خوددروی هیبرید شامل:

هیبرید سری،هیبرید موازی،هیبریدسری-موازی میباشد

خودروهای هیبرید موازی

در خودروهای هیبرید موازی دو سیستم الکتریکی و احتراق داخلی با هم به طور مکانیکی در ارتباط هستند و مجموع توان دو منبع، توان حرکتی خودرو را تأمین می­نماید. در این ساختار ژنراتور حذف شده و موتور الکتریکی و موتور احتراقی از طریق یک سیستم انتقال قدرت به طور مشترک با چرخ­های محرک ارتباط دارند. سیستم الکتریکی توسط باتری­ها و سیستم احتراق داخلی توسط منبع سوخت فسیلی مستقلاً تغذیه می­شوند. در این خودروها به دلیل اینکه موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی هر دو گشتاور مورد نیاز بار را برای به حرکت درآوردن خودرو فراهم می­کنند به خودروهای هیبرید موازی معروف هستند. چون ژنراتور  در این نوع سیستم هیبرید حذف شده است موتور الکتریکی می­تواند به عنوان ژنراتور در هنگام ترمز، انرژی ترمزی را بازیابی نموده و برای شارژ باتری­ها به کار برد. به علاوه در برخی از انواع هیبرید موازی،‌ هنگامی خودرو ایستاده است نیز،‌ موتور احتراقی می‌تواند با انتقال گشتاور به موتور الکتریکی که حالا به صورت ژنراتور عمل می‌کند،‌ باتری را شارژ نماید.

شکل فوق بلوک دیاگرام کلی یک خودروی هیبرید موازی را نشان می­دهد. در این شکل برای ترکیب گشتاور تولیدی توسط موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی نیاز به یک کوپل­کننده گشتاور است که از نظر محل قرارگرفتن این کوپل­کننده و نوع کوپل­کردن روش­های متفاوتی وجود دارد که به آن­ها پرداخته می­شود.

سیستم­های هیبرید موازی می­توانند به دو دسته تقسیم شوند. یکی از نظر نوع کوپل­کردن دو سیستم الکتریکی و احتراقی و دیگری از نظر نسبت توان سیستم الکتریکی به سیستم احتراقی. از دیدگاه نسبت توان سیستم الکتریکی به توان سیستم احتراقی طرح­های زیر برای سیستم­های موازی مطرح هستند:

در این سیستم، توان سیستم الکتریکی و همچنین توان سیستم احتراقی، توان نامی مورد نیاز خودرو است. در این صورت خودرو در محیط­های شهری که عدم ایجاد آلودگی اهمیت دارد می­تواند تنها با کمک سیستم الکتریکی و در محیط­های خارج از شهر به وسیله سیستم احتراقی به حداکثر عملکرد خود دست یابد. به این ترتیب برد خودرو تا حد یک سیستم احتراقی چه در شهر و چه در جاده افزایش خواهد یافت. اگرچه این سیستم دارای مزیت فوق است، چنین ساختاری با فناوری موجود به دلیل وزن و حجم زیاد، رایج نیست.

در این سیستم وظیفه اصلی تأمین توان خودرو بر عهده سیستم احتراقی است و توان آن نزدیک به توان نامی مورد نیاز خودرو است. سیستم الکتریکی به صورت کمکی با توان نسبتاً کم، در مواقعی که موتور احتراقی  مجبور به عمل در دورهای بالا و با توان زیاد است (ناحیه­ای که میزان آلودگی زیاد است) به کمک سیستم احتراقی آمده و با تقبل بخشی از توان مورد نیاز، تا حدی میزان آلودگی را کاهش می­دهد. علاوه بر این سیستم  الکتریکی می­تواند به صورت بخشی از سیستم بازیابی ترمز نیز عمل کند. البته همان‌گونه که قبلاً نیز ذکر شد در این نوع سیستم، سیستم الکتریکی طوری عمل می­نماید که بیشتر زمان کارکرد سیستم احتراقی در نقطه کار بهینه قرارگیرد.

در این نوع سیستم موازی، سیستم الکتریکی نقش اصلی را در تأمین توان بر عهده دارد و توان آن نزدیک به توان نامی مورد نیاز خودرو است و سیستم احتراقی به صورت کمکی و با توان نسبتاً کم در مواقعی هم­چون سرعت بالا، بالا رفتن از شیب و شتاب­گیری سریع، به کمک سیستم الکتریکی می­آید. به این ترتیب از عملکرد سیستم الکتریکی در این وضعیت­ها که به شدت میزان شارژ باتری را کاهش می­دهد جلوگیری می­شود. این سیستم مزایای سیستم­های برقی را داراست، راندمان مصرف انرژی آن بالا و میزان آلودگی آن در حد بسیار پایین است. سیستم استارت موتور احتراقی می­تواند حذف گردد چون وقتی موتور احتراقی وارد عمل می­شود که سیستم الکتریکی قبلاً شروع به کارکرده باشد در عوض نقطه کارکرد موتور احتراق داخلی بهینه نیست و چون در مواقع محدودیت توان و عملکرد آن نیاز است، موظف است با حداکثر توان که به طور نسبی میزان آلودگی آن بالا است وارد عمل شود. این سیستم برخی از محدودیت­های عملکردی خودروهای برقی(سرعت و شتاب) را ندارد و برد آن به طور نسبی بهبود یافته است ولی تا میزان برد خودروهای معمولی احتراقی فاصله زیاد دارد.

در جدول زیر مقایسه­ای بین سه طرح فوق الذکر انجام گرفته است. در این جدول P، توان نامی مورد نیاز خودرو است. تقسیم­بندی دیگر از نظر چگونگی ارتباط مکانیکی دو سیستم الکتریکی و احتراق داخلی با چرخ‌های محرک صورت ­می­گیرد. در برخی سیستم­های موازی گشتاور ایجاد شده توسط دو سیستم الکتریکی و احتراق داخلی با یکدیگر جمع شده و به چرخ­ها منتقل می­شود. در دسته دیگر دور منابع تأمین­کننده توان به وسیله یک دیفرانسیل جمع شده سپس به محور محرک منتقل می­گردد و در دسته آخر سیستم الکتریکی روی یک محور و سیستم احتراق داخلی روی محور دیگر نصب می­شود، و به این ترتیب نیروی کشش ایجاد شده توسط دو منبع با یکدیگر جمع شده و خودرو را به حرکت در می­آورد.

سیستم­های هیبرید موازی از نظر چگونگی ارتباط مکانیکی دو سیستم الکتریکی و احتراق داخلی به دو دسته کلی هم­محور و غیرهم­محور دسته­بندی می­شود. در سیستم­های هیبرید موازی هم­محور شافت موتور الکتریکی و احتراق داخلی روی یک محور مشترک قرار گرفته­اند. در این سیستم موتور الکتریکی باید، دو طرف شافت باشد بدین معنی که باید از هر دو طرف موتور شافت متصل به روتور خارج شده باشد. این سیستم تاکنون در خودروهای مختلفی به کار رفته است که از آن جمله می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

سیستم هیبرید موازی هم‌محور بسته به محل قرار گرفتن سیستم کلاچ به سه دسته تقسیم­بندی می­شود:

بلوک دیاگرام این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است. برخی از مزایای این سیستم عبارتند از:

از معایب این سیستم می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

بلوک دیاگرام این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است.

مزایای این سیستم عبارتند از:

معایب این سیستم عبارتند از:

بلوک دیاگرام این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است.

مزایای این سیستم عبارتند از :

معایب این سیستم عبارتند از:

در سیستم موازی غیرهم­محور با دو ساختار مختلف برخورد داریم: ساختار پیش­انتقال و ساختار پس­انتقال. در ترکیب پیش­انتقال جعبه دنده بر روی شافت اصلی و قبل از کوپلر گشتاور قرار دارد. بنابراین جعبه دنده هم بر روی عملکرد موتور و هم بر روی عملکرد درایو الکتریکی تأثیر می­گذارد. در ساختار پس­انتقال جعبه دنده روی شافت موتور درون­سوز و بعد از کوپلر گشتاور قرار دارد. بنابراین فقط عملکرد موتور درون­سوز از جعبه دنده تأثیر می­پذیرد و درایو الکتریکی فقط با یک کاهنده سرعت کار می­کند که این مسئله عملکرد در محدوده وسیع سرعت را برای موتور الکتریکی طلب می­کند.

از جمله ویژگی­های این ساختار می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

سیستم موازی مستقل

بلوک دیاگرام این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است. در این طرح محور عقب توسط موتور الکتریکی و محور جلو توسط موتور احتراقی تأمین نیرو می­شوند، بنابراین در این طرح خودرو به صورت چهار چرخ محرک (4WD) در می­آید.

این سیستم دارای مزایای زیر است:

این سیستم دارای معایب زیر می باشد:

منبع: خودروهای الکتریکی و هیبرید الکتریکی/ تدوین و گردآوری سیاوش صادقی