نحوه کار خودروهای هیبریدی: موتور، الکتروموتور و باتری پشت بهبود کارایی سوخت

خودروی الکتریکی هیبریدی (HEV) یک موتور احتراق داخلی را با یک یا چند موتور الکتریکی که انرژی را از یک باتری می‌کشند ترکیب می‌کند، بر طبق مرکز داده سوخت‌های جایگزین (AFDC) وزارت انرژی ایالات متحده. دو منبع انرژی می‌توانند با هم کار کنند یا نوبتی خودرو را تحریک کنند، که به سازندگان خودرو امکان می‌دهد یک موتور احتراق کوچک‌تر و کارآمدتر را نصب کنند بدون کاهش عملکرد.

سه فناوری که سوخت را صرفه‌جویی می‌کند

سایت fueleconomy.gov سازمان حفاظت محیط زیست و مرکز داده سوخت‌های جایگزین مجموعه هسته‌ای یکسانی از ویژگی‌ها را در تقریباً هر خودروی هیبریدی در بازار شناسایی می‌کنند. اول ترمز بازیافتی است: هنگامی که راننده ترمز می‌زند یا پای خود را از پدال سرعت برمی‌دارد، موتور الکتریکی نقش خود را معکوس می‌کند و به‌عنوان ژنراتور عمل می‌کند، حرکت رو به جلوی خودرو را برای تولید الکتریسیتهی استفاده می‌کند که در باتری ذخیره می‌شود به جای آنکه به‌عنوان گرما هدر رود.

دوم خاموشی خودکار موتور است. باتری می‌تواند لوازمی را تحریک کند و خودرو را به‌طور مختصر در حال حرکت نگاه دارد در حالی‌که موتور بنزینی در ایستگاه‌ها یا حین رانندگی با بار کم خاموش می‌شود، که بر طبق مرکز داده سوخت‌های جایگزین سوخت هدررفتی ناشی از خاموشی را کاهش می‌دهد، به خصوص در ترافیک متقطع.

سوم کمک الکتروموتور است. چون موتور الکتریکی می‌تواند گشتاور اضافی در طی شتاب‌گیری، صعود تپه یا سبقت تامین کند، سازندگان می‌توانند یک موتور احتراق کوچک‌تر نسبت به معادل غیرهیبریدی نصب کنند ضمن حفظ خروجی قدرت مشابه، همان‌طور که fueleconomy.gov توجه می‌دهد.

درون سیستم پیشران هیبریدی: نمونهٔ تویوتا

تویوتا، که یکی از سیستم‌های هیبریدی پرکاربرد را می‌فروشد، شش جزء اصلی را در شرح فنی بریتانیایی خود توصیف می‌کند: موتور بنزینی، یک موتور الکتریکی، یک ژنراتور الکتریکی، یک باتری، یک واحد کنترل قدرت و یک دستگاه تقسیم قدرت، جعبه دنده تخصصی که قدرت را بین موتور، ژنراتور و چرخ‌ها توزیع می‌کند.

بر طبق تویوتا، موتور می‌تواند ژنراتور را به منظور شارژ مجدد باتری بهنگام حرکت خودرو درایو کند، و در ترافیک آهسته سیستم می‌تواند موتور را کاملاً خاموش کند و به موتور الکتریکی اجازه دهد به تنهایی خودرو را تحریک کند، و صفر انتشار اگزوز را برای آن دوره تولید کند. خودروهای هیبریدی تویوتا همچنین از موتور سیکل اتکینسون استفاده می‌کنند، که تویوتا می‌گوید سردتر و کارآمدتر از موتور سیکل اتو متعارف کار می‌کند.

تویوتا اضافه می‌کند که این باتری هیبریدی "خود شارژ شونده" است و هرگز نیازی به وصل شدن ندارد، زیرا تنها از موتور و ترمزگیری انرژی را بازیافت می‌کند. گارانتی باتری هیبریدی استاندارد تویوتا برای پنج سال یا 100,000 مایل است، قابل تمدید تا 15 سال با مایلاژ نامحدود، و تویوتا می‌گوید بیش از 90 درصد باتری‌های هیبریدی را برای بازیافت یا استفاده مجدد بازیافت می‌کند.

هیبریدهای خفیف، کامل و قابل‌اتصال یکی نیستند

مرکز داده سوخت‌های جایگزین و fueleconomy.gov سه دستهٔ گسترده را تمیز می‌دهند. هیبریدهای خفیف از یک موتور الکتریکی کوچک و باتری استفاده می‌کنند که نمی‌توانند به تنهایی چرخ‌ها را درایو کنند؛ آنها اساساً خاموشی موتور را در ایستگاه‌ها فعال می‌کنند و سود متوسط کارایی سوخت را می‌دهند. هیبریدهای کامل باتری و موتور بزرگ‌تری دارند که می‌توانند خودرو را برای مسافات کوتاه در سرعت‌های پایین به تنهایی درایو کنند، و صرفه‌جویی بزرگ‌تر را تحویل می‌دهند. هیبریدهای قابل‌اتصال (PHEV) باتری بسیار بزرگ‌تری را اضافه می‌کنند که می‌تواند از خروجی یا ایستگاه شارژ دوباره شارژ شود؛ fueleconomy.gov بیان می‌کند PHEVs تقریباً 30 درصد تا 60 درصد کمتر نفت را نسبت به خودروهای متعارف قابل‌مقایسه استفاده می‌کنند، بسته به اینکه چه مقدار رانندگی روی الکتریسیتهی ذخیره شده قبل از اینکه موتور کنترل را بر عهده گیرد انجام شود.

آنچه اعداد کارایی سوخت شبیه به نظر می‌رسند

امتیازات EPA بر روی fueleconomy.gov برای 2024 Toyota Camry شکاف را مستقیماً نشان می‌دهند، زیرا تویوتا نسخه‌های فقط بنزینی و هیبریدی کامل از همان خودروی آن سال را فروخت. 2024 Camry LE/SE با کشش جلویی 2.5 لیتری بنزین با 32 مایل در هر گالن ترکیب شده امتیازدهی شد، در حالی‌که LE هیبریدی با همان موتور 2.5 لیتری به علاوهٔ موتور الکتریکی 52 مایل در هر گالن ترکیب شده امتیازدهی شد — تقریباً 60 درصد بالاتر. برای سال 2026، تویوتا Camry را به خط کاری هیبریدی تنها منتقل کرد؛ EPA LE هیبریدی 2026 با کشش جلویی را با 51 مایل در هر گالن ترکیب شده امتیازدهی می‌کند.

چرا پذیرش هیبریدی رو به افزایش است

دسترسی فناوری هیبریدی در بازار به شدت متغیر است. گزارش دیدگاه جهانی EV 2026 آژانس بین‌المللی انرژی بیان می‌کند که خودروهای الکتریکی هیبریدی متعارف (HEVs) تقریباً یک سوم فروش خودروها در ژاپن در سال 2025 را تشکیل دادند، سهمی بسیار بالاتر از اکثر بازارهای بزرگ دیگر، جایی که مدل‌های قابل‌اتصال و بطاری الکتریکی کاملاً توجه سیاستی بیشتری را جلب کردند. همان گزارش آژانس بین‌المللی انرژی می‌گوید خودروهای الکتریکی باتری در سال 2025 65 درصد از فروش خودروهای الکتریکی جهانی را تشکیل دادند، با هیبریدهای قابل‌اتصال و مدل‌های دامنهٔ طولانی که اکثر بقیه را تشکیل دادند.

چون هیبریدهای کامل و PHEVs نیاز به زیرساخت شارژ جدیدی برای تحویل صرفه‌جویی سوخت ندارند، آنها گزینه‌ای برای رانندگانی باقی می‌مانند که مصرف سوخت پایین‌تر را می‌خواهند بدون تغییر عادت تامین سوخت — یکی از دلایلی که سازندگان خودرو به توسعهٔ خطوط کاری هیبریدی تنها مانند Camry کنونی ادامه می‌دهند.