خودروهای هیبریدی

خودروهای هیبریدی

اسلاید 1: 1

اسلاید 2: خودروهاي هيبريدي2

اسلاید 3: حتما برايتان پيش آمده که زمان زيادي را درپمپ بنزين بگذرانيد. شايد به خاطر شلوغي و شايد هم به خاطر کند بودن پمپ،اين مشکلات بدليل بنزيني بودن خودروي شماست. البته نه فقط بنزين بلکه کليه سوخت هاي فسيلي مشکلات مخصوص به  خود را دارند. يکي از راههايي که خودروسازان به آن رو آورده اند(براي کم شدن مشکلات و آلودگي هوا) ساخت خودروي هيبريدي است.3

اسلاید 4: 4

اسلاید 5: 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 که كار اصولي با مشاركت PNGV Partnership for a New Generation Vehicle)) در آمريكا آغاز گرديد، اين خودروها به طور جدي پيگيري نشدند.5

اسلاید 6: امروزه 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. اولین خودروی هیبریدی طراحی و ساخته شده توسط فردیناند پورشه: اولین خودروی هیبریدی با نیروی محرکه روی چهار چرخ ساخته شده توسط وود موتور ویکل که با همکاری شرکت های برق ملی امریکا، شرکت رنو، شرکت یوریکا ویلیامز و شرکت هنی کاچ ورک۶ ساخته شد. گرچه این خودرو فروش خوبی نداشت، ولی تولید آن نقطه عطفی در طراحی خودروهای الکتریکی مدرن تلقي مي شود .کارهای جدید انجام شده توسط ویکتور واک۷ یکی از دانشمندان همکار پروژه هنی کیلووات و برادر آقای هرمان واک نویسنده معروف امریکایی، لقب پدرخوانده هیبرید را بین سال های ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰ برای وی به ارمغان آورد.6

اسلاید 7: خودروي هيبريدي چيست؟ 7بطور کلی تمام وسایل نقلیه ای که از ادغام دو و یا چند پیشرانه انتقال نیرو که بطور مستقیم و یا غیر مستقیم به سیستم انتقال قدرت وابسته هستند را ماشینهای هیبریدی گوییمخودروی هیبریدی اصطلاحی است که معمولاً در مورد خودروهای با سوخت فسیلی الکتریکی استفاده می شود. همچنین این نوع خودروها خودروهای برقی هیبریدی 2ال(اچ ای وی) نیز نامیده می شوند که از یک موتور درونسوز و باطری های الکتریکی برای راه اندازی موتور الکتریکی استفاده ميكنند خودروهای مدرن هیبریدی که به تولید انبوه رسیده اند نظیر تویوتا پریوس، انرژی سینتیکی ترمزگیری را در باطری ها ذخیره می کنند. هنگامی که موتور توان کمتری مصرف می کند، موتور درونسوز، ژنراتوری را به حرکت در می آورد تا انرژی الکتریکی در باطری ذخیره شود و همزمان یک موتور الکتریکی را به حرکت در می آورد که باعث حرکت خودرو می شود

اسلاید 8: تفاوت خودروهای هیبریدی با خودروهای برقی این است که در خودروهای هیبریدی، سیستم درونسوز انرژی الکتریکی را تأمین می کند، اما در خودروهای برقی، باطری .ها از منابع بیرونی (برق خانگی) شارژ می شونددر حال حاضر، تقریباً تمام خودروهای هیبریدی از بنزین به عنوان سوخت موتور درونسوز استفاده می کنند. البته تعدادی خودروی هیبریدی با سوخت هیدروژن و یا اتانول نیز تولید شده اند که به تولید انبوه نرسیده انداصطلاح هیبرید در خودروها، کاربردهای دیگری هم دارد. در امریکا از واژه هیبرید برای خودروهایی استفاده می شد که از تکنولوژی های مختلفی استفاده می کردند، مثلاً موتور امریکایی با سیستم تعلیق ژاپنی و یا خودروهایی که همزمان از سوخت های .مختلف مثلاً بنزین و گاز یا بنزین و اتانول استفاده می کردند 8

اسلاید 9: انواع خودروهای هیبریدیبا توجه به ساختار کنترلی و طریقه اتصال اجزاء به یکدیگر، خودروهای هیبریدی به سه نوع سری، موازی و سری- موازی تقسیم بندی می شوند. هر یک از انواع در ادامه مورد بحث قرار خواهد گرفت.1) سیستم هیبریدی سریدر این دسته از خودروها ، موتور احتراق داخلی یک ژنراتور را می چرخاند و این ژنراتور، هم باطری را شارژ می کند و هم یک موتور الکتریکی را به حرکت درمی آورد و بدین صورت انتقال قدرت صورت می گیرد . در این ساختار، موتور احتراقی مستقیماً به سیستم انتقال قدرت وصل نمی شود. این سیستم به خاطر این سری نامیده می شود که قدرت، به صورت سری به چرخ ها منتقل می گردد و از آن برای رانش موتورهای با قدرت کم و با رنج کارکرد بهینه استفاده می شود. اجزای این سیستم در شکل نشان داده شده است.9

اسلاید 10: 10

اسلاید 11: 11

اسلاید 12: 2) سیستم هیبریدی موازیدر این نوع سیستم، موتور احتراقی و موتور الکتریکی به صورت موازی چرخها را به حرکت درمی آورند . در این سیستم موتور الکتریکی توسط باطری و موتور احتراقی توسط منبع سوخت فسیلی مستقیما تغذیه می گردند. در این حالت ژنراتور حذف شده و باطری با تغییر حالت موتور الکتریکی به ژنراتور ، شارژ می گردد. از آنجائیکه این سیستم فقط یک موتور دارد ، موتور الکتریکی نمی تواند همزمان هم باطری را شارژ کند و هم باعث رانش چرخها گردد. این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است.12

اسلاید 13: 13

اسلاید 14: 14

اسلاید 15: 3)  سیستم هیبریدی سری  موازیاین طرح بگونه ای است که می توان از آن در شرایط مختلف به صورت هیبرید سری یا موازی استفاده نمود . در این سیستم با بهره گیری از فن آوری پیشرفته ، امکان استفاده از سیستم احتراقی و سیستم الکتریکی بطور جداگانه و همزمان وجود دارد . به این ترتیب در مواقع رانندگی در شهر این خودروها کاملا الکتریکی و بدون آلودگی و در سرعتهای بالا و در محدوده برون شهری می تواند بطور مستقل، احتراقی و یا ترکیبی از دو سیستم باشد . در مواقعی چون شتابگیری سریع، هر دو سیستم با هم عمل می کنند . چنین ایده ای فقط بکمک یک فن آوری مدرن در یک خودرو سواری قابل اجراست . معمولاً چنین سیستمهایی از نوع ترکیبی هستند و با بهره گیری از یک استراتژی کنترلی مناسب عملا همراه با فراهم آوردن عملکرد مناسب، سطح شارژ باطریها نیز در حد خوبی نگهداری می شود. بدین ترتیب این خودرو می تواند چه در شهر و چه در جاده به یک خودروی متداول امروزی تبدیل گر دد. در این سیستم دو موتور الکتریکی وجود دارد که بسته به  شرایط می تواند ترکیبی از آنها به کار آیند و قابلیت تبدیل به ژنراتور را نیز دارند . این سیستم در خودرو Prius و Estima شرکت تویوتا استفاده شده است. اجزای این سیستم در شکل نشان داده شده است. 15

اسلاید 16: 16

اسلاید 17: 17

اسلاید 18: در اینجا مقایسه ای بین انواع خودروهای هیبریدی انجام خواهد شد و خصوصیات و ویژگی های این خودروها بررسی می شود . خصوصیات زیر را می توان برای خودروهای هیبریدی سری- موازی که به عنوان آرایش برتر انتخاب شدند برشمرد:کاهش اتلاف انرژ ی : در این خودروها سیستم بطور اتوماتیک در حالت idle  (درجا ) خاموش می شود و بدین ترتیب از به هدر رفتن انرژی در مکانهای دارای چراغ قرمز جلوگیری می شود . سیستم به محض فشردن کلاچ توسط راننده برای اقدام به حرکت  بطور اتوماتیک و بیصدا روشن می گردد .2) ذخیره سازی و برگرداندن انرژ ی : انرژیی که در هنگام شتاب منفی و ترمزگیری هدر می رود را به انرژی الکتریکی تبدیل نموده و از اتلاف آنها جلوگیری می کند. مقدار این انرژیKe = 1/2 mv²   می باشد که تمام آن طی ترمزگیری معمولی به هدرمی رود و بخش زیادی از آن می تواند در ترمزهای خودروهای هیبریدی بازیافت شود.18

اسلاید 19: 3) کمک به کارکرد موتور احتراقی: موتور الکتریکی در زمان شتابگیری به کارکرد موتور احتراقی کمک می کند . 4) کارکرد با بازدهی بالا : این سیستم با یک استراتژی کنترلی مناسب، بازدهی کلی خودرو را در تمام شرایط کاری در حالت بیشینه نگه می دارد؛ بدین صورت که موتور الکتریکی مانند یک جبران ساز در شرایطی که قدرت موتور احتراق داخلی کافی نیست وارد عمل می گردد و در مواقعی که قدرت موتور احتراق داخلی بیشتر از نیاز خودرو است، انرژی مازاد در باطریها ذخیره می گردد. در جدول زیر سه نوع آرایش خودروهای هیبریدی با یکدیگر مقایسه شده اند.19

اسلاید 20: 20

اسلاید 21: حالتهای عملکردی موتور هیبریدی سری- موازی حالتهای عملکردی یک موتور هیبریدی سری- موازی را می توان به شش قسمت تقسیم نمود: 1)    حالت روشن شدن در دورهای پایین و متوسط : در این حالت موتور احتراقی که بازدهی مناسبی ندارد کاملا خاموش است و فقط موتور الکتریکی توان مورد نیاز خودرو را تأمین می نماید.2)    حرکت در حالتهای معمولی: قدرت ناشی از موتور احتراقی توسط تقسیم کنندۀ قدرت (Power split device) به دو بخش تقسیم می گردد قسمتی از قدرت آن به ژنراتور می رود که منجر به حرکت در آوردن موتور الکتریکی می گردد و مابقی چرخها را مستقیماً به حرکت درمی آورد: قدرت موتور احتراقی در این مرحله در حداکثر بازدهی است.3)    شتابگیری سریع : در حالیکه قدرت یکنواختی از سیستم انتقال قدرت به چرخها منتقل می گردد ، توان اضافی توسط باطری نیز جهت افزایش توان موتور الکتریکی تامین می گردد.21

اسلاید 22: 4)    شتاب کندشونده و یا ترمزگیر ی : موتور با قدرت بالا به ژنراتور با قدرت بالایی تبدیل می گردد که توسط چرخها به حرکت درمی آید. در این حالت انرژی جنبشی به انرژی مکانیکی تبدیل شده و در باطری ذخیره می گردد.5)    شارژ شدن باطر ی : برای اینکه باطریها همیشه در حد قابل قبولی انرژی داشته باشند ، در حالت ضروری که احتیاج باشد توسط موتور احتراقی شارژ می گردند.6)    حالت استراحت: موتور به حالت اتوماتیک خاموش می گردد.22

اسلاید 23: مقایسه بازده استفاده از انرژی در خودروهای معمولی و هیبریدی :در شکل های زیر بازدهی دو خودروی هیبریدی و معمولی با یکدیگر مقایسه شده اند . در مربع های نشان داده شده در شکلها مقدار تلفات انرژی به درصد نشان داده شده است . همانگونه که مشاهده می شود در حالت خودروهای هیبریدی علاوه بر اینکه سوخت مصرفی تا 50 درصد کاهش یافته است، میزان تلفا ت نیز در سایر بخش ها کاهش یافته و حتی در هنگام ترمزگیری مقدار 4+ درصد انرژی به سیستم تزریق می گردد.23

اسلاید 24: درصد تلفات خودروهای معمولی24

اسلاید 25: درصد تلفات خودروهای هیبریدی25

اسلاید 26: 26

اسلاید 27: اجزاء خودروهای هیبریدی خودروهای هیبریدی یک ترکیب بهینه از اجزای مختلف هستند.یک نمونه خودرو هیبریدی را در دیاگرام بالا 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) 27

اسلاید 28: کنترل کننده ها / موتورهاي هيبريدييک موتور کشنده الکتريکي ، انرژي الکتريکي واحد ذخيره انرژي را به انرژي مکانيکي تبدیل می کند که چرخ هاي خودرو را به حرکت در مي آورد.بر خلاف خودروهاي معمول که براي بدست آوردن گشتاور کامل ، موتور بايد سرعت بگيرد موتور الکتريکي گشتاور کامل رادر سرعت هاي پايين نيز فراهم مي کند. همين مشخصه شتاب غير خطي عالي به خودرو مي دهد . مشخصه هاي مهم موتور خودروي هيبريدي شامل کنترل خوب رانندگي با خطاي مجاز صداي کم و راندمان بالا مي باشد. مشخصه هاي ديگر شامل انعطاف پذيري مربوط به  نوسان ولتاژ و البته قابل قبول بودن قيمت توليد انبوه مي شود. تکنولوژي موتور جلو برنده براي کاربردهاي خودروي هيبريدي شامل آهنرباي دائمي ، القاي جريان متناوب و موتورهاي مقاومت مغناطيسي متغيير مي باشد.28

اسلاید 29: 29

اسلاید 30: 30باتري خودرو هيبريدي باتري ها يکي از اجزاي ضروري خودروهاي هيبريدي هستند . گرچه تعداد کمي از توليدات خودروهاي هيبريدي با باتريهاي پيشرفته در بازار عرضه شده اند اما هيچ کدام از باتري هاي رايج يک ترکيب 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 کاربردهاي خودروهاي هيبريدي شامل اين موارد است : پيک و توان مخصوص تکانه بالا ، انرژي مخصوص بالاي توان تکانه ، پذيرش شارژ بالا براي بيشينه کردن بهره بري ترمز واکنشي و طول عمر طولاني . روش ها و طراحي هاي در حال توسعه براي هماهنگي مجموعه به صورت الکتريکي و حرارتي ، روشهاي دقيق در حال پيشرفت براي تعيين وضع شارژ باتري ، باتريهاي بادوام در حال پيشرفت و قابليت بازاريابي ، چالش هاي تکنيکي ديگر هستند.

اسلاید 31: 31

اسلاید 32: 32فراخازن هاي خودروهاي هيبريديفراخازنها انرژي مخصوص بالاتري دارند و نوع قويتري از خازن هاي الکتروليتي هستند که انرژي را به عنوان شارژ الکتريسته ساکن ذخيره مي کنند. فراخازنها سيسمتهاي الکتروشيميايي هستند که انرژي را در لايه اي از مايع قطبيده شده در سطح مشترک مابين يک الکتروليت رساناي يوني و يک الکترود رسانا ذخيره مي کنند . ظرفيت ذخيره انرژي با افزايش مساحت سطح مشترک افزايش مي يابد. فراخازنها به عنوان اولين ابزار براي کمک به توان موتور در شتاب گيري و سر بالايي رفتن هستند که به هملن خوبي بازيافت انرژي ترمزگسترش پيداکرده اند. فراخازنها به صورت بالقوه به عنوان دومين شيوه ذخيره انرژي در خودروهاي هيبريدي ، براي تامين توان بار گذاري باتري هاي شيميايي سودمندند. الکتريسيته اضافي براي ثابت نگه داشتن ولتاژ در مواقعي که چگالي انرژي پايين است مورد نياز است.

اسلاید 33: 33

اسلاید 34: 34پيل هاي سوختي خودروهاي هيبريديپيل هاي سوختي به واسطه يک واکنش الکتروشيميايي که هيدروژن را با اکسيژن در هواي محيط ترکيب مي کند ، الکتريسيته توليد مي کنند.هيدروژن خالص يا هر سوخت فسيلي ديگري که اصلاح شده باشد مي تواند براي توليد گاز هيدروژن مورد استفاده قرار گيرد. متانول يک انتخاب معمول براي سوخت است. تنها گاز خروجي پيل سوختي بخار آب است که توان بالقوه آن را به عنوان تميزترين واحد توان هيبريدي مي رساند. راندمان ، صداي کم ، قابليت اطمينان و راندمان تبديل انرژي تا 50% پيش بيني شده پيل هاي سوختي ، نشان مي دهد که به طور نسبه مشخصه هاي خودروي هيبريدي در قياس با راندمان 20-25 درصد موتورهاي بنزيني احتراق داخلي مناسب تر هستند. 

اسلاید 35: 35

اسلاید 36: 36انتشارات پايين و راندمان بالا تفاوت در گازهاي خروجي خودروهاي الکتريکي هيبريدي بستگي به خودرو و پيکر بندي اجزا آن دارد. ولي به طور کلي خودروهاي هيبريدي گازهاي خروجي کمتري نسبت به خودروهاي معمولي دارند چرا که در موتور اين خودروها يک موتور الکتريکي به همراه يک موتور احتراق داخلي دارد و موتور الکتريکي در بسياري از مواقع جبران کننده موتور احتراق داخلي است بنابراين مصرف سوخت و گازهاي خروجي کاهش مي يابد ، در ضمن اين خودروها قادرند فقط با موتورالکتريکي کار کنند که باعث کاهش آلودگي مي شود.هيبريدها به سادگي کار کرد موتور را کنترل مي کنند و اين عمل خورو را داراي راندمان بيشتر و آلودگي کمتر مي کند.

اسلاید 37: 37بهبود بخشيدن به صرفه جويي در مصرف سوخت :امروزه ماشين هاي هيبريدي در کنار موتورهاي کوچک و کارآمد از روش هاي ويژه براي بهبود وضعيت مصرف سوخت استفاده مي کنند. بعضي از اين روش ها به هر نوع خودرويي کمک مي کند تا بازده بهتري داشته باشند و بعضي ديگر از روش ها فقط مخصوص خودروهاي هيبريدي مي باشند. براي اين کار خودروهاي هيبريدي مي توانند :انرژي را دريافت و ذخيره کنند هرگاه شما پدال ترمز را فشار دهيد شما از خودرو انرژي مي گيريد.هرچه ماشين تندتر حرکت کند انرژي جنبشي بيشتري دارد ترمزهاي ماشين اين انرژي را گرفته و به صورت گرما پراکنده مي کنند.خودروي هيبريدي مي تواند مقداري از اين انرژي را گرفته به وسيله آن باتري ها را شارژ کرده و براي استفاده هاي بعدي آن را ذخيره کند. اين کار را با استفاده از احيا کننده ترمزي انجام مي دهد.که از آن به جاي ترمزها براي نگاه داشت خودرو استفاده مي شود. همچنين موتور الکتريکي مي تواند با آهسته شدن خودرو همانند يک ژنراتور عمل کرده و در زماني که خودرو در حال کند شدن است باترها را شارژ کند.

اسلاید 38: 38بعضى وقتها موتور بنزينى خاموش ميشود:يك خودروى هيبريدى هميشه نياز به روشن بودن موتور بنزينى ندارد.زيرا يك موتور الكتريكى و باترى نيز دارد.بنابراين بعضى وقتها مى توان موتور بنزينى خودروى هيبريدى را خاموش كرد.براى مثال زمانى كه خودرو در مقابل چراغ قرمز توقف كرده است.

اسلاید 39: 39سيستم ترمز:در ترمزهاي هيدروليك استاندارد، پدال ترمز به پيستوني متصل است كه در سيلندر اصلي قرار دارد. سيلندر اصلي، به سيلندرهاي روي هر يك از چرخ‌ها متصل است، به طوري كه وقتي پدال ترمز فشرده مي‌شود، پيستون‌ها را به سمت بيرون فشار داده و كفشك‌هاي ترمز به طور متقابل به درام ترمز فشرده مي‌شوند.HEV ها، اغلب از سيستم ترمز استاندارد استفاده نمي‌كنند بلكه از نوعي سيستم ترمز به نام ترمز بازيافتي بهره مي‌برند . ترمز بازيافتي، نوعي فرايند جذب مجدد انرژي است كه معمولاً در زمان ترمزگيري عادي، آزاد مي‌شود. ذخيره اين انرژي به صورت الكتريكي صورت مي‌پذيرد.اين انرژي، در باطري يا چرخ طيار و يا در ذخيره‌ كننده‌هاي با ظرفيت بالا، ذخيره مي‌شود. اين مقدار انرژي باعث كاهش انرژي لازم براي حركت خودروي هيبريد شده و بايد از منبع توليد كننده دريافت شود كه در نتيجه، بازده افزايش مي‌يابد.انرژي جنبشي برگشتي، مي‌تواند انرژي تلف شده توسط ديگر مقاومت‌هاي خودرو، نظير نيروي پسا هوا را جبران كند. علاوه ‌بر آن، از قابليت توقف سريعتر و اخذ بيشتر انرژي برخوردار است.

اسلاید 40: 40

اسلاید 41: 41ترمزهاي بازيافتي شامل 3 جزء مختلف هستند كه عبارتند از:1. دستگاه ذخيره كننده انرژي، براي نگهداري انرژي برگردانده شده در زمان ترمزگيري تا وقتي كه براي حركت دوباره مورد استفاده قرار گيرد2. واسطه انتقال دهنده قدرت، براي انتقال انرژي چر‌خ‌ها به دستگاه ذخيره كننده3. كنترل كننده شدت ترمزمثلاً، سيستم ترمز هوندا، مجموعه‌اي است كه در آن، يك موتور الكتريكي DC بدون جاروبك، به طور مستقيم توسط شفت به موتور بنزيني متصل است. ميل لنگ، توسط مجموعه‌اي از چرخدنده‌ها، به شفت حركت متصل است، شفت حركت نيز از طريق شفت‌هاي مياني و اتصالات سرعت ثابت، به چرخ‌ها متصل است، زماني كه خودرو حركت مي‌كند و ترمزها فشرده مي‌شوند، ترمزهاي بازيافتي درگير مي‌شوند. اين حالت تا زماني ادامه مي‌يابد كه ميانگين كاهش سرعت مورد نظر در حدود 0.1g تا 0.2g باشد.

اسلاید 42: 42 در زماني كه به كاهش سرعت بيشتري نياز باشد، علاوه‌بر ترمزهاي بازيافتي، ترمزهاي ديسكي نيز نيروي ترمز اضافي را اعمال مي‌كنند. اين كار توسط موتور الكتريكي كه در حالت معكوس به صورت ژنراتور عمل مي‌كند، صورت مي‌گيرد. هنگامي كه پدال ترمز فشرده مي‌شود، كلاچ‌ درگير شده و حركت چرخشي چرخ‌ها از طريق سيستم انتقال قدرت به ميل‌لنگ متصل مي‌شود. بنابراين، حركت چرخشي چرخ‌ها به طور مستقيم به موتور الكتريكي انتقال مي‌يابد كه اكنون به عنوان يك ژنراتور عمل كرده و در نتيجه، شروع به توليد الكتريسيته‌اي مي‌كند كه در باطري‌ها ذخيره مي‌شود. اين الكتريسيته، فرايند مقاومتي را در برابر چرخش ايجاد مي‌كند .

اسلاید 43: 43

اسلاید 44: 44 به كار بردن اصول ايروديناميك براى كاهش نيروى درگ: وقتى كه شما در يك اتوبان رانندگى  ميكنيد بيشترين نيروى موتور شما صرف مقابله با نيروى فشارى هوا ميشود.كه اين نيرو به نيروى درگ ايروديناميك موسوم است.اين نيروى درگ ميتواند به چندين روش كاهش يابد.يك راه مطمئن براى كاهش اين نيرو, كاهش ناحيه جلوى اتومبيل وبه كار بردن اصول ايروديناميك در ان است.  همانطور كه در شكل زير مى بينيد يك suv  چقدر بيشتر از يك خودروى sport  فشار هوا را تحمل ميكند(ناحيه جلوى خودروى suv بيشتر از يك خودروى sport است). كاهش اشياء خارجى روى بدنه خودرو و نيز حذف بعضى از انها ميتواند در بهبود ايروديناميك خودرو موثر باشد.براى مثال بعضى وقت ها جايگزينى ايينه ها با دوربين هاى كوچك ميتواند مفيد باشد.

اسلاید 45: 45

اسلاید 46: 46بدنه و شاسيبدنه هیبریدی ها شكل متفاوتي با خودروهاي بنزيني معمولي ندارد، اما هنگامي كه بازده انرژي، نقشي مهم در طراحي آنها دارد، آيروديناميك خوب و شاسي سبك، باعث افزايش بازده خودرو خواهد شد.دو عامل مهمي كه روي آيروديناميك خودروها اثر مي‌گذارد، عبارتند از: ضريب پساي Cd و سطح تصوير از روبه‌رو A. حاصلضرب اين دو عامل متناسب با نيروي پساي آيروديناميكي خودروست. از ديگر نيروهاي پساي خودرو، نيروهاي پساي غلتشي است كه با وزن خودرو تناسب دارد. مجموعه اين نيروها به صورت زير بيان مي‌شود:Ftotal = Froll + Faeroبازده مصرف سوخت پايين و عملكرد بالاي موتور و امكان كاهش وزن، نتايجي اميدبخش را در طراحي خودروهاي هيبريد، نويد مي‌دهند. كاهش آلودگي محيط‌زيست و نيز كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي، فصلي جديد در طراحي خودروهاي آتي خواهد گشود.

اسلاید 47: 47 به كار بردن تايرهاى خاص : تايرهاي اكثر خودروها بهينه سازى شده اند براى سطوح صاف با كمترين نويز و چسبندگى خوبى نيز در اكثر شرايط محيطى دارند.ولى اين تايرها موجب به وجود آمدن نيروى درگ مى شوند.خودروهاى هيبريدى از يك تاير مخصوص استفاده مى كنند كه سفت تر و پربادتر و نيز فشار زيادترى نسبت به تايرهاى معمولي دارد.نتيجه اين كار باعث كاهش نيروى درگ به نصف نسبت به تايرهاى معمولى ميشود.  به كار بردن مواد سبك وزن: كاهش وزن كل خودرو يكي از راه هاى ساده براى افزايش راندمان و كارايى خودرو است.خودروهاى سبكترزمانى كه در حال شتاب گيرى هستند يا در حال بالا رفتن از يك سر بالايى انرژى كمترى نسبت به خودروهاى سنگينترمصرف مى كنند.مواد كامپوزيت مانند فيبر كربن يا فلزات سبك وزن مانند الومينيوم  و منيزيم مى توانند در كاهش وزن خودرو به كار روند.  

اسلاید 48: 48با توجه به افزايش گازهاي گلخانه اي و تعهدات بين المللي در خصوص جلوگيري از انتشار گازمراکز تحقيقاتي و دانشگاهي کشور با برگزاري مسابقات طراحي و ساخت خودرو، محققان را به سمت توليد خودروهاي برقي و متعاقب آن هيبريدي هدايت کردند  با توجه به امضاي قرارداد ساخت سه نمونه مهندسي خودروي دو نيرو (هيبريدي) ميان معاونت علمي رياست جمهوري و وزارت صنايع ، اين پژوهشگران اميدوارند با دستاوردهايي که در اين حوزه به دست مي آورند، خودروهاي هيبريدي را در خط توليد کارخانه هاي اتومبيل سازي قرار دهند 

اسلاید 49: 49برخي از اين خودروها به شرح زير است: خودروي الکتريکي آراز حداکثر توان آن 14.44 کيلو وات است . سرعت اين خودرو داراي موتور آراز 80 كيلومتر در ساعت برآورد شده است .اين خودرو در دانشگاه تربيت دبير شهيد رجايي طراحي و ساخته شد و درسازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي ايران به ثبت رسيده است.سهراب پاکدل از اعضاي تيم طراحي اين خودرو ، بدنه خودروي فوق الذكر را از جنس فايبرگلاس دانست و گفت: اين امر باعث سبکي قابل توجه خودرو شده است.وي ، عدم توانايي ذخيره انرژي را از معايب اين خودروها نام برد و يادآور شد: معمولا خودروهاي الکتريکي ذخيره الکتريکي ندارند به همين دليل نمي توان از آنها در مسافت هاي طولاني استفاده کرد از اين رو هدف اصلي ما از مطالعه بر روي اين خودروها، طراحي خودرويي براي استفاده درون شهري بوده است.    اين محقق ضريب آلايندگي زيست محيطي اين خودرو را نزديک به صفر دانست و افزود: يکي از بزرگترين معضلات کلانشهرها بالا بودن سطح آلودگي هوا است که علت اصلي آن نيز مربوط به حرکت انبوهي از خودروهاي مجهز به موتورهاي بنزين سوز است.

اسلاید 50: 50

اسلاید 51: 51وي ، عدم توانايي ذخيره انرژي را از معايب اين خودروها نام برد و يادآور شد: معمولا خودروهاي الکتريکي ذخيره الکتريکي ندارند به همين دليل نمي توان از آنها در مسافت هاي طولاني استفاده کرد از اين رو هدف اصلي ما از مطالعه بر روي اين خودروها، طراحي خودرويي براي استفاده درون شهري بوده است.    اين محقق ضريب آلايندگي زيست محيطي اين خودرو را نزديک به صفر دانست و افزود: يکي از بزرگترين معضلات کلانشهرها بالا بودن سطح آلودگي هوا است که علت اصلي آن نيز مربوط به حرکت انبوهي از خودروهاي مجهز به موتورهاي بنزين سوز است. پاکدل، فاز بعدي اين پروژه را طراحي و ساخت خودروي هيبريدي ذکر کرد و يادآور شد: اين خودرو با دو موتور مجزاي برقي و بنزين سوز حرکت مي کند.   به گقته وي تمام سيستم هاي کنترل، درايو و شارژ خودرو توسط اعضاي تيم طراحي و ساخته شده است. وزن اين خودرو 700 کيلوگرم، حداکثر سرعت آن 80 کيلومتر در ساعت است

اسلاید 52: 52قاصدک نصير اولين خودوري الکتريکي دو سرنشينقاصدک نصير ، خودروي الکتريکي دو سرنشين کشور است که در دانشکده مکانيک دانشگاه خواجه نصير توليد شده است.الکترو موتور اين خودرو توان خود را از 8 باطري 12 ولتي سرب و اسيد که با يکديگر سري شده اند و داراي جريان 55Ah )آمپر بر ساعت) هستند، دريافت مي کند. شتاب اين خودرو در صورت استفاده از باتريهايي با جريان بالاتر به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد.

اسلاید 53: 53

اسلاید 54: 54موتور «قاصدک نصير» از نوع آسنکرون 3 فاز با توان و دور نامي 9 کيلو وات است. اين الکتروموتور گشتاور ماگزيمم خود را از زمان شروع به حرکت در اختيار راننده قرار مي دهد و اين قابليت يکي از مزاياي موتورهاي الکتريکي نسبت به انواع احتراقي است. وزن اين موتورها 60 کيلوگرم و راندمان متوسط آن در حدود 70 درصد است.   جعبه دنده و ديفرانسيل اين خودرو متعلق به خودروي پرايد است و بدون هيچ تغييري در اين خودرو نصب شد. در خودروي پرايد تعويض دنده با استفاده از کلاچ است ولي در «قاصدک نصير» بدون کلاچ دنده تعويض مي شود.   سيستم ترمز اين خودروي برقي نيز ترکيبي از الکتريکي و مکانيکي است. ترمز الکتريکي در زماني که راننده پاي خود را از پدال گاز بر مي دارد به کار مي افتد و با تبديل انرژي جنبشي خودرو به انرژي الکتريکي از سرعت خودرو کاسته مي شود

اسلاید 55: 55خودروي الکتريکي الوند ساپکوالوند ساپکو خودروي الکتريکي داراي باتري هاي الکتروشيميايي سربي - اسيدي است که از سوي پژوهشگران دانشگاه جامع علمي کاربردي طراحي و ساخته شده است . سيد حسين غفاري با اشاره به ويژگي هاي خودروي برقي طراحي شده در دانشگاه جامع علمي کاربردي مرکز ساپکو گفت: اين خودرو داراي 8 باتري است که 80 کيلومتر را با سرعت 70 کيلومتر در ساعت طي مي کند.وي پوشش اين خودرو از نوع آلومينيوم ذکر کرد و اظهار داشت: توان موتور اين خودرو 3 کيلو وات است که توسط اعضاي تيم طراحي و ساخته شد  غفاري با تاکيد بر اينکه اين خودرو دو سرنشين است به اقدامات توسعه اين خودرو اشاره کرد و افزود: در حال حاضر تيم طراحي در حال طراحي و ساخت خودروي هيبريدي هستند.

اسلاید 56: 56تلاش دانشگاه کاشان براي توسعه فناوري خودروي هيبريديدانشگاه کاشان خودروي برقي دو سرنشين ديگري را توليد کرد که داراي 8 باتري 12 ولتي است و قادر است با سرعت 80 کيلومتر 100 کيلومتر را طي کنددکتر سعيد گلابي سرپرست پروژه خودروي برقي ، توسعه فناوري خودروهاي الکتريکي را موجب جايگزين شدن سوخت پاک با سوخت هاي فسيلي ذکر کرد و افزود: اين خودرو همانند ساير خودروهاي برقي دو سرنشين داراي 8 باتري 12 ولت است که در مدت زمان 6 ساعت شارژ مي شود و با سرعت 80 کيلومتر مي تواند 100 کيلومتر را در ساعت طي کند.دانشيار گروه مکانيک دانشگاه کاشان، قدرت اين باتري ها را 7.2 وات دانست و گفت: در جعبه دنده اين خودرو از جعبه دنده هاي موجود در بازار و توليدات داخلي کشور استفاده شده است. موتورهاي اين خودرو نيز از نوع مغناطيسي با حجم کوچک و وزني کم است.  گلابي، همچنين به توانايي کشور در زمينه توليد باتري هاي اين نوع خودروها اشاره و اضافه کرد: ما براي شروع از باتريهاي معمولي خودروها استفاده کرديم ولي در داخل کشور توانايي لازم براي توليد انواع باتريهاي خشک و اسيدي وجود دارد .

اسلاید 57: 57خودروي الکتريکي پاراکس  دانشگاه آزاد اسلامي واحد قزوين در کنار تلاش هايي در توسعه فناوري هاي مربوط به روباتيک در سال هاي اخير با راه اندازي سه مرکز تحقيقاتي زمينه اي را براي طراحي و ساخت خودروهاي برقي فراهم کرده است. در اين راستا دانشجويان اين دانشگاه موفق به طراحي و ساخت خودروي الکتريکي با نام پاراکس شدند .

اسلاید 58: 58

اسلاید 59: 59خودروي الکتريکي پاراکس به علت داشتن بدنه کاملا کامپوزيت بسيار سبک تر از خودروهاي با بدنه فلزي و حتي آلومينيوم است و مقاومت بيشتري دارد. اين خودروي دو نفره با يک باتري شارژ شده و تا 100 کيلومتر مسافت را طي مي کند. شتاب آن در 25 متر 3.8 ثانيه است . فرمان پذيري در شعاع کمتر از 3 متر، بازده موتور بالا، سيستم تعليق در جلو و عقب خودرو به صورت «مک فرسون» و انتقال قدرت با محورعقب و داشتن حداقل سرعت 80 و حداکثر 110 کيلومتر از ديگر ويژگي هاي خودروي الکتريکي پاراکس است. خودروي پاراکس چهار دنده است و شاسي آن مخلوطي از فولاد و آلومينيوم است و کليه استانداردهاي مربوط به خودروهاي الکتريکي در آن رعايت شده است.

اسلاید 60: 60موتورسيكلت هيبريد ايراني در راه است: محققان مركز وسايل نقليه پيشرفته دانشكده مهندسي مكانيك دانشگاه تهران در حال طراحي موتورسيكلتي با قابليت دوگانه‌سوزي (هيبريد) هستند كه اميد مي‌رود تا پايان امسال نمونه اوليه آن آماده حركت باشددر اين موتورسيكلت به جاي گيربكس از سيستم CVT استفاده مي‌شود. نحوه عملكرد سيستم بدين صورت است كه تسمه‌اي بر روي يك مخروط قرار دارد و وقتي سرعت افزايش پيدا مي‌كند، خود موتور به صورت خودكار با تعويض قطب انتقال قدرت را به تناسب تغيير مي‌دهد. چون با تعويض قطب نسبت انتقال قدرت هم عوض مي‌شود و هر چقدر سرعت بالاتر رود در قطبهاي بالاتر قرار مي‌گيرد، يكي مزايايي كه اين موتور دارد اين است كه در مواقعي كه كاركرد موتور بنزيني بهينه نيست مثل زمان‌هايي كه موتورسيكلت پشت چراغ قرمز متوقف شده است،‌ از نيروي موتور بنزين براي شارژ كردن باتري استفاده مي‌شود و موقعي كه شارژ باتري تمام مي‌شود موتور به سيستم بنزيني وارد مي‌شود. وقتي موتور در ترافيك شهري مثل تهران و با دنده‌هاي يك و دو كار مي‌كند، در حالي كه روشن است و قدرتي بالا دارد از تمام راندمان آن استفاده نمي‌شود و در اين حالت گشتاور توليدي هدر مي‌رود، بنابراين بهتر است از اين انرژي براي شارژ باتري استفاده شود.

اسلاید 61: 61منابع :1- Empact.Pdf, a study of the european market potential and erformancerequirmeents of hybrid, electric and a alternatively fuelled lightcommercial vehicles, 31 July 1998.2-A Powerflow control strategy to minimize energy losses in Hybrid Elestric Vehicles, By Morten Henningsson, Lund 1999, Department of Inductrial Electrical Engineering and Automation, Lundinstitute of Tehnology, Lund University.3- Technology Snapshot, Toyota Prius (Snapshot.pdf), U.S. Department of Emergy Technology Snapshot Featuring the Toyota Prius, 1/16/2001. 4. Development and Validation of a Modular Hybric Vehicle Simulation Model, William F. Kellermeyer III, Morgantown, West Virginia May 1998. 5. Variable Bus Voltage Modeling for series Hybrid Electric Vehicle Simulation, By Matthew Alan Merkle, Virginia Polytechnic Institute and State University, December, 1, 1997

اسلاید 62: پایان62