طرز کار سیستم خودروهای برقی

امروزه خودروهای برقی کانون توجهات در سراسر جهان می باشند. افراد زیادی تمایل به استفاده از چنین محصولات پاکی دارند. اگر دوست دارید تا بدانید طرز کار سیستم خودروهای برقی به چه صورت است با ادامه مطلب همراه ما باشید.

آشنایی با عملکرد سیستم خودروهای برقی

حتی اگر با عملکرد درونی وسایل نقلیه دیزلی یا بنزینی آشنایی داشته باشید به این معنی نیست که قطعا می دانید درون موتور یک ماشین برقی چه پروسه ای رخ می دهد. این روزها خودروهای الکتریکی کانون توجهات بسیاری از کشورها قرار گرفته اند و دولت ها نیز مردم را به استفاده از چنین محصولاتی تشویق می کنند.

از این رو خوب است که درباره خودروهای برقی اطلاعات کاملی کسب کنیم. هر چند به نظر می رسد که بیشتر افراد به استفاده از خودروهای برقی متمایل هستند ولی اکثرا با دیده تردید به نحوه عملکرد این خودروها می نگرند. برای این افراد جای سوال است که اجزاء خودروهای برقی شامل چه قطعاتی می شوند؟ فرق سواری این خودروها با خودروهای معمولی در چیست؟ طرز کار سیستم خودروهای برقی به چه صورت است؟ برای دانستن پاسخ این سوالات و بیشتر با ادامه مطلب همراه ما باشید.

آشنایی با خودروی برقی

خودروی برقی (EV)؛ خودرویی است که از یک یا چند موتور برقی نیروی خود را به دست می آورد. این پیشرانه برقی یا الکتریکی توسط باتری های قابل شارژ به کار می افتد. باتری هایی که به طور معمول زیر کف خودرو تعبیه می شوند. در یک وسیله نقلیه برقی وقتی راننده پدال گاز را فشار داد، باتری آن برق را به استاتور رسانده و سبب چرخش روتور می گردد.

در ادامه انرژی مکانیکی برای چرخاندن چرخ دنده های ماشین فراهم می شود. وقتی چرخ دنده ها به چرخش درآمدند، چرخ ها نیز خواهند چرخید. همه این فرایند تنها در چشم برهم زدنی و بدون احتراق سوخت فسیلی روی می دهد. قابل ذکر است خودروهای برقی متفاوت از خودروهای هیبریدی و پلاگین هیبریدی می باشند، چرا که قسمت درون سوز بنزینی یا دیزلی ندارند.

برای شارژ مجدد باتری خودرو برقی باید دو شاخه را به سوکت خانگی یا شبکه شارژ عمومی وصل نمود. خودروهای الکتریکی هر روز در حال محبوب تر شدن هستند زیرا فاقد آلایندگی بوده و به عنوان خودروهای پاک شناخته می شوند. این خودروها دی اکسید کربن یا ذرات آلاینده ای را تولید نکرده تا در گرم شدن کره زمین توسط این آلاینده ها تاثیری نداشته باشند. به عبارتی خودروی برقی بر کیفیت هوای شهرها تاثیر منفی نخواهد داشت.

خودرو برقی شامل قطعات زیر می باشد.

موتور:

موتور برقی جایگزین نسخه های درون سوز شده است.

رادیاتور:

برخی خودروهای برقی دارای رادیاتور می باشند. البته به جای خنک کردن موتور درون سوز، کار خنک سازی قطعات دیگر مانند باتری ها را انجام می دهند. موتور برقی گرمای چندانی تولید نمی کند و به رادیاتور نیاز ندارد.

ترمز:

هر چند سیستم خودروهای برقی فاقد موتور درون سوز است ولی به ترمز نیاز دارد.

بخاری:

موتور برقی تقریبا گرمای نداشته از این رو برای گرم شدن کابین یک بخاری مستقل در نظر گرفته شده است.

قابل ذکر است خودروی برقی فاقد هر نوع گاز خروجی اگزوز می باشد از این رو به قطعه مبدل کاتالیتیک نیاز ندارد. در ضمن چون این خودرو موتور درون سوز ندارد که به روغن و روانکاری نیاز داشته باشد، پیشرانه آن تنها دارای یک قطعه متحرک می باشد. همچنین همانطور که اشاره شد چون خودروی الکتریکی گازی تولید نمی کند از این رو فاقد قطعه اگزوز می باشد.

پیشرانه های برقی و طرز کار آن ها

اصلی ترین قسمت در هر خودروی برقی، پیشرانه آن می باشد. این پیشرانه سبب راه اندازی چرخ ها می شود. ممکن است تصور شود که پیشرانه برقی مساوی با پیشرانه بنزینی یا دیزلی است ولی تفاوت های بسیار مهمی در اینجا وجود دارد. به طور آشکار پیشرانه برقی از سوخت فسیلی استفاده نمی کند و به جای آن انرژی برقی موجود در باتری را استفاده می کند.

یک پیشرانه برقی خیلی ساده است در حالی که پیشرانه های درون سوز صدها قطعه متحرک داشته که به طور هماهنگ با یکدیگر عمل می کنند. این موضوع سبب شده موتور الکتریکی بسیار قابل اطمینان تر بوده و تعمیر راحتتری داشته باشد. در موتور برقی ممکن است جریان متناوب و جریان مستقیم وجود داشته باشد.

جریان مستقیم هنگامی که بار الکتریکی تنها در یک جهت جریان دارد ایجاد می شود و جریان متناوب به طور دوره ای جهت را معکوس می نماید. موتوری که با جریان مستقیم کار می کند در وسیله نقلیه برقی دیده می شود. اما تنها به عنوان موتورهای کوچک که برای برف پاک کن و شیشه های برقی بکار می رود. ولی این موتورها برای رانندگی خود خودرو به کار گرفته نمی شوند.

به طور کلی برای کشش یک وسیله نقلیه، موتور AC بکار گرفته می شود. دو نوع موتور برقی AC جهت ایجاد کشش خودرو برقی وجود دارد آسنکرون یا ناهمزمان و سنکرون یا همزمان. هر یک از این موتورها نقاط قوت و ضعف خود را دارند. پیش از این که این موتورها روشن شوند ، برق مورد نیاز باید پیش از رسیدن به مقصد نهایی به عنوان کشش چند مرحله را طی کند.

سیستم موتور خودروهای برقی جریان متناوب را دیگر انواع موتورهای برقی اشتباه نگیرید زیرا که می تواند با توجه به این که مستقیما به شبکه وصل هستید یا از نوع خاصی از ایستگاه شارژ استفاده می کنید، می توانید جریان متناوب یا مستقیم را بکار گیرید. در صورتی که موتور خودرو از جریان متناوب یا AC استفاده می کند باتری باید برق خود را به طور مستقیم یا DC دریافت نماید.

به این ترتیب تبدیل از جریان متناوب به جریان مستقیم درون یا بیرون از خودرو نیاز است. برق مورد استفاده از شبکه همواره متناوب بوده و بعد توسط شارژ داخلی خودرو عبور کرده و برق را به باتری می رساند. ولی ایستگاه های شارژ سریع که می توان در بزرگراه ها، پارکینگ ها و خیابان های شهر پیدا کرد فرایند تبدیل جریان متناوب به مستقیم را خودکار انجام می دهند.

به این مفهوم که انرژی باتری مستقیما به طور جریان مستقیم به ماشین رسیده و آن ها سریعتر از پریزهای برق متناوب می باشند ولی فضای زیادی را اشغال می کنند. حال چگونه خودرو برق مستقیم را برای پیشرانه خود به جریان متناوب تبدیل می کند. در پاسخ باید گفت این کار توسط اینورتر صورت می گیرد.

طول عمر پیشرانه های برقی

طول عمر پیشرانه های برقی به متغیرهای زیادی وابسته است. در حالت ایده آل، طول عمر مطلوب پیشرانه های برقی بین ۱۵-۲۰ سال تخمین زده شده است. نسبت به پیشرانه های احتراقی، یک موتور برقی دارای قطعات کمتری می باشد. به این مفهوم که هزینه های تعمیر و نگهداری آن کمتر شده و فرایند آن نیز راحت تر می باشد.

تفاوت کلیدی در تعداد پیشرانه های استفاده شده در سیستم خودروهای برقی می باشد. در حالی که تقریبا تمام خودروهای درون سوز فقط از یک پیشرانه بهره می گیرند ولی  سیستم خودروهای برقی به این صورت است که می توانند بیش از یک پیشرانه داشته باشند.

به این ترتیب خودرو برقی با یک پیشرانه معمول تر می باشد و از جمله آن ها می توان به نیسان لیف، رنو ZOE و نسخه های کم توان تر تسلا اشاره داشت. البته بعضی مدل های قوی تر تسلا مانند جگوار آی پیس و پورشه تایکان از دو پیشرانه بهره می برند که یکی در اکسل جلویی و دیگری در اکسل عقب تعبیه شده است.

پیشرانه های برقی قدرت خود را به شیوه بسیار متفاوتی نسبت به پیشرانه های درون سوز ارائه می دهند. در صورتی که پیشرانه درون سوز باید صدها هزار باز دوران نماید تا بتواند حداکثر توان و گشتاورش را ارائه دهد ولی یک پیشرانه برقی دقیقا از لحظه چرخش حداکثر نیروی خود را عرضه می کند و این به مفهوم شتاب گیری قوی به محض فشار پدال گاز می باشد. مزیت مهم خودروی برقی همین شتاب گیری قوی آن ها است.

باتری خودروی برقی

باتری مهمترین قسمت سیستم خودروهای برقی می باشد. این باتری است که شعاع حرکتی، زمان شارژ و سایز فاکتورهای سواری یک خودروی برقی را معین می کند. از این رو مجموعه باتری خودروهای برقی قسمت عظیم سرمایه گذاری و هزینه ها را در بر می گیرد.

در ضمن به این خاطر است که خودروی برقی معمولا گران قیمت تر از مدل های بنزینی یا دیزلی هستند. همچنین تعمیر و تعویض باتری فرایند بسیار هزینه بری می باشد. باتری موجود در خودروی الکتریکی معمولا از نوع لیتیوم یونی هستند و این باتری ها را می توان در لپ تاپ یا گوشی های هوشمند نیز مشاهده کرد.

باتری لیتیوم یونی به دلیل نسبت توان به وزن بهتر نسبت به دیگر باتری ها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال یک مجموعه باتری هنوز هم خیلی سنگین هستند از این رو تا حد ممکن در ارتفاع پایین و کف ماشین قرار می گیرند. این موضوع به هندلینگ خودرو کمک نموده و سبب می شود خودرو در زمان تغییر جهت حرکت ثابت بماند.

باتری با وصل نمودن به دوشاخه می توان شارژ کرد . بیشتر مالکان خودروهای برقی این کار را در منزل انجام می دهند. از این رو باید یک شب تا صبح خودرو به دوشاخه وصل باشد و این کار می تواند با سوکت استاندارد خانگی یا شارژ وال باکس صورت گیرد. با شارژ خودرو در محل کار خود شاید میزان شعاع حرکتی روزانه خود را به دست بیاورید.

اگر به شارژ سریع نیاز داشته باشید باید به شبکه های شارژ عمومی با شارژرهای سریعتر مراجعه نمایید. البته این کار ممکن است کمی دشوار باشد زیرا ممکن است جایگاه های شارژ شلوغ بوده و یا اینکه کانکتور مناسب خودروی شما را نداشته باشند. سیستم خودروهای برقی با باتری های مختلفی عرضه می شوند.

هر چه ظرفیت باتری زیاد باشد شعاع حرکتی نیز بیشتر خواهد شد. بیشتر خودروهای برقی دارای حداقل برد ۱۶۰ کیلومتر هستند و بهترین خودروهای برقی شعاع  ۴۸۰ کیلومتر را نیز رد می کنند. دقت کنید که برد اعلام شده در بهترین شرایط رانندگی اندازه گیری شده و میزان برد واقعی به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد.

از جمله آن ها شرایط جاده ای، ترافیک، حالت رانندگی و میزان استفاده از تجهیزاتی مانند سیستم تهویه مطبوع، برف پاک کن، پخش کننده صوتی و … می باشد. در آب و هوای گرم باید بتوان به برد اعلامی نزدیک شد، ولی در هوای سرد راندمان باتری به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند.

رانندگی و قابلیت اطمینان با خودروی برقی

این تصور که خودروی برقی اتومات است از نظر فنی اشتباه است. راندن خودروهای برقی مشابه خودروی معمولی بوده و به صورت ساده حالت درایو را انتخاب کرده و توسط پدال گاز و ترمز خودرو کنترل می شود. البته خودروهای اتومات با تعویض دنده این کار را انجام می دهند ولی خودروی برقی فاقد تعویض دنده می باشد.

پیشرانه های برقی بسیار سریعتر(۲۰ هزار دور) از پیشرانه های درون سوز (۵-۷ هزار دور) دوران دارند و ضمنا میزان پرفورمنس قابل استفاده خودروهای برقی نیز به این اندازه زیاد می باشد. این موضوع به مفهوم عدم نیاز موتور الکتریکی به حضور دنده های متعدد است و آن ها با یک  دنده هم کار خود را انجام می دهند. البته باید دنده با دقت انتخاب شده تا بین شتابگیری و حداکثر سرعت نسبت خوبی بر قرار شود.

در حالت تئوری می توان گفت خودروهای برقی قابل اطمینان تر از خودروهای درون سوز هستند زیرا قطعات متحرک بسیار کمی دارند. البته این به مفهوم بیشتر بودن طول عمر آن ها نبوده زیرا مهم ترین قسمت این خودروها باتری آن است که در طی زمان ظرفیت خود را از دست می دهد و نمی تواند شارژ نگه دارد که این امر برد خودرو را کاهش می دهد.

برای به دست آوردن ایده کلی از طول عمر باتری خودرو خود می توانید به گارانتی کارخانه آن مراجعه نمایید و معمولا بین ۶-۱۰ سال است که در حالت نرمال ۸ سال خواهد بود. توصیه می شود اگر در حال خرید خودرو برقی کارکرده هستید حتما از وضعیت باتری آن اطمینان حاصل نمایید. به این صورت که بعد از شارژ کامل باتری به برد خودرو توجه کنید تا در شرایط منطقی و نزدیک به برد اعلام شده باشد.

پس از آشنایی با طرز کار سیستم خودروهای برقی شما می توانید برای آشنایی با نحوه کار باتری خودرو و نحوه عملکرد توربو شارژر روی لینک ها کلیک کنید.

منبع : آرگا