السيارات الهجينة ؟ كيف تعمل ؟ وبما تتميز ؟

يواجه عالم السيارات العديد من المشكلات منذ نشأته وحتى اليوم ، فتارة يبحث عن سيارة تناسب العالم كله ليخرج بفولكس فاجن بيتل ، وتارة أخرى يبحث عن سيارات القوة المفرطة والتى لعبت دور كبير فى توحش المحركات وتحولها إلى آلات شرهة لاستهلاك للوقود ، وهى مشكلة عادت لتضرب عالم السيارات بشكل جديد يتمثل فى الرغبة فى الاستغناء عن الوقود البترولي .
فبنقص المواد البترولية وارتفاع أسعارها بشدة ، بدأت شركات السيارات منذ سنوات فى البحث عن الطاقة البديلة التى ستقود عالم السيارات خلال العصر المقبل ، وهى طاقة يجب أن توفر للسيارات ما تحتاجه من قوة وسلاسة فى التشغيل مع الأخذ فى الاعتبار علاقتها بالبيئة والتى تتجه إلى الصداقة .
ولأن قرن من استخدام محركات الاحتراق الداخلى لن يتحول إلى ماضي فى يوم وليلة ، وبسبب عدم تأقلم الجنس البشرى مع عمليات التغيير الجذرية بسهولة ، فقد احتاجت شركات السيارات إلى عملية انتقال سلسلة من عالم محركات الاحتراق الداخلى التى تعمل بالبنزين والديزل إلى المحركات الجديدة والتى تعمل بالكهرباء .
فكون الكهرباء هى الخيار الأقوى الآن لإحلال محل الوقود البترولي ، بدأت شركات السيارات محاولة تقريب مستخدمى السيارات من فكرة استخدام الكهرباء فى إدارة السيارات ، وكذلك لتعطى نفسها فسحة من الوقت لتطوير تلك الأنظمة والعمل على اختبارها فى بيئة عمل واقعية .
حيث اختارت الشركات أن تبتكر نوع جديد من السيارات التى تعمل بشكل أساسى بمحركات الاحتراق الداخلى ، إلى جانب توفير نظام كهربائى مساعد يدعم منظومة القوة الأساسية ، لتصير السيارة تعمل بمنظومة قوة هجينة تجمع بين الكهرباء والوقود البترولي تحت بدن واحد .
تتكون منظومة القوة المسؤولة عن دفع السيارات الهجينة من بعض المكونات التى لا تتواجد عادة فى سيارتك التى تعمل بمحرك احتراق داخلي فقط ، فهى تشترك مع السيارات العادية فى أنها تحمل محرك احتراق داخلي لا يختلف عن المحركات العادية وخزان وقود دون اى مميزات .
ولكن إلى جانب هذه الأساسيات ، فهى تحمل محرك كهربائى صغير مقارنة بمحرك سيارتك المعتاد ، ومنظومة دفع تختلف عن المعتادة ، حيث تتولى تلك المنظومة الهجينة مهمة جمع القوة من كلا المحركين الكهربائى والبنزين وإشراكهم فى دفع العجلات ، إلى جانب بعض الوظائف الأخرى التى سنتناولها لاحقاً .
كذلك إلى جانب المحرك الكهربائى تحمل السيارة مجموعة من البطاريات الإضافية التى تخص منظومتها الهجينة وتخزن فيها الطاقة الكهربائية اللازمة لدفع محركها الكهربائى .
كيف تعمل السيارات الهجينة ؟تعتمد السيارات الهجينة على منظومة قوة متعددة المهام ، فهى تعتمد بشكل أساسى على محركها ذو الاحتراق الداخلى والذى يكون عادة ذو سعة صغيرة لكى يوفر معدلات انبعاثات ضارة و استهلاك للوقود منخفضة ، وكذلك تتميز عادة محركات هذه السيارات باعتمادها على كافة تقنيات وابتكارات خفض استهلاك الوقود تقريباً كأنظمة تغيير فتح وغلق الصمامات ونظام start/stop لإيقاف المحرك أثناء الانتظار إضافة إلى بعض الأنظمة الأخرى الأكثر تطوراً .
ويعمل محرك البنزين على وظيفتين أساسيتين ، وهما دفع عجلات السيارة إلى جانب توليد الطاقة التى تخزن فى البطاريات التى تدعم محرك السيارة الكهربائى للعمل ، وهو ما يسمح للمحرك الكهربائى بالعمل ليستغل الطاقة التى يولدها المحرك البنزينى بفعل دورانه المستمر فى إنتاج قدر مضاعف من القوة مقارنة بالقدر البسيط الذى يستهلكه المحرك البنزينى فى مهمة توليد الطاقة لتغذية البطاريات .
فإذا كان مهمة توليد الكهرباء لتغذية البطاريات التى يقوم بها المحرك البنزينى تستهلك حوالى 20% من إجمالى قوته التى تساوى على سبيل المثال 100 حصان ، فإن هذه الكمية عندما يتم ضخها لدفع المحرك الكهربائى تكفى لإخراج قوة حصانية تصل إلى حوالى 60 حصان أخرى إضافة إلى قدر كبير من العزم الذى تتمتع به المحركات الكهربائية بطبيعتها .
منظم القوة وناقل الحركةبعد أن عرفت كيف يعمل كل من المحركين اللذين تحملهم السيارات الهجينة ، عليك أن تعلم كيف تعمل المنظومة بشكل عام ، فالسيارات الهجينة على عكس ما يظن الكثيرون لا تعمل طوال الوقت بكلا محركيها .
فعلى السرعات المنخفضة والتى تحتاج إلى قوة بسيطة لدفع السيارة ، والتى تقدر عادة بما تحت ال 30 كم فى الساعة تقريباً ( حسب مواصفات السيارة ) ، يكفى المحرك الكهربائى للعمل بمفرده على دفع السيارة مستغلاً الطاقة الكهربائية المخزنة فى البطاريات والتى عادة ما تكفى لدفع السيارة إلى مسافة تتراوح بين 10 ل 80 كم حسب سعة البطاريات وقدرتها .
أما إذا احتاجت السيارة لمزيد من القوة فى حالات القيادة السريعة أو زيادة السرعة بشكل عام أو وجود أحمال كبيرة داخلها ، فيتم استخدام كلا المحركين لاستغلال كامل قوة السيارة ، وهى عملية تتم عن طريق جهاز يسمى بمنظم القوة وهو الجهاز الذى يتولى مهمة توصيل كلا المحركين بالعجلات ، أو فصل احدهم والاكتفاء بواحد فقط ، أو حتى إيقاف مهمة المحرك الرئيسى عن توليد الكهرباء إذا لزم الأمر .
ومن ثم يأتى دور ناقل الحركة والذى يعد أكثر تعقيداً فى السيارات الهجينة ، ففى تلك السيارات يستقبل ناقل الحركة القوة من محركين مختلفين ومن ثم يوصلها بالعجلات كقوة واحدة بعد دمجها لتعمل السيارة بسلاسة .
هل كل السيارات الهجينة تستخدم نفس طريقة العمل ؟بالطبع لا ، فما تحدثنا عنه هو الفكرة الرئيسية لعمل كل السيارات الهجينة ، إلا أن التطبيقات التى تعتمدها الشركات فى سياراتها الهجينة تختلف فى كثير من السيارات ، فكيف تصل القوة بشكل نهائى إلى العجلات وكيف يتدخل المحرك الكهربائى لتولى القيادة وحده ، وحتى كيف تدور عملية شحن البطاريات واستهلاك الطاقة .
فعلى سبيل المثال فى سيارات يكون المحرك الكهربائى واحد فقط يتصل بنفس منظومة الحركة التى يستخدمها المحرك الرئيسى ، أما فى سيارات أخرى فقد يتواجد أكثر من محرك كهربائى تعمل على محور عجلات مختلف عن الذى يدفعه المحرك الرئيسى بمنظومة دفع منفصلة .
ما الفائدة من السيارات الهجينة ؟كما أوضحنا سابقاً ، بنيت تلك السيارات فى المجمل من اجل المزج بين الكهرباء والوقود البترولي لتخفض من معدلات استهلاك الوقود وانبعاثات العوادم الضارة إلى جانب إعطاء مستخدمى السيارات الفرصة للتعامل مع الطاقة الكهربائية فى السيارات عن قرب بما يؤهلهم للانتقال فيما بعد إلى السيارات الكهربائية .