امپراتوری نوین؛ جنگی میان بنزین و برق!
در میان انواع خودروها، خودروهای پلاگین-هیبریدی (PHEV) جایگاه ویژهای بین موتورهای سنتی و خودروهای برقی تمامالکتریکی دارند. این خودروها برخلاف هیبریدهای معمولی، دارای باتریهای بزرگتری هستند که میتوانند از طریق برق شهری شارژ شوند و بهواسطه برد الکتریکی قابل توجهی حرکت کنند. همچنین در مواقع ضروری، از موتور احتراق در کنار موتور الکتریکی بهره میبرند. در ادامه، به بررسی ساختار این نوع خودرو هیبریدی و جایگاه آن در آینده صنعت خودرو خواهیم پرداخت.
ساختار پلاگین-هیبریدی چگونه است؟
خودروهای پلاگین-هیبریدی که بهاختصار PHEV نامیده میشوند، یکی از پیچیدهترین و هوشمندانهترین راهکارها برای گذار از پیشرانههای درونسوز سنتی به قوای محرکه تمامبرقی هستند. این خودروها با ترکیب موتور احتراقداخلی و سامانه محرکه الکتریکی قابل شارژ از طریق برق شهری، سعی دارند مزایای هر دو نوع پیشرانه را در یک پلتفرم واحد ارائه دهند. ساختار یک خودرو پلاگین-هیبریدی بهطور کلی از چند بخش اصلی تشکیل شده است.
1- موتور احتراقداخلی یا ICE که همان موتور بنزینی یا دیزلی است و وظیفه تامین نیرو در سرعتهای بالا، مسیرهای طولانی یا هنگام افت شارژ باتری را برعهده دارد. در بسیاری از طراحیها، موتور درونسوز علاوهبر حرکت خودرو، بهعنوان ژنراتور برای شارژ باتری نیز عمل میکند. ۲- موتور یا موتورهای الکتریکی که میتوانند بهصورت مستقل خودرو را به حرکت درآورند. در حالت تمامبرقی (EV Mode)، خودرو بدون مصرف سوخت فسیلی و با آلایندگی صفر حرکت میکند. ۳- باتری ولتاژ بالا؛ ظرفیت باتری در PHEV ها بهطور قابل توجهی بزرگتر است (معمولا ۱۰ تا ۳۰ کیلووات-ساعت یا بیشتر) و از طریق اتصال به شبکه برق خارجی شارژ میشود. ۴- ماژول مدیریت انرژی یا EMS؛ این واحد الکترونیکی بهصورت لحظهای تصمیم میگیرد که نیرو از کدام منبع (بنزین، برق یا ترکیبی) تامین شود تا بیشترین بهرهوری حاصل گردد. 5- گیربکس و سیستم انتقال قدرت ترکیبی؛ در طراحیهای سری، موازی یا سری-موازی، انتقال نیرو میتواند تنها از موتور الکتریکی، تنها از موتور درونسوز یا از هر دو بهصورت همزمان انجام شود.
مزایای خودروهای پلاگین-هیبرید
۱- کاهش مصرف سوخت: در سفرهای شهری کوتاه، بسیاری از PHEV ها قادر هستند تنها با برق بین ۳۰ تا ۸۰ کیلومتر حرکت کنند که این موضوع مصرف سوخت روزمره را بهشدت کاهش میدهد. ۲- آلایندگی کمتر: در حالت تمامبرقی، آلایندگی اگزوز صفر است و حتی در حالت ترکیبی نیز بهدلیل کمک موتور الکتریکی، میزان CO2 کمتر از خودروهای بنزینی است. ۳- حذف اضطراب برد یا Range Anxiety: وجود موتور بنزینی باعث میشود راننده نگران اتمام شارژ در مسیرهای طولانی نباشد. 4- عملکرد فنی بهتر: ترکیب گشتاور لحظهای موتور برقی با قدرت موتور درونسوز، شتابگیری بسیار قدرتمندی ایجاد میکند. 5- انعطاف در زیرساخت شارژ: در صورت نبود ایستگاه شارژ، خودرو همچنان مانند یک خودرو هیبریدی یا بنزینی قابل استفاده است.
معایب و چالشها
خودروهای پلاگین-هیبریدی نیز مانند سایر خودروها دارای معایب و چالشهایی هستند که از مهمترین آنها میتوان به پیچیدگی فنی بالا اشاره کرد. وجود دو سامانه محرکه مجزا، هزینه تولید، تعمیر و نگهداری را افزایش میدهد. همچنین وزن بیشتر بهدلیل وجود باتری بزرگ و موتور بنزینی میتواند هندلینگ و مصرف سوخت در حالت بنزینی را تحتتاثیر قرار دهد. درعین حال، کارایی وابسته به الگوی استفاده نیز یکی دیگر از چالشهاست؛ اگر کاربر بهطور منظم خودرو را شارژ نکند، مصرف سوخت و آلایندگی میتواند نزدیک به یک خودرو بنزینی شود. در نهایت، باید به فضای کمتر کابین یا صندوق اشاره کرد که ممکن است نارضایتی مالک خودرو را بههمراه داشته باشد.
مقایسه کوتاه با خودروهای تمامبرقی (BEV)
در خودروهای پلاگین-هیبریدی، قوای محرکه ترکیبی از بنزین و برق است، در حالی که در خودروهای تمامبرقی (BEV) تمامالکتریکی و بدون موتور احتراقداخلی هستند. در زمینه برد حرکتی، پلاگین-هیبریدیها بهلطف استفاده از انرژی الکتریکی و موتور احتراقداخلی، برد بسیار بالاتری دارند. در خودروهای تمامبرقی، وابستگی به ظرفیت باتری و زیرساخت شارژ بسیار بالاست. همچنین در بخش آلایندگی، پلاگین-هیبریدیها دارای سطح آلاینده کمتری هستند اما نه صفر در استفاده ترکیبی، در حالی که مدل تمامالکتریکی آلایندگی کاملا صفر دارد. از سوی دیگر، بخش نگهداری در خودروهای پلاگین-هیبریدی بهدلیل استفاده از موتور بنزینی نیاز به سرویسهای دورهای دارد، در حالی که در مدل تمامبرقی هزینه سوخت وجود ندارد و هزینه نگهداری پایینتری دارد.
جایگاه آینده پلاگین-هیبریدها در صنعت خودرو
تحلیلگران صنعت خودرو بر این باورند که PHEV ها نقش «فناوری گذار» را ایفا میکنند؛ یعنی پلی میان عصر سوخت فسیلی و آینده تمامبرقی. در روند کلیدی آینده صنعت خودرو، به افزایش ظرفیت باتری اهمیت زیادی داده میشود و نسل جدید پلاگین-هیبریدیها به بردهای بیش از 2000 کیلومتر نیز دست خواهند یافت. موضوع دیگر، شارژ سریعتر است که افزایش توان شارژ AC و ورودی شارژهای DC در برخی مدلها امکانپذیر شده است. همچنین بهینهسازی مدیریت انرژی توسط هوش مصنوعی و الگوریتمهای پیشبینی مسیر و ترافیک، مصرف انرژی در پلاگین-هیبریدیها را بهینهتر کرده است. یکی دیگر از مهمترین دلایل بهرهگیری گسترده از PHEV ها، ادغام با پلتفرمهای ماژولار برقی است که سبب میشود خودروسازان بتوانند از شاسیهای مشترک با تمامبرقیها استفاده کنند.
پیشرفت خودروسازان مطرح در فناوری PHEV
تکنولوژی پلاگین-هیبریدی توسط بسیاری از کمپانیهای معتبر بهخوبی توسعه و هوشمندسازی شده است. بامو با توسعه سامانه eDrive نسل پنجم با راندمان بالاتر و باتریهای پرظرفیتتر، این تکنولوژی را بهطور قابل توجهی ارتقا داده است. در مقابل، مرسدسبنز با معرفی PHEV هایی با بُرد برقی بیش از ۱۰۰ کیلومتر در کلاس لوکس، انقلابی در این عرصه به پا کرده است. همچنین تویوتا با بهبود معماری سری-موازی و تمرکز بر دوام باتری، اطمینان و کیفیت را در کلاس پلاگین-هیبریدیها بهخوبی ارتقا داده است. کمپانی ولوو نیز با استفاده از PHEV ها بهعنوان هسته اصلی استراتژی برقیسازی، بهدنیای الکتریکیها ورود کرده است. از سوی دیگر، بیوایدی نیز با توسعه سیستمهای سوپرهیبرید و راندمان حرارتی بسیار بالاتر، در این زمینه نوآوری جدیدی را ابداع کرده است.
پلاگین-هیبریدیها و محدودیتهای آن
طبق آنچه «گاردین» اعلام کرده، سازمانهای محیطزیستی انتقاد کردهاند که PHEV ها در عمل به اندازه تبلیغاتشان پاک نیستند. درعین حال، گزارشهای اخیر نشان میدهد که PHEV ها در شرایط واقعی حتی تا چند برابر آلایندگی بیشتری در مقایسه با آزمایشهای رسمی دارند.
پیچیدگی فناوری
وجود هر دو پیشرانه باعث میشود که سیستم PHEV بسیار پیچیدهتر از یک BEV باشد و هزینههای نگهداری بالاتری داشته باشد. اما در این بخش، فرهنگ استفاده صحیح میتواند راهگشا باشد. بهعبارت دیگر، اگر رانندگان از باتری حتی استفاده نکنند و خودرو را بهطور مداوم مانند هیبریدهای معمولی بهکار گیرند، PHEV عملا کاهش قابل توجهی در مصرف سوخت و آلایندگی نخواهد داشت.
بازار پلاگین-هیبریدیها
بر اساس آخرین گزارشهای جهانی، ارزش خرید و فروش خودروهای پلاگین-هیبریدی تا سال ۲۰۳۴ میلادی میتواند به حدود ۱۸۶ میلیارد دلار برسد؛ بهعبارتی با نرخ رشد سالانه نزدیک به 18 درصد. پیشبینی دادهها حاکی از آن است که حجم بازار PHEV تا سال ۲۰۳۵ میلادی بیش از ۳۷۴ میلیارد دلار خواهد بود. این بهمعنی تمرکز قابل توجه تولیدکنندگان و سرمایهگذاران در این حوزه است؛ البته در کنار رقابت شدید با BEVها و EREV ها (بردافزاها).
سهم بازار به لحاظ جغرافیا
چین بزرگترین بازار PHEV در جهان است و بیش از 76 درصد از فروش جهانی PHEV ها متعلق به این کشور است. چین همچنین بیش از 40 درصد از فروش کل خودروهای برقی را که شامل PHEV و BEV میشود، به خود اختصاص میدهد. این موضوع نشان میدهد که بازارهای مختلف استراتژیهای متفاوتی در گذار به تولید و استفاده از مدلهای برقی دارند. در حالی که در اروپا و آمریکا گرایش قوی به BEV دیده میشود، در چین PHEV همچنان بخش مهمی از بازار است.
نقش خودروسازان بزرگ در توسعه PHEV
تویوتا
تویوتا یکی از پیشگامان هیبرید بوده و همچنان در بخشهای مرتبط با فناوریهای غیر از BEV و همچنین PHEV و هیبریدهای پیشرفته سرمایهگذاریهای زیادی انجام میدهد. تویوتا اخیرا متعهد شده که تا سال ۲۰۳۰ میلادی حدود 70 درصد از فروش خودروهای الکتریکی و هیبریدی را بهخود اختصاص دهد و برای تولید باتریهای اختصاصی ۱۴ میلیارد دلار سرمایهگذاری کرده است. یکی از نمونههای برجسته PHEV همچنان تویوتا پریوس پلاگین-هیبریدی است که بهروزرسانیهای قابل توجهی در باتری، توان خروجی و فناوریهای پیشرفته کمکراننده داشته است.
فورد
فورد در مواجهه با فروش ضعیف برخی BEV ها، تغییراتی در استراتژی خود ایجاد کرده است. این شرکت اعلام کرده که قصد دارد تمرکز بیشتری روی هیبریدها، PHEV های حرفهای و خودروهای چندمنبع انرژی داشته باشد و برخی BEV ها مانند F‑150 Lightning را با نسخههای EREV و پلاگین-هیبریدی جایگزین کند.
استلانتیس و عقبنشینی موقت از PHEV
استلانتیس، مالک برندهایی چون جیپ، کرایسلر، دوج، آلفارومئو، فراری، پژو و سیتروئن، اعلام کرده که تولید مدلهای سنتی PHEV خود در آمریکای شمالی را برای امسال متوقف میکند. این تصمیم بخشی از بازنگری در استراتژیهای این شرکت است.
