خودروی هیبریدی

خودروی هیبریدی به طور کلی خودرویی است که همزمان از یک سیستم ذخیره انرژی قابل شارژ (RESS)ا۱ و یک نیروی محرکه سوخت فسیلی استفاده می‌کند. این نوع خودروها، مصرف سوخت بسیار کم و آلودگی پایینی دارند.

«خودروی هیبریدی» اصطلاحی است که معمولاً در مورد خودروهای با سوخت فسیلی - الکتریکی استفاده می‌شود. همچنین این نوع خودروها خودروهای برقی هیبریدی (HEV)ا۲ نیز نامیده می‌شوند که از یک موتور درونسوز و باطری‌های الکتریکی برای راه‌اندازی موتور الکتریکی استفاده می‌کنند.

خودروهای مدرن هیبریدی که به تولید انبوه رسیده‌اند نظیر «تویوتا پریوس»، انرژی سینتیکی ترمزگیری را در باطری‌ها ذخیره می‌کنند. هنگامی که موتور توان کمتری مصرف می‌کند، موتور درونسوز، ژنراتوری را به حرکت در می‌آورد تا انرژی الکتریکی در باطری ذخیره شود و همزمان یک موتور الکتریکی را به حرکت در می‌آورد که باعث حرکت خودرو می‌شود.

تفاوت خودروهای هیبریدی با خودروهای برقی این است که در خودروهای هیبریدی، سیستم درونسوز انرژی الکتریکی را تأمین می‌کند، اما در خودروهای برقی، باطری‌ها از منابع بیرونی (برق خانگی) شارژ می‌شوند.

در حال حاضر، تقریباً تمام خودروهای هیبریدی از بنزین به عنوان سوخت موتور درونسوز استفاده می‌کنند. البته تعدادی خودروی هیبریدی با سوخت هیدروژن و یا اتانول نیز تولید شده‌اند که به تولید انبوه نرسیده‌اند.

اصطلاح هیبرید در خودروها، کاربردهای دیگری هم دارد. در امریکا از واژه هیبرید برای خودروهایی استفاده می‌شد که از تکنولوژی‌های مختلفی استفاده می‌کردند، مثلاً موتور امریکایی با سیستم تعلیق ژاپنی و یا خودروهایی که همزمان از سوخت‌های مختلف مثلاً بنزین و گاز یا بنزین و اتانول استفاده می‌کردند.

● تاریخچه

در ۱۸۹۸، فردیناند پورشه۳ خودروی مدل Lohner Porche را طراحی کرد. این خودرو، اولین خودروی هیبریدی از نوع سری۴ بود که یک موتور درونسوز از طریق یک ژنراتور، چهار موتور الکتریکی را روی چهار چرخ به حرکت در می‌آورد. این خودرو برای اولین بار در ۱۹۰۰ در نمایشگاه جهانی خودروی پاریس به نمایش گذاشته شد. خودروی ابداعی پورشه، با سرعت ۵۶ کیلومتر در ساعت، بسیاری از رکوردهای سرعت اتریش را شکست و در ۱۹۰۱، با رانندگی خود پورشه، قهرمان مسابقات رالی اکسلبرگ شد. در آن زمان، بیش از ۳۰۰ دستگاه از این مدل خودرو در اروپا فروخته شد.

در ۱۹۱۵، خودرویی با دو نیروی محرکه به وسیله شرکت Woods Motor Vehicle، سازنده خودروهای الکتریکی، ساخته شد که دارای یک موتور درونسوز چهار سیلندر و یک موتور الکتریکی بود. این خودرو، در سرعت‌های زیر ۲۵ کیلومتر در ساعت، از موتور الکتریکی استفاده می‌کرد و در سرعت‌های بالاتر، از موتور درونسوز که در این حالت، سرعت آن به ۵۵ کیلومتر در ساعت می‌رسید. در ۱۹۱۸، حدود ۴۰۰ دستگاه از این نوع خودروها در امریکا فروخته شد.

در ۱۹۵۹ بهبودهای انجام شده در اولین خودروی الکتریکی پایه ترانزیستوری، در زمینه کنترل الکترونیکی سرعت خودروها، راه را برای طراحی خودروهای مدرن هیبریدی هموار کرد. هنی کیلووات۵ اولین خودروی مدرن هیبریدی از این نوع بود

● اولین خودروی هیبریدی طراحی و ساخته شده توسط فردیناند پورشه

اولین خودروی هیبریدی با نیروی محرکه روی چهار چرخ ساخته شده توسط Woods Motor Vehicle که با همکاری شرکت‌های برق ملی امریکا، شرکت رنو، شرکت یوریکا ویلیامز و شرکت هنی کاچ‌ورک۶ ساخته شد. گرچه این خودرو فروش خوبی نداشت، ولی تولید آن نقطه عطفی در طراحی خودروهای الکتریکی مدرن تلقی می‌شود.

کارهای جدید انجام شده توسط ویکتور واک۷ یکی از دانشمندان همکار پروژه هنی کیلووات و برادر آقای هرمان واک۸ نویسنده معروف امریکایی، لقب پدرخوانده هیبرید را بین سال‌های ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰ برای وی به ارمغان آورد.

در ۱۹۷۲، واک در پروژه FCCIPا۹، یک سیستم هیبریدی برقی را روی یک بیوک اسکای لارک۱۰ ساخت اما این پروژه در ۱۹۷۶ شکست خورد و خودروی یاد شده به تولید انبوه نرسید.

تا اواسط دهه ۷۰، هابی‌ها۱۱ خودروهای هیبریدی متنوعی ساختند، ولی هیچ‌کدام از آنها به تولید انبوه نرسید.

در اواخر دهه ۷۰، سیستم هیبریدی احیای انرژی سینتیکی ترمز که هدف اصلی بسیاری از سیستم‌های امروزی است، طراحی و ساخته شد، این سیستم را دیوید آرتور۱۲ در ۱۹۷۸ روی یک خودروی اوپل GT نصب کرد. سیستم کنترل ولتاژ برای ارتباط باطری‌ها، موتور (از موتور استارتر جت استفاده شده بود) و ژنراتور DC، توسط خود آرتور طراحی و ساخته شده بود. در این خودرو، بازده سوخت حدود ۷۵ مایل در هر گالن بود. این خودرو، هنوز در سایت مجله Mother Earth News وجود دارد. در ۱۹۸۰، این مجله مدعی شد که در مدل جدید این خودرو، بازده سوخت را تا ۸۴ مایل در هر گالن افزایش داده است.

در ۲۹ سپتامبر ۱۹۹۳ پروژه‌ای برای طراحی و تولید خودروهای قرن ۲۱، توسط دولت بیل کلینتون آغاز شد. این پروژه با همکاری شرکت‌های کرایسلر، فورد، جنرال‌موتورز، USCAR، DOE و دیگر آژانس‌های دولتی، به منظور طراحی خودروهای آینده تمیز و دارای بازده بالای سوخت، راه‌اندازی شد. براساس گزارش این پروژه از طرف NRCا۱۳ به شرکت‌های خودروساز تأکید شد که به سمت تولید خودروهای هیبریدی بروند زیرا از نظر تکنولوژی براحتی قابلیت تطبیق با خطوط تولید فعلی را دارند. با به نتیجه رسیدن این پروژه، پروژه جایگزینی خودروهای سوخت فسیلی با خودروهای هیدروژنی در سال ۲۰۰۱ در اولویت کاری دولت امریکا قرار گرفت. هدف این پروژه، حذف کامل سوخت‌های فسیلی و آلودگی ناشی از آن در خودروها بود.

بالاخره تکنولوژی خودروهای هیبریدی در اواخر دهه ۱۹۹۰ به موفقیت بزرگی دست یافت. دراین دوره، تولید انبوه خودروهای هوندا اینسایت و تویوتا پریوس آغاز شد. در این نوع خودروها، موتور درونسوز مستقیماً به چرخ ها متصل شده و نیروی لازم برای شتاب خودرو را تأمین می‌کرد. در سال‌های اول دهه ۲۰۰۰، خودروهای برقی هیبریدی Plug- In نیز که به وسیله برق خانگی شارژ می‌شدند، توسعه یافتند. این خودروها برای مسافرت‌های کوتاه و درون شهری نیازی به سوخت فسیلی ندارند. رنو کانگوو۱۴ اولین خودرو از این نوع بود که در سال ۲۰۰۲ در فرانسه تولید شد.

تویوتا پریوس برای اولین بار در ۱۹۹۷ در ژاپن و در سال ۲۰۰۱ در امریکا به تولید انبوه رسید. این خودرو از زمان ورود به بازار، پرطرفدارترین خودروی هیبریدی بود. طراحی جدید، ظاهر مشتری پسند و اختلاف قیمت کمتر نسبت به مدل‌های غیرهیبریدی و در عین حال کاهش ۵۰ درصدی مصرف سوخت، باعث فروش بالای این خودرو شده است. طراحی مدل سال ۲۰۰۴ تویوتا پریوس، فضای اتاق، صندوق عقب، توان خروجی و همچنین بازده سوخت را بهبود بخشیده و از آلایندگی آن کاسه است.

هوندا اینسایت اولین خودروی هیبریدی بود که به صورت انبوه در ۱۹۹۹ وارد بازار امریکا شد. هوندا اینسایت در حال حاضر، فاقد توان رقابت با تویوتا پریوس است، اما هنوز براساس علاقه‌مندی و سفارش مشتریان تولید می‌شود.

هوندا سیویک، ظاهر یکسانی با مدل غیرهیبریدی‌اش دارد، ولی با کاهش ۵۰درصدی مصرف سوخت، مقدار آن را به ۷/۴ لیتر در ۱۰۰ کیلومتر رسانده است. هوندا بتازگی یک مدل هیبریدی آکورد را نیز روانه بازار امریکا کرده است.

در سال ۲۰۰۵، اولین مدل خودروی SUV فورد اسکاپ، روانه بازار شد. تویوتا و فورد در سال ۲۰۰۴، موافقتنامه‌ای امضا کردند که طی آن، فورد از ۲۰ مورد Patent تویوتا در زمینه خودروهای هیبریدی استفاده کرده، اما خودروهای هیبریدی خود را به طور جداگانه طراحی خواهد کرد. در عوض، شرکت فورد نیز اختراعات خود را در زمینه موتورهای دیزلی اروپایی، در اختیار تویوتا قرار خواهد داد.

در سال ۲۰۰۵، تویوتا خودروهای هیبریدی‌های‌لندر و لکسوس PX۴۰۰ چهار محوره را روانه بازار کرد که از یک موتور الکتریکی برای راه‌اندازی چرخ‌های عقب استفاده می‌کنند و در نتیجه نیازی به استفاده از دیفرانسیل عقب ندارند.

تویوتا در نظر دارد در تمامی مدل‌های جدید خود، علاوه‌بر استفاده از سوخت فسیلی، مدل هیبریدی آنها را نیز تولید کند. شرکت لکسوس نیز یک مدل اسپورت GS سدان هیبریدی را با علامت تجاری GS۴۵۰H با قدرت ۳۰۰ اسب ‌بخار در سال ۲۰۰۷ روانه بازار خواهد کرد. تویوتا، مدل هیبریدی کمری را در اواخر بهار به عنوان مدل ۲۰۰۷ معرفی خواهد کرد، این خودرو در کنتاکی تولید خواهد شد.

● رشد فروش خودروهای هیبریدی

فروش خودروهای هیبریدی در امریکا، طی سال ۲۰۰۳ نسبت به سال ۲۰۰۲، حدود ۸/۲۵ درصد رشد داشته و به ۴۳۴۳۵ دستگاه رسید. ایالت کالیفرنیا که بیشترین آلودگی را دارد، با ۱۱۴۲۵ دستگاه بیشترین فروش را نیز داشته است. افزایش فروش، ناشی از افزایش قیمت سوخت، کاهش تعرفه‌ها و مالیات برای خودروهای هیبریدی و همچنین قوانین سختگیرانه زیست‌محیطی بوده است.

شرکت تویوتا در سال‌های ۱۹۹۷ تا ماه نوامبر ۲۰۰۴، حدود ۳۰۶۸۶۲ دستگاه خودروی هیبریدی فروخته است.

فروش هوندا در ۱۱ ماهه اول سال ۲۰۰۴، حدود ۲۶۷۷۳ دستگاه شامل خودروهای: سیویک، اینسایت و آکورد بوده است. کل فروش این شرکت در سال‌های ۹۹ تا نوامبر ۲۰۰۴، به ۸۱۸۶۷ دستگاه خودروی هیبریدی رسیده است.

با توجه به رشد فزاینده قیمت سوخت و کاهش قیمت خودروهای هیبریدی و ورود دیگر شرکت‌های خودروساز به این عرصه، پیش‌بینی می‌شود که در سال ۲۰۰۷، فروش این نوع خودروها به بالاتر از یک میلیون دستگاه برسد.

نویسنده : رشیدپور

پانوشت‌ها:

۱. Rechargeable Energy Storage System

۲. Hybrid- Electric Vehicle

۳. Ferdinand Porsche

۴. Series

۵. Henny Kilowatt

۶. Henny Coachwork

۷. Victor Wouk

۸. Herman Wouk

۹. Federal Clean Car Incentive Program

۱۰. SKYKARK

۱۱. Hobbiests کسانی که به صورت سرگرمی و براساس سلیقه خودشان تغییراتی بر روی خودروها اعمال می‌کردند

۱۲. David Arthur

۱۳. NRC (National Research Council)

۱۴. Kangoo

منابع:

۱. Godfather of the Hybrid. California Institute of Technology: Engineering & Science. Retrieved on January ۱۱, ۲۰۰۶.

۲. The Great Hybrid Car Cover-up of ۰۳۹;۷۴.hybridCARS.com.Retrieved on October ۱۲, ۲۰۰۶.

۳. Vehicles Powered by Alternative Fuels, Government of Ontario, Accessed ۱۰ Oct, ۲۰۰۶.

۴. Freedom CAR: Getting New Technology into the Marketplace. U.S. House of Representatives Charters: Committee on Science, Subcommittee on Energy. Retrieved on June ۲۶, ۲۰۰۲