الهجين الصحيح ، يمكن للسائقين زيادة فوائد التكنولوجيا الهجينة مع المساهمة في مستقبل أكثر خضرة.

اقرأ المزيد:مقدمة في بنية المحور واتجاه تطوير محور القيادة الكهربائية