حمى أنظمة الدفع الهجين تجتاح الطرز الحديثة للسيارات

طرز هجينة من السيارات تمتاز بمحركات كهربائية أقوى بوضوح وبطارية عالية الجهد تمكنها من السير اعتمادا على الطاقة الكهربائية دون صدور أيّ انبعاثات ضارة عنها.

يكثف عمالقة السيارات وحتى الشركات الناشئة منذ فترة من العديد من الجهود بحثا عن حلول بيئية مستدامة تنسجم مع المعايير التي فرضتها ظروف المناخ من جهة، وتكون متاحة لشريحة واسعة من المستهلكين من جهة أخرى، لذلك ينصبّ تركيز البعض منها على الطرز الهجينة كونها تجمع بين ميزتي توفير الوقود والحد من الانبعاثات الضارة.

برلين- تزايد اتجاه المصنعين في الآونة الأخيرة، رغم الظروف التي أملاها تراجع الطلب بسبب تباطؤ النمو العالمي وأزمة كورونا، نحو الطرز الهجينة لما تمتاز به هذه السيارات من التوفير في استهلاك الوقود والتقليص من العوادم المضرة بالبيئة.

ويؤكد المختصون في عالم السيارات أن هناك العديد من الاختلافات بين هذه الفئة من المركبات، مما جعل التنافس على أشده بين المصنعين لتطوير نوعية تستجيب لكافة الاشتراطات المتعلقة بالمناخ وفي الوقت نفسه تجذب عشاق هذه الفئة بشكل أكبر.

ويرى أندرياس ريشتر الخبير، في مركز الكفاءة في الحركية الكهربائية التابع لمنظمة الخبراء “ديكرا” الألمانية، أنه يتم التمييز بشكل أساسي بين السيارات الهجينة حسب البنية الأساسية المرتبطة بنظام الدفع الهجين.

ونسبت وكالة الأنباء الألمانية لريشتر قوله إن “الأمر يتعلق بكيفية الربط بين محرك الاحتراق الداخلي والمحرك الكهربائي والمولد الكهربائي والبطارية وصندوق التروس، وكيفية تشغيل هذه المكونات مع بعضها البعض”.

وتبعا لما سبق فإنه يتم الحديث عن محركات الهجين التسلسلية أو المتوازية أو مقسمة الكفاءة. وعندما يتم تصنيف أنظمة الدفع حسب درجة التهجين، فهناك نظام الهجين المعتدل أو الهجين الكامل أو الهجين فهناك نظام الهجين المعتدل أو الهجين الكامل أو الهجين.

وفي هذا الحالة يقوم المحرك الكهربائي بدعم محرك الاحتراق الداخلي أثناء عملية الدفع ويعمل على تحسين خصائص الأداء، وخاصة أثناء بدء السير وتجاوز المركبات الأخرى، وتتوافر قدرة المحرك الكهربائي في المواقف التي يتعين على محرك الاحتراق الداخلي إنشاء عزم الدوران.

ويشير ريشتر إلى أن الفكرة الأساسية في جميع أنظمة الدفع الهجين تعتمد على السماح لمحرك الاحتراق الداخلي بالوصول إلى نقطة التشغيل المثالية والأكثر فعالية.

وأوضح ماتياس فوجت، المتخصص في الحركية الكهربائية بالمركز التقني “أي.دي.أي.سي” الذي يتخذ من مدينة لاندسبيرغ مقرّا له، أنه يمكن التحكم في إمكانيات التوفير بشكل عام.

وحسب موقف القيادة يعمل محرك البنزين والمحرك الكهربائي بشكل إضافي لشحن البطارية عند الحاجة. ونظرا لإمكانية عمل المحركين في نفس الوقت، فإن نظام الهجين المعتدل يعتبر من أنظمة الهجين المتوازية.

ومن خلال الاعتماد على تقنية 48 فولط الناشئة يمكن

استخدام أربعة أضعاف الطاقة من نفس التيار مقارنة بتقنية 12 فولط التقليدية. ويمكن الاعتماد على الطاقة الكهربائية الخالصة في أنظمة الهجين المعتدلة 48 فولط أثناء السير في حركة المرور أو الخروج من صف السيارة للانتظار أو المناورة، ومع ذلك لا يمكن القيام بمهام القيادة الكاملة.

ويلفت ريشتر في هذا الصدد إلى أن نظام الدفع الهجين يتشابه مع نظام الهجين المعتدل، إلا أن المحرك الكهربائي يكون أقوى والجهد الكهربائي أعلى، كما تتوافر هنا إمكانية القيادة الكهربائية التقليدية أو المشتركة.

وأضاف “فيما يتعلق بالتوفير في استهلاك الوقود فإن فائدة النظام الهجين الكامل تظهر عند السير داخل المدن، ولكن البطارية تكون صغيرة ومدى السير يكون للعديد من الكيلومترات”.

ومن أشهر السيارات التي اتبعت هذه الطريقة في التصميم طراز تويوتا بريوس عام 1997، حيث أوضح المركز التقني “أي.دي.أي.سي” أنه تم تصميم هذه السيارة لتحسين الأداء والكفاءة في نفس الوقت عبر اختيار وضع التشغيل الأمثل تلقائيا، ويعمل كلا المحركين معا ويعملان على ناقل حركة واحد.

واعتمادا على تصميم نظام الدفع فإنه يمكن تسمية سيارة تويوتا بريوس وغيرها من موديلات الهجين الكامل مثل هيونداي إيونيك أو كيا نيرو باسم نظام الهجين المختلط؛ نظرا لأنها تعمل بشكل تسلسلي حسب حالة القيادة.

ويقوم محرك الاحتراق الداخلي بشحن البطارية لكي تتمكن السيارة من السير بشكل كهربائي خالص، ويمكن تسمية هذا المبدأ أيضا “تقسيم الكفاءة”؛ لأنه يتضمن خصائص نظام الهجين التسلسلي والمتوازي.

وتشتمل السيارات الهجين التسلسلية، التي لا يعمل فيها المحركان بشكل متواز ولكن يتم العمل بشكل تسلسلي، وفق نظام يعرف باسم موسع مدى السير.

وهذه المسألة تبدو قريبة للواقع، حيث يقول فوجت إنه عادة ما يكون الدفع المباشر عن طريق المحرك الكهربائي فقط. ويعمل محرك الاحتراق الداخلي، الذي غالبا ما يكون ثلاثي الأسطوانات وبسعة حجمية صغيرة، في الخلفية كوحدة طاقة كهربائية صغيرة، لأن مهمته تتمثل في تشغيل المولد، الذي يقوم بإعادة شحن البطارية بمجرد أن تصبح فارغة الشحنة، ولا يتطلب الأمر توصيل السيارة بالمقبس الكهربائي على الفور.

وفي جميع الحالات لا يعمل موسع مدى السير على عمود المرفق، وبالتالي فإنه يتم فصله عن المحرك، لذلك يعمل بطريقة موفرة في استهلاك الوقود وفي النطاق المثالي لعدد اللفات.

وإلى جانب سيارة بي.أم.دبليو آي 3 هناك العديد من الموديلات المزودة بموسع مدى السير مثل فيسكر كارما وكذلك أول سيارة أوبل أمبيرا عام 2012، إذ يمكن لمحرك الاحتراق الداخلي المشاركة في عملية الدفع مباشرة في بعض مواقف القيادة.

ويلفت ريشتر إلى أن الطرز المزودة بموسع مدى السير لا تتمتع بأكبر قدر من التوفير نظرا لوجود الكثير من الفقدان عند تبادل الطاقة بين الوقود والمولد والبطارية والمحرك الكهربائي.

تصنيف أنظمة الدفع في السيارات يتم حسب درجة التهجين، فهناك الهجين المعتدل أو الهجين الكامل أو الهجين

وأكد الخبير الألماني أنه من الأفضل استعمال نظام موسع مدى السير كعلاج للخوف من تقلص مدى السير بالسيارات الهجينة التي يتم شحنها بطاقة كهربائية من الخارج.

وتمتاز هذه السيارات بمحركات كهربائية أقوى بوضوح وبطارية عالية الجهد أكبر من الموديلات الهجينة بالكامل.

ويمكن لهذه الطرز السير اعتمادا على الطاقة الكهربائية فقط بصورة أسرع تصل إلى 100 كلم/س، علاوة على أن سعة البطارية الإضافية تسمح بقطع مسافة 30 و60 كلم، كما أن كفاءة استعادة الطاقة أعلى.

ويمكن قيادة هذه النوعية من السيارات داخل المدن دون صدور أيّ انبعاثات ضارة عنها. وتتناسب هذه الموديلات مع الموظفين، حيث يمكن إعادة شحن البطارية في مواقع بدء السير والوجهة المقصودة.

وهناك اعتقاد بأنه يمكن الاعتماد على خزان بنزين كبير للتخلص من الخوف المرتبط بمدى سير السيارات الهجينة، خاصة عند الانطلاق في رحلات طويلة أثناء العطلات الصيفية أو الإجازات.

وللاستفادة من القيادة الكهربائية قدر المستطاع يجب أن يتجنب المرء السير لمسافات طويلة خلال اليوم، حتى لا تتقلص مزايا التوفير في الاستهلاك وتزداد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مع فراغ شحنة البطارية، ويصل إلى مستوى السيارات التقليدية المزودة بمحرك احتراق داخلي تقليدي.