در این بین خودروهای پلاگین-هیبریدی (PHEV) در میان موتورهای سنتی و خودروهای برقی تمام‌الکتریکی جایگاه بسیار خاصی دارند. برخلاف هیبریدهای معمولی، این خودروها باتری‌های بزرگ‌تری دارند که می‌توانند از طریق برق شهری شارژ شوند و با برد الکتریکی قابل توجهی حرکت کنند؛ درحالی که در صورت نیاز از موتور احتراق در کنار موتور الکتریکی استفاده می‌کنند. در ادامه نگاهی به ساختار این نوع خودرو هیبریدی و جایگاه آن در آینده این صنعت خواهیم انداخت.

ساختار پلاگین-هیبریدی چگونه است؟

خودروهای پلاگین-هیبریدی یا «Plug-in Hybrid Electric Vehicles» را که به‌اختصار PHEV نیز از آن‌ها یاد می‎شود، یکی از پیچیده‌ترین و درعین حال هوشمندانه‌ترین راهکارهای گذار از پیشرانه‌های درون‌سوز سنتی به قوای محرکه تمام‌برقی هستند. این دسته از خودروها با ترکیب موتور احتراق‌داخلی و سامانه محرکه الکتریکی قابل شارژ از طریق برق شهری تلاش می‌کنند مزایای هر دو جهان را در قالب 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 که وظیفه تامین نیرو در سرعت‌های بالا، مسیرهای طولانی یا هنگام افت شارژ باتری را برعهده دارد. در بسیاری از معماری‌ها، موتور درون‌سوز علاوه‌بر حرکت خودرو، نقش ژنراتور برای شارژ باتری را نیز ایفا می‌کند. ۲- موتور یا موتورهای الکتریکی؛ پیشرانه الکتریکی می‌تواند به‌صورت مستقل خودرو را به‌حرکت درآورد. درحالت تمام‌برقی (EV Mode)، خودرو بدون مصرف سوخت فسیلی و با آلایندگی صفر حرکت می‌کند. ۳- باتری ولتاژ بالا؛ برخلاف هیبریدهای معمولی، ظرفیت باتری در PHEV ها بسیار 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 به‌دست آید. 5- گیربکس و سیستم انتقال قدرت ترکیبی؛ در معماری‌های 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. این موضوع مصرف سوخت روزمره را به‌شدت کاهش می‌دهد. ۲-آلایندگی کمتر: در حالت تمام‌برقی، آلایندگی اگزوز صفر است. حتی در حالت ترکیبی نیز به‌دلیل کمک موتور الکتریکی، میزان CO2 کمتر از خودروهای بنزینی است. ۳- حذف اضطراب برد یا Range Anxiety: برخلاف خودروهای تمام‌برقی، 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. بسیاری از سوپراسپرت‌ها و خودروهای پرفورمنس جدید از همین معماری بهره می‌برند. 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 مانند سایر خودروها دارای معایب و چالش‎هایی نیز هستند که از مهم‎ترین آن‌ها می‎توان به پیچیدگی فنی بالا اشاره کرد و این‌که وجود دو سامانه محرکه مجزا، هزینه تولید، تعمیر و نگهداری را افزایش می‌دهد. همچنین وزن بیشتر مورد دیگر است و این‌که باتری بزرگ به همراه موتور بنزینی با وزن بالاتر که می‌تواند هندلینگ و مصرف سوخت در حالت بنزینی را تحت‌تاثیر قرار دهد. درعین حال کارایی وابسته به الگوی استفاده مورد دیگر است و اگر کاربر به‌طور منظم خودرو را شارژ نکند، مصرف سوخت و آلایندگی می‌تواند نزدیک به‌یک خودرو بنزینی شود. درنهایت باید به‌فضای کمتر کابین یا صندوق اشاره کرد؛ بر این اساس جانمایی باتری‌ها گاهی باعث کاهش فضای بار می‌شود که این مساله می‌تواند نارضایتی مالک خودرو را به‌همراه داشته باشد.

مقایسه کوتاه با خودروهای تمام‌برقی (BEV)

در خودروهای پلاگین-هیبریدی قوای محرکه ترکیبی از بنزین و برق بوده که در تمام‌برقی یا BEV تمام‌الکتریکی و بدون موتور احتراق‌داخلی است. در زمینه برد حرکتی برگ برنده نیز با پلاگین-هیبریدی‎هاست که به‌لطف استفاده از انرژی الکتریکی و موتور احتراق‌داخلی برد بسیار بالاتری دارد. در خودروهای تمام‌برقی وابستگی به‌ظرفیت باتری و زیرساخت شارژ بسیار بالاست. همچنین در بخش آلایندگی پلاگین-هیبریدی‎ها دارای سطح آلاینده کم‎تر اما نه صفر در استفاده ترکیبی بوده و در مدل تمام‌الکتریکی آلایندگی کاملا صفر است. از سوی دیگر بخش نگهداری در خودروهای پلاگین-هیبریدی به‌دلیل استفاده از موتور بنزینی ‎سرویس‎های دوره‎ای نیاز داشته و این درحالی است که در مدل تمام‌برقی هزینه سوخت وجود نداشته و هزینه نگهداری پایین‎تری دارن

جایگاه آینده پلاگین-هیبریدها در صنعت‌خودرو

تحلیلگران صنعت‌خودرو معتقدند PHEV ها نقش «فناوری گذار» را ایفا می‌کنند؛ یعنی پلی میان عصر سوخت فسیلی و آینده تمام‌برقی. چراکه در روند کلیدی آینده صنعت‌خودرو به افزایش ظرفیت باتری اهمیت بسیار داده می‎شود و نسل جدید پلاگین-هیبریدی‎ها به بردهای بیش از 2000 کیلومتر نیز دست خواهند یافت. موضوع دیگر شارژ سریع‎تر بوده که افزایش توان شارژ AC و حتی ورودی شارژهای DC در برخی مدل‎ها امکان‌پذیر شده است. همچنین بهینه‎سازی مدیریت انرژی توسط هوش مصنوعی و الگوریتم‎های پیش‎بنی 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 مطرح به‌خوبی توسعه و هوشمندسازی شده است. ب‎ام‎و با توسعه سامانه eDrive نسل پنجم با راندمان بالاتر و باتری‌های پرظرفیت‌تر این تکنولوژی را تا حد زیادی ارتقا بخشیده 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. اما از تویوتا نباید صرف‌نظر کرد که 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 نیز 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 مثل هیبریدهای معمولی به‌کار گیرند، PHEV عملا کاهش قابل توجهی در مصرف سوخت و آلایندگی ندارد.

بازار پلاگین-هیبریدی‎ه

بر اساس آخرین گزارش‎های جهانی ارزش خرید و فروش خودروهای پلاگین-هیبریدی تا سال ۲۰۳۴ میلادی می‌تواند به حدود ۱۸۶ میلیارد دلار برسد؛ یعنی 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 میلیارددلار 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 و چین حتی 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. درحالی 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 همین‌طور 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 میلیارددلار سرمایه‌گذاری کرده است. علاوه‌بر این، 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 مثل 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 استراتژیک در خط‌تولید است؛ با تمرکز بیشتر بر خودروهای هیبریدی، BEV های حرفه‌ای و تغییر برخی مدل‌ها به نسخه EREV. این حرکت نشان می‌دهد که حتی بزرگ‌ترین خودروسازان نیز در انتخاب بین PHEV و BEV دچار بازنگری اساسی در استراتژی شده‌اند.