Hibrit Araba Nedir? Hibrit Araçların Nasıl Çalıştığını Öğrenin

Son zamanlarda arabanızı benzin pompasının yanına çektiniz ve yüksek benzin fiyatı karşısında şok oldunuz mu ?

Belki arabanızı daha iyi kilometre performansı sağlayan bir şeyle değiştirmeyi düşündünüz ya da belki arabanızın sera etkisine katkıda bulunduğundan endişeleniyorsunuz ama tamamen elektrikli olmaya hazır değilsiniz. Hibrit arabaya tamda bunun için.

Peki hibrit elektrikli araçlar nasıl çalışıyor? Standart gazla çalışan otomobile göre size galon başına 20 veya 30 mil daha fazla yol kat edecek kaputun altında neler oluyor? Ve daha iyi yakıt tüketimi sağladığı için daha mı az çevreyi kirletiyor? Ayrıca plug-in hibrit nerede devreye giriyor? Bu makalede, bu teknolojinin nasıl çalıştığını anlamanıza yardımcı olacağız ve hatta maksimum verimlilik için hibrit bir otomobili nasıl kullanacağınıza dair bazı ipuçları vereceğiz.

Benzinli Güç ve Elektrik Gücü

Benzinli-elektrikli hibrit araba, kulağa tam olarak şöyle geliyor: benzinle çalışan bir araba ile elektrikli bir arabanın karışımı.

Benzinle çalışan bir araba ile tipik bir elektrikli araba arasındaki birkaç farkla başlayalım. Gazla çalışan bir arabanın, içten yanmalı motora benzin sağlayan bir yakıt deposu vardır. Motor daha sonra tekerlekleri döndüren bir şanzımanı döndürür.

Elektrikli otomobil ise elektrik motoruna elektrik sağlayan bir dizi aküye sahiptir. Motor bir şanzımanı döndürür ve şanzıman da tekerlekleri döndürür.

Hibrit bir uzlaşmadır. Benzin istasyonunda yakıt ikmali yapma kolaylığı sağlarken, gazla çalışan bir arabanın kilometre performansını önemli ölçüde artırmaya ve emisyonlarını azaltmaya çalışıyor.

Benzinli-Elektrikli Hibrit Yapı

Benzinli-elektrikli hibrit otomobiller aşağıdaki parçaları içerir:

Benzinli motor : Hibrit otomobil, çoğu otomobilde bulacağınız motora çok benzeyen bir benzinli motora sahiptir. Ancak hibritteki motor daha küçüktür ve emisyonları azaltmak ve verimliliği artırmak için ileri teknolojiler kullanır.

Yakıt deposu : Hibritteki yakıt deposu, benzinli motor için enerji depolama cihazıdır. Benzin, akülerden çok daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir. Örneğin, 1 galon (3,8 litre) benzine eşdeğer enerjiyi depolamak için yaklaşık 1.000 pound (454 kg) pil gerekir.

Elektrik motoru : Hibrit otomobillerdeki elektrik motorları çok gelişmiştir. Gelişmiş elektronikler, jeneratörün yanı sıra motor olarak da hareket etmesine olanak tanır. Örneğin ihtiyaç duyduğunda akülerden enerji çekerek arabayı hızlandırabiliyor. Ancak bir jeneratör görevi görerek arabayı yavaşlatabilir ve enerjiyi akülere geri döndürebilir.

Jeneratör : Jeneratör elektrik motoruna benzemekle birlikte yalnızca elektrik enerjisi üretmek amacıyla çalışır. Çoğunlukla seri hibritlerde kullanılır.

Piller : Hibrit bir arabadaki piller, elektrik motoru için enerji depolama cihazıdır. Sadece benzinli motora güç sağlayan yakıt deposundaki benzinin aksine, hibrit otomobildeki elektrik motoru, akülere enerji vermenin yanı sıra onlardan enerji de çekebiliyor.

Şanzıman : Hibrit bir otomobilin şanzımanı, geleneksel bir otomobilin şanzımanıyla aynı temel işlevi yerine getirir. Honda Insight gibi bazı hibritlerin geleneksel şanzımanları vardır. Toyota Prius gibi diğerlerinin ise tamamen farklı olanları var.

Paralel Melezler

Hibrit bir otomobilde bulunan iki güç kaynağını farklı şekillerde birleştirebilirsiniz. Paralel hibrit olarak bilinen yollardan biri, motora benzin sağlayan bir yakıt deposuna ve elektrik motoruna güç sağlayan bir dizi aküye sahiptir.

Hem motor hem de elektrik motoru şanzımanı aynı anda döndürebilir ve şanzıman daha sonra tekerlekleri döndürür.

Seri Hibritler

Seri hibridde, benzinli motor bir jeneratörü çalıştırır ve jeneratör aküleri şarj edebilir veya şanzımanı çalıştıran bir elektrik motoruna güç sağlayabilir. Bu nedenle benzinli motor hiçbir zaman araca doğrudan güç sağlamaz.

Hibrit Araç Performansı

Hibrit bir otomobilin anahtarı, benzinli motorun geleneksel bir otomobildeki motordan çok daha küçük olabilmesi ve dolayısıyla daha verimli olabilmesidir. Çoğu araba, arabayı hızlı bir şekilde hızlandırmaya yetecek kadar güç üretmek için nispeten büyük bir motora ihtiyaç duyar. Ancak küçük bir motorda, daha küçük, daha hafif parçalar kullanılarak, silindir sayısı azaltılarak ve motor maksimum yüke daha yakın çalıştırılarak verimlilik artırılabilir.

Küçük Motorlar Neden Daha Verimli?

Küçük motorların büyük motorlardan daha verimli olmasının birkaç nedeni vardır. Büyük motor küçük motordan daha ağırdır, dolayısıyla araba her hızlandığında veya yokuş yukarı çıktığında ekstra enerji kullanır. Pistonlar ve diğer iç bileşenler daha ağırdır ve silindir içinde her yukarı ve aşağı hareketlerinde daha fazla enerji gerektirir.

Silindirlerin yer değiştirmesi daha büyüktür, dolayısıyla her silindir için daha fazla yakıt gerekir. Daha büyük motorlarda genellikle daha fazla silindir bulunur ve araç hareket etmese bile her silindir, motor her ateşlendiğinde yakıt kullanır. Bu, farklı motorlara sahip aynı model arabalardan ikisinin neden farklı kilometre performansı alabileceğini açıklıyor.

Her iki araba da otoyolda aynı hızda gidiyorsa, daha küçük motora sahip olan daha az enerji harcar. Arabayı sürmek için her iki motorun da aynı miktarda güç üretmesi gerekiyor, ancak küçük motor kendi kendini sürmek için daha az güç kullanıyor.

Yeterli Güç Elde Etmek Bu daha küçük motor, aracınızın yollardaki daha güçlü arabalara ayak uydurabilmesi için ihtiyaç duyduğu gücü nasıl sağlayabilir?

Büyük V-8 motorlu Chevy Camaro gibi bir arabayı, küçük benzinli ve elektrik motorlu hibrit arabamızla karşılaştıralım. Camaro'nun motoru her türlü sürüş koşulunun üstesinden gelmek için fazlasıyla yeterli güce sahiptir. Hibrit arabanın motoru, arabayı otoyolda hareket ettirecek kadar güçlüdür, ancak arabayı aceleyle hareket ettirmesi gerektiğinde veya dik bir yokuşu tırmanması gerektiğinde yardıma ihtiyacı vardır.

Bu "yardım" elektrik motoru ve bataryadan geliyor ve bu sistem gerekli ekstra gücü sağlamak için devreye giriyor. Geleneksel bir arabadaki gaz motoru, en yüksek güç gereksinimine (gaz pedalına bastığınızdaki birkaç kez) göre boyutlandırılmıştır.

Aslında çoğu sürücü, motorlarının maksimum gücünü yüzde 1'den daha az kullanıyor. Hibrit otomobil çok daha küçük bir motor kullanıyor; bu motor, maksimum güçten ziyade ortalama güç gereksinimine daha yakın bir boyuta sahip.

Yakıt Ekonomisini 5 Farklı Yolla İyileştirme

Daha küçük, daha verimli bir motorun yanı sıra, günümüzün hibritleri yakıt verimliliğini artırmak için başka birçok numara kullanıyor . Bu püf noktalarından bazıları her tür arabanın yakıt ekonomisini artırmasına yardımcı olurken, bazıları yalnızca hibrit araçlar için geçerlidir.

1. Enerjiyi Geri Kazanmak ve Pilde Depolamak

Arabanızda fren pedalına her bastığınızda , arabanın enerjisini boşaltmış olursunuz. Bir araba ne kadar hızlı giderse, o kadar fazla kinetik enerjiye sahip olur. Arabanın frenleri bu enerjiyi ortadan kaldırır ve ısı şeklinde dağıtır. Hibrit bir araba bu enerjinin bir kısmını yakalayabilir ve daha sonra kullanmak üzere aküde depolayabilir.

Bunu "rejeneratif frenleme" sistemi kullanarak yapar. Yani, hibridi çalıştıran elektrik motoru, aracı durdurmak için sadece frenleri kullanmak yerine aynı zamanda aracı yavaşlatabilir. Bu modda elektrik motoru jeneratör görevi görüyor ve araç yavaşlarken aküleri şarj ediyor.

2. Bazen Motoru Kapatmak

Hibrit bir otomobilin her zaman benzinli motora ihtiyacı yoktur çünkü alternatif bir güç kaynağı vardır: elektrik motoru ve aküler. Yani hibrit otomobil bazen benzinli motoru kapatabiliyor; örneğin araç kırmızı ışıkta durduğunda.

3. Sürtünmeyi Azaltmak için Gelişmiş Aerodinamiği Kullanmak

Otoyolda araç kullanırken, motorunuzun yaptığı işin çoğu, aracı havada itmeye gider. Bu kuvvet aerodinamik sürükleme olarak bilinir . Bu sürükleme kuvveti çeşitli yollarla azaltılabilir. Kesin bir yol, arabanın ön alanını azaltmaktır. Büyük bir SUV'un havada küçük bir spor arabaya kıyasla çok daha büyük bir alanı itmesi gerektiğini düşünün. Arabadan dışarı çıkan nesnelerin etrafındaki rahatsızlıkların azaltılması veya bunların tamamen ortadan kaldırılması da aerodinamiğin iyileştirilmesine yardımcı olabilir. Örneğin tekerlek yuvalarının üzerindeki kapaklar hava akışını yumuşatır ve sürtünmeyi azaltır.

4. Düşük Yuvarlanma Dirençli Lastiklerin Kullanımı

Çoğu otomobildeki lastikler yumuşak bir sürüş sağlayacak, gürültüyü en aza indirecek ve çeşitli hava koşullarında iyi çekiş gücü sağlayacak şekilde optimize edilmiştir. Ancak nadiren verimlilik açısından optimize edilirler. Aslında lastikler sürüş sırasında şaşırtıcı miktarda sürtünmeye neden olur . Hibrit otomobiller, geleneksel lastiklere göre hem daha sert hem de daha yüksek basınca şişirilmiş özel lastikler kullanır. Sonuç olarak normal lastiklere göre daha az sürtünmeye neden olurlar.

5. Hafif Malzemelerin Kullanımı

Bir arabanın toplam ağırlığını azaltmak, kilometre performansını artırmanın kolay bir yoludur. Daha hafif bir araç, her hızlandığınızda veya yokuş yukarı çıktığınızda daha az enerji kullanır. Ağırlığı azaltmak için karbon fiber gibi kompozit malzemeler veya alüminyum ve magnezyum gibi hafif metaller kullanılabilir.

Güç Bölme Cihazı

Güç bölme cihazı, en ünlü hibrid araç olan Toyota Prius'un kalbidir. Bu, benzinli motoru, jeneratörü ve elektrik motorunu birbirine bağlayan akıllı bir dişli kutusudur.

Otomobilin paralel hibrit gibi çalışmasına olanak tanır: Elektrik motoru araca tek başına güç sağlayabilir, gaz motoru araca tek başına güç verebilir veya araca birlikte güç sağlayabilir.

Güç bölme cihazı aynı zamanda otomobilin bir seri hibrit gibi çalışmasına da olanak tanıyor; Benzinli motor, aracın hızından bağımsız olarak çalışarak aküleri şarj edebilir veya gerektiğinde tekerleklere güç sağlayabilir. Aynı zamanda sürekli değişken şanzıman ( CVT ) görevi görerek manuel veya otomatik şanzıman ihtiyacını ortadan kaldırır .

Son olarak, güç bölme cihazı jeneratörün motoru çalıştırmasına izin verdiği için arabanın marş motoruna ihtiyacı yoktur. Güç bölme cihazı bir planet dişli setidir. Elektrik motoru dişli takımının halka dişlisine bağlanır. Ayrıca tekerlekleri hareket ettiren diferansiyele de doğrudan bağlıdır .

Yani elektrik motorunun ve çember dişlinin hangi hızda döndüğü, arabanın hızını belirler. Prius planet dişli seti. Jeneratör dişli takımının güneş dişlisine, motor ise planet taşıyıcıya bağlanır.

Çember dişlinin hızı her üç bileşene de bağlıdır, dolayısıyla çıkış hızını kontrol etmek için hepsinin her zaman birlikte çalışması gerekir. Hızlandığınızda öncelikle elektrik motoru ve piller gücün tamamını sağlar.

Güç bölme cihazının halka dişlisi elektrik motoruna bağlanır, böylece motorla birlikte dönmeye başlar. Motora bağlı olan planet taşıyıcı, motor çalışmadığı için sabit durumdadır. Halka dişli döndüğü için gezegenlerin de dönmesi gerekir, bu da güneş dişlisinin ve jeneratörün dönmesine neden olur.

Araba hızlandıkça, motorun kapalı kalması için jeneratör ihtiyaç duyduğu hızda döner. Yaklaşık 64 km/saat hıza ulaştığınızda benzinli motor açılacaktır. Jeneratör aniden hız değiştirerek planet taşıyıcının dönmesine ve motoru çalıştırmasına neden olur.

Motor çalıştıktan sonra sabit bir hıza yerleşirken jeneratör de elektrik motorunun çıkış hızına uyacak şekilde hızını değiştirir. Eğer gerçekten çok hızlı bir şekilde hızlanıyorsanız, motor akülerden ekstra güç çekecektir. Otoyol hızına ulaştığınızda araç, elektriğin tamamı jeneratörden gelecek şekilde gaz ve elektrik gücü kombinasyonu altında hareket edecektir.

Ne Kadar Beygir Gücüne İhtiyacınız Var?

Şaşırtıcı olan şey, bir arabanın yapması gereken şeylerin çoğunun, beygir gücünün yalnızca küçük bir yüzdesini kullanmasıdır . Otoyolda 96,6 km/saat (60 mph) hızla giderken, arabanızın motorunun üç şeyi yapacak gücü sağlaması gerekir:

Arabayı havada itmenin neden olduğu aerodinamik direncin üstesinden gelin

Otomobilin lastikler, şanzıman, akslar ve frenler gibi bileşenlerindeki tüm sürtünmenin üstesinden gelin

Klima , hidrolik direksiyon ve farlar gibi aksesuarlara güç sağlayın

Çoğu araba için tüm bunları yapmak 20 beygir gücünden daha azını gerektirir.

Peki neden 200 beygir gücünde bir arabaya ihtiyacınız var?

Böylece tüm bu gücü kullandığınız tek zaman olan "döşeyebilirsiniz". Geri kalan zamanda, mevcut olandan çok daha az güç kullanırsınız.

Hibrit Kilometre İpuçları

Bir sürücünün çabuk hızlanma arzusu, arabalarımızın olabileceğinden çok daha az verimli olmasına neden olur. Daha az güçlü bir motora sahip bir arabanın, daha güçlü bir motora sahip aynı arabaya göre daha iyi yakıt tüketimi elde ettiğini fark etmiş olabilirsiniz. (Şehir ve otoyol mpg karşılaştırması için bayilikteki yeni arabaların cam etiketlerine bakın.)

En İyi Kilometreyi Nasıl Alabilirsiniz?

Benzinli motorlu arabanızda daha iyi kilometre performansı sağlayan aynı sürüş alışkanlıklarını kullanarak, hibrit bir arabadan en iyi kilometre performansını elde edebilirsiniz. Daha yavaş sür. Otomobilin aerodinamik direnci, siz ne kadar hızlı sürerseniz önemli ölçüde artar.

Örneğin, 70 mph'deki (113 km/h) sürükleme kuvveti, 50 mph'deki (81 km/h) kuvvetin yaklaşık iki katıdır. Dolayısıyla hızınızı düşük tutmak kat ettiğiniz mesafeyi önemli ölçüde artırabilir.

Sabit bir hızı koruyun. Arabayı her hızlandırdığınızda enerji kullanırsınız ve bu enerjinin bir kısmı arabayı tekrar yavaşlattığınızda boşa gider. Hızınızı sabit tutarak yakıtınızı en verimli şekilde kullanacaksınız.

Ani duruşlardan kaçının. Arabanızı durdurduğunuzda, hibritteki elektrik motoru bir jeneratör gibi görev yaparak, arabayı yavaşlatırken enerjinin bir kısmını da arabadan alıyor. Aracı yavaşlatması için elektrik motoruna daha fazla süre verirseniz, enerjinin daha fazlasını geri kazanabilir.

Hızlı bir şekilde durursanız, arabanın yavaşlama işinin çoğunu arabanın frenleri yapacak ve bu enerji boşa gidecektir. Aynı mantık benzinle çalışan arabalar için de geçerlidir: Ani duruşlar çok fazla enerji israfına neden olur.