سیستم‌های بازیابی انرژی در لاماری ایما HEV

هرچه که زمان می‌‎گذرد، خودروهای برقی و هیبرید جای پای خود را در بازار جهانی سفت‌تر می‌کنند. حتی بازار ایران هم از این قاعده مستثنی نیست و این روزها شاهد حضور خودروهای هیبرید و برقی متعددی در بازار کشورمان هستیم که به شرط تامین زیرساخت‌های لازم، حضورشان موجب کاهش آلایندگی و سرانه مصرف سوخت در ایران خواهد شد. بحث خودروهای الکتریکی به کنار، در خودروهای هیبرید با توجه به بهره‌گیری از دو سبک سیستم محرکه برقی و بنزینی در کنار هم، فناوری‌های جالبی برای کاهش مصرف سوخت و بازیابی انرژی وجود دارد. اما در خودرویی مثل لاماری ایما HEV که اخیرا به صورت وارداتی توسط آرین پارس موتور به بازار کشور عرضه شده است، از چه سیستم‌هایی برای بازیابی انرژی بهره برده‌اند؟

چند نوع هیبرید داریم؟

همانطور که گفته شد، به خودروهایی که از بیش از یک نیروی محرک بهره می‌برند، هیبرید گفته می‌شود. البته واژه «هیبرید» در دنیای لپ‌تاپ، ساعت‌ و… نیز وجود دارد و به طور کلی به هر وسیله‌ای که از چند مکانیزم حرکتی متفاوت در کنار هم بهره ببرد و یا کاربری‌های مختلفی داشته باشد، این واژه اطلاق می‌شود. در دنیای خودروها، هیبریدها عمدتا با بهره‌گیری از یک موتور احتراق داخلی (ICE) و یک یا چند موتور برقی کار می‌کنند. اما به طور کلی چند نوع هیبرید داریم؟

هیبرید موازی: همانطور که از نامش پیداست، هر زمان که موتورهای مختلف خودرو به موازات و در کنار هم کار کنند در این دسته قرار می‌گیرند. برای مثال در برخی از خودروهای هیبرید موازی، پیشرانه بنزینی چرخ‌های جلو و موتور یا موتورهای برقی، به چرخ‌های عقب نیرو می‌بخشند. در این نوع خودروها، همه موتورها همزمان روشن هستند و بنزین به موتور ICE و باتری‌ها به موتور الکتریکی جان می‌بخشند.

هیبرید سری: نوع دیگر خودروهای هیبرید هستند که در این نسخه، موتور بنزینی نقش ژنراتور را بازی می‌کند و با مبدلی که بر سر راه آن قرار گرفته، نیروی حاصل از احتراق بنزین را به برق تبدیل کرده و باتری‌ها را شارژ می‌کند. سپس باتری‌ها به موتورهای الکتریکی انرژی می‌بخشند و موتورهای الکتریکی محرک اصلی خودرو خواهند بود. این نوع خودروها اصولا از خودروهای هیبرید موازی مصرف سوخت پائین‌تری دارند، چرا که موتور بنزینی چندان زیر بار نیست و صرفا در زمان مورد نیاز، وظیفه شارژ کردن باتری‌ها را بر عهده دارند.

هیبرید سری-موازی: این نوع از سیستم‌های هیبرید که تحت عنوان هیبرید کامپلکس هم شناخته می‌شود، ترکیبی از دو سیستم مذکور است. به این صورت که در سرعت‌های پائین و زمانی که به قدرت زیادی نیاز نیست، موتورهای الکتریکی محرک خودرو هستند و در صورت نیاز باتری‌ها توسط موتور بنزینی شارژ می‌شود و زمانی که به شتاب‌گیری یا قدرت بیشتر در مواردی مثل حرکت در سربالایی نیاز داشته باشید، پیشرانه بنزینی استارت خورده و به کمک موتور الکتریکی می‌آید.

حال که انواع سیستم‌های هیبرید را شناختیم، بهتر است به این موضوع اشاره کنیم که در دنیای این نوع خودروها، زیرشاخه‌هایی همچون هیبرید خفیف (Mild Hybrid)، هیبرید قابل اتصال (Plug-in Hybrid) و… نیز وجود دارد که هر کدام از آن‌ها به نوعی از زیرمجموعه یکی از سه مورد گفته شده محسوب می‌شوند. اما در خودروی مورد بحث ما یعنی لاماری ایما HEV از سیستم هیبرید سری-موازی یا همان کامپلکس استفاده شده است که با ترکیبی از یک پیشرانه بنزینی یک و نیم لیتری توربو به همراه یک موتور برقی کار می‌کند. پک باتری‌های لیتیومی این خودرو ظرفیتی معادل 2KWh دارد و تنها با سیستم‌های بازیابی انرژی درونی شارژ می‌شود.

سیستم‌های بازیابی انرژی در لاماری ایما HEV

از آنجا که در خودروهای هیبرید، لازم است باتری‌ها شارژ کافی داشته باشند تا عملکرد بهینه خودرو را شاهد باشیم، مهندسین سیستم‌های متفاوتی را برای شارژ این نوع خودروها در نظر گرفته‌اند. البته لازم به ذکر است که در برخی از خودروهای هیبرید، همچون خودروهای تمام برقی یا EV درگاه شارژ داریم و باتری‌ها به صورت مستقیم از طریق ایستگاه شارژ یا شارژرهای خانگی نیز پر می‌شوند. اما با پیشرفت علم و تکنولوژی، بسیاری از خودروهای هیبرید مجهز به سیستم‌های درونی برای شارژ باتری‌ها در هنگام کار کردن شده‌اند که لاماری ایما HEV هم از این قاعده مستثنی نیست. در واقع همانطور که گفته شد، از آنجا که این خودرو یک هیبرید سری-موازی است و پلاگین نیست، تنها سیستم‌های داخلی موجب شارژ باتری‌های آن می‌شوند.

شارژ به وسیله خود موتور

موتورهای الکتریکی استفاده شده در اکثر خودروهای هیبرید، به غیر از این که خودرو را به حرکت درمی‌آورند، وظیفه شارژ کردن باتری‌ها را هم بر عهده دارند. بدین ترتیب می‌توان این موتورها را ترکیبی از ژنراتور و موتور دانست. از این رو، سیم‌پیچ مغناطیسی این نوع موتورها ساختاری منحصر به فرد دارند تا بتواند هر در جایگاه موتور (Motor) و هم ژنراتور (Generator) عمل کند. به این ترتیب که در سرعت‌های پائین و زمانی که به قدرت زیادی نیاز نداریم، موتور الکتریکی وظیفه به حرکت درآوردن خودرو را دارد و وقتی که باتری‌ها نیاز به شارژ شدن پیدا می‌کنند، پیشرانه بنزینی استارت خورده و از موتور الکتریکی به عنوان ژنراتور استفاده می‌کند تا شارژ باتری‌‎ها بازیابی شود. البته در برخی از خودروهای هیبرید، بیش از یک موتور الکتریکی داریم که در این صورت، یک موتور عمدتا به عنوان ژنراتور مورد استفاده قرار می‌گیرد و موتور دیگر وظیفه قدرت‌رسانی را دارد و در زمان پر بودن شارژ باتری‌ها، هر دو یا چند موتور الکتریکی به کمک پیشرانه بنزینی می‌روند تا بیشینه توان را داشته باشند. اما در لاماری ایما HEV با توجه به بهره‌گیری از تنها یک موتور الکتریکی، این موتور به صورت G/M کار می‌کند که هم وظیفه قوای محرکه را بر دوش دارد و هم در جایگاه ژنراتور عمل می‌کند.

بازیابی انرژی به وسیله ترمزگیری

بله درست خواندید! ترمزگیری! در خودروهای هیبرید، حتی از ترمز گرفتن شما هم برق تولید می‌شود. در خودروهای هیبرید سیستمی تحت عنوان Regenerative braking وجود دارد که به تبعیت از آن، در هنگام ترمزگیری یا زمانی که پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارید، انرژی جنبشی بازیافت می‌شود. به این صورت که موتور الکتریکی پیچیده اینگونه خودروها در زمان کاهش سرعت، و عدم نیاز به تولید قدرت، انرژی جنبشی را به الکتریسیته تبدیل کرده و باتری‌ها را شارژ می‌کنند. این در حالی است که در خودروهای عادی باسیستم ترمز عادی، این انرژی به گرما تبدیل می‌‎شود. نکته جالب اینجاست که این سیستم به کاهش استهلاک سیستم ترمز روغنی و عادی خودرو منجر می‌شود. البته باید به این موضوع توجه داشت که این سیستم در سرعت‌های پائین کارایی چندان زیادی ندارد و انرژی مورد نیاز در سرعت و دورهای بالا تامین می‌شود.