معرفی تکنولوژی هیبرید - هیبرید سری
27 شهریور 2017

معرفی تکنولوژی هیبرید - هیبرید سری

در ادامه سری مقالات معرفی تکنولوژی هیبریدی با تمرکز بر کاربردهای آن در صنعت خودرو، در این مقاله به بررسی و تشریح تکنولوژی اولیه و پایه سیستم های هیبریدی در خودرو و برخی الزامات آن می پردازیم.
می توان گفت که ساده ترین نوع سیستم های هیبریدی، نوع سری است. در این نوع سیستم که در تصویر شماره به تصویر کشیده شده، در واقع موتور احتراقی تنها نقش یک مولد برق را ایفا می کند. به این معنی که موتور احتراقی بجای جعبه دنده به یک ژنراتور متصل می شود و ژنراتور با واسطه کانورتور و سیستم های کنترل به باتری و موتور الکتریکی متصل می شود. سیستم هیبرید موازی با عنوان "خودروهای برقی با برد حرکتی مضاعف" نیز شناخته می شوند. چرا که در این خودرو ها امکان استفاده از باتری یا سوخت فسیلی برای تأمین توان موتور برقی وجود دارد. در نتیجه خودرو می تواند بدون استفاده از موتور احتراقی و سوزاندن سوخت فسیلی حرکت کند. البته همانطور که میدانید یکی از اساسی ترین مشکلات خودروهای برقی در حال حاظر برد وسیله است. چرا که امکان ذخیره انرژی در باتری ها با وجود تمام پیشرفت های حاصل شده در چند دهه اخیر، نسبت به سوخت فسیلی کمتر است. لذا برای ذخیره انرژی برابر قرار دادن تعداد زیادی باتری در وسیله نقلیه لازم است که خود این امر موجب افزایش بیش از حد وزن خودرو و در پی آن کاهش قابلیت های دینامیکی، افزایش انرژی لازم برای حرکت و در نهایت عدم افزایش برد حرکتی خودرو به میزان متناسب باشد. اما خودرویی که از سیستم هیبرید سری بهره ببرد، در واقع مزیت های خودروهای برقی مانند امکان حرکت بدون آلایندگی در شهر و یکی از مزایای خودروهای سوخت فسیلی (برد مناسب وسیله نقلیه بویژه در سفر های خارج شهری) را دارا خواهد بود. مشابه سیستم هیبرید سری البته سالهاست در لکوموتیوهای دیزل – الکتریک استفاده می شود. در این لکوموتیوها موتور دیزل به ژنراتور کوپل است و برق تولید شده وارد یک اینورتر شده و از طریق سیستم کنترل به تراکشن موتورها می رسد. البته به دلیل توان بسیار زیاد مورد نیاز در یک لکوموتیو برای جابجایی هزاران تن بار یا چند صد مسافر که قابل مقایسه با یک خودرو نیست، استفاده از باطری چندان توجیه پذیر نخواهد بود. سیستم هیبرید سری نقص هایی نیز دارد. از جمله آن عدم امکان استفاده از توان موتور سوخت فسیلی بصورت مستقیم است که منجر به محدود شدن حداکثر توان وسیله نقلیه به توان موتور یا موتور های الکتریکی می شود.
 
تصویر شماره 1: شماتیک سیستم هیبرید سری – ساده ترین سیستم هیبرید موجود
 
خودروهای هیبریدی و در واقع استفاده از سیستم برقی در سفرهای درون شهری موجوب افزایش قابل توجه بازده انرژی می گردد. برای مثال تحقیقات و آزمایش ها نشان از بازده 37% خودروهای برقی در مقایسه با بازده 20% خودروهای با موتور احتراقی است. هرچه سرعت کمتر و متغیر تر باشد (شرایط ترافیکی سنگین تر) مزیت خودروهای برقی و هیبرید در کاهش آلایندگی و مصرف سوخت بیشتر نمایان می شود. حتما می دانید که مصرف سوخت خودروهای معمولی (بنزینی و دیزل) در شهر بیشتر از جاده است. در خودروهای هیبرید این رویه مصرف سوخت برعکس است. یعنی در شهر مصرف کمتر و در جاده بیشتر است. به این دلیل که موتورهای احتراق داخلی در دورهای ثابت عملکرد مشخص تر، با ثبات تر و بازده بیشتری هستند.
تصویر شماره 2: ترکیب موتور احتراقی، ژنراتور و موتور الکتریکی در یک سیستم هیبرید سری