أنواع السيارات الهجينة: المتوازية والمتسلسلة المتوازية

تشهد مبيعات السيارات الهجينة ازدهارًا ملحوظًا، ولكن الأنظمة التي تعتمد عليها هذه السيارات ليست كلها متشابهة، حيث توجد 5 أنواع من تلك السيارات.

لكن ما نناقشه في ذلك التقرير هو نوعان فقط من السيارات الهجينة، وهي السيارات الهجينة بنظام Parallel وتعرف باسم المتوازية وأنظمة  Power-Split أو المتسلسلة المتوازية والتي تعرف باسم منقسمة الطاقة.

أنواع السيارات الهجينة

تم ابتكار السيارات الهجينة من أجل تقديم أداء مذهل في استهلاك الوقود على أرض الواقع. ولكن تحت غطاء المحرك، لا تتطابق جميع الأنظمة الهجينة.

فعلى الرغم من أنها تحقق الهدف نفسه من تحسين كفاءة استهلاك الوقود وتقليل العبء على المحرك، إلا أنه قد تبنت شركات صناعة السيارات مقاربات مختلفة لتحقيق ذلك.

توجد خمسة أنواع مختلفة من السيارات الهجينة، وهي:

1.  الهجينة الخفيفة - mild hybrids.
2. الهجينة القابلة للشحن بالقابس - plug-in hybrid.
3. والهجينة التسلسلية - series hybrids وتعرف أيضًا باسم باسم موسعات المدى أو E-REVs.
4. الهجينة المتوازية - parallel hybrids.
5. أنظمة هجينة منقسمة الطاقة - power-split hybrids، والتي تعرف أيضًا بأنها الأنظمة الهجينة المتسلسلة المتوازية.

الكثير من الأشخاص يخلطون بين هذه المصطلحات، مثلما يشيرون إلى أي سيارة هجينة بدون قابس على أنها "هجينة خفيفة".

في الواقع، يشير هذا المصطلح إلى سيارة مزودة بمولد بدء تشغيل بقوة 48 فولت، والذي يستخدم عمومًا محركًا كهربائيًا فقط لتعزيز عزم الدوران أو تحسين الكفاءة.

يمكن للسيارات الهجينة التقليدية عادةً تدوير العجلات بالكهرباء وحدها لفترة من الوقت، وتأتي بأنواع متوازية وتسلسلية وتقسيم القدرة.

أنواع الأنظمة الهجينة في السيارات

تعتبر سيارة هيونداي سانتا في الهجينة مثالًا على السيارة الهجينة المتوازية. بينما تعتبر تويوتا بريوس مثالًا كلاسيكيًا للسيارة الهجينة بتقسيم القدرة أو التسلسلية المتوازية.

تشترك هاتان السيارتان في الكثير من الخصائص، ولكنهما تختلفان بشكل كبير في نوع المكونات المستخدمة وطريقة عملها.

ما هي السيارة الهجينة المتوازية؟

من أبرز السيارات التي تملك نظام هجين متوازي أو نظام هجين Parallel hybrids، هي سيارة هيونداي سانتا في.

على الرغم من وجود هذا النظام منذ عقود، إلا أن جاذبيته وابتكاره لا يزالان قائِمين. فهو لا يزال نظامًا ذكيًا ومبتكرًا بطرق مختلفة.

تعتمد أحدث سيارة سانتا في هايبرد على محرك بنزين توربيني رباعي الأسطوانات سعة 1.6 لتر. ويقترن هذا المحرك بمحرك كهربائي بقوة 44.2 كيلووات وبطارية ليثيوم أيون سعة 1.5 كيلووات في الساعة. وتبلغ القوة الإجمالية للنظام 231 حصانًا وعزم الدوران 271 رطلًا للقدم.

يقع المحرك الكهربائي بين محرك البنزين وناقل الحركة بست سرعات. ويساعد قابض في عمل المحركين (البنزين والكهربائي) معًا أو بشكل مستقل لدفع العجلات، وهذا هو سبب تسميته بنظام الدفع الهجين المتوازي.

آلية عمل السيارات الهجينة المتوازية Parallel

لا يعمل المساعد الكهربائي في السيارات الهجينة المتوازية على تقليل تأخر استجابة محرك التوربو فحسب، مما يساعد السيارة على الانطلاق بسلاسة، بل يحسن أيضًا من كفاءة استهلاك الوقود.

ويتحقق ذلك من خلال نظام الكبح المتجدد الذي يعيد الطاقة الحركية إلى البطارية، والتي يعاد استخدامها عند الحاجة.

المحرك الكهربائي مصمم على شكل "حلقة دائرية"، حيث يقع القابض داخل المحرك لتحقيق أقصى استفادة من المساحة.

وكلاهما موجودان في مساحة صغيرة جدًا تبلغ 40 مليمترًا فقط بين المحرك وناقل الحركة، مما يدل على التصميم المدمج للغاية.

مكان بطارية نظام Parallel الهجين

على عكس سيارات تويوتا الهجينة حيث تُثبت البطارية أسفل المقاعد الخلفية، فإن بطارية سانتا في مثبتة في الجزء الخلفي الأيمن من الأرضية وتشغل مساحة صغيرة جدًا.

وتستخدم السيارة أيضًا ناقل حركة أوتوماتيكي بست سرعات تقليدي، وهذا هو الاختلاف الرئيسي بينها وبين نظام الهجين ذي توزيع القدرة.

ما هي السيارات الهجينة المتسلسلة المتوازية؟

اتجهت معظم شركات صناعة السيارات نحو الأنظمة الهجينة الـ Power-Split أو الأنظمة أو ما تعرف باسم الهجينة المتوازية المتسلسلة.

تشمل بعض الأمثلة على ذلك سيارات تويوتا RAV4 الهجينة، وهوندا CR-V وأكورد الهجينتين، وفورد إسكيب الهجينة.

في هذه السيارات، يوجه المحرك قوته عبر مجموعة تروس كوكبية. تستخدم هذه المجموعة ثلاثة أنواع من التروس بأحجام مختلفة ("الترس الشمسي" و"التروس الكوكبية" و"الترس الحلقي") وتعمل بسرعات متنوعة لدمج الطاقة القادمة من محرك البنزين والمحركات الكهربائية.

تُستخدم مجموعات التروس الكوكبية أيضًا في ناقلات الحركة الأوتوماتيكية التقليدية، ولكنها هنا تُستخدم لدمج مدخلين للطاقة.

آلية عمل الأنظمة الهجينة المتوازية المتسلسلة

يقوم المحرك بتدوير الترس الكوكبي، بينما يقوم المحرك الكهربائي بتدوير الترس الشمسي. ثم يتم توجيه الناتج من هاتين الوحدتين عبر الترس الحلقي نحو عمود الدوران والعجلات.

باستخدام هذا النظام، يمكن للمحرك أن يوجه الطاقة مباشرة إلى العجلات بنسب تروس ثابتة. ولكنه يستطيع أيضًا تغيير نسب التروس باستمرار عند تدخل المحرك الكهربائي، مما يجعل ناقل الحركة هذا متغيرًا باستمرار - ولهذا يُطلق عليه اسم ناقل الحركة الإلكتروني المتغير باستمرار (e-CVT).

سبب استخدام الأنظمة الهجينة المتسلسلة المتوازية في تويوتا

يكمن الاختلاف الكبير هنا في طريقة عمل ناقل الحركة. فبدلاً من استخدام نسب تروس ثابتة كما هو الحال في سيارة سانتا في هايبرد، تستخدم تويوتا RAV4 ناقل الحركة الإلكتروني المستمر التعشيق (e-CVT) لغرضين رئيسيين.

أولاً، يساعد المحرك على العمل ضمن نطاق دورات المحرك الأكثر كفاءة. وثانياً، يوفر محركاها الكهربائيان المزدوجان قوة أكبر وتوفيراً في استهلاك الوقود مقارنة بنظام المحرك الكهربائي الواحد الموجود في الأنظمة الهجينة المتوازية.

بدلاً من وجود ست نسب تروس منفصلة، يستطيع نظام [التقسيم الهجين للطاقة]، لكل سرعة وطلب عزم دوران من السائق، تحسين سرعة المحرك بشكل مثالي لتوصيل الطاقة إلى العجلات بأكثر الطرق كفاءة.

لهذا السبب، فإن سيارة RAV4 هايبرد XSE موديل 2025 الأعلى فئة أكثر كفاءة قليلاً في المدينة (41 ميلاً للغالون) مقارنة بحوالي 35 ميلاً للغالون في سيارة توسان هايبرد ليميتد.

ومع ذلك، فإن كفاءة النظامين مجتمعة في المدينة والطرق السريعة متشابهة إلى حد كبير. وتؤثر عوامل أخرى مثل أحجام الإطارات وأنماط القيادة أيضاً على الكفاءة.

إضافة إلى ذلك، لا يقتصر عمل النظام الهجين على ذلك فحسب، بل يساعد أيضًا في إعادة شحن البطارية ذات الجهد المنخفض لتشغيل الأنظمة الداخلية للسيارة مثل الإضاءة وتكييف الهواء.

تستخدم تويوتا أيضًا نظامًا أكثر تعقيدًا بثلاثة محركات في سياراتها الرياضية متعددة الاستخدامات الهجينة.

يوفر المحرك الكهربائي الثالث الموجود في الخلف نظام دفع رباعي إلكتروني في الظروف التي تقل فيها قوة الجر.

وهذا يلغي الحاجة إلى عمود نقل ميكانيكي إلى المحور الخلفي، ولكنه لا يزال يوفر كفاءة استثنائية في استهلاك الوقود.

في هذا التقرير، حاولنا تقديم ملخص عن نوعين من أنواع السيارات الهجينة، بما يساعدك على الفهم أكثر في حال رغبت في شراء سيارة هجينة.