فناوری خودروهای هیبریدی در سال‌های اخیر تحولات فراوانی را تجربه کرده است. خودروسازان مختلف در تلاش‌اند تا با بهره‌گیری از روش‌های خلاقانه، محصولاتی با آلایندگی کمتر، بهره‌وری سوخت بالاتر و در عین حال کارایی مناسب عرضه کنند. شرکت خودروسازی چینی BYD (بی‌وای‌دی) یکی از پیشگامان تولید خودروهای برقی و هیبریدی در جهان محسوب می‌شود. این شرکت با توسعه و معرفی فناوری هیبریدی DM (سرواژه Dual Mode) گام مهمی در این عرصه برداشته است. اخیراً نسل جدید این فناوری، یعنی DM-i، توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. در این مقاله تلاش می‌کنیم با زبانی ساده و در عین حال جامع، به معرفی فناوری DM-i بپردازیم و تأثیر آن بر آینده صنعت حمل‌ونقل را بررسی کنیم.
فناوری DM-i چیست؟
DM-i را می‌توان یک سیستم هیبریدی پیشرفته دانست که ترکیبی از خصوصیات موتورهای الکتریکی و موتورهای درون‌سوز را به کار می‌گیرد تا راندمان سوختی بهینه، قدرت مناسب و کاهش آلایندگی را امکان‌پذیر سازد. این فناوری در عین حال تلاش می‌کند که برخی از چالش‌های معمول در خودروهای هیبریدی همچون وزن بالای باتری یا کمبود توان موتورهای برقی در سرعت‌های بالا را حل کند.
در سامانه DM-i، موتور درون‌سوز عمدتاً برای تولید انرژی الکتریکی عمل می‌کند و در مواقع ضروری نیز می‌تواند مستقیماً به سیستم انتقال قدرت متصل شود. موتور الکتریکی در بیشتر لحظات رانندگی، مخصوصاً در شهر و ترافیک‌های سنگین، وظیفه اصلی حرکت خودرو را بر عهده دارد. در نتیجه، تا زمانی که باتری‌ها توان کافی داشته باشند، مصرف سوخت موتور درون‌سوز به حداقل می‌رسد. هنگامی که نیاز به قدرت بالاتر باشد یا سطح باتری پایین بیاید، موتور بنزینی وارد مدار می‌شود تا انرژی لازم را تأمین کند.
از سویی دیگر، ویژگی مهم DM-i در مقایسه با نسل‌های پیشین DM، هوشمندی بیشتر در مدیریت انرژی است. خودرو می‌تواند بر اساس سرعت، شیب جاده، وضعیت ترافیک، شارژ باتری و نیاز راننده به شتاب یا قدرت، سریعاً تصمیم بگیرد که کدام حالت عملیاتی (فقط برقی، هیبریدی سری، هیبریدی موازی یا فقط بنزینی) بهینه‌تر است. این تصمیم‌گیری آنی سبب می‌شود خودرو به طور مداوم در حالتی قرار بگیرد که بیشترین بازده و کمترین مصرف سوخت را ارائه دهد.
مولفه‌های اصلی در سیستم DM-i
موتور درون‌سوز بهینه‌شده (High Efficiency ICE)
در سیستم DM-i، موتور درون‌سوز نقشی کلیدی در تولید برق برای باتری ایفا می‌کند. این موتور به گونه‌ای طراحی شده که در بهینه‌ترین بازه دور موتور (RPM) عمل کند تا مصرف سوخت پایین و آلایندگی کمتری داشته باشد. برخلاف خودروهای سنتی که موتور درون‌سوز با تغییر سرعت و شرایط رانندگی به طور مداوم تحت فشار است، در DM-i موتور اغلب در بازه‌ای ثابت و بهینه کار می‌کند. به همین دلیل است که راندمان حرارتی چنین موتوری به شکل قابل‌توجهی افزایش می‌یابد و در برخی موارد به مرز ۴۰ تا ۴۱ درصد هم رسیده است.
موتور الکتریکی قدرتمند (e-Motor)
قلب تپنده هر خودروی هیبریدی، موتور یا موتورهای الکتریکی آن است. در سیستم DM-i، بی‌وای‌دی از موتورهای الکتریکی با گشتاور بالا و راندمان چشمگیر استفاده می‌کند. این موتورها در شرایط رانندگی شهری، وظیفه اصلی حرکت را بر عهده دارند و ضمن کاهش مصرف بنزین، از تولید آلایندگی بالا جلوگیری می‌کنند. شتاب‌گیری نرم، بی‌صدا بودن پیشرانه و پاسخ سریع به پدال گاز از مزایای اصلی یک موتور الکتریکی در خودروهای DM-i است.
باتری‌های لیتیوم-فسفات آهن (LFP Battery)
BYD یکی از پیشتازان صنعت تولید باتری‌های لیتیوم-فسفات آهن (LFP) است. این نوع باتری در مقایسه با باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی از نظر ایمنی و طول عمر عملکرد بهتری دارد. گرچه چگالی انرژی آن ممکن است کمی کمتر از برخی باتری‌های دیگر باشد، اما پایداری حرارتی و طول عمر بالا از امتیازات مهم LFP محسوب می‌شود. خودروهای DM-i معمولاً از این باتری‌ها بهره می‌برند تا ضمن تأمین انرژی برای موتور الکتریکی، دغدغه‌های امنیتی و مسائل مربوط به استهلاک نیز به حداقل برسد.
سیستم مدیریت انرژی پیشرفته (EMS)
برای دستیابی به حداکثر راندمان، یک سیستم مدیریت انرژی هوشمند لازم است که بتواند در هر لحظه تصمیم بگیرد کدام منبع انرژی (موتور درون‌سوز یا باتری) باید فعال باشد. سیستم EMS در DM-i، اطلاعات مختلفی از جمله سرعت، شتاب درخواستی، شارژ باتری، شیب جاده و حتی الگوهای رانندگی پیشین را تحلیل می‌کند تا بهترین حالت عملکردی را انتخاب کند. مدیریت بهینه این منابع انرژی باعث می‌شود که باتری‌ها همواره در سطح شارژ مناسبی باقی بمانند و مصرف سوخت تا جای ممکن کاهش پیدا کند.
تفاوت DM-i با سیستم‌های هیبریدی متداول
هرچند شرکت‌های مختلفی مانند تویوتا، هوندا و هیوندای نیز سیستم‌های هیبریدی پیشرفته‌ای در محصولات خود دارند، اما DM-i در پاره‌ای از جنبه‌ها متفاوت عمل می‌کند:
۱. تمرکز بیشتر بر رانندگی برقی
در سیستم DM-i، محوریت بر رانندگی تمام برقی است. در حالت عادی، خودرو تا جایی که ممکن است از موتور درون‌سوز استفاده نمی‌کند و تمرکزش روی کاهش آلایندگی و مصرف سوخت است. این موضوع مخصوصاً در ترافیک شهرها بسیار مؤثر است و باعث می‌شود خودرو با سرعت‌های پایین تا متوسط، تقریباً بدون نیاز به بنزین حرکت کند.
۲. استفاده از موتورهای درون‌سوز کارآمد
BYD در توسعه DM-i از موتور درون‌سوزهایی با راندمان حرارتی بالا بهره می‌برد. این موتورها طوری طراحی شده‌اند که وقتی وارد مدار می‌شوند، در بهترین نقطه عملکرد خود و عمدتاً به عنوان ژنراتور عمل کنند. در نتیجه، مصرف سوخت آن‌ها می‌تواند به شکل محسوسی پایین‌تر از موتورهای معمولی باشد.
۳. مدیریت هوشمندتر انرژی
استفاده از سیستم کنترل انرژی پیشرفته و الگوریتم‌های دقیق برای تعیین حالت عملیاتی، سبب می‌شود خودرو همواره در شرایط بهینه باقی بماند. همین مدیریت هوشمندتر است که DM-i را در رده فناوری‌های متمایز هیبریدی قرار می‌دهد.
۴. استفاده از باتری‌های LFP
بسیاری از خودروسازان هنوز از باتری‌های NCM (نیکل-کبالت-منگنز) یا NCA (نیکل-کبالت-آلومینیم) استفاده می‌کنند، اما BYD با تکیه بر تجربه طولانی در زمینه تولید باتری‌های LFP، ترجیح داده است از این فناوری ایمن و بادوام برای خودروهای DM-i استفاده کند. این رویکرد در درازمدت هزینه‌های نگه‌داری کمتر و ایمنی بیشتری را برای مصرف‌کنندگان به همراه دارد.
مزایا و دستاوردهای سیستم DM-i
کاهش مصرف سوخت
یکی از اصلی‌ترین اهداف تولید سیستم‌های هیبریدی، کاهش مصرف سوخت فسیلی و در نتیجه کاهش آلایندگی‌های کربنی است. DM-i در این زمینه عملکرد درخشانی دارد. خودروهایی که به این فناوری مجهز می‌شوند، به راحتی قادرند در سرعت‌های پایین از موتور بنزینی استفاده نکنند و فقط متکی به انرژی برقی باشند. حتی در سفرهای درون‌شهری روزانه، اگر مسافت در محدوده برد برقی خودرو باشد، راننده عملاً نیازی به مصرف بنزین نخواهد داشت.
آلایندگی کمتر
با توجه به این‌که بخش زیادی از حرکت خودرو در حالت برقی صورت می‌گیرد، انتشار آلاینده‌های دی‌اکسید کربن (CO₂)، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و ذرات معلق (PM) به شکل قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. در شهرهای بزرگ که مشکل آلودگی هوا جدی است، این کاهش آلایندگی می‌تواند تأثیر مثبتی بر سلامت جامعه و محیط زیست داشته باشد.
عملکرد مناسب در مسیرهای طولانی
برخلاف خودروهای تمام برقی که نیاز به ایستگاه شارژ دارند و محدودیت برد الکتریکی ممکن است سبب نگرانی رانندگان شود، یک خودروی DM-i می‌تواند با اطمینان بیشتر در مسافت‌های طولانی حرکت کند. زیرا موتور درون‌سوز هنگامی که باتری رو به اتمام است، وارد عمل شده و خودرو قادر به پیمایش مسیرهای طولانی‌تر خواهد بود. در نتیجه، دغدغه «محدوده پیمایش» که غالباً در خودروهای برقی خالص مطرح است، به میزان زیادی رفع می‌شود.
نقش DM-i در حرکت به سوی حمل‌ونقل پاک
انتقال از سوخت‌های فسیلی به انرژی‌های پاک یک ضرورت جهانی است که برای کنترل تغییرات اقلیمی و حفظ محیط زیست حیاتی محسوب می‌شود. هرچند خودروهای تمام برقی ایدئال‌ترین راه‌حل در این زمینه به شمار می‌روند، اما موانع متعددی همچون هزینه اولیه بالا، زیرساخت محدود شارژ و زمان طولانی شارژ هنوز برای بسیاری از مشتریان مسئله‌ساز است. در چنین شرایطی، خودروهای هیبریدی می‌توانند مرحله بینابینی مهمی تلقی شوند.
DM-i، با مصرف سوخت کمتر و آلایندگی پایین، گامی ارزشمند در جهت تحقق حمل‌ونقل پاک است. بسیاری از کارشناسان معتقدند اگر بخواهیم از لحاظ زمانی و هزینه، جهشی سریع به سمت برقی‌سازی کامل داشته باشیم، شاید ناچار به در نظر گرفتن گزینه‌های عبوری مانند DM-i باشیم. این فناوری علاوه بر سازگاری با سبک رانندگی روزمره، در بهبود کیفیت هوا و کاهش انتشار دی‌اکسید کربن نیز مؤثر خواهد بود.
