زمان هیبریدی

در شرایطی که صرف همه پول برای وسایل نقلیه صرفاً الکتریکی دشوار است، اگر فقط به دلیل برد هنوز رضایت بخش، نقص باتری، شارژ طولانی مدت دردسرساز و نگرانی های وجدان محیطی، راه حل های هیبریدی به یک میانگین طلایی معقول تبدیل می شوند. این را می توان در نتایج فروش خودرو مشاهده کرد.

خودروی هیبریدی این وسیله نقلیه در یک سیستم معمولی مجهز شده است موتور و یک یا چند (1). درایو الکتریکی نه تنها برای کاهش مصرف سوخت، بلکه برای افزایش قدرت نیز قابل استفاده است. خودروهای هیبریدی مدرن استفاده از روش های اضافی برای بهبود بهره وری انرژی، مانند. در برخی از اجراها، از یک موتور احتراق داخلی برای تولید الکتریسیته برای تامین انرژی موتور الکتریکی استفاده می شود.

1. نمودار یک خودروی هیبریدی دیزلی-الکتریکی

در بسیاری از طرح های هیبریدی گازهای خروجی اگزوز همچنین با خاموش کردن موتور احتراق داخلی در هنگام پارک و روشن کردن مجدد آن در صورت نیاز کاهش می یابد. طراحان تلاش می کنند اطمینان حاصل کنند که تعامل با موتور الکتریکی عملکرد آن را بهینه می کند، به عنوان مثال، زمانی که یک موتور احتراق داخلی با سرعت کم کار می کند، راندمان آن پایین است، زیرا برای غلبه بر مقاومت خود به بیشترین انرژی نیاز دارد. در سیستم هیبریدی می توان از این ذخیره با افزایش سرعت موتور احتراق داخلی تا سطح مناسب برای شارژ باتری استفاده کرد.

تقریباً به اندازه ماشین ها قدمت دارد

تاریخچه خودروهای هیبریدی معمولاً از سال 1900 آغاز می شود، زمانی که فردیناند پورشه این مدل را در نمایشگاه جهانی پاریس ارائه کرد. هیبریدی Lohner-Porsche Mixte (2)، اولین وسیله نقلیه هیبریدی دیزلی-الکتریکی جهان. چند صد نسخه از این دستگاه بعدا فروخته شد. دو سال بعد، نایت نفتال یک ماشین مسابقه ای هیبریدی ساخت. در سال 1905، هانری پیپر هیبریدی را معرفی کرد که در آن یک موتور الکتریکی می توانست باتری ها را شارژ کند.

در سال 1915، شرکت وودز موتور خودرو، تولید کننده وسایل نقلیه الکتریکی، مدل Dual Power را با یک موتور احتراق داخلی 4 سیلندر و یک موتور الکتریکی ساخت. زیر سرعت 24 کیلومتر در ساعت، ماشین فقط روی موتور الکتریکی کار می کرد تا اینکه تا زمانی که باتری تمام شودو بالاتر از این سرعت موتور احتراق داخلی روشن شد که می توانست خودرو را تا 56 کیلومتر در ساعت شتاب دهد. Dual Power یک شکست تجاری بود. نسبت به قیمتش خیلی کند بود و رانندگی خیلی سخت بود.

در سال 1931، اریش گایچن خودرویی را پیشنهاد کرد که باتری های آن در هنگام پایین آمدن از تپه شارژ می شد. انرژی از یک سیلندر هوای فشرده تامین می شد که به لطف آن پمپ می شد انرژی جنبشی قطعات ماشین در حال سرازیری

Sبازیابی انرژی در هنگام ترمزگیرییک اختراع کلیدی از فناوری مدرن هیبریدی است که در سال 1967 توسط AMC برای American Motors توسعه یافت و ترمز بازسازی انرژی نامگذاری شد.

در سال 1989، آئودی ماشین آزمایشی Audi Duo را عرضه کرد. به موازات هم بود هیبرید بر اساس آئودی 100 آوانت کواترو. این خودرو به یک موتور الکتریکی 12,8 اسب بخار مجهز بود که محور عقب را به حرکت در می آورد. او انرژی می گرفت باتری نیکل کادمیوم. محور جلو توسط یک موتور 2,3 لیتری پنج سیلندر بنزینی با قدرت 136 اسب بخار هدایت می شد. هدف آئودی ساخت خودرویی بود که با موتور احتراق داخلی در خارج از شهر و موتور الکتریکی در شهر کار می کرد. راننده حالت احتراق یا حالت رانندگی الکتریکی را انتخاب کرده است. آئودی تنها ده نسخه از این مدل تولید کرد. علاقه کم مشتری به عملکرد پایین تر از آئودی 100 استاندارد به دلیل حجم کاری اضافی نسبت داده شد.

این پیشرفت از خاور دور حاصل شد

تاریخ ورود خودروهای هیبریدی به بازار و محبوبیت واقعی تنها سال 1997 است که وارد بازار ژاپن شد. تویوتا Prius (3). در ابتدا، این خودروها خریداران را عمدتاً در محافل حساس به محیط زیست یافتند. در دهه بعد، زمانی که قیمت نفت شروع به افزایش سریع کرد، وضعیت تغییر کرد. از نیمه دوم دهه گذشته، تولیدکنندگان دیگر نیز شروع به عرضه به بازار کردند مدل های هیبریدی، اغلب بر اساس راه حل های هیبریدی مجاز تویوتا است. در لهستان، پریوس در سال 2004 در نمایشگاه ها ظاهر شد. در همان سال نسل دوم پریوس و در سال 2009 نسل سوم عرضه شد.

او به دنبال تویوتا رفت هوندا، یکی دیگر از غول های خودروسازی ژاپنی. فروش مدل بینش (4)، یک هیبرید موازی جزئی، این شرکت در سال 1999 در ایالات متحده و ژاپن راه اندازی شد. این خودرو نسبت به محصول تویوتا به صرفه تر بود. نسل اول سدان پریوس در شهر 4,5 لیتر در 100 کیلومتر و در خارج از شهر 5,2 لیتر در هر 100 کیلومتر مصرف می کرد. هوندا اینسایت دو چرخ نسل اول 3,9 لیتر در 100 کیلومتر در شهر و 3,5 لیتر در 100 کیلومتر در خارج از شهر مصرف می کرد.

تویوتا نسخه های هیبریدی جدیدی از خودروها را عرضه کرد. تولید تویوتی اوریس هیبریدی در می 2010 آغاز شد. این اولین هیبریدی تولیدی در اروپا بود که کمتر از پریوس به فروش رسید. Auris Hybrid این درایو مشابه پریوس بود، اما مسافت پیموده شده گاز کمتر بود - 3,8 لیتر در 100 کیلومتر در سیکل ترکیبی.

تا می 2007، شرکت تویوتا موتور اولین میلیون خودروی هیبریدی خود را به فروش رساند. دو میلیون تا اوت 2009، 6 میلیون تا دسامبر 2013. در جولای 2015، تعداد کل تویوتا هیبریدی از 8 میلیون دستگاه گذشت. در اکتبر 2015، فروش تویوتا هیبریدی تنها در اروپا از یک میلیون دستگاه فراتر رفت. در سه ماهه اول سال 2019، هیبریدی ها قبلاً 50 درصد را تشکیل می دادند. فروش کل تویوتا در قاره ما. محبوب ترین مدل ها در این دسته، با این حال، Priuses بیشتر وجود دارد، اما به طور مداوم ترکیبی یاریس, C-HR هیبرید اوراز کرولا هیبریدی. تا پایان سال 2020، تویوتا قصد دارد 15 میلیون دستگاه هیبریدی بفروشد که به گفته این شرکت، این کار در ژانویه امسال انجام شده است. در آغاز. در حال حاضر در سال 2017، طبق گفته سازنده، 85 میلیون تن در جو منتشر شده است. دی اکسید کربن کمتر

در طول یک حرفه اصلی که بیش از دو دهه را در بر می گیرد هیبریدهای خودرویی نوآوری های جدید ظهور کرده است. هیوندای النترا LPI هیبریدی (5) که در ژوئیه 2009 در کره جنوبی به فروش رسید، اولین موتور هیبریدی احتراق داخلی بود که با LPG کار می کرد. الانترا یک هیبرید جزئی است که برای اولین بار از باتری های لیتیوم پلیمری استفاده می کند. النترا در هر 5,6 کیلومتر 100 لیتر بنزین مصرف می کرد و 99 گرم در هر کیلومتر COXNUMX تولید می کرد.₂. در سال 2012، پژو با عرضه 3008 Hybrid4 برای بازار اروپا، راه حل جدیدی ارائه کرد که اولین دیزل هیبریدی به تولید انبوه بود. به گفته سازنده، وانت هیبریدی 3008 3,8 لیتر در هر 100 کیلومتر سوخت دیزل مصرف می کرد و 99 گرم در هر کیلومتر دی اکسید کربن تولید می کرد.₂.

5. هیوندای النترا LPI هیبریدی

این مدل در نمایشگاه بین المللی خودرو نیویورک در سال 2010 ارائه شد. لینکلن MKZ هیبریدی، اولین نسخه هیبریدی که قیمتی مشابه نسخه معمولی همین مدل دارد.

تا آوریل 2020، از سال تاریخی 1997، بیش از 17 میلیون خودروی الکتریکی هیبریدی در سراسر جهان فروخته شده است. پیشرو بازار ژاپن است که تا مارس 2018 بیش از 7,5 میلیون دستگاه خودروی هیبریدی فروخت، پس از آن ایالات متحده که در مجموع 2019 میلیون دستگاه تا سال 5,4 فروخت و 2020 میلیون خودرو هیبریدی در اروپا تا جولای 3 فروخته شد. شناخته‌شده‌ترین نمونه‌های هیبریدی گسترده، علاوه بر پریوس، نسخه‌های هیبریدی سایر مدل‌های تویوتا هستند: آئوریس، یاریس، کمری و هایلندر، هوندا اینسایت، لکسوس GS450h، شورولت ولت، اوپل آمپرا، نیسان آلتیما هیبرید.

موازی، سری و مختلط

چندین جنس مختلف در حال حاضر تحت نام عمومی "هیبرید" پنهان شده اند. سیستم های محرکه و ایده هایی برای کارایی بیشتر باید به خاطر داشت که اکنون، با توسعه و پیشرفت طراحی، گاهی اوقات طبقه بندی های واضح با شکست مواجه می شوند، زیرا ترکیبی از راه حل های مختلف به اضافه اختراعات جدیدی استفاده می شود که خلوص تعریف را نقض می کند. بیایید با تقسیم بر پیکربندی درایو شروع کنیم.

W درایو ترکیبی موتور احتراق داخلی نوع موازی و موتور الکتریکی به صورت مکانیکی به چرخ های محرک متصل می شوند. یک خودرو ممکن است از یک موتور احتراق داخلی، یک موتور الکتریکی یا هر دو استفاده کند. این طرح استفاده می شود در خودروهای هوندا: بینش، مدنی، توافق. نمونه دیگری از چنین سیستمی دینام/استارت تسمه جنرال موتورز در شورولت مالیبو است. در بسیاری از مدل ها، موتور احتراق داخلی نیز به عنوان کار می کند ژنراتور برق.

درایوهای موازی که در حال حاضر در بازار شناخته شده اند از موتورهای احتراق داخلی کامل و موتورهای الکتریکی کوچکتر (تا 20 کیلو وات) و همچنین باتری های کوچک تشکیل شده اند. در این طرح ها، الکتروموتورها فقط باید موتور اصلی را پشتیبانی کنند و منبع اصلی قدرت نباشند. درایوهای هیبریدی موازی کارآمدتر از سیستم های مبتنی بر موتورهای احتراق داخلی با همان اندازه هستند، به ویژه در رانندگی در شهر و بزرگراه.

در یک سیستم هیبریدی متوالی، وسیله نقلیه مستقیماً توسط یک موتور الکتریکی هدایت می شود و یک موتور احتراق داخلی برای به حرکت درآوردن سیستم استفاده می شود. مولد جریان الکتریکی همچنین. مجموعه باتری ها در این سیستم معمولاً بسیار بزرگتر است که بر هزینه های تولید تأثیر می گذارد. اعتقاد بر این است که این ترتیب کارایی موتور احتراق داخلی را به خصوص در هنگام رانندگی در شهر افزایش می دهد. مثال ترکیبی سریال این نیسان e-Power است.

درایو هیبریدی مختلط ترکیبی از مزایای هر دو راه حل فوق - موازی و سریال. این «هیبریدهای هیبریدی» در مقایسه با سری که در سرعت های پایین و موازی که در سرعت های بالاتر بهینه هستند، از نظر عملکرد بهینه در نظر گرفته می شوند. با این حال، تولید آنها به عنوان مدارهای پیچیده تر گران تر از موتورهای موازی. تولید کننده غالب پیشرانه های ترکیبی هیبریدی تویوتا است. آنها در تویوتا و لکسوس، نیسان و مزدا (بیشتر تحت لیسانس تویوتا)، فورد و جنرال موتورز استفاده می شوند.

نیروی حاصل از دو موتور احتراق داخلی و یک موتور موازی را می توان با استفاده از دستگاهی از نوع (توزیع کننده نیرو) که مجموعه ای ساده از چرخ دنده های سیاره ای است به چرخ محرک منتقل کرد. شفت موتور احتراق داخلی به دوشاخه چرخ دنده های سیاره ای گیربکس، ژنراتور الکتریکی - با دنده مرکزی خود، و موتور الکتریکی از طریق گیربکس - با چرخ دنده خارجی، که گشتاور از آن به چرخ ها منتقل می شود، متصل می شود. این به شما امکان می دهد تا قسمت را منتقل کنید سرعت چرخش و گشتاور موتور احتراق داخلی به چرخ ها و بخشی به ژنراتور. در نتیجه موتور می‌تواند بدون توجه به سرعت خودرو در محدوده بهینه RPM کار کند، مثلاً هنگام استارت زدن، و جریان تولید شده توسط دینام برای تغذیه موتور الکتریکی استفاده می‌شود که گشتاور بالای آن توسط موتور احتراق داخلی برای به حرکت درآوردن چرخ‌ها حفظ می‌شود. کامپیوتری که عملکرد کل سیستم را هماهنگ می کند، بار روی ژنراتور و منبع تغذیه موتور الکتریکی را تنظیم می کند و در نتیجه عملکرد گیربکس سیاره ای را کنترل می کند. انتقال متغیر پیوسته الکترومکانیکی. در هنگام کاهش سرعت و ترمز، موتور الکتریکی به عنوان یک ژنراتور برای شارژ باتری عمل می کند و هنگام راه اندازی موتور احتراق داخلی، ژنراتور به عنوان یک ژنراتور عمل می کند. پيش غذا.

W درایو هیبریدی کامل ماشین می تواند به تنهایی از موتور یا با باتری به تنهایی یا هر دو تغذیه شود. نمونه هایی از چنین سیستمی هستند Hybrid Synergy Drive Toyoty، سیستم هیبریدی آب کم عمق, حالت دوگانه هیبریدی تولید جنرال موتورز/کریستلنمونه های خودرو: تویوتا پریوس، تویوتا اوریس هیبریدی، فورد اسکیپ هیبریدی، و لکسوس RX400h، RX450h، GS450h، LS600h و CT200h. این خودروها به باتری های بزرگ و کارآمد نیاز دارند. با استفاده از مکانیزم اشتراک قدرت، وسایل نقلیه انعطاف پذیری بیشتری را به قیمت افزایش پیچیدگی سیستم به دست می آورند.

هیبرید جزئی در اصل، این یک ماشین معمولی با استارت طولانی است که به موتور احتراق داخلی اجازه می دهد تا هر بار که ماشین در سراشیبی حرکت می کند خاموش شود، ترمز کند یا متوقف شود و در صورت لزوم به سرعت موتور را روشن کند.

پيش غذا معمولاً بین موتور و گیربکس نصب می شود و جایگزین مبدل گشتاور می شود. انرژی اضافی در هنگام احتراق فراهم می کند. لوازم جانبی مانند رادیو و تهویه مطبوع را می توان در زمانی که موتور احتراقی کار نمی کند روشن کرد. باتری ها هنگام ترمز شارژ می شوند. در مقایسه با هیبریدهای کامل هیبریدهای جزئی دارای باتری های کوچکتر و موتور الکتریکی کوچکتر هستند. بنابراین وزن خالی آنها و هزینه تولید آنها کمتر است. نمونه ای از این طراحی شورولت سیلورادو هیبریدی فول سایز بود که در سال های 2005-2007 تولید شد. او تا 10 درصد پس انداز کرد. هنگام خاموش و روشن کردن موتور احتراق داخلی و بازیابی انرژی در هنگام ترمزگیری.

ترکیبی از هیبرید و الکتریکی

به دسته دیگری از هیبریدها باید زمان بیشتری داده شود، که از برخی جهات گام دیگری به سمت "الکتریکی خالص" است. اینها وسایل نقلیه هیبریدی (PHEV) هستند که در آنها باتری ها برای درایو برقی همچنین می تواند از یک منبع خارجی شارژ شود (6). بنابراین، PHEV را می توان ترکیبی از یک خودروی هیبریدی و یک خودروی الکتریکی در نظر گرفت. مجهز است دوشاخه شارژ. در نتیجه باتری ها نیز چندین برابر بزرگتر هستند و این بدان معناست که امکان نصب موتور الکتریکی قوی تری وجود دارد.

6. نمودار یک خودروی هیبریدی

در نتیجه، خودروهای هیبریدی نسبت به هیبریدی‌های کلاسیک سوخت کمتری مصرف می‌کنند، معمولاً می‌توانند حدود 50 تا 60 کیلومتر "با جریان" بدون راه‌اندازی موتور حرکت کنند و همچنین عملکرد بهتری دارند، زیرا هیبریدی‌ها اغلب قدرتمندترین گزینه‌ها هستند. این مدل.

برد یک وسیله نقلیه الکتریکی PHEV چندین برابر بیشتر از یک خودروی هیبریدی بدون این ویژگی است. این چند ده کیلومتر برای سفر در شهر، محل کار یا فروشگاه کافی است. به عنوان مثال، در Skoda Superb iV (7) باتری می تواند تا 13 کیلووات ساعت برق ذخیره کند که بردی تا 62 کیلومتر را در حالت انتشار صفر فراهم می کند. به لطف این، وقتی هیبریدی خود را در خانه پارک می کنیم و به خانه بازمی گردیم، می توانیم به میانگین مصرف سوخت 0 لیتر در 100 کیلومتر دست پیدا کنیم. موتور احتراق داخلی از شارژ باتری در مکانی که دسترسی به منبع برق وجود ندارد محافظت می کند و البته به شما این امکان را می دهد که در سفرهای طولانی نگران برد نباشید.

7. Skoda Superb iV هیبریدی در حین شارژ

به یک اندازه مهم هیبریدهای نوع مجهز به موتورهای الکتریکی قدرتمند Skoda Superb iV پارامترهای آن 116 اسب بخار است. و 330 نیوتن متر گشتاور. به لطف این، خودرو نه تنها بلافاصله شتاب می گیرد (موتور الکتریکی بدون توجه به سرعتی که در حال حاضر دارد ماشین را به همان سرعت حرکت می دهد)، زیرا اشکودا گزارش می دهد که Superb در 60 ثانیه به 5 کیلومتر در ساعت می رسد، بلکه همچنین می تواند خودرو را تا 140 کیلومتر در ساعت شتاب دهد - این به شما امکان می دهد بدون استرس و در حالت آلایندگی صفر رانندگی کنید، به عنوان مثال در جاده های کمربندی یا بزرگراه ها.

هنگام رانندگی، ماشین معمولاً از هر دو موتور نیرو می گیرد (موتور احتراق داخلی با برق کار می کند، بنابراین سوخت کمتری نسبت به خودروهای معمولی مصرف می کند)، اما وقتی گاز را رها می کنید، ترمز می کنید یا با سرعت ثابت رانندگی می کنید، موتور درون سوز موتور احتراقی موتور را خاموش می کند و تنها پس از آن موتور الکتریکی چرخ ها را به حرکت در می آورد بنابراین ماشین درست مثل کار می کند هیبرید کلاسیک و انرژی را به همان روش بازیابی می کند - با هر ترمز، انرژی بازیابی می شود و به شکل جریان الکتریکی به باتری ها می رود. در آینده، دقیقاً برای اطمینان از خاموش شدن بیشتر موتور احتراق داخلی عمل می کند.

اولین خودروی هیبریدی پلاگین توسط سازنده چینی BYD Auto در دسامبر 2008 به بازار عرضه شد. این مدل F3DM PHEV-62 بود. اولین نسخه هیبریدی پلاگین محبوب ترین خودروی الکتریکی جهان، شورولت ولتدر سال 2010 صورت گرفت. تی.اویوتا در سال 2012 به نمایش درآمد.

در حالی که همه مدل ها به یک شکل عمل نمی کنند، اکثر آنها می توانند در دو یا چند حالت کار کنند: "تمام الکتریکی" که در آن موتور و باتری تمام انرژی خودرو را تامین می کنند و "هیبریدی" که هم از برق و هم از بنزین استفاده می کند. PHEV ها معمولاً در حالت تمام الکتریکی کار می کنند و با برق کار می کنند تا زمانی که باتری تمام شود. برخی از مدل ها پس از رسیدن به سرعت هدف در بزرگراه، معمولاً حدود 100 کیلومتر در ساعت، به حالت هیبریدی تغییر می کنند.

به غیر از Skoda Superb iV که در بالا توضیح داده شد، معروف ترین و محبوب ترین مدل های هیبریدی کیا نیرو PHEV، هیوندای آیونیک پلاگین، BMW 530e و X5 xDrive45e، مرسدس E 300 ei E 300 de، ولوو XC60 شارژ، فورد کوگا PHEV، آئودی هستند. Q5 TFSI e، پورشه کاین E-Hybrid.

هیبریدها از اعماق دریا تا آسمان

شایان ذکر است که درایو ترکیبی نه تنها در بخش اتومبیل و به طور کلی اتومبیل استفاده می شود. مثلا سیستم های محرک هیبریدی استفاده کنید موتورهای دیزلی یا توربوالکتریک برای تامین انرژی لکوموتیوهای راه آهن، اتوبوس ها، کامیون ها، ماشین های متحرک هیدرولیک و کشتی ها.

در سازه های بزرگ معمولاً به این صورت است موتور دیزل/توربین یک ژنراتور الکتریکی را به حرکت در می آورد یا پمپ هیدرولیککه یک موتور الکتریکی/هیدرولیک را به حرکت در می آورد. در خودروهای بزرگتر، تلفات نسبی توان کاهش می‌یابد و مزایای توزیع نیرو از طریق کابل‌ها یا لوله‌ها به جای اجزای مکانیکی آشکارتر می‌شود، به‌ویژه زمانی که نیرو به سیستم‌های محرک متعدد مانند چرخ‌ها یا ملخ‌ها منتقل می‌شود. تا همین اواخر، وسایل نقلیه سنگین دارای منبع کمی از انرژی ثانویه بودند، مانند انباشتگرها/انباشته های هیدرولیک.

برخی از قدیمی ترین طرح های هیبریدی بودند محرکه های زیردریایی غیر هسته ایبا دیزل خام و باتری های زیر آب کار می کند. به عنوان مثال، زیردریایی های جنگ جهانی دوم از هر دو سیستم سریال و موازی استفاده می کردند.

طرح های کمتر شناخته شده، اما نه کمتر جالب توجه هستند هیبریدهای سوخت هیدرولیک. در سال 1978، دانش آموزان مرکز فنی و حرفه ای هنپین مینه سوتا در مینیاپولیس یک فولکس واگن بیتل را به هیبرید بنزینی هیدرولیک با قطعات تمام شده در دهه 90، مهندسان آمریکایی از آزمایشگاه EPA یک گیربکس "پترو هیدرولیک" را برای یک سدان معمولی آمریکایی توسعه دادند.

این خودروی آزمایشی در چرخه های رانندگی مختلط شهری و بزرگراهی به سرعت حدود 130 کیلومتر در ساعت رسید. شتاب 0 تا 100 کیلومتر در ساعت با استفاده از موتور 8 لیتری دیزل 1,9 ثانیه بود. EPA تخمین زد که قطعات هیدرولیک تولید انبوه تنها 700 دلار به قیمت خودرو اضافه کرد. آزمایش EPA طراحی هیبریدی بنزینی-هیدرولیک فورد اکسپدیشن را آزمایش کرد که 7,4 لیتر سوخت در هر 100 کیلومتر در ترافیک شهری مصرف می کرد. شرکت پیک ایالات متحده UPS در حال حاضر با استفاده از این فناوری دو کامیون را راه اندازی می کند (8).

8. هیبرید هیدرولیک در سرویس یو پی اس

ارتش آمریکا در حال آزمایش است شاسی بلندهای هیبریدی هاموی از سال 1985 ارزیابی‌ها نه تنها به دینامیک بیشتر و مصرف سوخت بیشتر اشاره کردند، بلکه به عنوان مثال، امضای حرارتی کوچک‌تر و عملکرد آرام‌تر این ماشین‌ها را نیز ذکر کردند، که همانطور که ممکن است حدس بزنید، می‌تواند در کاربردهای نظامی اهمیت زیادی داشته باشد.

فرم اولیه سیستم رانش هیبریدی برای حمل و نقل دریایی کشتی هایی با بادبان روی دکل ها وجود داشت و موتور بخار زیر عرشه مثال دیگری قبلاً ذکر شد زیردریایی دیزلی برقی. سیستم‌های پیش‌ران هیبریدی جدیدتر، اگرچه دوباره قدیمی‌تر، برای کشتی‌ها شامل بادبادک‌های بزرگ از شرکت‌هایی مانند SkySails است. بکسل بادبادک آنها می توانند در ارتفاعات چندین برابر بالاتر از بلندترین دکل های کشتی پرواز کنند و بادهای قوی تر و پایدارتر را مهار کنند.

کانسپت های هیبریدی بالاخره راه خود را به هوانوردی پیدا کردند. به عنوان مثال، نمونه اولیه هواپیما (9) مجهز به سیستم غشایی قابل تعویض هیبریدی (PEM) تا منبع تغذیه موتورکه به یک پروانه معمولی متصل است. پیل سوختی تمام نیرو را برای فاز کروز فراهم می کند. در طول برخاستن و صعود، پرقدرت‌ترین بخش پرواز، این سیستم از باتری‌های لیتیوم یونی سبک وزن استفاده می‌کند. این هواپیمای نمایشی نیز موتور گلایدر دیمونا است که توسط شرکت اتریشی Diamond Aircraft Industries ساخته شده است که تغییراتی را در طراحی هواپیما انجام داده است. این هواپیما با طول بال های 16,3 متری می تواند با استفاده از انرژی دریافتی از پیل سوختی با سرعتی در حدود 100 کیلومتر در ساعت پرواز کند.

9 هواپیمای نمایشگر پیل سوختی بوئینگ

همه چیز صورتی نیست

غیرقابل انکار است که به دلیل پیچیدگی طراحی خودروهای هیبریدی نسبت به خودروهای معمولی، کاهش آلایندگی خودروها بیش از آن این آلاینده ها را جبران می کند. خودروهای هیبریدی می توانند انتشار آلاینده های مه دود را تا 90 درصد کاهش دهند. و انتشار کربن را به نصف کاهش دهد.

اگر چه خودروی هیبریدی مصرف سوخت کمتری نسبت به خودروهای معمولی، همچنان نگرانی در مورد اثرات زیست محیطی باتری خودروهای هیبریدی وجود دارد. اکثر باتری های خودروهای هیبریدی امروزه به یکی از دو نوع تقسیم می شوند: نیکل-فلز هیدرید یا لیتیوم-یون. با این حال، هر دو هنوز نسبت به باتری‌های سرب، که در حال حاضر اکثر باتری‌های استارت در خودروهای بنزینی را تشکیل می‌دهند، سازگارتر با محیط زیست هستند.

در اینجا لازم به ذکر است که داده ها بدون ابهام نیستند. سمیت عمومی و سطوح قرار گرفتن در معرض محیطی باتری های نیکل هیدرید در نظر گرفته شده است بسیار کمتر از مورد باتری های اسید سرب یا استفاده از کادمیوم منابع دیگر می گویند که باتری های نیکل هیدرید فلزی بسیار سمی تر از باتری های سرب اسیدی هستند و بازیافت و دفع ایمن آن بسیار سنگین تر است. ترکیبات مختلف نیکل محلول و نامحلول، مانند کلرید نیکل و اکسید نیکل، اثرات سرطان زایی شناخته شده ای دارند که در آزمایشات حیوانی تایید شده است.

باتری litowo-jonowe آنها در حال حاضر یک جایگزین جذاب در نظر گرفته می شوند زیرا دارای بالاترین چگالی انرژی نسبت به هر باتری هستند و می توانند بیش از سه برابر سلول های باتری NiMH ولتاژ تولید کنند و در عین حال حجم بالایی را حفظ کنند. انرژی الکتریکی. این باتری‌ها همچنین قدرت بیشتری تولید می‌کنند و کارآمدتر هستند، تا حد زیادی از اتلاف انرژی جلوگیری می‌کنند و دوام بالاتری را ارائه می‌کنند، با نزدیک شدن به عمر باتری یک خودرو. علاوه بر این، استفاده از باتری های لیتیوم یون وزن کلی خودرو را کاهش می دهد و همچنین به شما اجازه می دهد تا 30 درصد را دریافت کنید. بهبود مصرف سوخت نسبت به خودروهای بنزینی، همراه با کاهش انتشار COXNUMX₂.

متأسفانه، فناوری‌های مورد بررسی به موادی که به سختی پیدا می‌شوند و گران‌تر هستند، وابسته هستند. پایین طراحی موتور و سایر بخش‌های خودروهای هیبریدی از جمله به فلزات خاکی کمیاب نیاز دارند. مثلا دیسپروزیم، عنصر خاکی کمیاب مورد نیاز برای تولید انواع موتورهای الکتریکی پیشرفته و سیستم های باتری در سیستم های محرکه هیبریدی. یا نئودیمیم، یکی دیگر از فلزات خاکی کمیاب که جزء کلیدی آهنرباهای با استحکام بالا است که در موتورهای الکتریکی آهنربای دائم استفاده می شود.

تقریباً تمام خاک های کمیاب در جهان عمدتاً از چین می آیند. چندین منبع غیر چینی مانند دریاچه هویداس در شمال کانادا یا کوه ولد در استرالیا در حال حاضر در حال توسعه است. اگر راه‌حل‌های جایگزین پیدا نکنیم، چه در قالب ذخایر جدید و چه موادی که جایگزین فلزات کمیاب شوند، مطمئناً افزایش قیمت مواد وجود خواهد داشت. و این می تواند برنامه های کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را با حذف تدریجی بنزین از بازار منحرف کند.

علاوه بر افزایش قیمت ها، مشکلات اخلاقی نیز وجود دارد. در سال 2017، گزارش سازمان ملل موارد سوء استفاده را فاش کرد کودکان در معادن کبالتیک ماده خام بسیار مهم برای فناوری های سبز ما، از جمله آخرین نسل موتورهای الکتریکی در جمهوری دموکراتیک کنگو (DCR). جهان در مورد کودکانی که مجبور به کار در معادن کبالت کثیف، خطرناک و اغلب سمی شده بودند، از سن چهار سالگی یاد گرفت. سازمان ملل تخمین می زند که سالانه حدود هشتاد کودک در این معادن جان خود را از دست می دهند. روزانه 40 خردسال مجبور به کار شدند. گاهی اوقات این قیمت کثیف هیبریدهای خالص ماست.

نوآوری های لوله اگزوز دلگرم کننده است

با این حال، خبرهای خوبی برای وجود دارد روش های ترکیبی و تمایل کلی به خودروهای تمیزتر. محققان اخیراً یک مورد امیدوارکننده و شگفت‌انگیز ایجاد کرده‌اند اصلاح ساده موتورهای دیزلیکه می تواند با محرک الکتریکی در سیستم های هیبریدی ترکیب شود. درایوهای دیزلی این می تواند آنها را کوچکتر، ارزان تر و نگهداری آسان تر کند. و مهمتر از همه، آنها تمیزتر خواهند بود.

چارلز مولر و سه تن از همکارانش در مرکز تحقیقات آزمایشگاه ملی ساندیا روی اصلاحیه ای به نام تزریق سوخت کانالی (DFI-) کار می کردند. این بر اساس اصل ساده یک مشعل Bunsen است. دانشمندان می گویند DFI می تواند انتشار گازهای گلخانه ای و تمایل DPF به مسدود شدن دوده را کاهش دهد. به گفته مولر، اختراع او حتی می تواند فواصل تعویض روغن را با کاهش میزان دوده در میل لنگ افزایش دهد.

پس چگونه کار می کند؟ نازل در گازوئیل معمولی مخلوط های غنی را در مناطق محفظه احتراق ایجاد می کنند. با این حال، به گفته دانشمندان، این مناطق حاوی دو تا ده برابر بیشتر از سوخت لازم برای احتراق کامل آن هستند. با چنین سوخت اضافی در دمای بالا، باید تمایل به تشکیل مقدار زیادی دوده وجود داشته باشد. نصب کانال های DFI امکان احتراق کارآمد سوخت دیزل را با تشکیل دوده کم یا بدون تشکیل می دهد. مولر در نشریه ای در مورد فناوری جدید توضیح می دهد: "مخلوط های ما حاوی سوخت کمتری هستند."

کانال هایی که آقای مولر در مورد آنها صحبت می کند لوله هایی هستند که در فاصله کوتاهی از جایی که از سوراخ های نازل خارج می شوند نصب شده اند. آنها در قسمت زیرین سرسیلندر در کنار انژکتور نصب می شوند. مولر معتقد است که آنها در نهایت از یک آلیاژ مقاوم در برابر دمای بالا ساخته می شوند تا در برابر انرژی گرمایی احتراق مقاومت کنند. با این حال، به گفته وی، هزینه های اضافی مربوط به اجرای اختراع توسعه یافته توسط تیم او ناچیز خواهد بود.

هنگامی که یک سیستم احتراق دوده کمتری تولید می کند، می توان از آن به طور موثرتری استفاده کرد. سیستم گردش مجدد گازهای خروجی (EGR) برای کاهش اکسیدهای نیتروژن، NOx. به گفته توسعه دهندگان این راه حل، این می تواند میزان دوده و NOx خارج شده از موتور را به یک دهم سطح فعلی کاهش دهد. آنها همچنین خاطرنشان می کنند که مفهوم آنها به کاهش انتشار CO کمک می کند.₂ و سایر موادی که باعث گرم شدن کره زمین می شوند.

موارد فوق نه تنها سیگنالی است مبنی بر اینکه شاید ما به این سرعت با موتورهای دیزلی خداحافظی نکنیم که بسیاری قبلاً از آن دست کشیده اند. نوآوری در فناوری محرک احتراق ادامه تفکر پشت محبوبیت فزاینده هیبریدی ها است. این یک استراتژی از گام های کوچک است که به تدریج بار محیط زیست را از وسایل نقلیه کاهش می دهد. خوب است بدانید که نوآوری در این راستا نه تنها در بخش الکتریکی هیبریدی، بلکه در سوخت نیز ظاهر می شود.