خودروی هیبرید پلاگین (Plug-in Hybrid Electric Vehicle – PHEV)، نوعی وسیله نقلیه هیبریدی است که با ترکیب یک موتور احتراق داخلی (ICE) (معمولاً بنزینی) و یک یا چند موتور الکتریکی، از دو منبع انرژی برای حرکت استفاده می‌کند. ویژگی اصلی و تمایز دهنده PHEV نسبت به خودروی هیبریدی استاندارد (HEV)، داشتن یک باتری بزرگ‌تر و قابلیت شارژ باتری از یک منبع خارجی انرژی الکتریکی (مانند شبکه برق) از طریق اتصال به شارژر (شارژ پلاگین) است. هیبریدهای پلاگین هدف ارائه ترکیبی از مزایای خودروهای تمام برقی (BEVs) (رانندگی الکتریکی) و خودروهای بنزینی (برد بالا، عدم اضطراب برد) را دنبال می‌کنند.

مفهوم اصلی و نحوه کارکرد PHEV

هیبریدهای پلاگین به راننده امکان می‌دهند تا برای مسافت‌های کوتاه تا متوسط (که معمولاً برای رفت‌وآمدهای روزمره کافی است) صرفاً با استفاده از انرژی الکتریکی ذخیره شده در باتری حرکت کنند و در این مدت، صفر آلایندگی از اگزوز (ZEV) داشته باشند. برای مسافت‌های طولانی‌تر یا زمانی که شارژ باتری تمام می‌شود، موتور احتراق داخلی وارد عمل شده و خودرو می‌تواند مانند یک خودروی هیبریدی استاندارد یا حتی یک خودروی بنزینی عمل کند.

نحوه کارکرد هیبریدهای پلاگین در حالت‌های مختلف:

حالت تمام الکتریکی (All-Electric Mode): خودرو صرفاً با استفاده از موتور الکتریکی و انرژی باتری حرکت می‌کند. این حالت تا زمانی که شارژ باتری به حداقل مشخصی برسد ( برد پیمایش تمام الکتریکی – AER) ادامه دارد.
حالت هیبریدی (Hybrid Mode): سیستم کنترل خودرو به صورت هوشمند از هر دو موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی استفاده می‌کند تا بهینه‌ترین راندمان انرژی یا بهترین عملکرد را فراهم کند. این حالت ممکن است شامل استفاده همزمان از هر دو موتور، یا استفاده متناوب از آن‌ها باشد.
حالت موتور احتراق داخلی: در سرعت‌های بالا، یا زمانی که باتری دشارژ شده است، موتور احتراق داخلی می‌تواند به تنهایی خودرو را به حرکت درآورد و یا به همراه موتور الکتریکی عمل کند (بسته به طراحی قوای محرکه هیبریدی).
شارژ پلاگین (Plug-in Charging): باتری هیبریدی در PHEV را می‌توان با اتصال به شبکه برق در منزل (شارژ AC با استفاده از شارژر داخلی – OBC) یا در ایستگاه‌های شارژ عمومی (اعم از شارژرهای AC و گاهی شارژرهای DC) شارژ کرد.
شارژ توسط موتور احتراق داخلی: موتور احتراق داخلی می‌تواند بخشی از توان خود را صرف چرخاندن یک ژنراتور (که اغلب همان موتور الکتریکی است) برای شارژ باتری کند.
ترمز احیاکننده (Regenerative Braking): هنگام کاهش سرعت، موتور الکتریکی به عنوان ژنراتور عمل کرده و انرژی جنبشی خودرو را به انرژی الکتریکی تبدیل و در باتری ذخیره می‌کند.

اجزای اصلی PHEV

هیبریدهای پلاگین دارای اجزای اصلی قوای محرکه هیبریدی هستند، اما باتری آن‌ها بزرگ‌تر است:

موتور احتراق داخلی (ICE): معمولاً بنزینی.
موتور الکتریکی (ها): برای رانندگی الکتریکی، کمک به ICE، و ترمز احیاکننده. اغلب قوی‌تر از HEVهای استاندارد.
باتری هیبریدی / باتری خودروی برقی: یک باتری ولتاژ بالا با ظرفیت (Capacity) بیشتر از HEV (معمولاً ۸ تا ۳۰ کیلووات ساعت). برای برد پیمایش تمام الکتریکی (AER). قابلیت شارژ پلاگین دارد.
شارژر داخلی (OBC): برای تبدیل برق AC شبکه به DC جهت شارژ باتری.
پورت شارژ: برای اتصال کابل شارژ به منبع برق خارجی.
سیستم انتقال قدرت هیبریدی: مدیریت جریان توان از موتورها و موتور احتراق داخلی.
قطعات الکترونیک قدرت: اینورترها، مبدل‌ها برای مدیریت جریان انرژی.

برد پیمایش تمام الکتریکی (AER)

برد پیمایش تمام الکتریکی (AER) مسافتی است که هیبرید پلاگین می‌تواند صرفاً با استفاده از انرژی الکتریکی ذخیره شده در باتری خود و بدون روشن شدن موتور احتراق داخلی طی کند. این مشخصه کلیدی PHEV است و معمولاً بر اساس چرخه‌های استاندارد (مانند WLTP یا NEDC) اندازه‌گیری می‌شود. برد AER در PHEVها بسته به ظرفیت باتری متفاوت است و می‌تواند از حدود ۲۰-۳۰ کیلومتر تا ۱۰۰ کیلومتر یا بیشتر باشد.

مقایسه PHEV با HEV و BEV

در مقابل HEV: PHEVها دارای باتری بزرگ‌تر، قابلیت شارژ پلاگین و برد پیمایش تمام الکتریکی (AER) قابل توجه هستند. HEVها باتری کوچک‌تری دارند، شارژ پلاگین ندارند و برد AER بسیار محدود یا صفر دارند.
در مقابل BEV: PHEVها همچنان دارای موتور احتراق داخلی هستند و در هنگام کارکرد موتور، مصرف سوخت و میزان آلایندگی دارند. باتری آن‌ها کوچک‌تر از BEVها است و برد پیمایش کلی آن‌ها به ترکیب رانندگی الکتریکی و بنزینی بستگی دارد، اما به طور کلی برد پیمایش کلی آن‌ها (با استفاده از بنزین) بسیار بیشتر از برد پیمایش تمام الکتریکی یک BEV با یک بار شارژ است (چون می‌توانند بنزین‌گیری کنند). BEVها صرفاً برقی هستند و آلایندگی صفر از اگزوز دارند. PHEVها مشکل اضطراب برد را ندارند؛ BEVها به زیرساخت شارژ وابسته هستند.

مزایای هیبریدهای پلاگین (PHEV)

برد پیمایش تمام الکتریکی قابل توجه: امکان رانندگی روزمره بدون استفاده از بنزین و بدون آلایندگی از اگزوز.
عدم نگرانی از برد پیمایش (Range Anxiety): موتور احتراق داخلی به عنوان پشتیبان برای مسافت‌های طولانی یا زمانی که شارژ در دسترس نیست، عمل می‌کند و می‌توان در هر پمپ بنزینی سوخت‌گیری کرد.
مصرف سوخت پایین‌تر: در صورت شارژ منظم، مصرف سوخت کلی به مراتب پایین‌تر از خودروهای بنزینی مشابه است.
آلایندگی کمتر: در صورت شارژ منظم و رانندگی در حالت الکتریکی، میزان آلایندگی کلی پایین‌تر از خودروهای بنزینی است.
رانندگی بی‌صداتر: در حالت تمام الکتریکی، خودرو بی‌صدا حرکت می‌کند.

محدودیت‌های هیبریدهای پلاگین (PHEV)

پیچیدگی بیشتر: قوای محرکه PHEV پیچیده‌تر از خودروهای صرفاً بنزینی یا صرفاً برقی است (ترکیب دو سیستم).
هزینه خرید اولیه بالاتر: معمولاً گران‌تر از خودروهای بنیمتر و هیبریدی‌های استاندارد مشابه هستند.
نیاز به شارژ منظم: برای بهره‌مندی از مزایای PHEV ( مصرف سوخت و آلایندگی پایین، رانندگی الکتریکی)، باتری باید به طور منظم شارژ شود. در غیر این صورت، خودرو عملاً به یک هیبریدی استاندارد سنگین‌تر تبدیل می‌شود.
وزن اضافی: باتری بزرگ‌تر نسبت به HEV وزن اضافی به خودرو تحمیل می‌کند.
نیاز به نگهداری دوگانه: نیاز به نگهداری هم برای موتور احتراق داخلی و هم برای سیستم الکتریکی.

هیبریدهای پلاگین در بازار خودروی ایران

خودروهای هیبرید پلاگین (PHEV) از طریق واردات وارد بازار خودروی ایران شده‌اند. مدل‌هایی مانند هیوندای سوناتا PHEV، کیا اپتیما PHEV، و برخی مدل‌های میتسوبیشی اوتلندر PHEV از جمله این خودروها هستند. هیبریدهای پلاگین در ایران به دلیل ترکیب مزایای مختلف مورد توجه قرار گرفته‌اند:

رفع اضطراب برد: موتور احتراق داخلی در PHEVها پاسخ مستقیمی به نگرانی از تمام شدن شارژ باتری در ایران با توجه به وضعیت فعلی زیرساخت شارژ خودروی برقی است.
رانندگی تمام الکتریکی شهری: برد پیمایش تمام الکتریکی (AER) قابل قبول در PHEVها امکان رانندگی روزمره در شهرهای ایران را بدون مصرف سوخت بنزین و بدون آلایندگی از اگزوز فراهم می‌کند (در صورت شارژ منظم).
کاهش هزینه‌ها: با شارژ باتری و رانندگی در حالت الکتریکی برای مسافت‌های روزمره، مصرف سوخت بنزین کاهش یافته و هزینه‌های جاری مالکیت در ایران پایین می‌آید.
نیاز به زیرساخت شارژ: برای بهره‌مندی از PHEV، نیاز به دسترسی به شارژر AC (در منزل یا محل کار) و/یا شارژر DC (در ایستگاه‌های شارژ عمومی) در ایران وجود دارد.

PHEVها در ایران به عنوان یک فناوری میانی که مزایای خودروهای برقی و بنزینی را با هم ترکیب می‌کند، یک گزینه مرتبط و قابل توجه محسوب می‌شوند.

نتیجه‌گیری

هیبرید پلاگین (PHEV) نوعی خودروی هیبریدی است که با افزودن یک باتری بزرگ‌تر و قابلیت شارژ پلاگین از شبکه برق، برد پیمایش تمام الکتریکی (AER) قابل توجهی را ارائه می‌دهد، در حالی که با حفظ موتور احتراق داخلی، مشکل اضطراب برد را حل می‌کند. PHEVها مزایایی مانند رانندگی روزمره بدون آلایندگی (در صورت شارژ منظم)، مصرف سوخت پایین‌تر و انعطاف‌پذیری برای سفرهای طولانی را دارند، اما پیچیده‌تر و گران‌تر از هیبریدی‌های استاندارد هستند و نیازمند شارژ منظم برای تحقق مزایای خود می‌باشند. PHEVها در بازار خودروی ایران نیز موجود هستند و به عنوان راهکاری برای رفع اضطراب برد و ارائه رانندگی الکتریکی شهری در ایران مورد توجه قرار گرفته‌اند و به عنوان یک فناوری میانی در مسیر گذار به خودروهای تمام برقی مطرح هستند.