تبلیغات
مهندسی مکانیک - خودرهای هیبریدی


Admin Logo
themebox Logo
نویسنده :مهندس باقری
تاریخ:یکشنبه 1390/11/30-01:04 ب.ظ

خودرهای هیبریدی

در ادامه مطلب ما بحث گسترده ای در رابطه با ماشین های هیبریدی و مقایسه آن با خوردوهای برقی و بنزینی همراه با عکس ترتیب داده ایم که امیدواریم مفید فایده در دنیای صنعتی بشر قرار گیرد.

ماشین های مدرن هیبریدی

بازدید در ادامه مطلب     

تاریخچه خودروی هیبریدی یك مهندس آمریكائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905، یك ماشین هیبریدی ساخت كه قادر بود در طی 10 ثانیه تا 25 مایل شتاب بگیرد. موتور این خودرو تركیبی از موتور بنزینی و موتور الكتریكی بود كه امروزه به عنوان موتور هیبریدی شناخته می‌شود. Piper در سه سال و نیم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفت سریع موتورهای احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنین قابلیت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی و مطرح نبودن آلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به این نوع خودروها شد. در پی بحران های نفتی سالهای 1970 دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال 1990 که كار اصولی با مشاركت

PNGV(Partnership for a New Generation Vehicle)l

در آمریكا آغاز گردی که این خودروها به طور جدّی پیگیری نشدند. امروزه خودروهای هیبریدی مورد توجه كمپانی های بزرگ جهان قرار گرفته اند كه از آن جمله می‌توان به شركتهایی مانند: تویوتا، هوندا، میتسوبیشی، فورد، فیات، جنرال موتورز، دایملر كرایسلر، نیسان ، پژو و ... اشاره نمود. توفیق این محصولات به حدی چشمگیر بوده كه از دسامبر سال 1997 تا ابتدای سال 2000 بیش از چهل هزار محصول پریوس كمپانی تویوتا به فروش رسیده است. خودروهای هیبریدی به وسیله دو منبع انرژی – یک واحد تبدیل انرژی (همچون یک موتور احتراق یا پیل سوختی) و یک وسیله ذخیره انرژی (همچون باتری ها یا فرا خازن ها)- توان می گیرند . واحد تبدیل انرژی امکان قدرت گرفتن از بنزین ، متانول ، گاز طبیعی فشرده ، هیدروژن یا سوخت های جانشین دیگر را دارد. خودروهای هیبریدی این پتانسیل را دارند که 2 تا 3 برابر راندمان بالاتری نسبت به خودروهای متداول داشته باشند. خودروهای هیبریدی می توانند دارای طراحی، موازی طراحی سری و یا ترکیبی از هر دو باشند. در یک طراحی موازی ، واحد تبدیل انرژی و سیستم محرکه الکتریکی مستقیما به چرخ های خودرو مرتبط شده اند. موتور اصلی برای رانندگی در بزرگراه ها استفاده می شود ، موتور الکتریکی توان اضافی را هنگام پیمودن سر بالایی ها ، شتاب گرفتن و مواقع دیگر که توان بالای خودرو نیاز باشد فراهم می آورد.در یک طراحی سری ، موتور اصلی به یک ژنراتور تولید کننده الکترسیته مرتبط است . الکتریسیته باتری هایی را شارژ می کند که موتور الکتریکی را که به چرخ ها توان می دهد به کار می اندازد. بر خلاف خودروهای الکتریکی ، خودروهای هیبریدی نیازی به اتصال به برق شهر ندارند. در عوض آنها با ترمز واکنشی یا ژنراتور شارژ می شوند. مقایسه عملكرد خودروهای برقی و خودروهای هیبریدی: خودروهای برقی گرچه به عنوان اولین راهكار برای كاهش میزان آلودگی معرفی گردیده اند اما به علت آنكه در سیكلهای رانشی طولانی با مشكل روبرو می شوند از این رو حضور موفّقی نداشته اند و در حقیقت با شكست مواجه گردیده اند .ایده خودروهای هیبریدی به علت استفاده از دو منبع انرژی در تولید سیستم محركه رانشی نه تنها مشكل آلودگی و مصرف سوخت را به حداقل رسانده بلكه مشكلات ناشی از خودروهای برقی خالص را حل نموده است .واین مزیت خودروهای هیبریدی نسبت به خودروهای برقی خالص می باشد.

ماشین‌‌های هیبریدی با توجه به قیمت‌های سرسام‌آور بنزین و آلودگی هوا طرفداران بیشتری پیدا کرده‌اند. اما این ماشین‌ها چگونه کار می‌کنند؟ موتورهای بنزینی خودروها یک مشکل اساسی دارند؛ برای اینکه امکان حرکت با حداکثر سرعت در بزرگراه‌ها را به شما بدهند، آنها را طوری طراحی کرده‌اند تا به حداکثر ظرفیت قدرت خود برسند. بنابراین هنگامی که خودروها در ترافیک سنگین به سختی جلو می‌روند، کارآیی یا راندمان آنها سقوط می‌کند. برای حل این مشکل موتورهای هیبرید (دوگانه) ساخته شده‌اند که از موقعیت‌هایی که به قدرت کم نیاز هست، از یک موتور برقی کم قدرت استفاده می‌کند و در موقعیت‌هایی با نیاز به قدرت زیاد، موتور بنزینی به کار می‌افتد. تغییر یافتن موتور محرک ماشین بین این دو نوع به طور خودکار صورت می‌گیرد. موتور بنزینی در حین چراغ ‌قرمز به سادگی خاموش می‌شود، و اغلب طوری طراحی شده است که در یک طیف محدود قدرت عمل می‌کند، و به این ترتیب کارآیی آن افزایش می‌یابد. باتری ماشین به وسیله موتور بنزینی مجددا شارژ می‌شود. ژنراتورهایی به ترمزها متصل هستند، می‌توانند که مقداری از اندازه حرکت ترمز کردن (که معمولا به صورت حرارت از دست می‌رود) را به برق برای شارژ کردن باتری‌ تبدیل کنند. البته در دنیای واقعی، قضایا پیچیده‌تر از اینهاست.

موتورهای هیبرید به سه دسته تقسیم می‌شوند:

هیبریدهای کامل full-court

این ماشین‌ها برای سرعت‌های کم و شرایط با شتاب کم از موتور برقی استفاده می‌کنند. هنگامی سرعت بالا می‌رود یا شتاب بیشتری مورد نیاز است، موتور بنزینی به کار می‌افتد. از جمله این ماشین‌ها می‌توان به تویوتای پریوس، مدل‌های هیبرید تویوتای کمری، شورولت تاهو، فورد اسکیپ، هوندای سیویک و نیسان آلتیما اشاره کرد.

هیبریدهای ملایم half-court

این هیبریدها پیچیدگی کمتری و کارآیی سوختی پایین‌تری دارند. این ماشین‌ها موتورهای بنزینی دارند که هنگام درجا کارکردن می‌‌توانند خاموش شوند، و معمولا یک موتور برقی دارند که قدرت ماشین را در مواقعی که از حالت ایستاده شتاب می‌گیرد یا در سربالایی حرکت می‌کند، قدرت ماشین را تقویت می‌کند. باتری به وسیله موتور بنزینی و ترمزها شارژمی‌شود.

موتورهای دو شاخ‌دار(plug-ins)

همه موتورهای هیبرید ی که تا به حال ذکر شدند، باتری‌هایشان را بوسیله موتور بنزینیشان شارژ می‌کنند، شما نمی‌توانید آنها را با دو شاخ به پریز برق وصل کنید و باتری‌شان را پر کنید. اما ماشین‌های برقی که در دهه ۱۹۹۰ مورد آزمایش قرار گرفتند، اینگونه بودند. اما مسافت کمی که قبل از نیاز به شارژ مجدد می پیمودند و زمان زیادی که باید صرف شارژ می‌شد، باعث شد آنها را از بازار کنار بگذارند. تنها ماشین هیبریدی که از این ایده هنوز استفاده می‌کند، شورولت ولت است. این ماشین دارای یک موتور برقی، یک باتری بزرگ و یک موتور بنزینی کوچک است. موتور بنزینی باتری را شارژ می‌کند که ماشین را به راه می‌اندازد. انواع دوشاخ دار ساترن وو و تویوتای پرویوس هم در حال ساخت هستند.

اجزاء خودروهای هیبریدی

یک ترکیب بهینه از اجزای مختلف هستند.یک نمونه خودرو هیبریدی را دیاگرام پایین می بینید.

کنترل کننده ها / موتور کشنده الکتریکی

سیستم های ذخیره کننده انرژی الکتریکی ، همچون باتری ها و فراخازن ها

واحد توان هیبریدی همچون موتور احتراق جرقه ای ، موتورهای انژکتور مستقیم احتراق تراکمی (دیزل) توربین های گازی و پیل های سوختی

سیستم های سوخت رسانی برای واحد توان هیبریدی

جعبه دنده (گیربکس)

کنترل کننده ها / موتورهای هیبریدی

موتورها کارگران پرکار سیستمهای خودروهای هیبریدی هستند ، یک موتور کشنده الکتریکی ، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی که چرخ های خودرو را به حرکت در می آورد تبدیل می کند.برخلاف خودروهای معمول که برای بدست آوردن گشتاور کامل ، موتور باید سرعت بگیرد موتور الکتریکی گشتاور کامل رادر سرعت های پایین نیز فراهم می کند. همین مشخصه شتاب غیر خطی عالی به خودرو می دهد . مشخصه های مهم موتور خودروی هیبریدی شامل کنترل خوب رانندگی، صدای کم و راندمان بالا می باشد. مشخصه های دیگر شامل انعطاف پذیری مربوط به نوسان ولتاژ و البته قابل قبول بودن قیمت تولید انبوه می باشد. تکنولوژی موتور جلو برنده برای کاربردهای خودروی هیبریدی شامل آهنربای دائمی ، القای جریان متناوب و موتورهای مقاومت مغناطیسی متغییر می باشد.    

خودروهای هیبریدی


باتری خودرو هیبریدی

 باتری ها یکی از اجزای ضروری خودروهای هیبریدی هستند . گر چه تعداد کمی از تولیدات خودروهای هیبریدی با باتریهای پیشرفته در بازار عرضه شده اند اما هیچ کدام از باتری های رایج یک ترکیب قابل قبول اقتصادی از توان ، راندمان انرژی و طول عمر را برای حجم بالای تولید خودرو ارائه نداده اند. ویژگیهای مطلوب باتریهای با توان بالا برای کاربردهای خودروهای هیبریدی شامل این موارد است : پیک و توان مخصوص تکانه بالا ، انرژی مخصوص بالای توان تکانه ، پذیرش شارژ بالا برای بیشینه کردن بهره بری ترمز واکنشی و طول عمر طولانی . روش ها و طراحی های در حال توسعه برای هماهنگی مجموعه به صورت الکتریکی و حرارتی ، روشهای دقیق در حال پیشرفت برای تعیین وضع شارژ باتری ، باتریهای بادوام در حال پیشرفت و قابلیت بازاریابی هستند.

باتری،باتری های هیبریدی،باتری های الکتریکی

فراخازن های خودروهای هیبریدی

 فراخازنها انرژی مخصوص بالاتری دارند و نوع قویتری از خازن های الکترولیتی هستند که انرژی را به عنوان شارژ الکتریسته ساکن ذخیره می کنند. فراخازنها سیسمتهای الکتروشیمیایی هستند که انرژی را در لایه ای از مایع قطبیده شده در سطح مشترک مابین یک الکترولیت رسانای یونی و یک الکترود رسانا ذخیره می کنند . ظرفیت ذخیره انرژی با افزایش مساحت سطح مشترک افزایش می یابد. فراخازنها به عنوان اولین ابزار برای کمک به توان موتور در شتاب گیری و سر بالایی رفتن هستند که به هملن خوبی بازیافت انرژی ترمزگسترش پیداکرده اند فراخازنها به صورت بالقوه به عنوان دومین شیوه ذخیره انرژی در خودروهای هیبریدی ، برای تامین توان بار گذاری باتری های شیمیایی سودمندند. الکتریسیته اضافی برای ثابت نگه داشتن ولتاژ در مواقعی که چگالی انرژی پایین است مورد نیاز است.

خازن ها،فرا خازن ها،عکس ذخیره انرژی









http://mecnic.mihanblog.com