تتبنى صناعة السيارات الفائقة الآن التكنولوجيا الهجينة التي أخفيت عام 1900، وظلت محفوظة للسيارات الاقتصادية منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.
عند الحديث عن مستقبل أداء السيارات الهجينة، أعلن أنني ممن يفضلوا السيارات الهجينة علي سيارات البنزين والسيارات الكهربائية أيضًا، فهي تجمع مابين العالمين، بالطبع لايرجع اهتمامي بالتكنولوجيا الهجينة خوفًا علي صناعة السيارات الفائقة، فبالتأكيد تبنت وسوف تتبني صناعة السيارات الفائقة التكنولوجيا الهجينة، خاصة أن التكنوروجا الهجينة كانت موجودة منذ زمن بعيد، وكانت تستهدف زيادة كفاءة الإقتصاد في استهلاك الوقود أساسًا أكثر مما تستهدفه السيارات الهجينة حاليًا.
ليس سراً أن صناعة السيارات تتجه بسرعة نحو الكهرباء. بداية من إنتاج تسلا 1.3 مليون وحدة في عام 2022 إلى حقبة جديدة من شاحنات البيك أب التي تم إطلاقها من فورد وريفيان، أصبحت السيارات الكهربائية هي السائدة مؤخرًا. لكن بعض مجالات قطاع السيارات تستغرق وقتًا أطول لتبني الاتجاه السائد الجديد. وبالتحديد، لا تزال معظم السيارات الخارقة تعمل بالبنزين بشكل أساسي.
في حين أن هناك عددًا قليلاً من القيم المتطرفة من أمثال Pininfarina و Rimac (تشترك الأولى في منصتها مع Rimac)، إلا أن قطاع السيارات ذات البابين لم يحتضن العالم الجديد الشجاع بعد. وعلى حين تتجه شركات صناعة السيارات نحو تحويل كل تشكيلها للسيارات الكهربائية، ترى تويوتا أن التحويل لابد أن يكون مرحليًا عبر السيارات الهجينة، وهي سيارات تجمع بين الكهرباء ومحركات الإحتراق الداخلي بشقيه البنزين والديزل.
1900: عام السيارات الهجينة
على الرغم من التردد في الانتقال مباشرة إلى نظام الدفع الكهربائي الكامل، فإن العديد من مصنعي السيارات الفائقة يختبرون عمق مياه البحر الكهربائية بأشكال من التهجين. في حين أن استخدام مجموعات نقل الحركة الهجينة كانت تستهدف تعزيز الأداء، بدلاً من زيادة الكفاءة في استهلاك الوقود، وهذا يعد مفهومًا جديدًا نسبيًا، إلا أن هذه المحركات المتكاملة كانت موجودة منذ فترة طويلة.
ففي عام 1900، كشف فرديناند بورشيه النقاب عن نموذج أولي “مفهوم سيارة” يسمى Lohner-Porsche Semper Vivus (اسم الطراز “Semper Vivus” وهي كلمة لاتينية تعني “دائمًا على قيد الحياة”)، وهي أول سيارة هجينة على الإطلاق. وكانت مجموعة نقل الحركة الخاصة بها موطنًا لمحرك احتراق داخلي صغير يوفر الطاقة لمجموعة بطارية الرصاص الحمضية، مما يؤدي إلى تشغيل العجلات الأمامية عبر محركات المحور. وقد يتعجب الكثيرون من اختفاء مفهوم Semper Vivus الذي كان رائعًا في وقته.
استحوذت سيارات محرك الاحتراق الداخلي الخالص في النهاية على السوق، وتضاءلت عمليات البحث والتطوير في التكنولوجيا الهجينة. كان ذلك حتى ما يقرب من مائة عام قبل إصدار تويوتا وهوندا طرازي بريوس وإنسايت الخاصين بهما (رغم أن بريوس كانت سيارة أكثر نجاحًا بكثير). فكلتا السيارتين تم إطلاقهما في أواخر التسعينيات، وكانتا رائدتين في الكفاءة، حيث قدمتا تقييمات رائعة للاقتصاد في استهلاك الوقود وكانتا تباعان بأسعار معقولة نسبيًا.
تويوتا بريوس: غير باردة، لكنها اقتصادية
على سبيل المثال، تتكون مجموعة نقل الحركة في Toyota Prius من محرك احتراق داخلي وبطارية عالية الجهد ومحرك كهربائي. على عكس السيارة الكهربائية، تكون بطارية السيارة الهجينة صغيرة نسبيًا، وعادة ما تكون حوالي 1 أو 2 كيلو واط في الساعة، ولكن هدفها هو زيادة الكفاءة بشكل كبير. فعند التباطؤ، يمكن للمحركات الكهربائية نقل الطاقة الحركية من حركتها إلى الكهرباء المخزنة في حزمة البطارية. فيما يسمى بعملية “الكبح المتجدد”.
خلال عملية الكبح المتجدد يتم حصد الطاقة التي تبددها الفرامل على شكل حرارة. وبمجرد احتواء الطاقة داخل البطارية، يمكن لمعظم السيارات الهجينة أن تعمل في أوضاع القيادة الكهربائية فقط بسرعات منخفضة. لكن في ظل وجود بطارية صغيرة، يكون نطاقها الكهربائي ضئيلًا (عادةً حوالي ميل أو ميلين). لكن الكفاءة هي الهدف.
ويمكن للمحركات الكهربائية والبطارية دفع السيارة بالكامل، كما يمكنه مساعدة المحرك في التسارع، والسماح للمحرك بإيقاف التشغيل، ضمن سلسلة عمليات متراكبة، تسهم في توفير الوقود. ويتيح ذلك للسيارات مثل تويوتا بريوس 2004 تحقيق تصنيف جدير بالثناء لإستهلاك الوقود طبقًا لوكالة EPA محققة مسافة تبلغ 46 ميلا في الغالون مجتمعة، وهو أعلى بكثير من المعدل الوطني البالغ 19.6 لتر.
فائدة غير مقصودة من تكنولوجيا السيارات الكهربائية
يسمح المنتج الثانوي لوجود محركات كهربائية على متن السيارة بتحسين التسارع بفضل قدرتها على إنتاج أقصى عزم دوران عند صفر دورة في الدقيقة. وتتيح لهم ميزة الأداء هذه أن يكون لهم اليد العليا على السيارات غير الهجينة. ويوضح المهندس جيسون فينسك Jason Fenske، المعروف بلقب تفسير الهندسة ذلك قائلا: “بالنسبة لي، أكبر ميزة حقيقية هي استجابة دواسة الوقود”. وهناك فوائد أخرى بالطبع، مثل المزيد من عزم الدوران، والمزيد من الكفاءة.
ويستمر جيسون قائلا: ” بالنسبة لي، الاستجابة هي الأروع.” على الرغم من المزايا العديدة للتكنولوجيا الهجينة، إلا أن السيارات الهجينة المبكرة مثل بريوس تفوقت بشكل أساسي في عملية استهلاك الوقود، ولكن مع قوة تبلغ حوالي 110 حصان، لم تكن هناك أي فرصة لاستخلاص أي أرقام أداء رائعة. فلم تكن معظم هذه السيارات الهجينة المبكرة سريعة بشكل خاص. الأسوأ من ذلك، أن الجمهور الأمريكي لم يفهم كيف تعمل التكنولوجيا الهجينة.
وكشف “استطلاع موقف الجمهور من السيارات الهجينة” أجرى عام 2008 أن المستهلكين يعتقدون أن السيارات الهجينة لا يمكنها السفر لمسافات طويلة. وحسب الإستطلاع شملت العقبات الرئيسية التي تحول دون شراء سيارة هجينة التصورات بأنها لا تكلف أكثر فحسب، بل يصعب صيانتها، وليست عملية للقيادة لمسافات طويلة”. وللرد علي إحدى هذه الحجج، يكفيك أن تعرف أن تويوتا بريوس الموثوقة عام 2008، كانت تمتلك مدى سير كامل يقدر بنحو 547 ميلاً،
مقارنة ببريوس كانت كورولا لاتستطيع أن تقطع أكثر من 407 ميلاً، ومع ذلك استخدمت كورولا خزان وقود أكبر بنسبة 11٪. وبعد عدة سنوات، صعدت شركة Tesla Motors التي تتخذ من وادي السيليكون مقراً لها إلى طليعة الصناعة من خلال موديل S السيدان. وأثبت الطراز S أن السيارات الكهربائية الخالصة يمكن أن توفر موثوقية وقوة ونطاقًا لا مثيل لهما. وبحلول عام 2016، كان الطراز S عالي المواصفات قادرًا على إنتاج 762 حصانًا. “الأداء.
من الناحية الواقعية، من الصعب جدًا التنافس مع موديل إس من تسلا. لكن هناك سيارة بوجاتي شيرون Bugatti Chiron التي يمكنها القيام بأشياء مجنونة، ولكن يمكنك وضع ذلك بجانب سيارات لوسيد Lucid أو تسلا Tesla وستتطابق معها، وهي في نفس الوقت تباع بنسبة 30 في المائة من سعر هذه السيارة الخارقة. قال جيسون إن هناك ميزة أداء ضخمة للقيام بذلك يصعب تجاهلها.
التكنولوجيا الهجينة لجميع السيارات هي اتجاه عالم صناعة السيارات
على الرغم من كونها شركة ناشئة، إلا أن صانعي السيارات القدامى كانوا يلاحظون التطورات في تكنولوجيا السيارات الكهربائية. وفي حين أن عددًا قليلاً جدًا من السيارات الكهربائية التي قدمت بالفعل مقنعة حقًا، كان هناك تدفق للمدخلات الهجينة القادمة من صانعي السيارات الأوروبيين البارزين. تضمنت بعض الأمثلة المبكرة Porsche Panamera S Hybrid و BMW ActiveHybrid 3 و BMW i8 Plug-in Hybrid.
كانت الإنجازات الحقيقية تحدث في ذروة تقدم الصناعة فظهرت ثلاث سيارات هجينة: فيراري لافيراري وماكلارين بي 1 وبورش 918 سبايدر. فبينما تم تزيينها بأسعار عالية من ستة إلى سبعة أرقام، كانت هذه المركبات بمثابة سيارات هالو ورائدة في تكنولوجيا الأداء المبتكرة. وفي وقت لاحق، تم إطلاق مداخل أقل تكلفة في النهاية، فظهرت سيارات مثل Acura NSX و McLaren Artura و Corvette E-Ray.
إلى جانب فائدة المحركات الكهربائية التي تساعد في تعزيزات تسريع السرعة المنخفضة والدورات في الدقيقة، فإنها يمكن أن توفر فائدة أكبر في الأداء: أهمها استمرار عزم الدوران عند التغيير. أضاف فينسك:”ستجد بسيارة Acura NSX، أحد الأشياء التي تذكرها {Acura} أنك لن تفقد أبدًا عزم الدوران الإيجابي. إنها تحمل بناقل DCT (ناقل حركة مزدوج القابض) للعجلات الخلفية والعجلات الأمامية، وتعمل بمحركات كهربائية فقط – ولا يتم تشغيلها أبدًا.
“لذا، أثناء تسريع وتغيير التروس، تقوم هذه المحركات الأمامية بعملية التسارع، لذلك لديك دائمًا عزم دوران إيجابي. فهذه ميزة رائعة أخرى تحصل عليها لأنك تستخدم نسبة تروس واحدة بدلاً من تبديل التروس،” يوضح فينسك ذلك قائلًا: عند مراقبة سباقات السحب في السيارات الكهربائية وسيارات البنزين، فإن الجوانب الأكثر إثارة للاهتمام هي النقاط التي يتعين على سيارة محرك الاحتراق الداخلي فيها تغيير التروس. وهذا يترك فرصة للسيارات الكهربائية للمضي قدمًا بفضل عدم وجود علبة تروس متعددة السرعات. إنها مجرد قوة تنتقل مباشرة إلى العجلات.
التكنولوجيا الهجينة هي مزيج مثالي من الكفاءة والأداء
هذه القدرة على الحفاظ على القوة أثناء التغيير هي مجرد واحدة من مزايا الأداء العديدة التي تقدمها التكنولوجيا الهجينة. ونظرًا لأن العديد من السيارات عالية الأداء تستخدم محركات مزودة بشاحن توربيني، فإن التأخر في انتظار تشغيل التوربو يمكن أن يخلق تجربة قيادة منفصلة. بينما يمكن للتكنولوجيا الهجينة القضاء على هذا التأخر. ويحمل مستقبل أداء السيارات الهجينة أفضل مافي العالمين.
مشيرا بيديه علي علامة الجمع بين النظامين يستمر فينسك قائلا: عندما يتم إقرانهما معًا، يكون الأمر رائعًا حقًا لأن المحرك الكهربائي في السيارات الهجينة يملأ فجوة الانتظار وتأخر دوران التوربو. وهذا أمر خاص حقًا ويسمح لك بالحصول على شعور قيادة أكثر ارتباطًا، وهو ما يعزز رأيي،”. فمع وجود فجوة أقل أثناء نقاط التغيير ودواسة تسريع أكثر استجابة، يمكن أن توفر مجموعات نقل الحركة الهجينة تجربة قيادة أكثر جاذبية.
وشدد فينسك قوله: “أهم شيء بالنسبة لي في سيارة السائق الجيدة هي الإستجابة، أقصد الاستجابة في جميع العناصر التي تلمسها، وبالتالي فمن بين الدواسات كدواسة الفرامل ودواسة الوقود ومبدلات مجذاف التوجيه. يكون الاهم بالنسبة لي هو دواسة الوقود، فإن السيارة الكهربائية هي الأفضل نظرًا لأن إمكانية رد الفعل الأسرع موجودة؛ ةهذا لا يعني بالضرورة أنه سيكون هناك أداءًا بهذه الطريقة بناءً على كيفية ضبطه.
بالتأكيد، عند مقارنة المحرك الكهربائي بمحرك التوربو، سيكون محرك التوربو دائمًا أسرع، ويستمر صاحب لقب الهندسة قائلًا: من خلال تزاوج مجموعة نقل الحركة بمحرك الاحتراق الداخلي مع النظام الكهربائي، تكون النتيجة منتجًا يجمع بين أفضل الجوانب في كلاهما ضمن حزمة واحدة. فإلى جانب التسارع، فإن قدرة السيارات الهجينة على التجدد تؤدي أيضًا إلى بعض الفوائد الرائعة. فعند الكبح في سيارة تقليدية، تنتقل كل الطاقة الناتجة عن احتكاك وسادة الفرامل مباشرة إلى البيئة المحلية عن طريق الحرارة.
إلى جانب كل الطاقة المهدرة، ستبدأ وسادات الفرامل في التآكل بمرور الوقت. بالنسبة للسيارات ذات الموائل الموجهة نحو الأداء، مثل تلك التي يتم نقلها إلى المسار من حين لآخر، سيتم تقليل عمر الوسادة النموذجي الذي يبلغ 50000 ميل بشكل كبير. ولكن يمكن أن تساعد مجموعات نقل الحركة الهجينة في إطالة عمر تآكل وسادات الفرامل عن طريق تحويل جزء كبير من تلك الطاقة إلى حزمة البطارية وهي ميزة تقدمها السيارات الهجينة والسيارات الكهربائية.
لا تعني الاستعادة على المسار عمرًا أطول للفرامل فحسب، بل لن ترتفع درجة حرارة الفرامل بالسرعة نفسها نظرًا لعدم استخدامها بنفس القدر. “إذا كنت في يوم من الأيام في حلبة السباق، فستحصل على مزيد من القوة وتذهب إلى أبعد من ذلك، من خلال امتصاص بعض هذه الطاقة، بدلاً من رميها كلها على الفرامل. لذا من وجهة نظر التحمل، إذا كانت الحرارة كلها تعمل، هذا يعني أنك ستبقى لفترة أطول وتكمل المزيد من الدورات، حسب فينسك.
مع تقديم كل صانع سيارات تقريبًا أنواعًا هجينة من سياراتهم ، كان الأمر مجرد مسألة وقت قبل أن تنتقل هذه المحركات إلى سيارات عالية الأداء. بالمقارنة مع السيارات الهجينة السابقة ، فقد تطورت هذه التقنية حتى الآن بحيث أصبحت السيارات الآن قادرة على التفوق ليس فقط في الكفاءة ، ولكن أيضًا في الأداء ، في حين يتم تسعيرها بشكل مشابه لنظيراتها غير الهجينة. من الكبح المتجدد إلى التسارع المحسن ، لم تعد قيادة السيارة الهجينة إشارة على الصواب الأخلاقي ؛ قيادة واحدة أكثر إقناعًا من السيارة التقليدية. قال Fenske: “من وجهة نظر المرح الشخصية ، يمكنك توفير استهلاك الوقود ، وتوفير بعض الفرامل ، ويمكنك البقاء على المسار لفترة أطول قليلاً”.