تصور کنید خودرویی در اختیار دارید که بیصدا حرکت میکند، بازدهی انرژی بالایی دارد و دیگر نیازی به توقف در پمپ بنزین ندارد. این خودروها همان خودروهای برقی هستند که برخلاف خودروهای بنزینی، با سوزاندن سوخت کار نمیکنند؛ بلکه از انرژی ذخیرهشده در باتری برای حرکت استفاده میکنند. آشنایی با طرز کار خودروی برقی به ما کمک میکند تا بهتر بفهمیم این فناوری چگونه با تکیه بر انرژی برق، ساختاری سادهتر و عملکردی متفاوت نسبت به خودروهای معمولی دارد. برای آشنایی با عملکرد این خودروها با ما همراه باشید.
خودروی برقی چیست؟
خودروی برقی یا EV (Electric Vehicle) وسیله نقلیهای است که برای حرکت از یک یا چند موتور الکتریکی استفاده میکند. انرژی مورد نیاز این موتورها با کمک باتریهای قابل شارژ تأمین میشود. برخلاف خودروهای بنزینی که با احتراق سوخت، نیرو تولید میکنند، خودروهای برقی انرژی الکتریکی را مستقیماً به حرکت تبدیل میکنند. همین ویژگی باعث حذف بسیاری از قطعات رایج مانند باک سوخت و سیستم اگزوز در این وسایل نقلیه شده است.
طرز کار خودروهای برقی چگونه است؟
خودروهای برقی به جای موتور بنزینی یا دیزلی، از یک موتور الکتریکی استفاده میکنند که انرژی خود را از باتریهای قابل شارژ میگیرد. طرز کار خودروی برقی به این صورت است که وقتی راننده پدال گاز را فشار میدهد، برق ذخیرهشده در باتری به موتور منتقل میشود. موتور این انرژی الکتریکی را به نیروی حرکتی تبدیل کرده و چرخها را به حرکت درمیآورد. به همین دلیل خودروهای برقی بدون نیاز به سوزاندن سوخت، حرکتی نرم، کمصدا و سریع دارند. بنابراین در سالهای اخیر بسیاری از افراد، بهخصوص کسانی که محدودیت بودجه کمتری دارند، برای خرید خودرو به انتخاب مدلهای برقی و هیبریدی روی آوردهاند.
اجزای اصلی یک خودروی برقی کداماند؟
طرز کار خودروی برقی به مجموعهای از قطعات و سیستمهای هماهنگ وابسته است که هرکدام وظیفه مشخصی در تولید و انتقال انرژی دارند. برخلاف خودروهای مجهز به موتور احتراق داخلی، تعداد قطعات متحرک در این خودروها کمتر است و ساختار سادهتری دارند. با این حال، تمام اجزا باید بهصورت دقیق و هماهنگ عمل کنند تا خودرو بتواند عملکردی پایدار، ایمن و کارآمد داشته باشد. در ادامه اجزای این خودروها را بهطور مختصر بررسی میکنیم.
پَک باتری در خودروهای برقی
پک باتری منبع اصلی ذخیره انرژی در خودروهای برقی است و مهمترین بخش سیستم محرکه آنها محسوب میشود. این مجموعه از سلولهای لیتیومیونی تشکیل شده است که در قالب ماژولهای مختلف کنار هم قرار گرفتهاند. ظرفیت باتری بر حسب کیلوواتساعت اندازهگیری میشود و نقش مستقیمی در میزان پیمایش خودرو دارد. سیستمهای مدیریت حرارتی از باتری در برابر تغییرات شدید دما محافظت میکنند.
موتور الکتریکی ماشین های برقی
موتور الکتریکی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را بر عهده دارد. ممکن است این سوال برایتان پیش بیاید که موتور خودروهای برقی چگونه کار میکند؟ در پاسخ باید بگوییم زمانی که جریان برق وارد سیمپیچهای موتور میشود، یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود که باعث چرخش روتور خواهد شد. این چرخش نیروی لازم برای حرکت خودرو را تولید میکند. در واقع، تمام انرژی ذخیرهشده در باتری در نهایت از طریق موتور به نیروی محرکه تبدیل میشود و چرخها را به حرکت درمیآورد.
اینورتر (مبدل جریان)
اینورتر یکی از مهمترین اجزای خودروی برقی است و بهعنوان رابط بین باتری و موتور عمل میکند. طرز کار ماشین برقی دقیقا از همین نقطه مشخص میشود که اینورتر جریان مستقیم باتری را به جریان متناوب مورد نیاز موتور تبدیل میکند. علاوهبراین، این قطعه سرعت و توان موتور را کنترل میکند. زمانی که سیستم ترمز احیاکننده فعال میشود، اینورتر انرژی تولیدشده را به باتری بازمیگرداند تا دوباره ذخیره شود.
کنترلکننده خودروهای برقی
کنترلکننده را میتوان مرکز فرماندهی خودروهای برقی دانست. این بخش اطلاعات مربوط به پدال گاز، باتری، موتور و سایر حسگرهای خودرو را دریافت و پردازش میکند. سپس با توجه به شرایط رانندگی، میزان توان مورد نیاز موتور را تعیین میکند. کنترلکننده همچنین بهطور مداوم عملکرد بخشهای مختلف را بررسی میکند تا خودرو در شرایط ایمن و پایدار به حرکت خود ادامه دهد.
سیستم مدیریت حرارتی
باتری و موتور الکتریکی برای عملکرد مناسب باید در محدوده دمایی مشخصی فعالیت کنند. سیستم مدیریت حرارتی وظیفه کنترل دمای این قطعات را بر عهده دارد و با استفاده از مایع خنککننده و تجهیزات حرارتی، شرایط ایدهآل را فراهم میکند. این سیستم در هوای سرد از افت عملکرد باتری جلوگیری و در شرایط پرفشار نیز گرمای اضافی را از سیستم خارج میکند.
مبدل DC-DCدر خودروی برقی
بسیاری از تجهیزات داخلی خودرو برقی مانند چراغها، نمایشگرها و سیستمهای الکترونیکی به ولتاژ پایین نیاز دارند. مبدل DC-DC ولتاژ بالای باتری اصلی را کاهش میدهد و برق مورد نیاز باتری کمکی ۱۲ ولتی را تأمین میکند. این باتری کمکی وظیفه تغذیه تجهیزات جانبی خودرو را بر عهده دارد. بدون این قطعه، بسیاری از امکانات الکترونیکی خودرو نمیتوانند فعالیت کنند.
انواع خودروی برقی
خودروهای برقی در یک دسته واحد قرار نمیگیرند و بر اساس منبع تأمین انرژی و ساختار پیشرانه به چند گروه مختلف تقسیم میشوند. این تفاوتها باعث میشود که هر نوع خودرو عملکرد، میزان وابستگی به برق و سوخت و همچنین نحوه شارژ متفاوتی داشته باشد. از طرف دیگر ویژگیهای هر نوع روی قیمت خودرو نیز تاثیرگذار خواهد بود. بنابراین شناخت این دستهبندیها به درک بهتر فناوری خودروهای برقی کمک میکند و نشان میدهد که هر مدل برای چه نوع استفادهای مناسبتر است. در زیر به معرفی مختصر انواع ماشین برقی پرداختهایم:
- خودروی تمام الکتریکی (BEV): فقط از باتری و موتور الکتریکی استفاده میکند و هیچ موتور احتراق داخلی ندارد. تمام انرژی مورد نیاز آن از برق تأمین میشود.
- خودروی هیبریدی شارژی (PHEV): این سیستم یکی دیگر از انواع خودروی برقی بوده که ترکیبی از موتور برقی و بنزینی است و امکان شارژ از طریق برق شهری را نیز دارد.
- خودروی هیبریدی (HEV): این نوع ماشین برقی از هر دو موتور برقی و بنزینی استفاده میکند؛ اما قابلیت شارژ مستقیم ندارد.
برای آشنایی با تفاوت این مدل خودروها فرق ماشین هیبریدی با برقی را بخوانید
ماشین برقی چگونه شارژ می شود؟
علمکرد خودروی برقی به شارژ بودن باتری آن بستگی دارد. فرآیند شارژ خودروهای برقی در واقع برعکس مصرف انرژی در هنگام رانندگی است. در این حالت، انرژی الکتریکی از شبکه برق وارد باتری میشود تا دوباره ذخیره شود. نوع شارژ و سرعت آن به زیرساخت و توان شارژر بستگی دارد. هرچه توان شارژر بالاتر باشد، زمان شارژ باتری کمتر خواهد بود و کاربر سریعتر میتواند از خودرو استفاده کند. در ادامه به سطوح شارژ خودروهای برقی اشاره کردهایم:
شارژ سطح ۱ (خانگی)
شارژ سطح ۱ سادهترین روش شارژ خودروهای برقی است و برای این کار از پریز معمولی خانگی استفاده میشود. این روش سرعت پایینی دارد و بیشتر برای شارژ شبانه یا استفادههای سبک مناسب است. به دلیل توان محدود، زمان شارژ در این روش طولانیتر است و معمولاً برای استفاده روزمره سنگین از خودرو توصیه نمیشود.
شارژ سطح ۲ (نیمهسریع)
شارژ سطح ۲ از برق ۲۴۰ ولت استفاده میکند که این جریان برق در خانهها، پارکینگها و ایستگاههای عمومی در دسترس است. این روش نسبت به شارژ سطح ۱ سرعت بسیار بالاتری دارد و میتواند باتری خودرو را در چند ساعت بهطور کامل شارژ کند. به همین دلیل، یکی از رایجترین روشهای شارژ در میان کاربران خودروهای برقی محسوب میشود.
شارژ سریع DC در خودروهای برقی
شارژ سریع DC سریعترین روش شارژ خودروهای برقی است که در آن برق مستقیم با توان بالا مستقیماً وارد باتری میشود. در این حالت، اینورتر داخلی خودرو وارد فرآیند نمیشود و همین موضوع باعث افزایش چشمگیر سرعت شارژ خواهد شد. در بسیاری از موارد، تا ۸۰ درصد ظرفیت باتری در کمتر از ۳۰ دقیقه شارژ میشود و سیستم مدیریت باتری نیز بهطور مداوم شرایط را کنترل میکند.
اگر به فکر خرید خودروهای برقی هستید، حتما نگاهی به ارزان ترین ماشین های برقی بازار بیندازید.
سخن پایانی
خودروهای برقی با بهرهگیری از فناوریهای پیشرفته، رویکردی نوین در صنعت حملونقل ارائه کردهاند که بر پایه بهرهوری بیشتر و مصرف انرژی کمتر استوار است. طرز کار خودروی برقی بهخوبی بیانگر تفاوت این خودروها با مدلهای مجهز به موتور احتراق داخلی است؛ تفاوتی که در کاهش آلایندگی، هزینههای نگهداری و اتلاف انرژی نمود پیدا میکند. با ادامه روند توسعه فناوری و گسترش زیرساختهای لازم، انتظار میرود خودروهای برقی به بخش مهمی از آینده جابهجایی در جهان تبدیل شوند. نظرات و تجربههای خود را درباره خودروهای برقی و عملکرد آنها با ما در میان بگذارید.
سوالات متداول
- خودروی برقی چیست؟
خودروی برقی وسیله نقلیهای است که با موتور الکتریکی و باتری قابل شارژ کار میکند و برخلاف خودروهای بنزینی، سوخت فسیلی مصرف نمیکند.
- وظیفه اصلی اینورتر در خودروی برقی چیست؟
اینورتر جریان مستقیم باتری را به جریان متناوب مورد نیاز موتور تبدیل و سرعت آن را کنترل میکند.
- تفاوت خودروی تمامالکتریکی (BEV) با هیبریدی شارژی (PHEV) در چیست؟
ماشینهای برقی مدل BEV فقط موتور برقی دارد، اما PHEV ترکیبی از موتور برقی و بنزینی است و با برق شهری هم شارژ میشود.
- مبدل DC-DC چه کاری انجام میدهد؟
این مبدل ولتاژ بالای باتری اصلی را کاهش میدهد تا برق ۱۲ ولتی مورد نیاز چراغها و نمایشگرها تأمین شود.
- کدام روش شارژ، سریعترین روش برای خودروهای برقی است؟
شارژ سریع DC سریعترین روش است که انرژی برق را مستقیم وارد باتری کرده و تا ۸۰ درصد ظرفیت را در کمتر از ۳۰ دقیقه پر میکند.
- عمر باتری خودروهای الکتریکی چقدر است؟
عمر باتری خودروهای برقی معمولاً حدود ۸ سال یا ۱۶۰ هزار کیلومتر است و به شرایط استفاده و شارژ بستگی دارد؛ اما این باتری ها اغلب پس از این مدت هم بخش زیادی از ظرفیت خود را حفظ میکنند.
