خودروهای الکتریکی چگونه کار می کنند؟

مقدمه و تاریخچه

اولین خودرو الکتریکی (برقی) در سال ۱۸۲۸ در مجارستان تولید شد. سپس در سالهای ۱۸۳۲ تا ۱۹۳۵ نمونه هایی توسط مخترعان آمریکایی و اسکاتلندی نیز معرفی شدند. از آن سالها تا کنون در بخش هایی از تاریخ خودرو علاقمندی به استفاده از این خودرو ها با فراز و نشیب هایی به همراه بوده است. هزینه های تولید آنها که هزینه خرید را افزایش می دهد، عدم تامین مناسب برق مورد نیاز و … از جمله دغدغه های علاقمندان به خرید این محصول بوده است. با پیشرفت تکنولوژی و تغییراتی که در تولید خودروهای الکتریکی رخ داده است به نظر می رسد در سالهای اخیر مجدد شاهد رشد تقاضا برای این خودروها هستیم و این روند صعودی تقاضا در سالهای آینده نیز مشاهده خواهد شد. در این مقاله علاوه بر آشنایی اولیه با خودروهای الکتریکی و نحوه کارکرد آنها با انواع خودرو الکتریکی موجود در ایران آشنا خواهیم شد. توسعه فناوری ادیب بعنوان یکی از تامین کنندگان اصلی شارژر خودروهای برقی در ایران تصمیم گیری خرید و استفاده از این نوع خودروها را برای علاقمندان تهسیل می کند.

خودرو الکتریکی چیست؟

خودروهای تمام برقی، به جای موتور احتراقی، دارای موتور برقی هستند. این خودروها از یک باتری بزرگ کششی برای تغذیه موتور الکتریکی استفاده می کنند و برای شارژ آن باید به یک ایستگاه شارژ یا پریز برق دیواری وصل شود. از آنجاییکه نیروی محرکه این وسیله برق است، هیچگونه آلودگی زیست محیطی نداند و با استفاده از آنها می توان به حفظ محیط زیست کمک کرد. در تعریفی دیگر خودروی الکتریکی خودرویی است که از یک یا چند پیشرانه الکتریکی نیرو می‌گیرد. این پیشرانه الکتریکی توسط باتری‌های قابل شارژ به راه می‌افتد، باتری‌هایی که معمولاً زیر کف خودرو جاسازی می‌شوند.

انوع خودروهای الکتریکی

دو نوع اصلی خودروی الکتریکی یا برقی وجود دارد:
• خودرو الکتریکی باتری (BEV)
این نوع به طور کامل برقی است و نیروی آن توسط باتری های با قابلیت شارژ مجدد تامین می شود و آلایندگی آنها صفر است.
• خودرو الکتریکی هیبریدی یا پلاگین (PHEV)
دارای موتور سوخت بنزینی و موتور الکتریکی برای رانندگی خودرو هستند. مانند هیبریدی های معمولی، آنها می توانند با ترمز احیا کننده، باتری خود را دوباره شارژ کنند. این نوع با داشتن باتری بسیار بزرگتر و امکان اتصال به شبکه برق برای شارژ با هیبریدی های معمولی تفاوت داند. پیشرفت مهندسی هر دو مورد بالا، بر مبنای نمونه های اولیه خودروهای هیبریدی بنا شده است.

اجزا خودروهای الکتریکی

پیشرانه‌های الکتریکی

یکی از کلیدی‌ترین بخش‌های هر خودرو الکتریکی پیشرانه آن است. این پیشرانه چرخ ها را به کار می‌اندازد. شاید بگویید پیشرانه الکتریکی معادل پیشرانه بنزینی یا دیزلی است. البته تفاوت‌های بسیار مهمی وجود دارد. به‌طور واضح پیشرانه الکتریکی از سوخت فسیلی استفاده نکرده و بجای آن انرژی الکتریکی موجود در باتری را بکار می‌گیرد. یک پیشرانه الکتریکی بسیار ساده‌تر بوده درحالی‌که پیشرانه درون‌سوز دارای صدها قطعه متحرک است که همه به‌طور هماهنگ باهم کار می‌کنند. این امر باعث شده پیشرانه الکتریکی بسیار قابل‌اعتمادتر بوده و تعمیر آن نیز راحت‌تر باشد.
دیگر تفاوت کلیدی در تعداد پیشرانه‌هایی مورداستفاده در یک خودرو است. درحالی‌که تقریباً همه‌ی خودروهای درون‌سوز تنها از یک پیشرانه استفاده می‌کنند اما خودروی الکتریکی می‌تواند بیش از یک پیشرانه داشته باشد. بله خودروهای الکتریکی با یک پیشرانه معمول‌تر هستند و از جمله آن‌ها می‌توان به نیسان لیف، رنو Zoe و مدل‌های کم‌توان‌تر تسلا اشاره کرد. البته برخی مدل‌های قوی‌تر تسلا و همچنین جگوار آی پیس و پورشه تایکان دارای دو پیشرانه هستند که یکی در اکسل جلو و دیگری در اکسل عقب جای گرفته است.
پیشرانه‌های الکتریکی همچنین قدرت خود را به روش بسیار متفاوتی نسبت به پیشرانه درون‌سوز ارائه می‌کنند. درحالی‌که پیشرانه درون‌سوز باید چند صد تا چند هزار بار دوران کند تا بتواند حداکثر قدرت و گشتاور خود را ارائه کند، یک پیشرانه الکتریکی درست از لحظه چرخش حداکثر نیروی خود را ارائه کرده و این به معنی شتاب گیری قوی به محض فشار پدال گاز است. یکی از مزیت‌های اصلی خودروهای الکتریکی شتاب گیری فوری آن‌ها می‌باشد.

باتری‌های خودرو الکتریکی

این مهم‌ترین بخش یک خودروی الکتریکی است. باتری است که شعاع حرکتی، زمان شارژ و دیگر فاکتورهای سواری یک خودروی الکتریکی را تعیین می‌کند. به همین خاطر مجموعه باتری خودروهای الکتریکی بخش اعظم سرمایه‌گذاری و هزینه‌ها را به خود اختصاص می‌دهد. همچنین به همین خاطر است که خودروهای الکتریکی معمولاً گران‌تر از مدل‌های بنزینی یا دیزلی می‌باشند. همچنین تعمیر یا تعویض باتری‌ها فرایندی بسیار هزینه‌بر خواهد بود.
باتری‌های موجود در خودروهای الکتریکی معمولاً از نوع لیتیوم-یونی هستند و چنین باتری‌هایی را می‌توانید در گوشی‌های هوشمند یا لپ‌تاپ‌ها نیز بیابید. باتری‌های لیتیوم-یونی به خاطر نسبت قدرت به وزن بهتر در مقایسه با باتری‌های دیگر مورداستفاده قرار می‌گیرند. با این ‌وجود یک مجموعه باتری هنوز هم بسیار سنگین بوده و بنابراین تا حد ممکن در ارتفاعی پایین و کف خودرو قرار می‌گیرد. این امر به هندلینگ خودرو کمک کرده و باعث می‌شود خودرو در زمان تغییر جهت حرکت پایدار بماند.
باتری را با وصل کردن دوشاخه می‌توان شارژ کرد. اکثر مالکان خودروهای الکتریکی این کار را در خانه انجام می‌دهند بنابراین معمولاً باید یک شب خودرو را به دوشاخه وصل کنید و این امر می‌تواند با سوکت استاندارد خانگی یا شارژ وال باکس انجام شود.

اگر بخواهید خودرو را در محل کار شارژ کنید شاید میزان شعاع حرکتی روزانه خود را به دست آورید. اگر نیازمند شارژ سریع‌تر باشید باید به شبکه شارژ عمومی با شارژرهای سریع‌تر مراجعه کنید.
البته این موضوع می‌تواند مشکل‌ساز باشد زیرا احتمال دارد جایگاه‌های شارژ اشغال باشند و یا اینکه کار نکرده و یا حتی کانکتور مناسب خودروی شما را نداشته باشند. شایان ذکر است، شارژهای دیواری که توسط توسعه فناوری ادیب به بازار ایران ارائه می شوند می توانند به خوبی نیازهای خودرو برقی شما را تامین کند.
خودروهای الکتریکی با باتری‌های گوناگونی عرضه می‌شوند. هرچقدر ظرفیت باتری بیشتر باشد شعاع حرکتی هم بیشتر خواهد بود. اکثر خودروهای الکتریکی حداقل برد ۱۶۰ کیلومتری خواهند داشت و بهترین‌ها شعاع ۴۸۰ کیلومتر را رد خواهند کرد.
در نظر داشته باشید که برد اعلامی خودروها در بهترین شرایط اندازه‌گیری شده و میزان برد واقعی به برخی فاکتورها بستگی خواهد داشت: شرایط جاده‌ای، ترافیک، سبک رانندگی و میزان استفاده از تجهیزاتی همچون برف‌پاک‌کن، سیستم تهویه مطبوع، رادیو و…
در آب‌وهوای گرم شما شاید بتوانید به برد اعلامی نزدیک شوید اما در هوای سرد راندمان باتری به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.
در شرایط نرمال اگر حداکثر برد خودروی شما به‌طور مثال ۳۲۲ کیلومتر باشد، شاید بتوانید به برد حدود ۲۵۷ کیلومتر برسید. در هوای بسیار سرد برد خودرو شاید حدود ۱۶۰ کیلومتر باشد.
البته حداکثر شعاع حرکتی خودرو در طول زمان کاهش خواهد یافت که امری اجتناب‌ناپذیر است. دلیل این امر شارژ چندباره‌ی باتری‌ها بوده و آن‌ها ظرفیت خود را از دست می‌دهند. شما می‌توانید با پیشگیری از شارژ یا خالی شدن کامل باتری از چنین کاری تا حدی پیشگیری کنید. بهتر است شارژ باتری بین ۲۰ تا ۸۰ درصد باقی بماند.
از آنجایی که باتری گران‌ترین بخش خودروی الکتریکی است بنابراین شاید مالکان همواره نگران افت ظرفیت آن باشند و این امر قابل درک است. البته خودروسازان گارانتی‌هایی را در نظر گرفته‌اند. گارانتی باتری خودروهای الکتریکی جدای از گارانتی کلی خودرو می‌باشد.
برای مثال رنو Zoe همانند دیگر محصولات رنو گارانتی ۵ ساله/۱۶۰ هزار کیلومتر داشته ولی باتری آن با گارانتی ۸ سال/۱۶۰ هزار کیلومتر عرضه شده است. اگر طی این زمان ظرفیت باتری به زیر ۶۶ درصد برسد رنو بدون دریافت هزینه آن را تعویض خواهد کرد.

طول عمر باتری خودروهای الکتریکی چقدر است؟

تاریخ انقضای دقیق باتری مشخص نیست و به الگوی شارژ آن بستگی دارد. البته برای به دست آوردن ایده‌ای کلی از طول عمر باتری می‌توانید به گارانتی کارخانه نگاه کنید که معمولاً بین ۶ تا ۱۰ سال بوده اما حالت نرمال آن ۸ سال است.

آیا خودروهای الکتریکی دارای قطعات زیر هستند؟

پیشرانه: پیشرانه الکتریکی جایگزین نمونه‌های درون‌سوز شده است.
رادیاتورها: برخی خودروهای الکتریکی دارای رادیاتور هستند هرچند بجای خنک کردن پیشرانه درون‌سوز کار خنک کردن قطعات دیگر همچون باتری‌ها را انجام می‌دهند. پیشرانه الکتریکی گرمای چندانی تولید نکرده و نیازی به رادیاتور نیست.
مبدل‌های کاتالیتیک: خیر. مبدل کاتالیتیک آلاینده‌های مضر را کاهش می‌دهد اما به خاطر اینکه خودروی الکتریکی فاقد هرگونه گاز خروجی اگزوز است بنابراین نیازی هم به این قطعه نیست.
روغن: خیر. درحالی‌که پیشرانه درون‌سوز نیازمند روغن و روان کارهای زیادی است، پیشرانه الکتریکی تنها دارای یک قطعه متحرک است.
اگزوز: خیر. اگزوز برای خروج گاز از پیشرانه درون‌سوز بکار می‌رود و از آنجایی که خودروی الکتریکی فاقد هرگونه گاز خروجی است بنابراین نیازی به اگزوز نیست.
ترمزها: بله. اگرچه خودروهای الکتریکی فاقد پیشرانه درون‌سوز هستند اما خب باید توقف کنند!
بخاری: بله. پیشرانه الکتریکی تقریباً گرمایی ندارد و بنابراین برای گرم شدن کابین یک بخاری مستقل تدارک دیده شده است.

انواع خودروهای الکتریکی موجود در بازار ایران

چند سالی است که خودروهای هیبریدی به تعداد محدودی وارد کشور شده اند. خرید این مدل از خودروها گرچه به پول بیشتری نیاز دارد و خریدار باید سرمایه بیشتری برای خرید خودرو کنار بگذارد، اما در نهایت سودی که از استفاده از این خودروها حاصل می شود، قیمت خرید بالای آن را جبران می کند. در تصویر زیر ۸ خودرو هیبریدی موجود در بازار ایران را مشاهده می کنید: