إن السيارة الكهربائية الهجينة (HEV) هي نوع من المركبات الهجينة التي تجمع بين نظام محرك الاحتراق الداخلي التقليدي (ICE) ونظام الدفع الكهربائي (نظام نقل الحركة الهجين). ويهدف وجود مجموعة توليد الطاقة الكهربائية إلى تحقيق اقتصاد وقود أفضل من السيارة التقليدية أو أداء أفضل. هناك مجموعة متنوعة من أنواع HEV ، كما تختلف الدرجة التي يعمل بها كل سيارة كمركبة (EV). الشكل الأكثر شيوعًا لـ HEV هو السيارة الكهربائية الهجينة ، على الرغم من وجود الشاحنات الكهربائية الهجينة (البيك آب والجرارات) والحافلات أيضًا.

تستفيد HEVs الحديثة من تقنيات تحسين الكفاءة مثل الفرامل المتجددة التي تحول الطاقة الحركية للمركبة إلى طاقة كهربائية ، والتي يتم تخزينها في بطارية أو supercapacitor. تستخدم بعض أنواع HEV محرك الاحتراق الداخلي لتوليد الكهرباء عن طريق تدوير مولد كهربائي إما لإعادة شحن بطارياتها أو لتشغيل محركات الدفع الكهربائي مباشرة ؛ هذا المزيج يعرف بالمولد المحرك. العديد من HEVs تقلل الانبعاثات الخاملة عن طريق إغلاق ICE في وضع الخمول وإعادة تشغيله عند الحاجة ؛ هذا هو المعروف باسم نظام بدء التشغيل. تنتج الكهرباء الهجينة انبعاثات أقل من ICE مقارنة بسيارة بنزين بحجم مماثل ، حيث إن محرك البنزين HEV عادة ما يكون أصغر من محرك بنزين متساوي الحجم وحقيقي البنزين ، وإذا لم يتم استخدامه لقيادة السيارة بشكل مباشر ، يمكن توجيهها إلى تشغيل بأقصى قدر من الكفاءة ، مواصلة تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود. (ينتج الغاز الطبيعي ووقود البروبان انبعاثات أقل.)

تصنيف

أنواع توليد القوة
يمكن تصنيف السيارات الكهربائية الهجينة وفقًا للطريقة التي يتم بها توريد الطاقة إلى نظام نقل الحركة:

في الهجينة الموازية ، كل من ICE والمحرك الكهربائي متصلان بالناقل الميكانيكي ويمكنهما في نفس الوقت نقل الطاقة لتشغيل العجلات ، عادة من خلال ناقل حركة تقليدي. إن نظام هوندا المساعد الآلي المتكامل (IMA) كما هو موجود في Insight ، Civic ، Accord ، بالإضافة إلى نظام GM Belted Alternator / Starter (BAS Hybrid) الموجود في سيارات شفروليه ماليبو الهجينة ، هي أمثلة على إنتاج هجين موازٍ. يمكن لمحرك الاحتراق الداخلي للعديد من السيارات الهجينة الموازية أن يعمل كمولد لإعادة الشحن الإضافي. اعتبارا من عام 2013 ، تستخدم الهجينة الموازية ذات الطابع التجاري محرك احتراق كامل الحجم مع محرك كهربائي صغير (<20 كيلوواط) وبطارية صغيرة حيث أن المحرك الكهربائي مصمم لتكملة المحرك الرئيسي ، وليس ليكون المصدر الوحيد للطاقة المحركة. من الاطلاق. ولكن بعد عام 2015 ، تتوافر سيارات هجينة متوازية مزودة بأكثر من 50 كيلو واط ، الأمر الذي يمكّن القيادة الكهربائية من تحقيق تسارع معتدل. تتميز المركبات الهجينة الموازية بأنها أكثر كفاءة من المركبات غير الهجينة المماثلة خاصة أثناء ظروف التوقف والتوقف في المناطق الحضرية حيث يُسمح للمحرك الكهربائي بالمساهمة ، وخلال تشغيل الطريق السريع. في سلسلة الهجينة ، يقوم المحرك الكهربائي فقط بتشغيل نظام نقل الحركة ، ويعمل جهاز ICE الأصغر (الذي يسمى أيضًا موسع النطاق) كمولد لتشغيل المحرك الكهربائي أو لإعادة شحن البطاريات. لديهم أيضا عادة أكبر من البطاريات من الهجينة الموازية ، مما يجعلها أكثر تكلفة. وبمجرد أن تنخفض البطاريات ، يمكن لمحرك الاحتراق الصغير توليد الطاقة في إعداداتها المثالية في جميع الأوقات ، مما يجعلها أكثر كفاءة في القيادة الواسعة بالمدينة. تتمتع السيارات الهجينة المنقسمة على الطاقة بفوائد مزيج من الخصائص المتسلسلة والمتوازية. ونتيجة لذلك ، فهي أكثر كفاءة بشكل عام ، لأن سلسلة المحركات الهجينة تميل إلى أن تكون أكثر كفاءة عند السرعات المنخفضة ، وتميل إلى أن تكون أكثر كفاءة عند السرعات العالية ؛ ومع ذلك ، تكلفة هجين السلطة تقسيم أعلى من نقية موازية. أمثلة على تقسيم الطاقة (يشار إليها من قبل بعض "powertrains" سلسلة "موازية") تشمل 2007 نماذج فورد ، جنرال موتورز ، لكزس ، نيسان ، وتويوتا. في كل من الهجينة أعلاه ، من الشائع استخدام الكبح المتجدد لإعادة شحن البطاريات. أنواع حسب درجة التهجين الهجين الكامل ، والذي يطلق عليه أحيانًا الهجين القوي ، هو مركبة يمكن تشغيلها فقط على محرك احتراق ، فقط على محرك كهربائي ، أو مزيج من الاثنين معاً. إن نظام فورد الهجين ، و Hybrid Synergy Drive من تويوتا ، وتقنيتا Hybrid Two-Mode الهجينان من جنرال موتورز / كرايسلر هما أنظمة هجينة كاملة. وتعتبر تويوتا بريوس ، فورد إسكيب هيبرد ، وفورد فيوجن هايبرد أمثلة على السيارات الهجينة الكاملة ، حيث يمكن نقل هذه السيارات إلى الأمام على طاقة البطارية وحدها. هناك حاجة إلى بطارية كبيرة ذات سعة عالية لتشغيل البطارية فقط. هذه المركبات لها مسار طاقة منفصل يسمح بمرونة أكبر في نظام نقل الحركة من خلال تحويل الطاقة الميكانيكية والكهربائية ، في بعض التكلفة من حيث التعقيد. هجين خفيف ، هي مركبة لا يمكن تشغيلها فقط على محركها الكهربائي ، لأن المحرك الكهربائي لا يملك ما يكفي من القوة لدفع السيارة من تلقاء نفسها. وتشمل الأنواع الهجينة الخفيفة فقط بعض الميزات الموجودة في التكنولوجيا الهجينة ، وعادة ما تحقق وفورات محدودة في استهلاك الوقود ، وما يصل إلى 15 في المائة في القيادة الحضرية ودورة إجمالية تتراوح من 8 إلى 10 في المائة. الهجين المعتدل هو في الأساس مركبة تقليدية مزودة بمحرك بداية كبير الحجم ، مما يسمح بإيقاف تشغيل المحرك عندما تكون السيارة متوقفة عن العمل ، أو تتوقف عن العمل ، أو تتوقف ، مع إعادة التشغيل بسرعة ونظافة. غالباً ما يتم تركيب المحرك بين المحرك وناقل الحركة ، مع أخذ مكان محول عزم الدوران ، ويتم استخدامه لتزويد طاقة دفع إضافية عند التسارع. يمكن أن تستمر الملحقات في التشغيل على الطاقة الكهربائية أثناء إيقاف تشغيل محرك البنزين ، وكما هو الحال في التصاميم الهجينة الأخرى ، يتم استخدام المحرك للفرامل المتجددة لاستعادة الطاقة. بالمقارنة مع السيارات الهجينة الكاملة ، تتميز السيارات الهجينة المعتدلة ببطاريات أصغر حجماً وأخرى أصغر حجماً وأخرى أضعف ، مما يسمح للمصنعين بخفض التكلفة والوزن. استخدمت سيارات هوندا الهجينة المبكرة بما في ذلك الجيل الأول من "إنسايت" هذا التصميم ، حيث استفادت من سمعتها في تصميم محركات البنزين الصغيرة والفعالة. نظامهم يطلق عليها اسم "مساعدة السيارات المتكاملة" (IMA). بدءا من Civic Hybrid 2006 ، يمكن لنظام IMA الآن أن يدفع السيارة فقط على الطاقة الكهربائية أثناء سرعة الإبحار متوسطة السرعة. مثال آخر هو شيفروليه سيلفرادو هايبرد 2005-2007 ، شاحنة بيك آب كاملة الحجم. تمكنت شيفروليه من تحقيق تحسن بنسبة 10٪ على كفاءة وقود سيلفرادو عن طريق إيقاف تشغيل المحرك وإعادة تشغيله عند الطلب واستخدام الكبح المتجدد. كما استخدمت جنرال موتورز تقنية BAS Hybrid المعتدلة في موديلات أخرى مثل خط Saturn Vue Green ، و Saturn Aura Greenline و Malibu Hybrid. المكونات الهجينة (PHEVs) تعد السيارة الكهربائية الهجينة (PHEV) ، والمعروفة أيضًا باسم الهجين الإضافي ، عبارة عن سيارة كهربائية هجينة مزودة ببطاريات قابلة لإعادة الشحن يمكن إعادة شحنها لشحن كامل من خلال توصيل قابس بمصدر طاقة كهربائية خارجي. تتقاسم PHEV خصائص كل من السيارة الكهربائية الهجينة التقليدية ، مع وجود محرك كهربائي ومحرك احتراق داخلي. وسيارة كهربائية بالكامل ، مع وجود قابس للتوصيل بالشبكة الكهربائية. تمتلك PHEV مجموعة كهربائية أكبر بكثير مقارنة مع الهجينات التقليدية التي تعمل بالبنزين والكهرباء ، كما أنها تقضي على "قلق المدى" المرتبط بالمركبات الكهربائية بالكامل ، لأن محرك الاحتراق يعمل كنسخة احتياطية عند نفاد البطاريات. أصدرت شركة صناعة البطاريات الصينية وشركة صناعة السيارات BYD Auto سيارة F3DM PHEV-62 (PHEV-100 km) هاتشباك إلى سوق الأساطيل الصينية في 15 ديسمبر 2008 ، مقابل 149800 يوان (22000 دولار أمريكي). أطلقت جنرال موتورز مجموعة شفروليه فولت في عام 2010 في ديسمبر 2010. في ذلك الوقت ، قامت شركة فولت بتجريد سيارة تويوتا بريوس كأكثر السيارات الموفرة في استهلاك الوقود التي تباع في الولايات المتحدة. اعتبارًا من ديسمبر 2016 ، أصبحت عائلة فولت / أمبيرا هي السيارة الهجينة الأكثر مبيعاً على مستوى العالم ، حيث بلغت المبيعات العالمية حوالي 134،500 وحدة منذ إنشائها ، بما في ذلك أكثر من 10،000 سيارة Opel / Vauxhall Amperas التي تباع في أوروبا. وتأتي سيارة ميتسوبيشي أوتلاندر بي - إي في في المرتبة الثانية حيث تم تسليم حوالي 119،500 وحدة في جميع أنحاء العالم. الثالث هو تويوتا بريوس Plug-in Hybrid مع مبيعات عالمية تراكمية من 79300 وحدة في نهاية يناير 2017. مزايا الكفاءة يمكن وصف محرك الاحتراق الداخلي على النحو التالي: يتم أولاً تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى حرارة. يتم تحويل جزء من الحرارة إلى طاقة ميكانيكية (دوران العمود المرفقي) ويستخدم للدفع. يتم إطلاق معظم الطاقة الأولية لمياه التبريد وغازات العادم. كفاءة محرك البنزين في سرعة قصوى والقدرة القصوى حوالي 37 ٪. وهو يعتمد بشدة على الحمل عند سرعة معينة - وهو أعلى مستوى عند التحميل الكامل فقط ، ويسقط إلى الصفر عند الصفر. وهذا يعني في عملية التحميل الجزئي ، عندما يتم إعطاء القليل من الغاز ، تكون محركات البنزين ذات كفاءة ضعيفة. في ماركس تعطى للسيارات مع محرك الاحتراق الداخلي كفاءة 20 ٪. يعتبر حمل الجزء وتراجع محرك الاحتراق الداخلي أمرًا شائعًا في حركة المرور في المدينة ويمكن تجنبه إلى حد كبير في السيارات الكهربائية الهجينة. يمكن تشغيل الموقد الآن بشكل متكرر وأطول عند التحميل العالي بكفاءة ملائمة. يتم استخدام الطاقة الزائدة الناتجة بواسطة مولد لشحن البطارية. أثناء التسارع ، يمكن لمحرك الاحتراق والمحرك الكهربائي العمل معًا. مع نفس التسارع ، يمكن استخدام محرك احتراق داخلي أصغر (تقليص الحجم). عند الكبح والتوقف ، يتم إرجاع الجزء الأكبر من طاقة الكبح إلى المجمع (الكبح المتجدد). في النقل الحضري على وجه الخصوص ، تقلل هذه المستردات من الاستهلاك بنسبة تصل إلى 60 ٪. يتم إيقاف تشغيل محرك الاحتراق عندما تكون طاقة محرك الأقراص ضئيلة أو معدومة. تخفيض الضوضاء أثناء التجاوز ، عند التوقف أو أثناء القيادة البطيئة (وقوف السيارات) مع بطارية مشحونة هو ميزة أخرى في المناطق الحضرية. في بداية منفصلة يمكن حذفها ، لأن المحرك الكهربائي يأخذ على وظيفة. تتمتع المحركات الكهربائية بكفاءة عالية نسبياً تزيد عن 90٪. هذا لا يزال مرتفعا على مدى سرعة واسعة. تنخفض الكفاءة عند عزم الدوران العالي ، خاصة في حالة الحمل الزائد. في التوازن الكهربائي الكلي لا تزال كفاءة تخزين تراكم. نادرا ما تستخدم المكثفات الفائقة. هذا الأخير ، مثل أجهزة الطاقة الكهربائية فعالة جدا (> 90 ٪) ، في حين أن كفاءة البطارية بسبب تأثير Peukert قد تكون أقل اعتمادا على كيمياء البطارية والتلوث. بالنسبة للمحركات الكهربائية ، يتم تحديد كفاءة عامة بنسبة 85٪.

كما أن المحركات الكهربائية يمكن حملها فوق طاقتها ، مما يعني أنها قادرة على توفير عزم دوران أعلى ، ولفترة زمنية قصيرة ، طاقة أكبر من إنتاجها المقنن. كما يتوفر هذا العزم عند إيقاف المحرك ، بخلاف محرك الاحتراق ، الذي يمكن شحنه فقط من السرعة الدنيا. من خلال الجمع بين المحركين ، يمكن للسيارة التعجيل بشكل أسرع مع أداء النظام نفسه بنسبة 10-20٪ (زيادة كهربائية). ونظرًا للمحرك الهجين الذي يكون في الغالب محركًا صغير الحجم ، فإنه في الغالب يكون له سرعة قصوى أعلى قليلاً ويكون أعلى من متطلبات الطاقة العالية ، لأنه يتعين عليه العمل في نطاقات سرعة أعلى.

من ناحية ، تضمن إدارة القيادة درجة عالية من راحة القيادة وقيم التسريع المرغوبة ، ومن ناحية أخرى تعمل على تحسين الكفاءة الكلية من خلال اختيار محركي الأقراص وتوزيعهما. هناك ثلاثة احتمالات:

القيادة الكهربائية البحتة ، إيقاف تشغيل محرك الاحتراق ، عند وقوف السيارات
الدعم الكهربائي لمحرك الاحتراق الداخلي ، لتسريع بسرعة عالية
زيادة نقطة التحميل: محرك الاحتراق الداخلي إلى محرك الأقراص وشحن البطارية ، وبالتالي زيادة الكفاءة

نتيجة لذلك ، يمكن زيادة الكفاءة الكلية للسيارة إلى أكثر من 38٪. يمكن استخدام مقياس اقتصادي لعرض حالة التشغيل.

محركات الديزل لديها منحنى كفاءة أكثر من ذلك بقليل (فقدان خنق صغير) ، وهذا هو السبب في أنها تستفيد أقل من تركيب محرك كهربائي ومجمع.

كتلة
السيارة الكهربائية الهجينة أثقل قليلاً من سيارة من نفس سلسلة محرك الاحتراق الداخلي. مع القيادة المفترضة غير الواقعية ، القيادة السريعة على الطريق السريع ، يمكن أن ينعكس الوزن الإضافي في استهلاك أعلى. إذا تسارعت وتراجعت أو ارتفعت القمم والحوض ، فإن الزيادة في الوزن الإضافي في الاستهلاك قد تتعادل مع احتمال الكبح المتجدد. يمكن لأسلوب القيادة التنبؤية أن يوفر بالفعل 10 إلى 20 في المائة من الاستهلاك في السيارة العادية ، في حين أن هذه القيمة تزداد مرة أخرى في الهجين ، لأن أي فرامل تنبؤية يمكن استخدامها لتوليد الطاقة. يعمل محرك الاحتراق الداخلي بالفعل على سرعة الطرق السريعة في نطاق كفاءة منخفض نسبيا.

تحسين الاحتراق
إن المحرك الهجين يجعل من الممكن تصميم محرك الاحتراق الداخلي بشكل مختلف عما هو عليه في السيارة التي تقوم فيها وحدها بقيادة السيارة باستمرار. على سبيل المثال ، تعمل تويوتا بمحرك دورة أتكينسون لتحقيق الاقتصاد في استهلاك الوقود وتخفيض الحجم عند القدرة المنخفضة إلى المتوسطة. تقوم هوندا بتنفيذ عملية قطع الاسطوانة وتشغيل المحرك مع الحذافة الكهربائية مباشرة على العمود المرفقي كمحافسة نشطة حتى في مناطق العمل التي من شأنها أن تؤدي إلى محرك أو محرك غير مريح يعمل بدون مساعدة كهربي.

تقنية

يمكن التمييز بين أنواع التصاميم الكهربائية الهجينة من خلال هيكل نظام نقل الحركة الهجين ، ونوع الوقود ، وطريقة التشغيل.

في عام 2007 ، أعلن العديد من مصنعي السيارات أن السيارات المستقبلية ستستخدم جوانب التكنولوجيا الكهربائية الهجينة لتقليل استهلاك الوقود دون استخدام نظام نقل الحركة الهجين. يمكن استخدام الكبح التجديدي لاستعادة الطاقة وتخزينها لتزويد الملحقات الكهربائية ، مثل تكييف الهواء. يمكن أيضًا إيقاف تشغيل المحرك في وضع الخمول لتقليل استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات دون إضافة نظام نقل هجين. في كلتا الحالتين ، يتم اكتساب بعض مزايا التكنولوجيا الكهربائية الهجينة ، في حين أن التكاليف والوزن الإضافيين قد يكونان محصورين في إضافة بطاريات أكبر ومحركات بداية. لا توجد مصطلحات قياسية لمثل هذه المركبات ، على الرغم من أنها قد توصف بهجين معتدل.

المحركات ومصادر الوقود

الوقود الحفري
يمكن استخدام المحركات ذات المكبس الحر لتوليد الكهرباء بكفاءة وبأقل تكلفة من خلايا الوقود.

بنزين
تستخدم محركات البنزين في معظم التصاميم الكهربائية الهجينة ، ومن المرجح أن تظل مهيمنة في المستقبل المنظور. على الرغم من أن البنزين المشتق من البترول هو الوقود الأساسي ، إلا أنه من الممكن مزج مستويات مختلفة من الإيثانول المولدة من مصادر الطاقة المتجددة. ومثل معظم مركبات ICE الحديثة ، يمكن أن تستخدم HEVs عادة ما يصل إلى 15٪ من البيوإيثانول. قد ينتقل المصنعون إلى محركات الوقود المرنة ، مما يزيد من نسب السماح المسموح بها ، ولكن لا توجد خطط قيد التنفيذ في الوقت الحالي.

ديزل
تستخدم HEV الديزل الكهربائية محرك ديزل لتوليد الطاقة. تتميز ديزل بميزاتها عند توفير طاقة ثابتة لفترات طويلة من الزمن ، معاناة أقل للاهتراء أثناء التشغيل بكفاءة أعلى. قد يوفر عزم دوران محرك الديزل المرتفع ، جنباً إلى جنب مع التكنولوجيا الهجينة ، قدراً كبيراً من الأميال المحسنة. يمكن لمعظم السيارات التي تعمل بالديزل استخدام وقود حيوي خالص 100٪ (وقود الديزل الحيوي) ، بحيث يمكن استخدامها ولكن لا تحتاج للبترول على الإطلاق للوقود (على الرغم من أن خليط الوقود الحيوي والبترول أكثر شيوعًا). إذا كانت مركبات HEVs الكهربائية الديزل قيد الاستخدام ، فمن المحتمل أن تنطبق هذه الميزة أيضًا. بدأت السيارات الهجينة التي تعمل بالديزل والكهرباء بالظهور في المركبات التجارية (وخاصة الحافلات) ؛ اعتبارا من عام 2007 ، لا تتوفر أي سيارات ركاب هجينة تعمل بالديزل والكهرباء خفيفة ، على الرغم من وجود نماذج أولية. ومن المتوقع أن تنتج بيجو نسخة هجينة تعمل بالديزل والكهرباء من طراز 308 في أواخر عام 2008 للسوق الأوروبية.

كشفت شركة PSA Peugeot Citroën عن سيارتين متظاهرتين تتميزان بمحرك هجين يعمل بالديزل والكهرباء هما Peugeot 307 و Citroën C4 Hybride HDi و Citroën C-Cactus. قدمت فولكس واجن سيارة هجين تعمل بالديزل والكهرباء النموذجية التي تمكنت من الحصول على اقتصاد الوقود 2 لتر / 100 كلم (140 ميلا في الغالون ، 120 ميلا في الغالبون) ، ولكن لم تبع بعد سيارة هجينة. قامت شركة جنرال موتورز باختبار سيارة أوبل أسترا ديزل الهجين. لم تكن هناك تواريخ محددة مقترحة لهذه المركبات ، لكن البيانات الصحفية أشارت إلى أن مركبات الإنتاج لن تظهر قبل عام 2009.

في معرض فرانكفورت للسيارات في سبتمبر 2009 ، عرض كل من مرسيدس و BMW سيارات هجينة تعمل بالديزل والكهرباء.

تقوم شركة Robert Bosch المحدودة بتزويد تكنولوجيا الديزل والكهرباء الهجينة لمختلف شركات السيارات والنماذج ، بما في ذلك بيجو 308.

حتى الآن ، ظهرت محركات الديزل-الإنتاج في الغالب [غامضة] في حافلات النقل الجماعي.

بدأت شركة FedEx ، إلى جانب شركة Eaton Corp. في الولايات المتحدة الأمريكية وشركة Iveco في أوروبا ، بنشر أسطول صغير من شاحنات الإيصال الكهربائية الهجين الديزل. اعتبارا من أكتوبر 2007 ، تدير فيديكس أكثر من 100 هجين كهربائي من الديزل في أمريكا الشمالية وآسيا وأوروبا.

غاز البترول المسال

قدمت هيونداي في عام 2009 هيونداي إلنترا LPI Hybrid ، وهي أول سيارة كهربائية هجينة تعمل بكميات كبيرة تعمل على غاز البترول المسال (LPG).

هيدروجين
يمكن استخدام الهيدروجين في السيارات بطريقتين: مصدر للحرارة القابلة للاشتعال ، أو مصدر للإلكترونات لمحرك كهربائي. لا يتم تطوير حرق الهيدروجين من الناحية العملية. إنها السيارة الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية (HFEV) والتي تحظى بكل الاهتمام. تعمل خلايا الوقود الهيدروجينية على توليد الكهرباء التي تدخل في محرك كهربائي لتشغيل العجلات. لا يتم حرق الهيدروجين ، ولكن يتم استهلاكه. وهذا يعني أن الهيدروجين الجزيئي ، H2 ، يتم دمجه مع الأكسجين لتشكيل الماء. تعمل العلاقة المشتركة بين الهيدروجين والأكسجين على تحريك خلية الوقود للفصل بين الإلكترونات والهيدروجين ، واستخدامها لتشغيل المحرك الكهربائي ، وإعادتها إلى جزيئات الماء المتأينة التي تكونت عندما يكون الهيدروجين المستنفد بالإلكترون مقترناً بالأكسجين. في خلية الوقود. تذكر أن ذرة الهيدروجين ليست أكثر من بروتون وإلكترون ؛ في جوهرها ، يتم تحريك المحرك عن طريق جاذبية البروتون الذرية إلى نواة الأكسجين ، وجذب الإلكترون إلى جزيء الماء المتأين.

HFEV هي سيارة كهربائية بالكامل تتميز ببطارية مفتوحة المصدر على شكل خزان الهيدروجين والجو. قد تشتمل HFEVs أيضًا على بطاريات خلية مغلقة لغرض تخزين الطاقة من الكبح المتجدد ، ولكن هذا لا يغير مصدر الدافع. إنه يعني أن HFEV هي سيارة كهربائية مع نوعين من البطاريات. بما أن HFEVs كهربائية بحتة ، ولا تحتوي على أي نوع من المحركات الحرارية ، فهي ليست هجينة.

الوقود الحيوي
قد تستخدم السيارات الهجينة محرك احتراق داخلي يعمل بالوقود الحيوي ، مثل محرك وقود مرن يعمل بالإيثانول أو محركات تعمل على وقود الديزل الحيوي. في عام 2007 ، أنتجت شركة فورد 20 سيارة هروب هجين E85s لاختبار حقيقي في الأساطيل في الولايات المتحدة. كمشروع عرضي ، سلّمت فورد في عام 2008 أول سيارة رياضية متعددة الاستخدامات تعمل بالوقود المرن ، إلى وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ، Ford Escape Plug-in Hybrid ، قادرة على الجري على البنزين أو E85.

ستكون السيارة الكهربائية الهجينة شيفروليه فولت أول سيارة هجينة تعمل بالوقود المرن متاحة تجارياً قادرة على تكييف الدفع مع الوقود الحيوي المستخدم في العديد من الأسواق العالمية مثل مزيج الإيثانول E85 في الولايات المتحدة ، أو E100 في البرازيل ، أو وقود الديزل الحيوي في السويد. سيكون فولت هو E85 الوقود المرن قادرة على نحو عام بعد طرحها.

الآلات الكهربائية
في السيارات ذات المسارات المنقسمة (تويوتا ، فورد ، جنرال موتورز ، كرايسلر) هناك نوعان من الآلات الكهربائية ، واحدة منها تعمل كمحرك رئيسي ، والوظائف الأخرى كمولد في المقام الأول. أحد المتطلبات الأساسية لهذه الآلات هو أنها فعالة للغاية ، حيث أن الجزء الكهربائي من الطاقة يجب تحويله من المحرك إلى المولد ، من خلال محورين ، عبر المحرك مرة أخرى ومن ثم إلى العجلات.

معظم الآلات الكهربائية المستخدمة في السيارات الهجينة هي محركات DC بدون فرشات (BLDC). على وجه التحديد ، فهي من نوع يسمى آلة المغناطيس الدائم الداخلي (IPM) (أو المحرك). يتم جرح هذه الآلات بشكل مشابه للمحركات الحثية الموجودة في المنزل النموذجي ، ولكن (للكفاءة العالية) تستخدم مغناطيسات أرضية نادرة قوية جدًا في الدوار. هذه المغناطيسات تحتوي على النيوديميوم والحديد والبورون ، وبالتالي تسمى مغناطيس نيوديميوم.

مرت أسعار النيوديميوم بفقاعة أسعار بسبب قيود التصدير الصينية في 2010-2011 ، حيث ارتفعت من 50 دولار / كجم في بداية عام 2010 إلى 500 دولار / كجم بحلول صيف عام 2011. وقد أدى ذلك إلى “تدمير الطلب” نظرًا لأن العديد من المنتجين تحولت إلى استبدال المحركات الحثية في سياراتهم للدفاع عن خط إنتاجها. وكان هذا على الرغم من هذه المحركات التي تؤثر في خصائص “قوة الوزن” التي تؤثر بشكل كبير على جميع أحجام المحركات ، إلا الأقوياء (مثل استهلاك الطاقة) ، مثل تلك المستخدمة في تسلا. اعتبارا من أبريل 2014 هناك منتجين آخرين غير صينيين من النيوديميوم وسعره / كجم ليس أكثر بكثير مما كان عليه في عام 2010. المحركات المتطورة في المملكة المتحدة التي يتم إنتاجها الآن تستخدم تقنية مغناطيس نيوديميوم الدائم. مع عودة ضمان الإمداد ، من المؤكد أنه سيكون هناك بالتالي عودة إلى تصاميم المحركات الفائقة التي تتيحها NdFeB Magnets دائمة.

متطلبات التصميم
في بعض الحالات ، يقوم المصنعون بإنتاج HEVs التي تستخدم الطاقة المضافة التي توفرها الأنظمة الهجينة لإعطاء المركبات دفعة قوية ، بدلاً من تحسين كفاءة الوقود بشكل ملحوظ مقارنة بنظيراتها التقليدية. تتم السيطرة على المفاضلة بين الأداء الإضافي وكفاءة استهلاك الوقود بشكلٍ محسّن من خلال البرنامج داخل النظام الهجين ، ويعود ذلك جزئياً إلى المحرك والبطارية وحجم المحرك. في المستقبل ، قد يوفر المصنعون لمالكي HEV القدرة على التحكم في هذا التوازن جزئياً (كفاءة الوقود مقابل الأداء المضاف) كما يحلو لهم ، من خلال إعداد يتحكم فيه المستخدم. أعلنت شركة تويوتا في يناير 2006 أنها تفكر في زر “عالية الكفاءة”.

مجموعات التحويل
يمكن للمرء شراء الهجين الأسهم أو تحويل السيارات البترولية الأسهم إلى سيارة كهربائية هجينة باستخدام مجموعة هجين ما بعد البيع.

أنواع المركبات

دراجات نارية
تتوفر شركات مثل Zero Motorcycles و Vectrix على دراجات نارية كهربائية بالكامل جاهزة للسوق في الوقت الحالي ، ولكن ازدواج المكونات الكهربائية ومحرك الاحتراق الداخلي (ICE) جعل من عملية التعبئة والتغليف مرهقة ، خاصة بالنسبة للعلامات التجارية المتخصصة.
أيضا ، eCycle Inc تنتج سلسلة دراجات نارية تعمل بالديزل والكهرباء ، مع سرعة قصوى تبلغ 80 ميل في الساعة (130 كم / ساعة) وسعر التجزئة المستهدف 5500 دولار.

إن Peugeot HYmotion3 ضاغط ، هو عبارة عن دراجة ذات ثلاث عجلات تستخدم اثنين من مصادر الطاقة المنفصلة لتشغيل العجلات الأمامية والخلفية. يتم تشغيل العجلة الخلفية بواسطة محرك اسطوانة أحادية بسعة 125 سي سي ، 20 حصان (15 كيلوواط) ، في حين يتم دفع كل العجلات الأمامية بواسطة محركها الكهربائي الخاص. عندما تتحرك الدراجة حتى 10 كم / ساعة ، يتم استخدام المحركات الكهربائية فقط على أساس البدء ، مما يقلل من كمية انبعاثات الكربون.

أعلنت شركة SEMA أن ياماها ستطلق سيارة واحدة في عام 2010 ، مع هوندا بعد عام من ذلك ، مما يغذي المنافسة على العملاء الجدد ووضع معايير جديدة للتنقل. وتأمل كل شركة في توفير القدرة على الوصول إلى 60 ميلاً (97 كم) لكل شحنة من خلال اعتماد بطاريات ليثيوم أيون متقدمة لتحقيق مطالبها. يمكن لهذه الدراجات النارية الهجينة المقترحة دمج مكونات من سيارة هوندا Insight القادمة ونظام توليد القوة الهجين الخاص بها. تساعد القدرة على إنتاج هذه المواد بكميات كبيرة في التغلب على العقبات التي تواجهها العلامات التجارية المبتدئة في الاستثمار وجلب مفاهيم هندسية جديدة إلى الأسواق الرئيسية.

السيارات والشاحنات الخفيفة

سيارات عالية الأداء
عندما تصبح أنظمة الانبعاثات أكثر صرامة بالنسبة إلى الشركات المصنعة للالتزام بها ، سيتم تشغيل جيل جديد من السيارات عالية الأداء بواسطة التقنية الهجينة (على سبيل المثال ، سيارة السباق طراز Porsche GT3 الهجينة). إلى جانب فوائد الانبعاثات من نظام هجين ، فإن عزم الدوران المتاح على الفور والذي يتم إنتاجه من المحرك (المحركات) الكهربائية يمكن أن يؤدي إلى فوائد الأداء من خلال معالجة نقاط ضعف منحنى القدرة لمحرك الاحتراق التقليدي. كانت سيارات السباق الهجين ناجحة للغاية ، كما هو موضح في سيارة Audi R18 و Porsche 919 ، التي فازت بـ 24 ساعة من Le Mans باستخدام تقنية الهجينة.

فورمولا 1
في عام 2014 ، قامت فورمولا 1 بتغيير السيارات من محرك 2.4 لتر V8 إلى محرك 1.6 لتر توربوشاراجيد V6 ، والذي يقتصر على 15،000 دورة في الدقيقة. يمكن لمحركات V6 المزودة بشاحن توربيني دفع سيارة سباق F1 حتى مسافة 360 كلم / ساعة (220 ميل في الساعة).

سيارات الأجرة
في عام 2000 ، تم تشغيل أول سيارة أجرة كهربائية هجينة في أمريكا الشمالية في فانكوفر بكولومبيا البريطانية ، والتي تعمل في عام 2001 تويوتا بريوس التي قطعت مسافة أكثر من 332،000 كم (206،000 ميل) قبل تقاعدها. في عام 2015 ، زعم سائق سيارة أجرة في النمسا أنه غطى 1000000 كم (620 ألف ميل) في سيارته تويوتا بريوس مع البطارية الأصلية.

تضيف العديد من المدن الكبرى في العالم سيارات أجرة مختلطة إلى أساطيل سيارات الأجرة التابعة لها ، بقيادة سان فرانسيسكو ونيويورك سيتي. بحلول عام 2009 ، 15 ٪ من سيارات الأجرة 23،237 في نيويورك هي سيارات هجينة ، وهي الأضخم في أي مدينة في أمريكا الشمالية ، وبدأت أيضا في تقاعد أسطولها الهجين الأصلي بعد 300،000 و 350،000 ميل (480،000 و 560،000 كم) لكل مركبة. المدن الأخرى التي تتوفر فيها خدمة سيارات الأجرة مع السيارات الهجينة تشمل طوكيو ولندن وسيدني وملبورن وروما.

الباصات
وقد شهدت التكنولوجيا الهجينة للحافلات اهتمامًا متزايدًا منذ أن أدت البطاريات الأخيرة إلى انخفاض كبير في وزن البطارية. تتكون أنظمة Drivetrains من محركات الديزل التقليدية وتوربينات الغاز. تركز بعض التصاميم على استخدام محركات السيارات ، وقد ركزت التصاميم الحديثة على استخدام محركات الديزل التقليدية المستخدمة بالفعل في تصاميم الحافلات ، لتوفير تكاليف الهندسة والتدريب. اعتبارا من عام 2007 ، كانت العديد من الشركات المصنعة تعمل على تصاميم هجينة جديدة ، أو محركات هجين مدمجة تناسب عروض الهياكل الحالية دون إعادة تصميم رئيسية. قد يكون تحدي الحافلات المهجنة قادماً من واردات خفيفة الوزن أرخص من دول الكتلة الشرقية السابقة أو الصين ، حيث يبحث المشغلون الوطنيون في قضايا استهلاك الوقود المحيطة بوزن الحافلة ، والتي ازدادت مع ابتكارات تكنولوجيا الحافلات الحديثة مثل التزجيج والهواء تكييف وأنظمة كهربائية. كما يمكن للحافلة الهجينة أن توفر استهلاك الوقود من خلال نظام نقل الحركة الهجين. ويجري تعزيز التكنولوجيا الهجينة من جانب سلطات المرور العابر المعنية بيئياً.

الشاحنات
في عام 2003 ، قدمت جنرال موتورز شاحنة عسكرية مختلطة تعمل بالديزل والكهرباء ، مزودة بمحرك كهربائي يعمل بالديزل ووحدة طاقة مساعدة لخلية الوقود. تم تقديم شاحنات خفيفة كهربائية مختلطة في عام 2004 من قبل مرسيدس بنز (Sprinter) و Micro-Vett SPA (Daily Bimodale). وقد تم اختيار شركة International Truck and Engine Corp. و Eaton Corp لتصنيع شاحنات هجين تعمل بالديزل والكهرباء من أجل برنامج تجريبي أمريكي يخدم قطاع الخدمات في عام 2004. وفي منتصف عام 2005 ، قدمت Isuzu شاحنة Elf Diesel Hybrid في السوق اليابانية. يزعمون أن ما يقرب من 300 سيارة ، ومعظمهم من الحافلات على الطريق يستخدمون نظام هينوس HIMR (المحرك والعازل المتحكم بهجين). في عام 2007 ، يعني السعر المرتفع للنفط أنه من الصعب بيع الشاحنات الهجينة ، ويظهر أول شاحنة هجين إنتاج أمريكية (International DuraStar Hybrid).

المركبات الأخرى هي:

إن آلات التعدين الكبيرة مثل لودر قلابة Liebherr T 282B أو Keaton Vandersteen هي رافعة شوكية من طراز LeTourneau L-2350 بهذه الطريقة. أيضا كان هناك عدة نماذج من Belaz (7530 و 7560 سلسلة) في الاتحاد السوفياتي (الآن في روسيا البيضاء) منذ منتصف عام 1970.
نواقل الزاحف الضخمة في ناسا هي وقود ديزل كهربائي.
ميتسوبيشي Fuso كانتر ايكو الهجين هي شاحنة تجارية تعمل بالديزل والكهرباء.
Azure Dynamics Balance Hybrid Electric هي شاحنة بيكتر كهربائية متوسطة المهجن تعمل بالبنزين تعتمد على هيكل فورد E-450.
تمتلك شركة هينو موتورز (إحدى الشركات التابعة لشركة تويوتا) أول شاحنة كهربائية هجين في العالم في أستراليا (محرك ديزل بقوة 110 كيلووات أو 150 حصان بالإضافة إلى محرك كهربائي بقوة 23 كيلو وات أو 31 حصان).

أما شركات تصنيع الشاحنات الكهربائية والبترولية الهجينة الأخرى فهي DAF Trucks و MAN مع MAN TGL Series و Nissan Motors و Renault Trucks مع رينو بانكر.

تكنولوجيا الشاحنة الكهربائية الهجينة وصانع نقل الحركة: ZF Friedrichshafen ، EPower Engine Systems.

بتصويت صوت ، وافق مجلس النواب في الولايات المتحدة على قانون تطوير المركبات الثقيلة الهجينة ، والتطوير ، والتظاهر لعام 2009 (للمركبات الهجينة متعددة الأغراض) التي كتبها جيمس سينسنبرنر.

المركبات العسكرية
بعد مرور 70 عامًا على جهود Porsche الرائدة في المركبات القتالية المدرعة الهجينة في الحرب العالمية الثانية ، استخدمت المركبات البرية المأهولة للجيش الأمريكي في نظام القتال المستقبلي محركًا كهربائيًا هجينًا يتكون من محرك ديزل لتوليد الطاقة الكهربائية للتنقل وجميع أنظمة فرعية مركبة أخرى. ومع ذلك ، فقد تم تعليق جميع المركبات البرية التابعة للقناة FCS في ميزانية DOD لعام 2010. وتشمل النماذج العسكرية المختلطة الأخرى المركبة Millenworks Light Utility ، و FTTS الدولية ، و HEMTT موديل A3 ، و Shadow RST-V.

القاطرات
في أيار / مايو 2003 ، بدأت شركة JR East في تشغيل الاختبارات باستخدام ما يسمى قطار NE (الطاقة الجديدة) والتحقق من صحة وظائف النظام (سلسلة مختلطة مع بطارية ليثيوم أيون) في المناطق الباردة. في عام 2004 ، كانت شركة Railpower Technologies تدير طيارين في الولايات المتحدة بما يسمى الماعز الخضراء ، مما أدى إلى إصدار أوامر من الاتحاد الأوروبي للمحيط الهادئ وخطوط السكك الحديدية الكندية للمحيط الهادئ ابتداء من أوائل عام 2005.

توفر شركة Railpower أجهزة تبديل الطرق الكهربائية الهجينة ، وكذلك جنرال إلكتريك. لا يمكن اعتبار قاطرات الديزل الكهربائية دائمًا أنها HEVs ، وليس لديها تخزين للطاقة على متنها ، إلا إذا تم تزويدها بالكهرباء عبر جامع لمسافات قصيرة (على سبيل المثال ، في الأنفاق ذات حدود الإرسال) ، وفي هذه الحالة يتم تصنيفها بشكل أفضل المركبات

البحرية وغيرها المائية
بالنسبة للقوارب الكبيرة التي تعمل بالديزل والكهرباء بالفعل ، يمكن أن تكون الترقية إلى الهجين واضحة مثل إضافة بطارية كبيرة ومعدات التحكم ؛ يمكن أن يوفر هذا التكوين توفير الوقود للمشغلين بالإضافة إلى كونه أكثر حساسية للبيئة.

الطائرات
ذكرت شركة بوينغ أنه بالنسبة للمفهوم الخارقة للصوت ، فإن تكنولوجيا المحركات الكهربائية الهجينة هي الفائز الواضح. الدفع الكهربائي الهجين لديه القدرة على تقصير المسافة اقلاعها والحد من الضوضاء. إن AgustaWestland Project Zero هي طائرة واحدة مخصصة للكهرباء الهجينة.

وتقوم طائرة DA36 E-Star ، وهي طائرة صُمّمت من قبل شركة Siemens ، و Diamond Aircraft و EADS ، بتوظيف مجموعة من المحركات الهجينة مع تشغيل المروحة فقط بواسطة محرك كهربائي Siemens 70 kW (94 hp). الهدف هو تقليل استهلاك الوقود والانبعاثات بنسبة تصل إلى 25٪. محرك ذو 40 حصاناً (30 كيلو واط) أوسترو محركات يوفر محرك وانكل الدوار والمولد الكهربائي الكهرباء بسبب صغر الحجم وخفة الوزن ونسبة عالية من القدرة إلى الوزن للمحركات. يستخدم المحرك الكهربائي أيضًا الكهرباء المخزنة في البطاريات للإقلاع والتسلق للحد من انبعاثات الصوت من خلال القضاء على المحرك. إن مجموعة توليد الطاقة الهجينة التي تستخدم محرك وانكل تقلل من وزن الطائرة بمقدار 100 كيلوغرام إلى سابقها. حلقت طائرة E-Star من طراز DA36 لأول مرة في يونيو 2013 ، مما يجعلها أول رحلة على الإطلاق لمجموعة من المحركات الهجينة. وتذكر طائرات الألماس أن التكنولوجيا التي تستخدم محركات وانكل قابلة للتطوير في طائرة ذات 100 مقعد.