در اين مقاله، عملكرد بخش‌هاي مختلفي از خودروهاي هيبريد، شامل موتور، كنترلر، انتقال قدرت و سيستم ترمز بررسي شده است. چرخ طيار كه در واقع منبعي براي ذخيره انرژي است، مورد بررسي قرار گرفته و نقش آن در سيستم ترمز خودروهاي هيبريد، بيان شده است. كنترلر موتور خودروي هيبريد و نقش آيروديناميك در كاهش توان موتور نيز از ديگر مواردي است كه به آنها پرداخته مي‌شود.

مشكلات زيست‌محيطي به وجود آمده در ابعاد كلان از يك‌سو و تنگناهاي مربوط به سوخت‌هاي فسيلي از سوي ديگر، باعث شده است تا خودروهاي هيبريد (تركيب احتراقي و برقي) و نيز خودروهايي كه با پيل سوختي كار مي‌كنند، جايگزين خودروهاي احتراقي شوند. از اين‌رو، امروزه علاوه‌بر سيستم‌هاي قواي محركه خودروهاي درونسوز، دسته‌بندي جديدي از سه سيستم ديگر شكل گرفته است كه عبارتند از: خودروهاي برقي1، خودروهاي هيبريد برقي2 و خودروهاي برقي پيل سوختي3.

خودروي هيبريد برقي، نوعي خودروي الكتريكي است كه فاقد نقايص خودروهاي الكتريكي معمولي است. مثلاً، خودروهاي الكتريكي بايد حتماً داراي باطري‌هاي بزرگ باشند. ثانياً به‌طور مرتب با شبكه انتقال برق شارژ شوند و اين كار زمينه‌ساز پايين بودن كارايي آنهاست. در خودروهاي هيبريد، مي‌توان از قدرت موتور احتراقي آنها به صورت قدرت مكانيكي يا ذخيره آن به صورت انرژي الكتريكي استفاده كرد، لذا قابليت استفاده از سوخت‌هاي جايگزين را دارا بوده و صرفاً منحصر به استفاده از سوخت فسيلي نيستند. در HEVها4، از محفظه‌هاي احتراقي در واحدهاي كمكي قدرت (APU)ا5 براي توليد انرژي الكتريكي با حداقل آلودگي استفاده مي‌شود. HEVها از ذخيره كردن انرژي ترمزگيري استفاده كرده و به كاهش اتلاف انرژي به هنگام حركت، كمك مي‌كنند.

نحوه عملكرد خودروهاي هيبريد

خودروي هيبريد، با دو منبع انرژي متفاوت كار مي‌كند. استفاده از چنين سيستمي، در واقع حفظ بازده موتور درونسوز (ICE) و كاهش آلودگي در حد خودروي الكتريكي (EV) است.

براي به دست آوردن تركيب خوب ICE و EV، به استفاده از پيل‌هاي سوختي و موتورهاي ديزل يا بنزيني و همراه آنها به باطري و چرخ طيار و ذخيره‌كننده‌هاي با ظرفيت بالا نياز داريم.

در خودروهاي هيبريد، از سه ساختار يا حالت مختلف در بهره‌گيري از اين دو نوع موتور استفاده مي‌شود كه عبارتند از:

سري

موازي

سري و موازي

چرخ طيار

چرخ طيار وسيله تبديل انرژي الكتريكي به انرژي جنبشي (دوراني) است كه با توجه به چرخش سريع در ساختمان موتور، ساخته مي‌شود. اين وسيله، انرژي ذخيره شده به صورت انرژي جنبشي در روتور را به صورت انرژي الكتريكي در حالت برگشت موتور و هنگام كاهش سرعت روتور، آزاد مي‌كنند.
اين سيستم‌ها، انرژي مكانيكي را به صورت انرژي جنبشي ذخيره مي‌كنند. آنها براي شتاب دادن روتور تا سرعت مورد استفاده موتور، يك ورودي الكتريكي دارند. سپس، انرژي الكتريكي مورد استفاده اين موتور را مانند ژنراتور بر مي‌گردانند. اين سيستم‌ها به دو شكل طراحي مي‌شوند، يكي به صورت ديسك دوار كه در مراكز آن يك محور قرار دارد و ديگري يك استوانه تو خالي كه توسط ياتاقان‌هاي مغناطيسي كنترل مي‌شود.

بيشترين عامل اطمينان در طراحي چرخ طيارها، مواد مورد استفاده در لبه يا حاشيه آنهاست. لبه چرخ طيار، بايد براي افزايش انرژي جنبشي ذخيره شده در آن، موادي با ضريب استحكام كششي بالا نسبت به چگالي آنها ساخته شود. لذا نياز به استحكام كششي بالا نسبت به چگالي، ما را به سمت مواد مركبي هدايت مي‌‌كند كه داراي استحكام كششي بالا و چگالي كم بوده و استحكام كششي نسبت به چگالي آنها، 10 برابر فولاد باشد.

ايمن‌سازي ديناميكي چرخ طيار

انرژي يك چرخ طيار با سرعت بالا (حداكثر تا 60 هزار دور در دقيقه) داراي قدرت تخريب زيادي است. انرژي يك چرخ طيار يك كيلو وات ساعتي، قادر است خودرويي با اندازه متوسط را بيشتر از 100 فوت به‌طور عمودي در هوا بلند كند. در نتيجه، قسمت چرخنده آن بايد در محفظه‌اي محافظ، محبوس شود. 3 نكته كه بايد براي طراحي چرخ طيارها در خودروي هيبريدي مد نظر گرفته شود، عبارتند از: