ما هي السيارة الهجينة؟ الأنواع والمخططات وكيفية عملها

تجمع السيارة الهجينة بين محرك احتراق داخلي (ICE) ومحرك كهربائي، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الوقود وتقليل انبعاثات العادم. كلما كان النظام الهجين أكثر كفاءة، كلما احتاج إلى بطاريات أكثر قوة — وبالتالي، كلما ارتفع السعر. إليك كل ما تحتاج معرفته حول كيفية عمل السيارات الهجينة وما يميزها.

الهجين الخفيف مقابل الهجين الكامل: ما الفرق؟

بناءً على دور المحرك الكهربائي في منظومة الدفع، تنقسم السيارات الهجينة إلى فئتين رئيسيتين: خفيفة وكاملة.

• الهجينات الخفيفة تستخدم المحرك الكهربائي كمساعد لمحرك الاحتراق الداخلي. ومن الأمثلة المعروفة هاتشباك هوندا إنسايت. يساعد المحرك الكهربائي أثناء التسارع، لكنه لا يستطيع تشغيل السيارة بمفرده.
• الهجينات الكاملة يمكنها قطع مسافة معينة بالطاقة الكهربائية وحدها، دون تشغيل محرك الاحتراق الداخلي. ويُعدّ لكزس RX 400h مثالاً كلاسيكياً على هذا النوع.

هناك أيضاً فئة ثالثة محددة بشكل فضفاض تُسمى أحياناً الهجينات الدقيقة — مصطلح تسويقي يُستخدم لوصف المركبات المزودة بنظام بدء/إيقاف. غير أن هذا في جوهره مجرد مولد متطور، وليس إعداداً هجيناً حقيقياً، إذ لا يُرسل أي محرك كهربائي عزماً إلى العجلات.

المخططات الثلاثة الرئيسية لمنظومة الدفع الهجينة

تأتي منظومات الدفع الهجينة في ثلاثة تكوينات أساسية: تسلسلي، وتوازي، وتسلسلي-توازي. لكل منها خصائص ومزايا وحالات استخدام نموذجية مميزة.

1. الهجين التسلسلي

الهجين التسلسلي هو أقدم التكوينات، اخترعه فرديناند بورشه عام 1899. في هذا المخطط:

• تُدار العجلات بالكامل بواسطة محرك كهربائي.
• يُدير محرك احتراق داخلي صغير الإزاحة مولداً لإنتاج الكهرباء — ولا يُشغّل العجلات مباشرة أبداً.
• لا حاجة إلى ناقل حركة تقليدي أو محرك احتراق عالي الأداء.
• تُطلب بطاريات ذات سعة كبيرة (عادةً من نوع نيكل هيدريد معدني).

هذا المخطط أقل شيوعاً في سيارات الركاب اليوم، لكنه مستخدم على نطاق واسع في شاحنات قلابة المحاجر والحافلات وقاطرات السكك الحديدية.

2. الهجين التوازي

حصل عليه براءة اختراع عام 1905 المهندس الألماني هنري بيبر، ويُعدّ الهجين التوازي التكوين الأكثر استخداماً اليوم، إذ يُشكّل أساس كل سيارات الهجين الخفيف تقريباً. تشمل خصائصه الرئيسية:

• محرك كهربائي قوي (عادةً 10–15 كيلوواط) يساعد محرك الاحتراق أثناء التسارع.
• يستعيد المحرك الكهربائي أيضاً الطاقة ويخزنها عبر الكبح التجديدي.
• يُستخدم عادةً CVT (ناقل حركة متغير باستمرار) أو تروس كوكبية.
• مصادر الطاقة تشمل بطاريات ليثيوم أيون أو بطاريات ليثيوم بوليمر.
• تتطلب سعة بطارية أصغر مقارنةً بالهجينات التسلسلية، مما يُبقي التكاليف منخفضة.

اتخذت هوندا نهجاً فريداً من خلال تزويد كوبيه هوندا CR-Z البنزينية-الكهربائية بناقل حركة ميكانيكي من ست سرعات. كما يستكشف بعض صانعي السيارات المكثفات الفائقة، التي يمكنها تقديم طاقة عالية جداً لفترات قصيرة، كبديل للبطاريات التقليدية.

3. الهجين التسلسلي-التوازي

يجمع هذا التكوين عناصر من كلا المخططين، ويتجلى بأفضل صورة في تويوتا بريوس وطرازات لكزس التي تحمل تسمية “h”، وجميعها مدعومة بنظام HSD (محرك التآزر الهجين) الخاص بتويوتا.

طريقة عمله:

• ناقل حركة كوكبي يسمح لمحرك الاحتراق والمحرك الكهربائي بالعمل معاً أو بشكل مستقل.
• يُشغّل محرك الاحتراق العجلات مع تشغيل مولد في آنٍ واحد.
• لا حاجة إلى ناقل حركة تقليدي — وعوضاً عن ذلك، تنظّم الإلكترونيات على متن السيارة سرعة المحركات والمولد.
• النتيجة هي ECVT (ناقل حركة كهربائي متغير باستمرار)، مما يوفر نقل قدرة سلساً وكفوءاً.

ما نوع المحركات التي تستخدمها السيارات الهجينة؟

تستخدم الغالبية العظمى من السيارات الهجينة محركات بنزينية، كثير منها يعمل وفق دورة أتكينسون — تصميم يتميز بشوط ضغط أقصر يحسّن الكفاءة الحرارية ويقلل الانبعاثات. هذا يجعل الهجينات البنزينية-الكهربائية متميزة من حيث اقتصادية الوقود والأثر البيئي.

إذن لماذا لا تشيع الهجينات الديزل-كهربائية؟ أسباب رئيسية عدة:

• أكبر سوق للسيارات الهجينة — أمريكا الشمالية — شهد تاريخياً انتشاراً محدوداً للسيارات الركاب الديزل.
• محركات الديزل أغلى تصنيعاً من محركات البنزين، مما سيرفع علاوة السعر الهجينة الكبيرة أصلاً.
• محركات البنزين ذات دورة أتكينسون تحقق بالفعل كفاءة متميزة عند اقترانها بمحرك كهربائي.

هذه ترجمة. يمكنك قراءة النص الأصلي هنا: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html