در خودروهای هیبریدی، استفاده از کولر و بخاری تا چه میزان مصرف سوخت را افزایش می‌دهد؟

استفاده از کولر در خودروی هیبریدی، به‌ویژه در سفرهای کوتاه می‌تواند اقتصاد سوخت را بیش از 25% کاهش دهد؛ سیستم گرمایش نیز در هوای سرد، برد و بازدهی را به‌طور محسوسی کم می‌کند. بار انرژی میان موتور و باتری تقسیم می‌شود، به همین دلیل اثر کولر در خودروهای هیبریدی بیشتر از خودروهای معمولی اندازه‌گیری می‌شود. با عادت‌های درست تهویه و تنظیم دمای کابین، بخش قابل توجهی از این افت قابل جبران است.

کولر واقعاً چقدر مصرف هیبرید را افزایش می‌دهد؟

کمپرسور کولر یکی از معدود مصرف‌کننده‌هایی است که در تمام مدت کارکرد خودرو به‌طور مداوم توان مکانیکی یا الکتریکی می‌خواهد و منبع نهایی این توان، سوخت است. اثرهای اندازه‌گیری‌شده بسته به شرایط استفاده در محدوده گسترده‌ای تغییر می‌کنند: در رانندگی شهری با کولر روشن، افت تا 21% در اقتصاد سوخت اندازه‌گیری شده و گفته شده که در هوای بسیار گرم و سفرهای کوتاه این رقم می‌تواند از 25% فراتر رود . وضعیت در خودروهای هیبریدی کمی ظریف‌تر است؛ هنگام حرکت در حالت برقی، توانی که کمپرسور مصرف می‌کند مستقیماً از باتری تأمین می‌شود، با کم شدن باتری موتور پرتواترتر وارد مدار می‌شود و افزایش مصرف به‌صورت دولایه خود را نشان می‌دهد.

چرا اثر در سفرهای کوتاه بیشتر است از نظر مهندسی روشن است: هنگامی که اختلاف دمای داخل کابین در بیشترین حد است، سیستم با تمام توان کار می‌کند و هنوز به حالت پایدار نرسیده است. در یک سفر طولانی، پس از رسیدن کولر به دمای هدف، فقط در حالت حفظ دما کار می‌کند؛ بازدهی با سرعت ثابت در بزرگراه بخشی از این بار را جذب می‌کند. اما در یک مسافت کوتاه شهری، سیستم در تمام طول مسیر همیشه در دشوارترین نقطه کاری قرار دارد، مسافت مخرج کسر کوچک می‌ماند و درصد بالا می‌رود.

چرا ارقام با هم متفاوت به دست می‌آیند؟

دیدن تفاوت میان درصدهای ارائه‌شده درباره اثر کولر طبیعی است، زیرا شرایط اندازه‌گیری متفاوت است: دمای بیرون، مدت سفر، تقسیم شهر/بزرگراه و دمای هدف کابین نتیجه را مستقیماً تغییر می‌دهند. کولری که در یک روز معتدل با تنظیم متوسط کار می‌کند مصرف را در محدوده چند درصد افزایش می‌دهد، اما در خودرویی که در اوج گرمای روز مسافت کوتاهی را طی می‌کند، افت می‌تواند به بیش از بیست درصد برسد. نتیجه عملی این است: رقمی که بدترین سناریو را توصیف می‌کند، برای رانندگی‌های کوتاه و گرم است؛ در سفرهای معتدل و طولانی اثر بسیار کوچک‌تر است.

تفاوت کمپرسور برقی و کمپرسور متصل به موتور

در سیستم کلاسیک، کمپرسور کولر قدرت خود را از تسمه موتور می گیرد: اگر موتور نچرخد کولر هم کار نمی کند و حتی در دور آرام، کمپرسور بار اضافی به موتور وارد می کند. در خودروهای هیبریدی راه حل رایج، کمپرسور با محرک الکتریکی است؛ از باتری ولتاژ بالا تغذیه می شود، مستقل از دور موتور کار می کند و در هر بازه ی دور می تواند عملکرد سرمایش هدفمند ارائه دهد. این استقلال دو نتیجه ی عملی دارد: در حالت الکتریکی می توان کابین را خنک کرد و دور کمپرسور نیز به دقت متناسب با نیاز تنظیم می شود و قدرت غیرضروری دریافت نمی شود.

از نظر عددی، اندازه گیری شده است که کمپرسور با محرک الکتریکی در مقایسه با سیستم تسمه ای، عملکرد سرمایش را در بازه ی 15 تا 54 درصد بهبود می بخشد و کاهش مصرف سوخت را به همراه دارد. منشا این بهبود تنها بازدهی خود کمپرسور نیست، بلکه قابل کنترل بودن سیستم است: انرژی صرف خودِ کار نمی شود، بلکه انجام کار در زمان و دوز درست است که تفاوت ایجاد می کند. با این حال باید محتاطانه خواند؛ به گفته ی برخی کاربران، حداکثر ظرفیت سرمایش کمپرسورهای الکتریکی ممکن است از واحدهای قوی تسمه ای عقب بماند. یعنی کمپرسور الکتریکی در بازدهی برنده است اما در ظرفیت اوج در هر کاربردی برابر نیست.

معادل این موضوع در رانندگی برای کاربران هیبریدی چنین است: روشن شدن ناگهانی موتور هنگام کار کولر طبیعی است اما در خودروهای دارای کمپرسور الکتریکی این اتفاق کمتر رخ می دهد. با این حال سیستم HVAC همچنان می تواند موتور بنزینی را فعال کند؛ برای کسانی که می خواهند این فعال سازی را کاهش دهند، حالت های اقلیمایش اکو با کاهش بار باتری، برد الکتریکی را حفظ می کنند.

گرمایش در هوای سرد چگونه مصرف و برد را تحت تاثیر قرار می دهد؟

سرما، سخت ترین دشمن بازدهی هیبرید است. در دماهای حدود -7 درجه سانتی گراد، افت متوسط 22.8 درصدی در اقتصاد سوخت هیبریدها اندازه گیری شده است؛ تجربیات کاربران این افت را معمولاً در بازه ی بیست تا سی درصد و حتی با کاهش تقریباً 10 MPG در هر باک توصیف می کنند. اندازه گیری بلندمدت یک مالک هوندا سیویک هیبرید وضعیت را خلاصه می کند: خودرویی که در تابستان 45 تا 47 MPG نشان می دهد، در زمستان به سطح 36 تا 38 MPG سقوط می کند. دلیل چند لایه است: باتری سرد قدرت کمتری می پذیرد و می دهد، موتور تا رسیدن به دمای ایده آل ناکارآمد کار می کند و گرمایش کابین انرژی اضافی می خواهد.

هتر مقاومتی یا پمپ حرارتی؟

محاسبات انرژی گرمایش کابین به این بستگی دارد که با کدام فناوری گرم می کنید. هتر مقاومتی 100 درصد برق مصرفی خود را به گرما تبدیل می کند؛ ضریب بازدهی (COP) آن 1 است و در هوای سرد قدرت زیادی از باتری می کشد و در برخی موارد می تواند برد را تا 100 درصد برق خود کاهش دهد. پمپ حرارتی برعکس کار می کند: به ازای هر واحد برق مصرفی، همراه با گرمای منتقل شده از هوای بیرون می تواند 30 درصد گرما تولید کند. اختلاف اندازه گیری شده نیز روشن است: در سرمای ملایم، پمپ حرارتی برد را حدود 3 تا 4 واحد کاهش می دهد در حالی که هتر مقاومتی 20 درصد کاهش می دهد؛ در دمای حدود 0 درجه سانتی گراد، بهبودی تا 33 درصد در اقتصاد سوخت سیستم های دارای پمپ حرارتی مشاهده شده است. تا 13.4 درصد بهبود مشاهده شده است.

اثر گرم کردن در سفرهای کوتاه بسیار بیشتر است. وقتی کابین و موتور سرد هستند، سیستم با تمام قدرت تلاش می‌کند گرم کند؛ اگر سفر کوتاه باشد، این بار سنگین هرگز متعادل نمی‌شود. اثر بخاری بر برد در حالت الکتریکی نیز با همین منطق کار می‌کند: هر کیلووات اضافی که از باتری گرفته می‌شود از برد الکتریکی کسر می‌شود و با درگیر شدن موتور به مصرف سوخت تبدیل می‌شود.

شهری یا بزرگراه: بار کجا سنگین‌تر است؟

قلمرو طبیعی خودروی هیبرید ترافیک توقف و حرکت است؛ به لطف ترمز باز یابنده و کمک موتور الکتریکی، مقادیر شهری در بیشتر هیبریدها بهتر از مقادیر بزرگراهی است و سازندگان معمولاً اعدادی در بازه 48 تا 60 MPG اعلام می‌کنند. اما تهویه مطبوع این تصویر را تغییر می‌دهد: در سرعت‌های پایین شهری، بار اضافی کولر و بخاری نسبتاً سهم بزرگی به کل جریان انرژی اضافه می‌کند. در بزرگراه چون کل مصرف بالاست، سهم نسبی تهویه مطبوع کاهش می‌یابد، اما به دلیل مقاومت آیرودینامیکی و سرعت ثابت بالا، راندمان بزرگراهی هیبرید در بیشتر مدل‌ها از قبل به مقدار شهری نمی‌رسد. سناریویی که بار تهویه مطبوع را شدیدترین حالت احساس می‌کنید، یک سفر کوتاه و سرد شهری است؛ سناریویی که ملایم‌ترین حالت احساس می‌کنید، سفری طولانی در بزرگراه با سرعت ثابت و دمای پایدار است.

راه‌های عملی استفاده بهینه از تهویه مطبوع

بخش بزرگی از این افت‌ها با تغییر عادت‌های استفاده قابل کاهش است. هدف در تهویه کابین، تأمین آسایش لازم با حداقل انرژی است؛ برای این کار کارهای عملی زیر قابل انجام هستند:

• از حالت گردش داخلی (recirculation) استفاده کنید: سرد کردن دوباره هوای از قبل خنک‌شده بسیار انرژی کمتری از سرد کردن هوای گرم بیرون می‌خواهد و کابین را سریع‌تر خنک می‌کند.
• قبل از حرکت، خودرو را تهویه کنید: در هوای گرم، ابتدا شیشه‌ها را باز کنید و هوای گرم انباشته را خارج کنید، سپس کولر را در تنظیم پایین روشن کنید. پارک کردن خودرو در سایه یا استفاده از آفتاب‌گیر بار اولیه را مستقیماً کاهش می‌دهد.
• فن را در سرعت متوسط نگه دارید: وقتی در حداکثر سرعت فن به دمای مطلوب رسیدید، سرعت را کم کنید؛ در سوار شدن اول، مدت کوتاهی فن پرسرعت برای تهویه سریع و سپس سرعت متوسط منطقی است.
• گرم کردن صندلی و فرمان را ترجیح دهید: این بخاری‌ها مستقیماً بدن را گرم می‌کنند و بسیار انرژی کمتری از گرم کردن تمام هوای کابین مصرف می‌کنند؛ وقتی کابین گرم شد آن‌ها را خاموش کنید.
• از حالت‌های ECO و تهویه اکو استفاده کنید: این حالت‌ها بار HVAC را کم می‌کنند و روشن شدن غیرضروری موتور را کاهش می‌دهند. در ترافیک توقف و حرکت، نیز از حالت N استفاده نکنید.

در بخش گرمایش، مؤثرترین اقدام، کاری است که پیش از شروع سفر قابل انجام است: پیش گرم کردن کابین در حین اتصال به شارژر، بار گرمایش را از پریز تأمین می‌کند و باتری را تازه و با ظرفیت کامل برای سفر باقی می‌گذارد. در هوای سرد، استفاده همزمان از حالت گردش هوا با کانال‌های داشبورد و کف در نخستین سوار شدن، موجب می‌شود کابین در زمان کوتاهی به دمای آسایش برسد. در سفرهای بزرگراهی، حفظ سرعت ثابت با cruise control، بار موتور و باتری را قابل پیش‌بینی نگه می‌دارد و اثر نسبی تهویه را محدود می‌کند.

خلاصه: ابتدا اتلاف را اندازه بگیرید، سپس مدیریت کنید

در خودروهای هیبریدی، کولر و گرمایش متغیری است که بسته به شرایط استفاده، از اختلاف‌های کوچک چند درصدی تا اتلاف‌های بیست درصدی و بیشتر را شامل می‌شود. کولر در سفرهای کوتاه، گرم و درون‌شهری بیشترین هزینه را دارد؛ گرمایش اما در زمستان هم MPG و هم برد الکتریکی را همزمان ذوب می‌کند. فناوری‌هایی مانند کمپرسور الکتریکی و پمپ حرارتی این هزینه را به‌طور ساختاری کاهش می‌دهند، اما دستاورد سمت راننده - تهویه، گردش هوا، پیش گرمایش، گرمایش نقطه‌ای - همچنان ارزان‌ترین و در دسترس‌ترین ابزار بهره‌وری است. اگر مصرف میانگین نمایشگر یا داده OBD را با کولر روشن و خاموش جداگانه یادداشت کنید، ضریب واقعی خودروی خود را طی چند باک سوخت می‌توانید اندازه‌گیری کنید؛ از آن پس کار، مدیریت خالص است.

منابع

• آیا کولر واقعاً بر مصرف سوخت من تاثیر می گذارد؟
• آیا کولر خودرو سوخت بیشتری مصرف می کند؟
• کولر را زیاد روشن کنید، مصرف سوخت خودروی هیبریدی بالا می رود
• تاثیر دمای گرم و سرد بر برد خودروهای برقی و هیبریدی
• مطالعه: پمپ های حرارتی چقدر برد خودروهای برقی را افزایش می دهند
• تاثیر کمپرسور برقی در سیستم تهویه مطبوع خودرو بر مصرف سوخت و تحلیل عملکرد
• انتخاب کمپرسور برقی برای خودروهای آفرود
• چرا خودروهای هیبریدی در شهر مصرف سوخت بهتری دارند؟
• استفاده از سیستم تهویه مطبوع در خودروهای هیبریدی و PHEV
• راهنمای شما برای استفاده از خودروهای برقی در زمستان
• چگونه با خودروهای هیبریدی بیشترین مسافت را با کمترین مصرف سوخت طی کنیم
• چگونه در زمستان بیشترین بهره را از خودروی برقی خود ببرید
• درک مصرف سوخت خودروهای هیبریدی