ما هي تقنية التهجين MHEV plus التي تقدمها Audi في طرازاتها الجديدة A5 وQ5، وكيف تعمل؟

قبل بضع سنوات، كانت Audi من بين الشركات المصنِّعة التي راهنت بقوة على تقنية التهجين الخفيف MHEV. فقد بدأت العلامة ذات الحلقات الأربع في تقديم هذه التقنية منذ عام 2017، في محركات TDI وTFSI على حد سواء، وعلى مستوى شبه كامل من طرازاتها المزودة بمحركات الاحتراق. بل طُوِّر نظامان من نوع MHEV: أحدهما أبسط للمحركات رباعية الأسطوانات، ويعتمد على النظام الكهربائي التقليدي 12 فولت؛ والآخر للمحركات سداسية وثمانية الأسطوانات، ويعمل بجهد 48 فولت.

هكذا يعمل نظام MHEV التقليدي

في الأساس، يعمل نظام التهجين الخفيف هذا، الذي كانت تستخدمه شركات مصنعة كثيرة أخرى، وما زالت Audi تستخدمه في عدد كبير من طرازات مجموعتها الحالية، على النحو التالي. فـالمولد الكهربائي لبدء التشغيل، ويُعرف اختصارًا بـ BAS، متصل بعمود المرفق للمحرك عبر سير. وهذا المولد، المبرّد بالماء أيضًا، يمكنه أن يضيف عزم دوران إضافيًا لمساعدة محرك الاحتراق، ففي Audi يصل إلى نحو 60 نيوتن متر مع نظام 48 فولت، كما يمكنه استعادة الطاقة في مراحل التباطؤ والكبح، بقدرة تصل إلى 12 كيلوواط، وتُخزَّن هذه الطاقة في بطارية النظام.

بفضل MHEV، يمكن للمركبة أن تتقدم في مراحل معينة في وضع الانزلاق بالقصور الذاتي مع إيقاف المحرك، ما يحقق توفيرًا في الاستهلاك. وفي طرازات Audi المزودة بهذا النظام من الجيل الأول، يحدث ذلك لمدة تصل إلى 40 ثانية كحد أقصى عندما يرفع السائق قدمه عن دواسة الوقود بسرعة تتراوح بين 55 و160 كم/س. ويتيح النظام استمرار عمل جميع المستهلكات الكهربائية حتى مع إطفاء المحرك، لأن الطاقة المخزنة في البطارية متاحة. ولهذا السبب نفسه، من مزايا MHEV أيضًا أنه يمكن تفعيل نظام التشغيل والإيقاف التلقائي (start-stop) وإطفاء المحرك قبل أن تتوقف السيارة تمامًا. وفي هذه الحالة، تفعل Audi ذلك ابتداءً من سرعة نحو 22 كم/س.

لا يعمل BAS كمولد كهربائي فحسب، بل يتولى كذلك إعادة تشغيل المحرك بعد مرحلة الانزلاق بالقصور الذاتي أو التوقف. ويفعل ذلك بسلاسة أكبر من نظام بدء التشغيل التقليدي بالترس المسنن، الذي يبقى موجودًا، لكن للتشغيل الأولي فقط، أي عندما يكون زيت المحرك باردًا ويتطلب عزم بدء تشغيل أكبر. كما أن BAS يوفر دفعًا إضافيًا للمحرك عند التسارع القوي، ما يحسّن متعة القيادة. لكن مع MHEV التقليدي، لا يستطيع هذا المحرك الكهربائي الذي يقوم مقام المولد أن يحرّك العجلات وحده أبدًا؛ أي أن السيارة لا تتحرك في الوضع الكهربائي أبدًا.

وفي حالة Audi، تعمل تقنية MHEV بالطريقة نفسها مع 12 و48 فولت، مع فارق أن مراحل الانزلاق بالقصور الذاتي وقدرة الخرج وتوفير الاستهلاك تكون أقل نسبيًا في نظام 12 فولت.

MHEV plus في A5 وQ5 من Audi: أقرب إلى الهجين “الحقيقي”

والآن، طوّرت Audi نظام MHEV، وبالنسبة إلى المحركات الجديدة المبنية على ما يسمى منصة الاحتراق المتميزة، وهي حاليًا طرازا Audi A5 وAudi Q5 الجديدان، فإنها تستخدم نظام MHEV Plus، الذي يوفر درجة أعلى من الكهربة، دون الاعتماد على أنظمة الجهد العالي كما في الهجينات التقليدية.

عمليًا، الفارق الأهم هو أن محركًا كهربائيًا صغيرًا مع MHEV plus يمكنه تحريك السيارة وحده في مواقف محددة جدًا ولفترة قصيرة جدًا، مثل المناورات بسرعات منخفضة كالركن، أو الحفاظ على سرعة السيارة عند الاقتراب من تقاطع أو دوار حتى حين الكبح، وهذا يساعد على خفض الاستهلاك. كما توجد مزايا إضافية أخرى: فالعزم الإضافي الذي يوفره MHEV plus أكبر ويتوفر مبكرًا، ما يحسّن التسارع واستعادة السرعة. كما أن قدرته على استعادة الطاقة أثناء الكبح أعلى. يمكن القول إنه “شبه” هجين “حقيقي”، أو على الأقل مثل أوائل الهجينات لدى Toyota، لكن بنظام أقل تعقيدًا وتطورًا بكثير.

مقارنةً بنظام MHEV الأبسط، يزيد MHEV plus الأداء والرشاقة بدرجة أكبر، ويخفض الاستهلاك والانبعاثات أكثر. وأكرر أنه ليس هجينًا بالمعنى المعتاد، فالهجينات أكثر تطورًا وتعقيدًا تقنيًا؛ لكنه حل صالح جدًا ويزداد اعتماد الشركات المصنعة عليه. بل إن ما يُعد اليوم جديدًا لدى Audi يُستخدم منذ مدة في علامات أخرى، حتى في طرازات شعبية. ومن ذلك مجموعة Stellantis، التي راهنت على تقنية مشابهة جدًا، وتُعرض في Opel Corsa ، الذي تبيعه العلامة، بالمناسبة، دون تردد تحت تسمية Hybrid، مع أنه ليس هجينًا في الحقيقة.

تعلن Audi عن توفير يصل إلى 0,4 لتر/100 كم لـ A5 بمحرك 2.0 TDI بقدرة 150 كيلوواط، وحتى 0,7 لتر/100 كم لمحرك 3.0 TFSI. وهي أرقام قريبة جدًا مما تحققه أنظمة MHEV الأبسط، وفق البيانات الرسمية دائمًا، مع أن الـ A5 الجديدة سيارة أكبر وأكثر تجهيزًا، وبالتالي أثقل.

هكذا يعمل MHEV plus: مولد إضافي قوي

كيف يعمل MHEV plus؟ بإضافة محرك كهربائي إضافي إلى المولد الكهربائي لبدء التشغيل بالسير (BAS)، تسميه Audi PTG، ويدمج الإلكترونيات الكهربائية ويُركَّب مباشرة عند مخرج عمود ناقل الحركة. وفي هذه الحالة، يمكن للـ PTG أن يوفر قدرة تصل إلى 18 كيلوواط (24 حصانًا)، ويولّد عزم دوران أقصى قدره 230 نيوتن متر، ويمكنه استعادة الطاقة أثناء الكبح بقدرة تصل إلى 25 كيلوواط.

يزن الـ PTG نحو 21 كغ، ويعمل بالتبريد السائل، وعند السرعات التي تتجاوز 140 كم/س يُفصل عن سلسلة الحركة بواسطة قابض. وفي طرازي A5 وQ5 من Audi، يسمح نظام تحكم جديد متكامل في الفرامل بالجمع بين الكبح الاستعادي وفرامل الهيدروليك، بحيث يُستفاد من الكبح التجددي إلى أقصى حد، دون تغييرات ملحوظة للسائق عند الانتقال من أحدهما إلى الآخر. ومن المزايا الإضافية أن MHEV plus يتيح لمكيف الهواء أن يعمل بشكل مستمر حتى عندما يكون محرك الاحتراق مطفأ، إذ يغذي ضاغط التكييف الكهربائي مباشرة.

هنا، يتولى المولد المدفوع بالسير BAS أيضًا تشغيل المحرك وتزويد البطارية، وهي من نوع LFP بدلًا من أيونات الليثيوم، وسعتها 1,7 كيلوواط ساعة. يتولى برنامج تحكم متطور تقييم أداء المركبة لتحديد طريقة تفاعل محرك الاحتراق والـ PTG والـ BAS، مع الهدف الأساسي دائمًا بتحقيق أقل استهلاك ممكن. ومن المعايير المأخوذة في الاعتبار وضع دواسة الوقود ونمط ناقل الحركة المختار، مع تعديل سرعة فصل الـ PTG في كل حالة، إضافة إلى هدف حالة شحن (SoC) بطارية 48 فولت.

ومن الجوانب الجديرة بالملاحظة أن Audi لا تستخدم نظام MHEV plus في جميع محركاتها ضمن مجموعتي A5 وQ5. فعلى سبيل المثال، تُركَّب في A5 محركات TDI بقدرة 150 كيلوواط ومحرك V6 TFSI في S5، لكن ليس محرك 2.0 TFSI، الذي يتوفر رغم ذلك بهذا النظام الهجين في مجموعة Q5.

تقنية Audi MHEV plus – معرض الصور