ما هي السيارة الهجينة وكيف تعمل؟

كان وصول هوندا إنسايت وسيارة تويوتا بريوس الأكثر تأثيرًا في التسعينيات إيذانا ببدء عصر السيارات الهجينة. والآن، بعد مرور 25 عامًا، تتمتع المحركات الهجينة بموجة كبيرة من الاهتمام من مشتري السيارات، الذين يعتبرون التكنولوجيا بمثابة نقطة انطلاق لسيارة تعمل بالبطارية بالكامل.

أدى الجمع بين المحرك الكهربائي ومحرك الغاز لإرسال الطاقة إلى عجلات السيارة إلى إشعال ثورة في الاقتصاد في استهلاك الوقود. كان هناك ما يقل قليلاً عن 10000 سيارة هجينة تم بيعها في عام 2000، ولكن بحلول عام 2023، شكلت السيارات الهجينة والسيارات الكهربائية بالكامل مجتمعة 16.3٪ من مبيعات السيارات الأمريكية، مع تفوق مبيعات السيارات الهجينة والهجينة على السيارات الكهربائية النقية. ومن المتوقع أن تتجاوز نسبة السيارات الهجينة 20% من إجمالي مبيعات السيارات في عام 2024، وتسعى شركات صناعة السيارات جاهدة لبناء المزيد منها.

إذًا ما الذي يجعل السيارة الهجينة هجينة بالضبط؟ ولماذا توجد أنواع مختلفة من المركبات الهجينة؟

الإجابة البسيطة هي أن السيارة الهجينة تتميز بمحرك احتراق داخلي (يعمل دائمًا بالغاز) ومحرك كهربائي يجتمعان لتوفير الطاقة للسيارة. في معظم الحالات، يكون المحرك الكهربائي أصغر مما يمكن العثور عليه في السيارة الكهربائية بالكامل، كما أن حزمة البطارية التي تغذي المحرك بالكهرباء أصغر أيضًا. وبالمثل، عادة ما يتم ضبط محرك الاحتراق في السيارة الهجينة لتحقيق الكفاءة، وليس القوة، حيث يتم عادةً دمج الطاقة من المحرك الكهربائي والمحرك لتحريك السيارة.

ما هي السيارة الهجينة؟

يمكن أن تكون السيارات الكهربائية باهظة الثمن ويصعب إنتاجها. قد تسبب السيارات الكهربائية ذات البطاريات النقية أيضًا مشكلات تتعلق بالنطاق أو مواقع الشحن لبعض المالكين. وهنا يأتي دور السيارة الهجينة: من خلال الجمع بين سهولة التزود بالوقود في مركبة ICE مع مساعدة تعزيز الكفاءة من المحرك الكهربائي والبطارية، يمكن للسيارة الهجين أن تساعد السائقين على تحقيق اقتصاد أفضل في استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات مع السماح بنطاق قيادة عادي.

تويوتا بريوس هي السيارة الهجينة الأكثر نجاحًا على الإطلاق. تم تصوير أحدث سيارة بريوس في أعلى هذه المقالة. فيما يلي جميع الأجيال الأربعة السابقة من سيارة بريوس التي تم بيعها في أمريكا، بدءًا من عام 2000 (أعلى اليسار)، و2004 (أعلى اليمين)، و2010 (أسفل اليسار)، و2016 (أسفل اليمين).

السيارات الهجينة، كما قد تتوقع، أكثر تعقيدًا إلى حد ما في التصميم والإنتاج من سيارة ICE التقليدية، أو السيارة الكهربائية البحتة في هذا الشأن. نظرًا لأن السيارات الهجينة تستخدم كلاً من طاقة ICE والطاقة الكهربائية، فهي في بعض النواحي سيارتان في واحدة – ويجب أن تدمج كلا النوعين من السيارات في تجربة قيادة واحدة.

والآن نعلم أن السيارات الهجينة تسمى هجينة لأنها عبارة عن مزيج من نوعين من المحركات. ولكن هناك أيضًا أنواعًا مختلفة من السيارات الهجينة. من الناحية الفنية، هناك أربعة أنواع: هجين خفيف، هجين متوازي، هجين متسلسل (أو موسع النطاق)، وهجين إضافي.

من بين هؤلاء الأربعة، سوف نتطرق بإيجاز هنا فقط إلى السيارات الهجينة الخفيفة. ويكفي أن نعرف أن هذه السيارات عادةً ما تحتوي على محرك كهربائي صغير، غالبًا ما يتم وضعه بين المحرك وناقل الحركة، والذي يوفر مساعدة إضافية عند التسارع من نقطة التوقف. ومن الأمثلة على ذلك نظام eTorque الهجين المعتدل المتوفر في شاحنات رام. لا تقدم السيارات الهجينة الخفيفة سوى مكاسب طفيفة في الاقتصاد في استهلاك الوقود.

السيارات الهجين التسلسلية مقابل الموازية

السيارات الهجينة عادة ما تكون من نوعين: السيارات الهجينة التسلسلية أو المتوازية. إذن ماذا تعني هذه المصطلحات؟

الهجين الموازي هو ما تفكر به على الأرجح عندما تفكر في الهجين. هذه هي الطريقة التي تعمل بها تويوتا بريوس. يوجد محرك ICE ومحرك كهربائي، وكلاهما يمكنهما العمل في نفس الوقت لتوفير الطاقة، أو يمكن لأي منهما العمل بمفرده. كلاهما قادر على توفير عزم الدوران الذي يدفع السيارة للأمام بشكل مباشر.

من ناحية أخرى، يمكن اعتبار السيارة الهجينة التسلسلية أو التسلسلية بمثابة سيارة كهربائية مزودة بمولد كهربائي. مثل سيارة شيفروليه فولت الأصلية، يستخدم الطراز الهجين التسلسلي محرك ICE الخاص به لشحن حزمة البطارية، كما يفعل المولد، ثم يستخدم الكهرباء المخزنة في حزمة البطارية لقيادة العجلات بمحرك كهربائي.

ولجعل الأمور أكثر تعقيدًا، يمكن لسيارة مثل Honda Accord Hybrid أن تعمل بالتوازي أو بالتتابع. يمكن للمحرك تشغيل العجلات الأمامية في بعض الظروف، ولكن في معظم الأوقات يتم دفع السيارة بواسطة المحرك الكهربائي القوي – المحرك موجود فقط لتجديد البطارية ولا يقود السيارة مباشرة.

المكونات الهجينة مقابل السيارات الهجينة العادية

أخيرًا، هناك مسألة السيارات الهجينة وكيف تختلف عن السيارات الهجينة العادية. بغض النظر عما إذا كان الهجين هجينًا تسلسليًا أو هجينًا متوازيًا، فيمكن أن يكون إما هجينًا إضافيًا أم لا. لكي تكون السيارة سيارة هجينة، يجب أن تتمتع بالقدرة على توصيل الطاقة بها لشحن البطارية الموجودة على متنها. أي سيارة هجينة لا تتمتع بهذه القدرة، والتي تعتمد بالتالي فقط على الكبح المتجدد ومحرك ICE الموجود على متن السيارة للشحن، ليست سيارة هجينة تعمل بالكهرباء.

وبالتالي فإن السيارات الهجينة الموصولة بالكهرباء تشبه السيارات الكهربائية أكثر من السيارات التقليدية التي تعمل بمحرك ICE فقط. وبناءً على ذلك، توفر العديد من السيارات الهجينة المزودة بقابس نطاق قيادة ممتدًا باستخدام الطاقة الكهربائية فقط مقارنة بالسيارات الهجينة التقليدية.

اليوم، توفر كل أنواع المركبات تقريبًا خيارات هجينة، بدءًا من سيارة تويوتا بريوس هاتشباك وحتى سيارة تويوتا RAV4 الرياضية متعددة الاستخدامات وحتى شاحنة البيك أب الهجين فورد F-150 وجيب رانجلر للطرق الوعرة.

ماذا ليس كذلك سيارة هجينة؟

سيارات تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي فقط

لفهم ما الذي يجعل السيارة هجينة، من المفيد معرفة ما الذي يجعل السيارة غير هجينة. فكر في العودة إلى السيارة الأولى التي امتلكها والديك عندما كنت طفلاً. ما لم يكن عمرك أقل من 23 عامًا، فمن المحتمل أنها لم تكن سيارة هجينة – بل كانت سيارة ذات محرك احتراق داخلي، أو ICE، تشبه إلى حد كبير السيارات الأولى التي تم إنتاجها بكميات كبيرة في مطلع القرن الماضي.

غالبية المركبات المباعة اليوم هي مركبات ICE، من السيارات الصغيرة إلى الشاحنات الصغيرة. إن محركات البنزين أو الديزل أو الغاز الطبيعي أو غيرها من محركات الاحتراق الموجودة في هذه المركبات، دون الاستفادة من أي قوة دفع كهربائية، هي ما يجعلها غير هجينة.

سيارات كهربائية

مع تزايد المخاوف بشأن الانبعاثات والبيئة على مدى العقود العديدة الماضية، بدأ المزيد والمزيد من شركات صناعة السيارات في البحث عن السيارات الكهربائية وتصنيعها كوسيلة لتقليل انبعاثات الكربون الموجودة عادةً في مركبات ICE. تتخلص هذه السيارات من محرك الاحتراق بشكل كامل وتستبدله بمحرك كهربائي ومجموعة بطارية وإلكترونيات متطورة تسمح لها بالسير بالكهرباء وحدها.

ساهم كبير المحررين جيريمي كورزينيفسكي في كتابة هذا المقال.