يُقصد بالسيارات الهايبرد (الهجينة) في الوقت الحاضر تلك التي تعمل بمحركين، أحدهما يعمل بنظام الاحتراق الداخلي باستخدام الوقود، والأخر محرك كهربائي يستمد طاقته من بطارية مدمجة بالسيارة، ولكن قديمًا كان مفهوم الهايبرد يعني أن تعمل السيارة بمصدرين مختلفين للطاقة بصرف النظر عن نوعيهما، والجدير بالذكر أنَّ نظام الهايبرد في السيارات لم يكن شائعًا ولم يلاقي ترحيبًا إلا مؤخرًا، حيث نجحت بعض الشركات بتصنيع سيارات هايبرد عملية وذات كفاءة عالية في توفير الوقود، وللتعرف أكثر على سيارات الهايبرد يمكن متابعة المقال.[١]


كيف يعمل نظام الهايبرد في السيارات؟

يتميز نظام الهايبرد بخصائص يوفرها اجتماع المحرك الكهربائي مع محرك الاحتراق الداخلي، ويمكن التعرف على هذه الخصائص من خلال الاطلاع على آلية عمله الآتية: [٢][٣]

  1. العمل بالاعتماد على الكهرباء فقط، إذ يتمكن المحرك الكهربائي في السيارات الهايبرد من تحريكها لوحده على سرعات منخفضة ولمسافات متفاوتة تصل لغاية 48 كيلومتر، وذلك بناءً على حجم البطارية وكمية الطاقة المخزنة فيها.
  2. وضع الخمول (idle-off) هي خاصية تعمل على إيقاف محرك الوقود عند إيقاف السيارة سواء على إشارات المرور أو خلال الازدحام، مع استمرار عمل كافة أجهزة السيارة الأخرى.
  3. تزويد البطارية لمكيف الهواء وملحقات السيارة بالطاقة اللازمة لتشغيلها أثناء تباطؤ السيارة أو الوقوف.
  4. إعادة الشحن، وذلك عند تفعيل المكابح (البريكات) تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية، وتُستغل هذه الطاقة في السيارات الهايبرد لتوليد طاقة كهربائية من خلال بريكات خاصة تسمى المكابح المولدة، ويتم تخزين هذه الطاقة في البطاريات لإعادة استخدامها.


أنواع أنظمة سيارات الهايبرد

تختلف السيارات الهايبرد من حيث آلية عملها وكفاءة استهلاك الوقود وشيوع استخدامها وحجم بطارياتها وغيرها من المواصفات وتنقسم السيارات الهايبرد حسب مواصفاتها وطريقة عمل أنظمتها إلى الأنواع الآتية:[٤][٥]


1- الهايبرد الكاملة

هذا النوع هو النوع الأكثر شيوعاً مقارنةً بأنواع أنظمة سيارات الهايبرد الأخرى، ويعمل هذا النوع من السيارات باستخدام محركات الوقود والمحركات الكهربائية، ويمكن لكلا المحركين أن يعملا بشكل منفصل بناءً على ظروف الطريق، والجدير بالذكر أنَّ هذا النوع يمتلك بطارية متوسطة الحجم يُعاد شحنها من قبل النظام خلال وقت قصير. [٤][٥]


2- الهايبرد المعتدلة

يعتمد هذا النوع أيضاً على المحركات الكهربائية ومحركات الاحتراق الداخلي، لكن في هذا النوع من السيارات الهايبرد لا يمكن استخدام كل محرك على حدا بل يكون كلا المحركين مساندان لبعضهما البعض، عادةً ما تكون أرخص، حيث توفر السيارات الهجينة المعتدلة مجموعة نقل حركة أبسط مع كفاءة متواضعة، وتسمح أنظمة الهايبرد المعتدلة باستعادة الطاقة من خلال تفعيل المكابح، وحفظ هذه الطاقة في البطاريات. [٤][٥]


3- الهايبرد القابلة للشحن

كما هو واضح من اسم هذا النوع من السيارات، يمكن أن توصل بطارياتها بالكهرباء لإعادة شحنها، وينقل هذا النوع مفهوم السيارات الهايبرد إلى مفهوم السيارات الكهربائية من خلال إضافة بطاريات أكبر يمكن شحنها من مصدر كهربائي خارجي، بالتالي يعمل هذا النوع باستخدام الكهرباء فقط بصورة أكبر من أنواع السيارات الهايبرد الأخرى. [٤][٥]


أجزاء نظام الهايبرد في السيارة

لا بد من وجود أجزاء إضافية في السيارات الهايبرد حتى تتمكن هذه السيارات من إعادة شحن بطارياتها وتشغيل كلا المحركان، وتنظيم عمليات الاحتراق من جهة وشحن السيارة بالطاقة الكهربائية من جهة أخرى، فما هي هذه الأجزاء؟ [٦]

  • البطارية (المساعدة): في السيارات الهايبرد تُزود البطارية السيارة بالكهرباء اللازمة لتشغيل السيارة قبل أن تبدأ بطارية الجر بالعمل وتزود ملحقات السيارة بالكهرباء اللازمة للعمل.
  • محول التيار المباشر (DC/DC): هذا الجهاز يحول طاقة التيار المستمر ذات الجهد الكهربائي العالي الناتج من بطارية الجر إلى طاقة التيار المستمر ذات الجهد الكهربائي المنخفض اللازمة لتشغيل ملحقات السيارة وإعادة شحن البطارية المساعدة.
  • المولد الكهربائي: يولد الكهرباء من حركة العجلات أثناء تفعيل المكابح (البريكات)، محولاً الطاقة المستردة إلى بطارية الجر.
  • محرك الجر الكهربائي: يقوم هذا المحرك بتحريك عجلات السيارة باستخدام الطاقة المستمدة من بطارية الجر.
  • العادم: يقوم نظام العادم بتوجيه غازات العادم من المحرك إلى الخارج عبر أنبوب العادم. تم تصميم محفز ثلاثي الاتجاهات لتقليل انبعاثات المحرك الخارج داخل نظام العادم.
  • خزان الوقود: خزان يتم تخزين الوقود فيه حتى يحتاجه المحرك.
  • محرك الاحتراق الداخلي (المشتعل بالشرارة): يتم حقن الوقود إما في مشعب السحب أو غرفة الاحتراق، حيث يتم دمجه مع الهواء، ويتم إشعال خليط الهواء والوقود بواسطة شرارة من شمعة احتراق.
  • وحدة التحكم في إلكترونيات الطاقة: تدير هذه الوحدة تدفق الطاقة الكهربائية التي توفرها بطارية الجر، وتتحكم في سرعة محرك الجر الكهربائي والعزم الذي ينتجه.
  • النظام الحراري (التبريد): يحافظ هذا النظام على نطاق درجة حرارة التشغيل المناسبة للمحرك والمحرك الكهربائي وإلكترونيات الطاقة والمكونات الأخرى.
  • بطارية الجر: تخزن الكهرباء لاستخدامها بواسطة محرك الجر الكهربائي.
  • ناقل الحركة: يقوم ناقل الحركة بنقل الطاقة الميكانيكية من المحرك و/أو محرك الجر الكهربائي لقيادة العجلات.

المراجع

  1. ↑ "What is the history of hybrid cars?", auto.howstuffworks. Edited.
  2. ↑ "How Do Hybrid Cars and Trucks Work?", ucsusa. Edited.
  3. ↑ "How Hybrids Work", fueleconomy, Retrieved 15/12/2020. Edited.
  4. ^ أ ب ت ث "What is a hybrid car? Mild hybrids, full hybrids and plug-in hybrids explained", autoexpress. Edited.
  5. ^ أ ب ت ث "WHAT’S THE PRINCIPLE BEHIND THE HYBRID CAR?", easyelectriclife, 20/11/2019, Retrieved 15/12/2020. Edited.
  6. ↑ electric vehicles are powered,by the internal combustion engine. "How Do Hybrid Electric Cars Work?", afdc.energy. Edited.