اين خودروها هرگز نياز به اتصال به برق ندارند.اين انعطاف پذيري ذاتي خودروهاي هيبريدي آنها را براي ناوگان حمل و نقل ومصرف شخصي مناسب كرده است خودرو هاي هيبريدي مي توانند سرعت و مسافت بيشتري نسبت به انواعي كه موتورهاي درون ساز دارند داشته باشند، با اين حسن بزرگ كه شارژباتري هايش هرگز تمام نمي شود بازدهي اين خودروهابسيار بالا بوده و ميزان توليد آلودگي شان كاهش يافته است. به همين دليل بسياري از كارخانه ها از سال 1999 توليد خودروهاي هيبريدي را به صورت انبوه آغاز كرده اند.

تاريخچه خودروي هيبريدي

يك مهندس آمريكائي به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 يك ماشين هيبريدي ساخت كه قادر بود در طي 10 ثانيه تا 25 مايل شتاب بگيرد. موتور اين خودرو تركيبي از موتور بنزيني و موتور الكتريكي بود كه امروزه به عنوان موتور هيبريدي شناخته مي‌شود. Piper در سه سال و نيم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پيشرفت سريع موتورهاي احتراق داخلي با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنين قابليت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پايين بودن قيمت سوختهاي فسيلي و مطرح نبودن آلودگي محيط زيست، سبب عدم توجه به اين نوع خودروها شد. در پي بحرانهاي نفتي سالهاي 1970 دوباره اين خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولي تا سال 1990 كه كار اصولي با مشاركت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمريكا آغاز گرديد، اين خودروها به طور جدي پيگيري نشدند.
امرزه خودروهاي هيبريدي مورد توجه كمپانيهاي بزرگ جهان قرار گرفته اند كه از آن جمله مي‌توان به شركتهايي مانند: تويوتا، هندا، ميتسوبيشي، فورد، فيات، جنرال موتورز، دايملر كرايسلر، نيسان و پژو و ... اشاره نمود. توفيق اين محصولات به حدي چشمگير بوده كه از دسامبر سال 1997 تا ابتداي سال 2000 بيش از چهل هزار محصول پريوس كمپاني تويوتا به فروش رسيده است.

خودروهاي هيبريدي به وسيله دو منبع انرژي – يك واحد تبديل انرژي (همچون يك موتور احتراق يا پيل سوختي) و يك وسيله ذخيره انرژي (هم چون باتري هل يا فرا خازن ها)- توان مي گيرند . واحد تبديل انرژي امكان قدرت گرفتن از بنزين ، متانول ، گاز طبيعي فشرده ، هيدروژن يا سوخت هاي جانشين ديگر را دارد. خودروهاي هيبريدي اين پتانسيل را دارنئ كه 2 تا 3 برابر راندمان بالاتري نسبت به خودروهاي متداول داشته باشند. خودروهاي هيبريدي مي توانند داراي طراحي موازي طراحي سري يا تركيبي از هر دو باشند. در يك طراحي موازي ، واحد تبديل انرژي و سيستم محركه الكتريكي مستقيما به چرخ هاي خودرو مرتبط شده اند. موتور اصلي براي رانندگي در بزرگراه ها استفاده مي شود ، موتور الكتريكي توان اضافي را هنگام پيمودن سر بالايي ها ، شتاب گرفتن و مواقع ديگر كه توان بالاي خودرو نياز باشد فراهم مي آورد.در يك طراحي سري ، موتور اصلي به يك ژنراتور توليد كننده الكترسيته مرتبط است . الكتريسيته باتري هايي را شارژ مي كند كه موتور الكتريكي را كه به چرخ ها توان مي دهد به كار مي اندازد. بر خلاف خودروهاي الكتريكي ، خودروهاي هيبريدي نيازي به اتصال به برق شهر ندارند. در عوض آنها با ترمز واكنشي يا ژنراتور شارژ مي شوند.

اجزاء خودروهاي هيبريدي
خودروهاي هيبريدي يك تركيب بهينه از اجزاي مختلف هستند.يك نمونه خودرو هيبريدي را دياگرام بالا مي بينيد.

كنترل كننده ها / موتور كشنده الكتريكي

سيستم هاي ذخيره كننده انرژي الكتريكي ، همچون باتري ها و فراخازن ها

واحد توان هيبريدي همچون موتور احتراق جرقه اي ، موتورهاي انژكتور مستقيم احتراق تراكمي )ديزل) توربين هاي گازي و پيل هاي سوختي

سيستم هاي سوخت رساني براي واحد توان هيبريدي

جعبه دنده (گيربكس(

براي كمك به گازهاي خروجي و بهبود كارايي هاي خودرو ، اجزاء وسيستم هاي زير بواسطه تحقيق و توسعه اصلاح شدند :

سيستم هاي كنترل گازهاي خارجي

مديريت انرژي وكنترل سيستم ها

مديريت حرارتي اجزاء

وزن پايين وايرو ديناميك بدنه / شاسي

مقاومت غلطشي پايين (شامل طراحي بدنه وتايرها (

كاهش بار لوازم اضافي

كنترل كننده ها / موتورهاي هيبريدي

موتورهاي كارگران پر كار سيستمهاي راننده خودروهاي هيبريدي هستند ، يك موتور كشنده الكتريكي ، انرژي الكتريكي واحد ذخيره انرژي را به انرژي مكانيكي كه چرخ هاي خودرو را به حركت در مي آورد.بر خلاف خودروهاي معمول كه براي بدست آوردن گشتاور كامل ، موتور بايد سرعت بگيرد موتور الكتريكي گشتاور كامل رادر سرعت هاي پايين ني فراهم مي كند. همين مشخصه شتاب غير خطي عالي به خودرو مي دهد . مشخصه هاي مهم موتور خودروي هبريدي شامل كنترل خوب رانندگي با خطاي مجاز صداي كم وراندمان بالا مي باشد. مشخصه هاي ديگر شامل انعطاف پذيري مربوط به نوسان ولتاژ و البته قابل قبول بودن قيمت توليد انبوه مي شود. تكنولوژي موتور جلو برنده براي كاربردهاي خودروي هيبريدي شامل آهنرباي دائمي ، القاي جريان متناوب و موتورهاي مقاومت مغناطيسي متغيير مي باشد.

باتري خودرو هيبريدي

باتري ها يك از اجزاي ضروري خودروخهاي هيبريدي هستند . گر چه تعداد كمي از توليدات خودروهاي هيبريدي با باتريهاي پيشرفته در بازار عرضه شده اند اما هيچ كدام از باتري هاي رايج يك تركيب قابل قبول اقتصادي از توان ، راندمان انرژي و طول عمر را براي حجم بالاي توليد خودرو ارائه نداده اند. ويژگيهاي مطلوب باتريهاي با توان بالا براي كاربردهاي خودروهاي هيبريدي شامل اين موارد است : پيك و توان مخصوص تكانه بالا ، انرژي مخصوص بالاي توان تكانه ، پذيرش شارژ بالا براي بيشينه كردن بهره بري ترمز واكنشي و طول عمر طولاني . روش ها و طراحي هاي در حال توسعه براي هماهنگي مجموعه به صورت الكتريكي و حرارتي ، روشهاي دقيق در حال پيشرفت براي تعيين وضع شارژ باتري ، باتريهاي بادوام در حال پيشرفت و قابليت بازاريابي ، چالش هاي تكنيكي ديگر هستند.

فراخازن هاي خودروهاي هيبريدي

فراخازنها انرژي مخصوص بالاتري دارند و نوع قويتري از خازن هاي الكتروليتي هستند كه انرژي را به عنوان شارژ الكتريسته ساكن ذخيره مي كنند. فراخازنها سيسمتهاي الكتروشيميايي هستند كه انرژي را در لايه اي از مايع قطبيده شده در سطح مشترك مابين يك الكتروليت رساناي يوني و يك الكترود رسانا ذخيره مي كنند . ظرفيت ذخيره انرژي با افزايش مساحت سطح مشترك افزايش مي يابد. فراخازنها به عنوان اولين ابزار براي كمك به توان موتور در شتاب گيري و سر بالايي رفتن هستند كه به هملن خوبي بازيافت انرژي ترمزگسترش پيداكرده اند فراخازنها به صورت بالقوه به عنوان دومين شيوه ذخيره انرژي در خودروهاي هيبريدي ، براي تامين توان بار گذاري باتري هاي شيميايي سودمندند. الكتريسيته اضافي براي ثابت نگه داشتن ولتاژ در مواقعي كه چگالي انرژي پايين است مورد نياز است.

پيل هاي سوختي خودروهاي هيبريدي

پيل هاي سوختي به واسطه يك واكنش الكتروشيميايي كه هيدروژن را با اكسيژن در هواي محيط تركيب مي كند ، الكتريسيته توليد مي كنند.هيدروژن خالص يا هر سوخت فسيلي ديگري كه اصلاح شده باشد مي تواند براي توليد گاز هيدروژن مورد استفاده قرار گيرد. متانول يك انتخاب معمول براي سوخت است. تنها گاز خروجي پيل سوختي بخار آب است كه توان بالقوه آن را به عنوان تميزترين واحد توان هيبريدي مي رساند. راندمان ، صداي كم ، قابليت اطمينان و راندمان تبديل انرژي تا 50% پيش بيني شده پيلل هاي سوختي ، نشان مي دهد كه به طور نسبه مشخصه هاي خودروي هيبريدي در قياس با راندمان 20-25 درصد موتورهاي بنزيني احتراق داخلي مناسب تر هستند.

انتشارات پايين و راندمان بالا

تفاوت در گازهاي خروجي خودروهاي الكتريكي هيبريدي بستگي به خودرو و پيكر بندي اجزا آن دارد. ول به طور كلي خودروهاي هيبريدي گازهاي خروجي كمتري نسبت به خودروهاي معمولي دارند چرا كه در موتور اين خودروها يك موتور الكتريكي به همراه يك موتور احتراق داخلي دارد و موتور الكتريكي در بسياري از مواقع جبران كننده موتور احتراق داخلي است بنابراين مصرف سوخت و گازهاي خروجي كاهش مي يابد ، در ضمن اين خودروها قادرند فقط با موتورالكتريكي كار كنند كه باعث كاهش آلودگي مي شود.هيبريدهابه سادگي كار كرد موتور را كنترل مي كنند و اين عمل خورو را داراي راندمان بيتر و آلودگي كمتر مي كند.

مقايسه عملكردي خودروهاي برقي خالص و خودروهاي هايبريد

خودروهاي برقي گرچه به عنوان اولين راهكار براي كاهش ميزان آلودگي معرفي گرديده اند اما به علت آنكه در سيكلهاي رانشي طولاني با مشكل ر وبرو مي شوند از اينرو حضور موفقي نداشته اند و در حقيقت با شكست مواجه گرديده اند .ايده خودروهاي هايبريد به علت استفاده از دو منبع انرژي در توليد سيستم محركه رانشي نه تنها مشكل آلودگ ي و مصرف خودروهاي هايبريد به علت استفاده از دو منبع انرژي در توليد سيستم محركه رانشي نه تنها مشكل آلودگ ي و مصرف سوخت را به حداقل رسانده است بلكه مشكلات ناشي از خودروهاي برقي خالص را حل نموده است .واين مزيت خودروهاي هايبريد برقي نسبت به خودروهاي برقي خالص مي باشد.