انواع خودرو برقی توانسته جای پای خود را در بازار ماشین باز کند. آلایندگی پایین، بازدهی بالا، سیستم ساده‌تر موتور نسبت به خودروهای بنزینی و دیزلی و … ماشین‌های برقی را به انتخابی به‌صرفه برای رانندگان بدل کرده‌است. از طرف دیگر کمپانی‌های بزرگ خودروسازی برای جا نماندن از روند سریع تغییر بازار و سلیقه مصرف‌کنندگان، سعی دارند هر روز تکنولوژی به‌روزتری در زمینه تولید خودرو برقی رو کنند. سرآمد کارخانه‌های سازنده خودرو برقی نیز تسلا است.
تسلا با مدیریت ایلان ماسک با ساخت ماشین‌های برقی، خودران و … جنب و جوش تازه‌ای در صنعت خودروسازی به وجود آورده و رقابت را برای ساخت خودروهایی با بازدهی بالا و مصرف پایین انرژی، داغ کرده است.
خودرو برقی چیست؟
در ابتدا بهتر است توضیحی ساده در رابطه با انواع خودرو برقی ارائه دهیم. در خودرو برقی انرژی موتور به جای عمل احتراق سوخت‌های فسیلی، توسط باتری تامین می‌شود.
به همین خاطر موتور خودروهای برقی ساختار ساده‌تری نسبت به موتور خودروهای فسیلی دارد. البته باید در نظر گرفت که در خودرو برقی، حرف اول و آخر را کیفیت باتری می‌زند.
تاریخچه خودرو برقی از ابتدا تا امروز
شاید تصور کنید ساخت و تولید خودرو برقی به تازگی در بازار خودرو رونق گرفته است. اما اینطور نیست. برای اولین بار در قرن 19 میلادی خودروهای برقی به بازار عرضه شده‌است.
اولین نمونه‌های خودرو برقی در سال 1830 میلادی توسعه یافتند. مخترعانی مانند روبرت اندرسون در اسکاتلند و توماس داونپورت در آمریکا از اولین افرادی بودند که با استفاده از باتری‌های غیرقابل شارژ، نمونه‌های ابتدایی خودروهای برقی را طراحی کردند.
نمونه و موج بعدی ساخت وسایل نقلیه برقی توسط ورنر فون زیمنس معروف به جهان عرضه شد. این مخترع آلمانی توانست اولین نمونه قطار برقی را بسازد و به بازار عرضه کند.
در دهه 1890، این ماشین‌ها به دلیل سهولت استفاده، راحتی و بی‌صدا بودنشان، محبوبیت زیادی پیدا کردند. در این دوره خودروهای برقی در اروپا و آمریکا تولید می‌شدند.
در دهه 1920 میلادی اما با توسعه موتورهای احتراق داخلی و افزایش تولید خودروهای بنزینی توسط شرکت‌هایی مانند فورد، خودروهای برقی به تدریج جایگاه خود را از دست دادند.
کاهش هزینه‌های تولید خودروهای بنزینی و افزایش دسترسی به سوخت‌های فسیلی، از دلایل اصلی افول این ماشین‌ها بود.
موج بعدی رونق ساخت خودروهای برقی از دهه 90 میلادی کلید خورد. یعنی زمانی که انسان به طور ملموس با خطرات زیست محیطی استفاده از سوخت‌های فسیلی دست و پنجه نرم کرد. البته افزایش قیمت بنزین و سوخت‌های دیزلی نیز در این رونق بی‌تاثیر نبود.
در سال 2000 با ظهور تکنولوژی‌های جدید در زمینه باتری‌های لیتیوم-یون و الکترونیک قدرت، خودروهای برقی به یک گزینه اقتصادی تبدیل شدند.
شرکت‌هایی مانند تسلا با معرفی مدل Tesla Roadster در سال 2008، نقش مهمی در انقلاب این وسایل نقلیه ایفا کردد.
از آن تاریخ تا به امروز، ساخت خودرو برقی باکیفیت و به‌صرفه به یکی از دغدغه‌های مهم خودروسازان بزرگ جهان بدل شده است.
انواع خودرو برقی و تکنولوژی ساخت آن‌ها
همانطور که توضیح دادیم رقابت بر سر ساخت یک خودرو برقی به‌روز با راندمان بالا بین خودروسازان بزرگ جهان به دغدغه‌ای مهم تبدیل شده‌است. از انواع این ماشین‌ها می‌توان موارد زیر را نام برد.
1. خودروهای تمام برقی (BEV)
این نوع خودروها فقط از باتری‌های الکتریکی برای تامین نیروی مورد نیاز خود استفاده می‌کنند و هیچ گونه موتور احتراقی ندارند. باتری‌های آن‌ها معمولاً با اتصال به شبکه برق و استفاده از شارژرها شارژ می‌شوند.
2. خودروهای هیبریدی (HEV)
این خودروها دارای دو منبع انرژی هستند. یک موتور احتراق داخلی (معمولاً بنزینی) و یک موتور الکتریکی. انرژی مورد نیاز موتور الکتریکی از باتری که به وسیله موتور احتراق داخلی و یا در طی ترمزگیری شارژ می‌شود، تأمین می‌شود.
3. خودروهای هیبریدی قابل شارژ (PHEV):
این خودروها مشابه HEVها هستند، اما با این تفاوت که باتری‌های آن‌ها بزرگتر است و می‌توانند به صورت مستقیم از طریق شارژرهای برقی شارژ شوند. این خودروها قادرند مسافت‌های بیشتری را با استفاده از انرژی الکتریکی طی کنند.
4. خودروهای برقی پیل سوختی (FCEV)
این خودروها از پیل‌های سوختی هیدروژنی برای تولید برق استفاده می‌کنند. در این فرآیند، هیدروژن با اکسیژن واکنش داده و تولید برق می‌کند که این برق سپس به موتور الکتریکی منتقل می‌شود. خروجی اگزوز این ماشین‌ها آب است.
مزایای استفاده از خودرو برقی چیست؟
بسیاری معتقدند که آینده صنعت خودروسازی در ماشین‌های برقی خلاصه می‌شود. از مزایای استفاده از این نوع خودروها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- آلایندگی پایین
اولین و مهمترین مزیت استفاده از خودروهای برقی، آلایندگی نزدیک به صفر است. افزایش استفاده از سوخت‌های فسیلی باعث به وجود آمدن خطرات زیست محیطی فراوانی برای جهان شده‌است.
افزایش دمای جهانی مثالی ملموس برای این خطرات است. به همین خاطر روند تولید و استفاده از خودروهای برقی روز به روز در حال افزایش است.
2- راندمان بالا
در خودروهای برقی میزان تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی چیزی حدود 80 درصد است. این در حالی است که این عدد برای خودروهای احتراقی حدود 12 درصد است! راندمان بالاتر این ماشین‌ها نسبت به ماشین‌های احتراقی مزیت دیگر استفاده از این نوع وسایل نقلیه است.
3- شتاب بالا
خودروهای برقی به دلیل انتقال سریع و فوری گشتاور، شتاب‌گیری بسیار سریعی دارد. این ویژگی باعث می‌شود این نوع خودروها در شروع حرکت و در مسافت‌های کوتاه عملکرد بسیار خوبی داشته باشند.
4- هزینه نگهداری پایین
ساختار ماشین‌های برقی نسبت به خودروهای احتراقی ساده‌تر است. به همین خاطر هزینه نگهداری پایین‌تری نسبت به ماشین‌های سوخت فسیلی دارد. دیگر در ماشین‌های برقی دردسر خرابی سیستم احتراق یا سوختن واشر سرسیلندر و … وجود ندارد.
البته باید بدانید که در این نوع خودروها، هزینه خرید باتری بسیار گران است و به همین خاطر باید استفاده بهینه و درستی از آن داشته باشید.
· لرزش و صدای کم
اگر هنگام رانندگی صدای ماشین و لرزش موتور شما را آزار می‌دهد، انتخاب ماشین برقی می‌تواند گزینه مناسبی برای شما باشد.
ساختار موتور خودروهای برقی
اگر قصد دارید خودرو برقی بخرید بهتر است با ساختار این وسیله نقلیه آشنا شوید. این ماشین‌ها از قطعات زیر تشکیل شده‌اند.
· موتور الکتریکی
موتور در ماشین‌های برقی همان وظیفه موتور در خودروهای سوخت فسیلی را انجام دهد. یعنی تامین و انتقال نیروی لازم به چرخ‌ها. ولی همانطور که توضیح دادیم در موتور الکتریکی خودرو برقی دیگر خبری از سیستم احتراق نیست و انرژی از باتری ماشین تامین می‌شود.
· اینورتر
اینورتر جریان مستقیم (DC) ذخیره شده در باتری ماشین را به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند تا بتواند موتور الکتریکی AC را تغذیه کند. در صورت استفاده از موتورهای DC، اینورتر ممکن است برای کنترل سرعت و گشتاور موتور مورد استفاده قرار گیرد.
· گیربکس
برخلاف خودروهای احتراقی که نیاز به چندین دنده دارند، خودروهای برقی معمولاً از یک دنده ثابت استفاده می‌کنند. این دنده ثابت به انتقال قدرت از موتور به چرخ‌ها کمک می‌کند.
· ترمز احیاکننده شارژ
این سیستم انرژی جنبشی خودرو را هنگام ترمزگیری به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و آن را برای شارژ باتری استفاده می‌کند. این امر باعث افزایش کارایی و برد مسافتی خودرو می‌شود.
· واحد کنترل خودرو (VCU)
VCU به عنوان مغز متفکر خودرو عمل می‌کند و تمامی سیستم‌های خودرو از جمله موتور، باتری، سیستم مدیریت باتری، ترمزهای بازتولیدکننده و سیستم‌های کمکی و … را کنترل و هماهنگ می‌کند.
· سیستم شارژ و شارژر
برای شارژ باتری خودروها، نیاز به شارژرهای خارجی یا ایستگاه‌های شارژ است که می‌توانند خودرو را با سرعت‌های مختلف شارژ کنند.
البته خودروهای برقی توسط برق شهری و در خانه نیز شارژ می‌شوند. اما سرعت شارژ این ماشین‌ها در خانه پایین‌تر از ایستگاه‌های مخصوص است.
· سیستم مدیریت باتری (BMS)
BMS وظیفه نظارت و کنترل وضعیت باتری را بر عهده دارد. این سیستم وضعیت شارژ، دما و ولتاژ هر سلول باتری را بررسی می‌کند تا عملکرد بهینه و ایمنیِ باتری تضمین شود.
انواع باتری خودرو برقی
مهمترین قطعه خودرو برقی، باتری است. کیفیت باتری خودرو برقی می‌تواند عمر مفید وسیله نقلیه شما را تضمین کند.
انواع باتری خودرو برقی عبارت است از:
1- باتری لیتیوم – یون
باتری‌های لیتیوم-یون به دلیل تراکم انرژی بالایشان، پرکاربردترین نوع باتری در خودروهای برقی هستند. تراکم انرژی بالا به معنی این است که این باتری‌ها می‌توانند مقدار زیادی انرژی را در مقیاسی کوچک ذخیره کنند.
باتری‌های لیتیوم-یون زمان شارژ نسبتاً سریعی دارند و می‌توانند با شارژرهای سریع تا 80 درصد در مدت کمتر از یک ساعت شارژ شوند.
2- باتری نیکل هیدرید
از دیگر انواع باتری خودرو برقی می‌توان به مدل نیکل هیدرید اشاره کرد. باتری‌های NiMH دارای عمر طولانی هستند و مقاومت خوبی در برابر شرایط سخت دارند.
این باتری‌ها تراکم انرژی کمتری نسبت به باتری‌های لیتیوم-یون دارند به همین دلیل اندازه و وزن بیشتری دارند.
3- باتری سرب اسید
در میان انواع باتری خودرو برقی مدل سرب اسید قیمت ارزان‌تری دارد. باتری‌های سرب-اسید تراکم انرژی بسیار پایینی داشته به همین دلیل وزن و حجم بیشتری نسبت به سایر باتری‌ها دارند.
معرفی انواع شارژر خودرو برقی
بعد از آشنایی با انواع باتری این نوع ماشین‌ها، بهتر است با انواع شارژر خودرو برقی آشنا شویم.
· شارژر سطح یک
این شارژرها از ولتاژ استاندارد خانگی (120 ولت) استفاده می‌کنند و سرعت شارژ پایینی دارند. به عنوان مثال، شارژ کامل یک خودروی برقی ممکن است 20 تا 40 ساعت زمان ببرد.
این نوع شارژرها برای استفاده در خانه مناسب هستند و نیازی به نصب تجهیزات خاصی ندارند.
· شارژر سطح دو
این شارژر خودرو برقی از ولتاژ بالاتر (240 ولت) استفاده می‌کند و سرعت شارژ به مراتب بالاتری نسبت به شارژرهای سطح 1 دارد. شارژ کامل خودرو با این شارژرها معمولاً بین 4 تا 10 ساعت طول می‌کشد.
این نوع شارژرها معمولاً در خانه‌ها، پارکینگ‌ها و محل‌های عمومی نصب می‌شوند و نیاز به نصب تجهیزات ویژه‌ای دارند.
· شارژر سطح سه یا شارژ سریع
این شارژرها از جریان مستقیم (DC) با ولتاژ و قدرت بالا استفاده می‌کنند و می‌توانند باتری خودروهای برقی را در مدت زمان بسیار کوتاهی (30 دقیقه تا 1 ساعت) تا حد قابل توجهی شارژ کنند.
این نوع شارژرها بیشتر در ایستگاه‌های شارژ عمومی و بین شهری نصب می‌شوند و برای استفاده خانگی مناسب نیستند.