گیربکس مولتی مود داچیا چیست؟ بررسی کامل فناوری E-Tech و تفاوت آن با e-CVT

گیربکس مولتی مود E-Tech یکی از مهم ‌ترین فناوری ‌هایی است که امروزه در خودروهای هیبریدی گروه رنو و داچیا مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

بسیاری این سیستم را با گیربکس‌ های e-CVT اشتباه می‌ گیرند اما واقعیت این است که پشت این نام، معماری منحصر به ‌فردی قرار دارد که با حذف کلاچ سنتی و استفاده هوشمندانه از موتورهای الکتریکی تعریف تازه‌ ای از انتقال قدرت در خودروهای هیبریدی ارائه می ‌دهد. با ورود محصولات هیبرید داچیا توسط شرکت پارسا موتور سامان، در این مطلب می خواهیم نگاهی دقیق تر به این سیستم انتقال قدرت که در خودروهای جدیدالورود DACIA استفاده شده است، داشته باشیم.

مقدمه ؛ گیربکسی که همه آن را e-CVT می ‌نامند اما در واقع چیز دیگری است

در دنیای خودروهای هیبریدی کمتر اصطلاحی به اندازه «e-CVT» فراگیر شده است. امروزه بسیاری از علاقه ‌مندان خودرو، هر خودروی هیبریدی را که تعویض دنده‌ های محسوسی نداشته باشد یا عملکردی نرم و پیوسته ارائه دهد مجهز به گیربکس e-CVT می‌ دانند. این موضوع تا حدی فراگیر شده که حتی برخی رسانه‌ های خودرویی نیز بدون ورود به جزئیات فنی، سامانه انتقال قدرت محصولات هیبریدی جدید رنو و داچیا را با همین نام معرفی می‌ کنند.

اما وقتی پای محصولاتی مانند داچیا بیگستر هیبرید، داستر هیبرید، رنو کلیو E-Tech یا کپچر E-Tech به میان می ‌آید واقعیت کمی پیچیده‌ تر می‌شود. سامانه‌ ای که در این خودروها وظیفه انتقال قدرت را بر عهده دارد از نظر مهندسی نه یک گیربکس CVT سنتی است نه یک گیربکس اتوماتیک مبدل گشتاور و نه حتی یک e-CVT به معنای متعارف کلمه. در حقیقت با یکی از متفاوت ‌ترین و خلاقانه ‌ترین سامانه‌ های انتقال قدرت صنعت خودرو رو به ‌رو هستیم. سیستمی که رنو آن را E-Tech Multi-Mode Transmission می‌ نامد.

این فناوری حاصل سال‌ ها تحقیق و توسعه مهندسان رنو روی سامانه ‌های هیبریدی است و برخلاف بسیاری از رقبا که به سراغ معماری ‌های شناخته‌ شده رفته ‌اند تلاش می ‌کند با ترکیب دنده ‌های مکانیکی، موتورهای الکتریکی و کنترل الکترونیکی پیشرفته، راهکار متفاوتی برای کاهش مصرف سوخت و افزایش راندمان ارائه دهد.

چرا رنو به سراغ ساخت یک گیربکس جدید رفت؟

برای درک فلسفه شکل ‌گیری گیربکس مولتی مود باید ابتدا به یکی از بزرگ‌ ترین چالش‌ های خودروهای هیبریدی نگاه کنیم. نحوه انتقال قدرت میان موتور بنزینی، موتور الکتریکی و چرخ‌ ها. در خودروهای بنزینی سنتی همه چیز نسبتا ساده است. موتور نیرو تولید می ‌کند، گیربکس آن را متناسب با شرایط رانندگی مدیریت می‌ کند و در نهایت نیرو به چرخ‌ ها منتقل می ‌شود. اما در یک خودروی هیبریدی داستان پیچیده ‌تر است. در اینجا حداقل دو منبع مختلف تولید نیرو وجود دارد و سیستم باید به ‌طور مداوم تصمیم بگیرد که کدام یک از آن‌ ها فعال باشد، چه زمانی هر دو با هم کار کنند و چه زمانی یکی از آن‌ها نقش ژنراتور را بر عهده بگیرد.

در سال‌های ابتدایی توسعه خودروهای هیبریدی بسیاری از خودروسازان به سراغ سامانه ‌های مبتنی بر دنده سیاره‌ ای رفتند؛ راهکاری که امروزه در محصولات هیبریدی تویوتا به شهرت جهانی رسیده است. این سیستم بسیار کارآمد بود اما مهندسان رنو معتقد بودند که می ‌توان به راهکار سبک‌ تر و ساده ‌تر نیز دست یافت. هدف آن‌ ها ساخت سامانه ‌ای بود که ضمن حفظ راندمان بالا، تعداد قطعات مکانیکی را کاهش دهد، وزن کمتری داشته باشد و امکان استفاده گسترده‌ تر در خودروهای اقتصادی را فراهم کند. نتیجه این تفکر تولد فناوری E-Tech و گیربکس مولتی مود بود.

کالبد شکافی کامل گیربکس مولتی مود؛ داخل این جعبه چه می ‌گذرد؟

بزرگ‌ ترین تفاوت گیربکس مولتی مود با اکثر گیربکس‌ های موجود بازار در معماری داخلی آن نهفته است. زمانی که نام گیربکس را می‌ شنویم معمولا مجموعه‌ ای از چرخ‌ دنده ‌ها، کلاچ‌ ها، مبدل ‌های گشتاور و واحدهای هیدرولیکی در ذهن شکل می ‌گیرد. اما در E-Tech بسیاری از این قطعات یا حذف شده‌ اند یا نقش بسیار متفاوتی پیدا کرده ‌اند.

در قلب این سامانه یک گیربکس چند حالته قرار دارد که به موتور بنزینی و دو موتور الکتریکی متصل شده است. یکی از موتورهای الکتریکی نقش اصلی در حرکت خودرو را ایفا می ‌کند در حالی که موتور دوم وظایفی مانند استارت موتور بنزینی، تولید برق و هماهنگ‌ سازی دور اجزای مختلف را بر عهده دارد. نکته جالب اینجاست که برخلاف گیربکس‌های اتوماتیک رایج در این ساختار خبری از مبدل گشتاور نیست. همچنین کلاچ سنتی که در گیربکس‌ های دستی یا دوکلاچه مشاهده می‌ شود نیز حذف شده است. این حذف در نگاه اول عجیب به نظر می ‌رسد. زیرا در هر سیستم انتقال قدرت باید راهی برای هماهنگ ‌سازی سرعت چرخش اجزای مختلف وجود داشته باشد. رنو این وظیفه را به موتور الکتریکی کمکی سپرده است. به بیان ساده، موتور برقی می ‌تواند سرعت چرخش اجزای مختلف را به‌گونه ‌ای تنظیم کند که تعویض دنده بدون نیاز به کلاچ انجام شود.

این راهکار نه ‌تنها تعداد قطعات متحرک را کاهش می‌ دهد بلکه اصطکاک داخلی سامانه را نیز کمتر می ‌کند و در نهایت به افزایش راندمان منجر می‌ شود.

راز نام Multi-Mode چیست؟

واژه Multi-Mode یا «چندحالته» صرفا یک نام تبلیغاتی نیست. این عنوان مستقیما به نحوه عملکرد سامانه اشاره دارد. در یک خودروی معمولی، گیربکس تنها وظیفه دارد نسبت انتقال قدرت را تغییر دهد. اما در سیستم E-Tech، گیربکس دائما میان حالت‌های مختلف جابه‌جا می ‌شود و تصمیم می‌ گیرد که انرژی چگونه در خودرو جریان پیدا کند.

برای مثال در شروع حرکت ممکن است تنها موتور الکتریکی فعال باشد. چند ثانیه بعد، موتور بنزینی وارد مدار شود و بخشی از توان مورد نیاز را تامین کند. در هنگام شتاب‌گیری شدید، هر دو منبع قدرت به صورت همزمان کار کنند. هنگام کاهش سرعت نیز موتورهای الکتریکی نقش ژنراتور را بر عهده بگیرند و انرژی جنبشی خودرو را به برق تبدیل کنند.

تمام این تغییرات بدون دخالت راننده و در کسری از ثانیه انجام می ‌شود. به همین دلیل است که رنو از اصطلاح Multi-Mode برای توصیف این فناوری استفاده می‌کند. در واقع آنچه راننده تجربه می ‌کند حاصل ده‌ ها تصمیم لحظه‌ ای است که توسط واحد کنترل الکترونیکی خودرو گرفته می ‌شود.

خودرو در شرایط مختلف چگونه از این گیربکس استفاده می‌کند؟

یکی از جذاب ‌ترین ویژگی ‌های سامانه E-Tech این است که رفتار آن در هر شرایط رانندگی متفاوت است. در ترافیک شهری و سرعت‌ های پایین، سیستم تلاش می‌ کند تا حد امکان از موتور الکتریکی استفاده کند. در این حالت مصرف سوخت تقریبا به صفر می‌ رسد و خودرو با سکوتی مشابه یک خودروی تمام برقی حرکت می ‌کند. زمانی که راننده پدال گاز را بیشتر فشار می ‌دهد، موتور بنزینی به آرامی وارد مدار می‌شود. اما برخلاف بسیاری از خودروهای هیبریدی قدیمی، ورود موتور بنزینی معمولا با لرزش یا تغییر ناگهانی همراه نیست. سامانه کنترل الکترونیکی به کمک موتور الکتریکی کمکی، دور موتور را تنظیم می ‌کند تا این انتقال کاملا نرم انجام شود.

در بزرگراه شرایط دوباره تغییر می ‌کند. در اینجا موتور بنزینی به دلیل راندمان بالاتر در سرعت‌ های ثابت، نقش پررنگ‌ تری پیدا می ‌کند. با این حال موتورهای الکتریکی همچنان در هنگام سبقت‌ گیری یا افزایش سرعت ناگهانی به کمک پیشرانه درون ‌سوز می ‌آیند. در سراشیبی‌ ها و هنگام ترمزگیری نیز موتورهای الکتریکی به ژنراتور تبدیل می ‌شوند و بخشی از انرژی که در خودروهای معمولی به صورت گرما هدر می ‌رود را به باتری بازمی ‌گردانند.

گیربکس مولتی مود چند دنده دارد و چرا این موضوع اهمیت دارد؟

یکی از پرسش‌ هایی که معمولا پس از آشنایی اولیه با سیستم E-Tech مطرح می‌ شود این است که این گیربکس دقیقا چند دنده دارد. پاسخ کوتاه این است که بسته به نسل و نوع پیشرانه، ساختار آن می ‌تواند متفاوت باشد اما در بسیاری از نمونه ‌های شناخته‌شده E-Tech، موتور بنزینی به چهار نسبت دنده مختلف دسترسی دارد و موتور الکتریکی نیز دارای دو نسبت انتقال جداگانه است.

با این حال اهمیت واقعی در تعداد دنده‌ ها نیست بلکه در نحوه ترکیب آن‌ ها است. برخلاف یک گیربکس اتوماتیک معمولی که صرفا از دنده یک به دو، دو به سه و به همین ترتیب حرکت می‌ کند در اینجا سامانه مدیریت نیرو می ‌تواند ترکیب‌های مختلفی از موتور بنزینی، موتور برقی و ضرایب انتقال را انتخاب کند.

به همین دلیل است که مهندسان رنو از بیش از ده حالت عملکرد مختلف صحبت می‌ کنند. در عمل خودرو می ‌تواند بسته به شرایط رانندگی ترکیب‌ هایی را انتخاب کند که در هیچ گیربکس متعارفی وجود ندارند. برای مثال ممکن است خودرو تنها با موتور الکتریکی حرکت کند یا موتور بنزینی فقط نقش تولید کننده برق را داشته باشد یا هر دو منبع قدرت به صورت مستقیم در انتقال نیرو مشارکت کنند.

این انعطاف‌پذیری بالا یکی از دلایل اصلی مصرف سوخت پایین محصولات E-Tech محسوب می ‌شود. زیرا سامانه همیشه تلاش می ‌کند کارآمدترین مسیر انتقال انرژی را انتخاب کند نه صرفا نزدیک‌ ترین دنده را.

بزرگ ‌ترین سوء برداشت؛ چرا گیربکس E-Tech یک e-CVT واقعی نیست؟

شاید مهم‌ ترین بخش این مقاله همین موضوع باشد. در فضای رسانه ‌ای خودرو بارها دیده می ‌شود که گیربکس محصولات هیبریدی رنو و داچیا با عنوان e-CVT معرفی می ‌شود. هرچند این اشتباه از روی بی‌ دقتی نیست اما از نظر فنی کاملا دقیق هم نیست.

دلیل این سوء برداشت به تجربه رانندگی باز می ‌گردد. هنگامی که پشت فرمان یک خودروی مجهز به E-Tech قرار می‌ گیرید خبری از ضربه ‌های محسوس تعویض دنده نیست. دور موتور نیز مانند بسیاری از خودروهای هیبریدی به صورت پیوسته تغییر می‌ کند و رفتار کلی خودرو شباهت زیادی به هیبریدهای تویوتا دارد. همین شباهت باعث شده بسیاری از رانندگان تصور کنند با همان فناوری روبه‌رو هستند. اما زیر پوسته ماجرا داستان کاملاً متفاوتی جریان دارد.

برای درک تفاوت ‌ها ابتدا باید بدانیم e-CVT واقعی چیست. برخلاف آنچه بسیاری تصور می‌ کنند گیربکس e-CVT تویوتا در اصل یک CVT تسمه‌ ای نیست. در این سیستم خبری از تسمه و پولی‌های متغیر نیست. قلب سامانه را مجموعه‌ ای از دنده ‌های سیاره ‌ای تشکیل می‌ دهد که تحت عنوان Power Split Device شناخته می‌ شوند. این مجموعه سیاره ‌ای نقش تقسیم‌ کننده قدرت را بر عهده دارد. بخشی از توان موتور بنزینی مستقیما به چرخ‌ ها منتقل می‌ شود و بخش دیگر برای تولید برق یا تغذیه موتور الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نتیجه نهایی این است که نسبت انتقال می ‌تواند بدون وجود دنده‌ های واقعی و به صورت کاملا پیوسته تغییر کند. به همین دلیل تویوتا از اصطلاح e-CVT استفاده می ‌کند. در این ساختار، مفهوم سنتی تعویض دنده تقریبا از بین می ‌رود. راننده هیچگاه احساس نمی‌ کند که خودرو از یک دنده مشخص به دنده دیگر رفته است زیرا اساسا دنده ‌های ثابتی وجود ندارند.

تفاوت بنیادین E-Tech و e-CVT

اینجاست که مسیر رنو و تویوتا از یکدیگر جدا می ‌شود. در حالی که سامانه هیبریدی خودروسازی مثل تویوتا بر پایه یک مجموعه دنده سیاره‌ ای واحد شکل گرفته است، سیستم E-Tech از دنده‌های واقعی و ضرایب مکانیکی مشخص استفاده می ‌کند. به بیان ساده، رنو به جای حذف کامل دنده ‌ها تصمیم گرفته از تعداد محدودی دنده مکانیکی استفاده کند و با کمک موتورهای الکتریکی، ضعف‌ های سنتی گیربکس‌های مکانیکی را برطرف سازد. این موضوع باعث می ‌شود تجربه رانندگی دو سیستم در برخی شرایط متفاوت باشد. بسیاری از کارشناسان معتقدند گیربکس مولتی مود در شتاب‌ گیری‌ های ناگهانی و سرعت‌ های بالا، حس طبیعی ‌تری نسبت به برخی سامانه ‌های e-CVT ارائه می‌ دهد. از سوی دیگر سیستم تویوتا در طول بیش از دو دهه توسعه مداوم به سطحی از بلوغ و اطمینان ‌پذیری رسیده که همچنان به عنوان یکی از معیارهای صنعت شناخته می‌ شود.

در واقع می ‌توان گفت هر دو شرکت به یک هدف مشترک رسیده ‌اند اما از دو مسیر متفاوت.

مزایای واقعی گیربکس مولتی مود؛ فراتر از تبلیغات کارخانه

یکی از مهم‌ ترین ویژگی‌ های این فناوری، کاهش تلفات انرژی است. حذف مبدل گشتاور به تنهایی می ‌تواند بخش قابل توجهی از اتلاف انرژی را از بین ببرد. در گیربکس‌ های اتوماتیک سنتی بخشی از انرژی موتور درون مبدل گشتاور تلف می ‌شود اما در E-Tech چنین اتفاقی رخ نمی ‌دهد.

مزیت دیگر به استفاده گسترده از موتور الکتریکی در رانندگی شهری مربوط می ‌شود. بررسی‌ های انجام شده روی خودروهای مجهز به E-Tech نشان می‌ دهد که در بسیاری از مسیرهای شهری، بخش بزرگی از زمان حرکت خودرو با استفاده از نیروی برق انجام می ‌شود. این موضوع مستقیما به کاهش مصرف سوخت و آلایندگی منجر می‌ شود. از سوی دیگر سادگی نسبی بخش مکانیکی نیز مزیت مهمی محسوب می ‌شود. حذف کلاچ سنتی، کاهش تعداد اجزای درگیر و استفاده از موتورهای الکتریکی برای همگام ‌سازی دور موتور، می ‌تواند در بلند مدت به کاهش برخی هزینه ‌های نگهداری منجر شود.

اما آیا این سیستم نقطه ضعف هم دارد؟

پاسخ کوتاه مثبت است.

اگرچه E-Tech از منظر مهندسی بسیار جذاب به نظر می ‌رسد اما پیچیدگی نرم ‌افزاری و الکترونیکی بالایی دارد. بخش مهمی از عملکرد آن وابسته به هماهنگی دقیق میان واحدهای کنترل مختلف است. این موضوع به معنای آن است که تعمیر و عیب ‌یابی سامانه به دانش تخصصی بیشتری نسبت به بسیاری از گیربکس‌ های سنتی نیاز دارد. همچنین در بازارهایی که شبکه خدمات تخصصی خودروهای هیبریدی توسعه کافی پیدا نکرده است هزینه تعمیرات احتمالی می‌ تواند بالاتر باشد.

علاوه بر این برخی رانندگان حرفه‌ ای که به واکنش‌ های کاملا خطی و قابل پیش‌ بینی گیربکس‌ های دستی یا دوکلاچه عادت دارند ممکن است در روزهای ابتدایی رانندگی با E-Tech به زمان نیاز داشته باشند تا با منطق عملکرد آن هماهنگ شوند.

جمع ‌بندی؛ یکی از متفاوت‌ ترین گیربکس‌ های صنعت خودرو

گیربکس مولتی مود مورد استفاده در محصولات هیبریدی جدید رنو و داچیا را نمی ‌توان صرفا یک گیربکس اتوماتیک دیگر دانست. این سامانه در حقیقت بخشی از یک معماری هیبریدی پیچیده و هوشمند است که تلاش می‌ کند بهترین ویژگی‌ های دنیای خودروهای بنزینی و الکتریکی را با یکدیگر ترکیب کند.

برخلاف تصور رایج، E-Tech یک e-CVT واقعی نیست. این فناوری به جای استفاده از مجموعه دنده سیاره‌ ای تویوتا یا تسمه ‌های متغیر CVT، بر ترکیب دنده‌ های مکانیکی، موتورهای الکتریکی و مدیریت هوشمند انرژی تکیه دارد. همین تفاوت بنیادی باعث شده است که امروزه بسیاری از کارشناسان، E-Tech  را یکی از نوآورانه ‌ترین سامانه ‌های انتقال قدرت هیبریدی صنعت خودرو بدانند.

برای داچیا نیز این فناوری اهمیت ویژه‌ ای دارد. زیرا به این برند اجازه می ‌دهد بدون ورود مستقیم به دنیای خودروهای تمام برقی، مصرف سوخت پایین، آلایندگی کمتر و تجربه رانندگی مدرن را در محصولاتی مانند بیگستر و داستر ارائه کند؛ محصولاتی که قرار است نقش مهمی در آینده این خودروساز اروپایی ایفا کنند.