مدهای اکو، EV و B در خودروهای هیبریدی

در خودروهای هیبریدی، حالت‌های Eco، EV و B مصرف سوخت را تغییر می‌دهند؛ اما نه در جهتی که بیشتر رانندگان انتظار دارند و نه به اندازه‌ای که فکر می‌کنند. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد حالت Eco در بازه‌ی ۰ تا ۲ درصد نسبت به حالت Normal، یعنی عملاً با اختلافی ناچیز، تفاوت ایجاد می‌کند؛ حالت EV فقط وقتی باتری پر است و سرعت پایین است کارآمد است؛ و حالت B هم نه در جاده‌ی صاف، بلکه فقط در سرازیری‌های تند معنا پیدا می‌کند. منشأ واقعی صرفه‌جویی، دکمه‌ی حالت‌ها نیست، بلکه این است که خودرو در چه سناریویی استفاده می‌شود.

آیا حالت Eco واقعاً سوخت را ذخیره می‌کند؟

پاسخ کوتاه: در بیشتر موارد، خیر. کار حالت Eco سه چیز مشخص است: نرم کردن پاسخ پدال گاز، کاهش توان مصرفی سیستم تهویه، و محدود کردن توانی که سیستم هیبریدی می‌تواند از باتری بکشد. این‌ها روی کاغذ اقداماتی برای بهره‌وری هستند. اما آزمایش‌های جاده‌ای نشان می‌دهد این اقدامات یک‌به‌یک با مصرف جبران نمی‌شوند.

کُند شدن پاسخ گاز باعث می‌شود راننده‌ای که باید با جریان ترافیک هماهنگ شود، همان شتاب را با فرمان‌های عمیق‌تر پدال جبران کند. نتیجه: حالتی که تلاش می‌کند توان کشیده‌شده از باتری را محدود کند، رفتار خود راننده دوباره همان توان را مطالبه می‌کند. در خودرویی که با سرعت ثابت حرکت می‌کند نیز از آنجا که شتاب‌گیری و انتخاب دنده اساساً در کار نیستند، Eco چیزی برای دخالت پیدا نمی‌کند. به همین دلیل هم در توقف‌وححرکت شهری و هم در سرعت ثابت جاده، فایده‌ی قابل اندازه‌گیری حالت Eco در اندازه‌گیری‌ها دیده نمی‌شود.

آزمایش‌های مالکان نیز همان تصویر را ترسیم می‌کنند. در مقایسه‌های انجام‌شده روی یک مسیر مشخص، تفاوت بین Eco و Normal معمولاً زیر ۲ درصد باقی می‌ماند؛ در برخی نمونه‌ها حتی Eco نتیجه‌ای چند دهم بدتر از Normal داده است. بخشی از مالکان هیبرید علت را محدود کردن استفاده از باتری توسط Eco می‌دانند: سیستم هیبریدی با اینکه زودتر وارد حالت EV می‌شود، چون توان دریافتی از باتری محدود شده، زودتر به موتور بنزینی برمی‌گردد. طرف مقابل هم استدلال می‌کند که Eco زودتر به موتور برقی سوئیچ می‌کند و به این ترتیب تعادل را حفظ می‌کند. نقطه‌ی اشتراک دو گروه این است: اگر تفاوتی باشد، کوچک است، در بازه‌ی ۰ تا ۵ درصد قرار دارد و عامل اصلی، رفتار راننده است.

جدولی روشن برای مقایسه:

لماذا يعتمد وضع EV على مستوى امتلاء البطارية؟

يجبر وضع EV نظام الهجين على العمل بمحرك كهربائي فقط حتى الوصول إلى سرعة معينة أو حد البطارية. المشكلة أن الهجينات الكاملة تملك بطارية صغيرة لا تُشحن خارجياً؛ فمستوى الامتلاء تتحدد بالفرملة التجديدية والطاقة الفائضة التي ينتجها المحرك. اختيار وضع EV لا يخلق هذه الطاقة، بل يستهلك الموجود منها أسرع.

نتائج هذا الاعتماد ملموسة. في حركة المرور المتوقفة والمنطلقة داخل المدينة، حيث تعيد الفرملة الطاقة إلى البطارية مع كل ضغطة، يستطيع وضع EV البقاء فعالاً لفترة طويلة: في الاستخدام المختلط بين المدينة والطريق السريع يمكن أن يتراوح نصيب القيادة الكهربائية بين 50-65% ، بينما لا تظهر الرحلات التي تصل نصيبها الكهربائي إلى 70% إلا في حركة المرور المدينية. أما عند الوصول إلى سرعات الطريق السريع فينقلب المشهد؛ فعند السرعات فوق 50 mph يصبح نصيب القيادة الكهربائية منخفضاً جداً، لأن القدرة اللازمة للحفاظ على تلك السرعة تفرّغ البطارية خلال دقائق.

ماذا يحدث عند نفاد البطارية؟

عندما تستنزف البطارية أسرع من اللازم في وضع EV، يدخل نظام الهجين المحرك البنزيني في دورة شحن لإعادة تعبئة البطارية. وقد تحرق هذه الدورة وقوداً أكثر مما كان سيُستهلك في الوضع العادي. أي أن جزءاً من الكيلومترات الكهربائية المكتسبة بوضع EV يُسدد مباشرة في مرحلة الشحن التالية. للتوفير الصافي القاعدة بسيطة: استخدم وضع EV في البيئات منخفضة السرعة وكثيرة الفرملة حيث تُعوّض البطارية نفسها بنفسها؛ فرضه على الطريق السريع يكبّر فاتورة الشحن فحسب.

وفي الهجينات القابلة للشحن الخارجي (PHEV) يكون المشهد أكثر حدة، لأن القيم الكتالوجية تفترض نصيباً كبيراً للقيادة الكهربائية. تُظهر البيانات الواقعية أن نسبة القيادة الكهربائية المفترضة في دورة الكتالوج بنسبة 63% في أساطيل الشركات تنخفض عملياً إلى ~20%. وفي جانب الاستهلاك هناك هاوية مماثلة: فبينما تَعِد قيم WLTP بمتوسط 1,57 لتر/100كم ، يرتفع هذا الرقم في الاستخدام الفعلي إلى ~6 لتر/100كم. أي نحو ثلاثة أضعاف ما وُعد به. والدرس المستفاد يسري على أصحاب السيارات الهجينة أيضاً: فالكيلومترات الكهربائية مجانية فقط عندما تتوفر الطاقة في البطارية والسيناريو المناسب.

هل يخفض وضع B الاستهلاك على الطريق السريع؟

لا، ومصدر هذا الاعتقاد الشائع هو خطأ منطقي مفهوم. وضع B يضيف فرملة المحرك إلى الفرمولة التجديدية: فعند رفع قدمك عن الوقود تتباطأ السيارة أسرع وكأنك لم تضغط على دواسة الفرملة. لكن أليس الفرمولة التجديدية تعمل أصلاً في الوضع العادي D؟ نعم تعمل. ففي لحظة الفرملة تستعيد البطارية الطاقة في كلا الوضعين. والفرق الوحيد أن التباطؤ في وضع B يُنقل إلى لحظة رفع القدم عن الوقود.

رانندگی مداوم با حالت B در جاده صاف یا اتوبان مصرف را کاهش نمی‌دهد، بلکه برعکس تبدیل انرژی غیرضروری ایجاد می‌کند. باتری هیبرید نمی‌تواند مقدار نامحدودی انرژی بازیافتی بپذیرد؛ هنگامی که به سقف ظرفیت می‌رسد، نیروی ترمز اضافی با دور موتور متعادل می‌شود، یعنی انرژی کسب‌شده به گرما تبدیل می‌شود و برای شتاب‌گیری دوباره سوخت مصرف می‌شود. در کاهش سرعت‌های کم (مثلاً هنگام کاهش سرعت از 40 کیلومتر بر ساعت تا توقف در تقاطع) دیده می‌شود که حالت B در اندازه‌گیری‌ها بازیابی کمی بیشتری نسبت به حالت معمولی D فراهم می‌کند؛ اما این سود در برابر اتلاف انرژی ناشی از رانندگی مداوم با حالت B در جاده صاف، حاشیه‌ای باقی می‌ماند.

توصیه رسمی سازندگان نیز در همین جهت است: حالت B ابزاری است که تنها برای سرپائی‌های تند طراحی شده است. در یک جاده کوهستانی طولانی، در سناریویی که فشار مداوم روی پدال ترمز ترمزها را داغ کرده و عملکردشان را کاهش می‌دهد، حالت B با منتقل کردن ترمز موتور به موتور الکتریکی، هم ترمزها را محافظت می‌کند و هم سرپایی را به شارژ باتری تبدیل می‌کند. این سناریویی است که خودرو در آن کارآمدترین و ایمن‌ترین حالت استفاده را دارد. در جاده صاف، ماندن در حالت D همیشه پاسخ درست است.

اختلاف مصرف واقعی از کجا می‌آید: دکمه حالت یا سناریو؟

وقتی به همه دکمه‌های حالت یکجا نگاه شود، تصویر روشن می‌شود: Eco کار قابل اندازه‌گیری انجام نمی‌دهد، EV در سناریوهای محدود کارساز است و B تنها در یک سناریو indispensably ضروری است. در حالی که خود هیبرید در جاده واقعی نسبت به معادل‌های بنزینی خود 23-49 درصد صرفه‌جویی سوخت ایجاد می‌کند. این دامنه عظیم نه از انتخاب حالت، بلکه از محل استفاده خودرو ناشی می‌شود.

مکانیزم در ترمز بازیافتی پنهان است. در حین ترمز، موتور الکتریکی به ژنراتور تبدیل شده و انرژی جنبشی را به باتری بازمی‌گرداند؛ این فرآیند می‌تواند حدود 5-9 درصد انرژی رانندگی و در شرایط مطلوب تا 22 درصد را بازیابی کند. میزان این بازیابی انرژی به دفعات ترمزگیری بستگی دارد. در ترافیک توقف و حرکت شهری، هر تقاطع یک فرصت شارژ است؛ در اتوبان چون ساعت‌ها اصلاً ترمز نمی‌کنید، سود تقریباً صفر است. اینکه مصرف شهری هیبریدها از مصرف اتوبانی آن‌ها بهتر است - برخلاف خودروهای بنزینی - نتیجه مستقیم همین مکانیزم است.

استراتژی عملی حالت‌ها

• ترافیک توقف و حرکت شهری: در حالت معمولی بمانید، در صورت نیاز از حالت EV در بخش‌های کم‌سرعت استفاده کنید؛ باتری با ترمزگیری‌ها خودش را شارژ خواهد کرد.
• اتوبان: حالت معمولی کافی است؛ Eco سود قابل اندازه‌گیری ندارد و حالت EV برد را سریع خالی می‌کند.
• سرپایی تند: حالت B؛ ترمز موتور را به بازیابی تبدیل می‌کند، ترمزها را محافظت کرده و انرژی کسب می‌کند.
• Sport/Power: به جز حدود 2 مایل بر گالن جریمه و از دست رفتن start/stop، از نظر مصرف کارکردی ندارد.

اختلاف بین مصرف کاتالوگ و مصرف واقعی نیز از همین جنس تغذیه می‌شود. سیستم‌های هیبرید بر اساس شتاب‌گیری‌های آرام و ترمزگیری‌های فراوان چرخه‌های آزمون کالیبره شده‌اند؛ در ترافیک واقعی، شتاب‌گیری تهاجمی، خودروی پربار و هوای سرد این بازدهی را کاهش می‌دهد. با این حال، هیبریدهای کامل همان کلاسی هستند که در شرایط دنیای واقعی، شکاف میان اعداد کاتالوگ و واقعیت را به‌مراتب کمتر از PHEVها تجربه می‌کنند.

آیا حالت‌ها به باتری آسیب می‌زنند؟

پاسخ به این پرسش پرتکرار منفی است. هرچه‌قدر هم که از حالت EV استفاده کنید، باتری فرسوده نمی‌شود؛ سیستم مدیریت باتری در سیستم هیبرید، شارژ و دشارژ را در یک باند باریک ایمنی نگه می‌دارد و هرگز دشارژ عمیق را مجاز نمی‌داند. حالت EV و حالت B به گونه‌ای عمل نمی‌کنند که بر عمر باتری اثر بگذارند. انتخاب دکمه‌های حالت نه برای مصرف، بلکه بر اساس شرایط جاده، به نفع both خودرو و جیب شماست.

نتیجه: کدام حالت را چه زمانی باید انتخاب کنید؟

حالت Eco یک لایه بازاریابی است؛ فراتر از باند 0-2 درصدی نمی‌رود و لازم نیست با اتکا به آن عادات رانندگی خود را تغییر دهید. حالت EV هنگامی که در باتری انرژی هست و ترافیک در پیش است، یک دستاورد کوتاه‌مدت است؛ فشار آوردن به باتری چیزی جز خالی کردن و وارد کردن آن به چرخه شارژ نیست. حالت B یک راه‌حل واقعی مهندسی است که در سرپای‌های تند - تنها کاربرد مشخص و روشن آن - مصرف را کاهش می‌دهد و ترمزها را حفظ می‌کند. صرفه‌جویی واقعی هیبرید از دانستن این نکته می‌آید که مزیت هیبرید در باند 23-49 درصد در چه پروفایل رانندگی‌ای چگونه آشکار می‌شود: در توقف‌وحرکت می‌درخشد و در بزرگراه عادی می‌شود. دکمه حالت در این تصویر یک پیچ تنظیم است، نه کلید اصلی.

منابع

• Tested: Does Eco Mode Really Save Gas?
• Real-world usage of plug-in hybrid electric vehicles
• PHEVs Promised Efficiency, Drivers Are Burning Three Times More
• Fuel consumption and emissions performance under real driving
• Hybrid driving tips for best fuel economy
• Toyota Hybrid Drive Modes
• What Is Regenerative Braking and How Does It Work?
• What is Regenerative Braking in Hybrid Cars?
• Eco vs normal mode - test results
• ECO vs Normal Mode
• Better MPG: B Mode or Braking?
• EV mode is wasteful / less efficient on the highway (misconception)
• How to get more mpg out of your Toyota hybrid