باتری خودروهای برقی چیست و چگونه کار می کند +عکس

باتری قلب یک وسیله نقلیه برقی است و هنوز هم برای بسیاری از ما همچنان در هاله ای از ابهام است! باتری چگونه کار می کند؟ کجا و برای چه مدت باید آن را شارژ کنید؟ طول عمر آن چقدر است؟ چگونه آن را بازیافت می کنند؟
باتری قلب یک وسیله نقلیه برقی است و هنوز هم برای بسیاری از ما همچنان در هاله ای از ابهام است! باتری چگونه کار می کند؟ کجا و برای چه مدت باید آن را شارژ کنید؟ طول عمر آن چقدر است؟ چگونه آن را بازیافت می کنند؟ در ادامه با مجله رنو ایران همراه باشید تا پاسخ این سوالات را به شما بدهیم.

انواع مختلف باتری خودروهای برقی چیست؟

اولین اتومبیل های برقی مجهز به باتری های سنگین سرب-اسید بودند که ظرفیت آنها محدود بود. در دهه 90 میلادی، این باتری ها با نمونه های نیکل-کادمیوم با ظرفیت ذخیره بیشتر جایگزین شدند. بزرگترین مشکل باتری های “Ni-Cd” این بود که به مرور زمان ظرفیت شارژ آنها کاهش می یافت. این نوع باتری ها اکنون به دلیل سمی بودن کادمیوم ممنوع شده اند. مدتی بعد آنها با باتری های نیکل فلز هیدرید “Ni-MH” جایگزین شدند، اما امروزه همه اتومبیل های برقی از فناوری یون لیتیوم استفاده می کنند.

باتری لیتیوم یون

فناوری لیتیوم یون در اوایل دهه 1990 اختراع شد و به سرعت خود را در دنیای الکترونیک مصرفی و سپس در صنعت خودرو تثبیت کرد. این نوع باتری چگالی انرژی بالا و دوام بسیار خوبی را ارائه می دهد و از اثر حافظه نیز رنج نمی برد. با این حال، باتری های لیتیوم یون برای خودروهای برقی باید در یک جعبه محکم محصور شده و توسط پیشرفته ترین تجهیزات الکترونیکی کنترل شوند تا از گرم شدن بیش از حد یا فرار از آن جلوگیری کنند. این، همان نوع باتری است که در خودروهای هیبریدی و الکتریکی رنو پیدا می کنیم.

باتری حالت جامد

یک فناوری بسیار امیدوار کننده! با جایگزینی الکترولیت مایع، باتری جامد جمع و جورتر می شود و در برابر گرما نیز بهتر مقاومت می کند. بنابراین باتری حالت جامد ظرفیت بیشتری را در حجم برابر ارائه می دهد، در حالی که شارژ سریع را نیز قبول می کند. اولین برنامه های تولید انبوه آن اما پیش از سال 2025 انتظار نمی رود.

مسیر تکامل باتری خودروهای برقی

فناوری باتری خیلی سریع پیشرفت کرده است. به عنوان نمونه، رنو ZOE نسخه 5 از یک باتری با همان ابعاد ZOE  اول استفاده می کند، اما ظرفیت آن از 22 به 52 کیلووات ساعت افزایش یافته است – به عبارت دیگر بیش از دو برابر! چنین پیشرفتی باعث افزایش میزان پیمایش خودرو شد و اکنون با چرخه WLTP به 395 کیلومتر می رسد.

باتری خودروی برقی از چه چیزی ساخته شده است؟

یک باتری لیتیوم یونی که در خودروهای برقی مورد استفاده قرار می گیرد از چندین سلول متصل به یکدیگر، یک سیستم مدیریت باتری یا  BMS و یک مدار خنک کننده (با استفاده از هوا یا مایع) تشکیل شده است که همه آنها همه در یک جعبه ضد آب تقویت شده قرار دارند. باتری رنو ZOE با ظرفیت کلی 52 کیلووات ساعت کمتر از 192 سلول ندارد.

باتری در خودروی برقی چگونه کار می کند؟

هر سلول یک باتری شامل دو الکترود غوطه ور در یک مایع رسانا یا همان الکترولیت است. هنگام شارژ مجدد باتری خودروی برقی، شارژر الکترون ها را از الکترود مثبت (آند) به الکترود منفی (کاتد) منتقل می کند. برعکس، وقتی ماشین در حرکت است، موتور خودروی برقی از جریان تولید شده توسط جریان الکترونهایی که از کاتد خارج می شوند، استفاده می کند تا به آند برگردد.

شارژ مجدد باتری خودروهای برقی

چه در خانه و چه در اداره، در خیابان یا بزرگراه، روش های زیادی برای شارژ وسیله نقلیه برقی شما وجود دارد. البته این امکانات بیشتر در کشورهای اروپایی و امریکا توسعه یافته است و هنوز پیشرفت زیادی در کشورمان ایران نداشته است.  در حال حاضر بیش از 200000 ایستگاه شارژ عمومی در اروپا وجود دارد: 33000 ایستگاه در آلمان، نزدیک به 30،000 واحد در فرانسه و تقریبا 25،000 ایستگاه نیز در انگلستان. بین 10-15٪ از این ایستگاه ها شارژ سریع با خروجی زیاد برق را ارائه می دهند. سپس باید تمام ایستگاه های موجود در فضاهای خصوصی (در خانه ، محل کار و غیره) را در نظر بگیرید.

زمان شارژ باتری خودروی برقی چقدر است؟

زمان شارژ اتومبیل برقی مانند پر کردن یک بطری از شیر آب است: هرچه بطریی که می خواهیم آنرا پر کنیم، بزرگتر باشد یا جریان وارد شدن آب به بطری، ضعیف باشد، مدت زمان بیشتری طول می کشد. در همان شارژدهی، شارژ باتری “بزرگ” نسبت به یک باتری کوچکتر بیشتر طول می کشد و در همان ظرفیت، این قدرت خروجی از ایستگاه شارژ است که تفاوت ایجاد می کند.

به عنوان مثال ، بازیابی معادل 100 کیلومتر برد در یک رنو ZOE در خروجی داخلی 7.5 ساعت طول می کشد، اما در ترمینال عمومی با 22 کیلووات فقط 45 دقیقه و در ایستگاه شارژ سریع 50 کیلووات DC فقط 21 دقیقه طول می کشد!

همچنین، یکی از نقاط قوت رنو ZOE (از مدل 2019) شارژر کملیون است که از شارژ سریع 50 کیلووات جریان مستقیم (DC) و همچنین شارژ سریع جریان متناوب (AC) تا 22 کیلووات پشتیبانی می کند؛ یک خروجی برق اغلب در ایستگاه های شارژ عمومی کنار خیابان یافت می شود اما بسیاری از وسایل نقلیه برقی نمی توانند از آنها به طور کامل بهره مند شوند.

رنو ZOE به لطف تنوع شارژر خود می تواند بیشترین انرژی را از اتصالات و ایستگاه هایی که معمولاً در فضاهای عمومی و خصوصی یافت می شوند، بدست آورد: در خانه، محل کار، پارکینگ فروشگاه، اطراف شهر، بزرگراه و غیره.

عمر باتری خودروهای برقی چقدر است؟

با استفاده از چرخه های شارژ کامل و خالی، سرانجام باتری یک ماشین الکتریکی فرسوده می شود و ظرفیت انرژی خود را از دست می دهد. با این حال، شیب این کاهش ظرفیت بسیار کند است و تخمین زده می شود که یک وسیله نقلیه برقی پس از ده سال به طور متوسط 75٪ ظرفیت خود را حفظ کند. در واقع، باتری یک ماشین برقی طوری طراحی شده است که به اندازه خود خودرو دوام می آورد.

هزینه تعویض باتری خودروی برقی چقدر است؟

تا به امروز، باتری های لیتیوم یون همچنان بخشی گران از خودروی برقی هستند. به عنوان مثال، باتری یک رنو ZOE  (با ظرفیت 52 کیلووات ساعت) بسته به کشور حدود 8000 یورو قیمت دارد. با این حال، به لطف پیشرفت های فن آوری، هزینه باتری های ماشین برقی به صورت مداوم کاهش می یابد.

بازیافت باتری ها

یک باتری اتومبیل برقی حاوی بسیاری از مواد با ارزش است: لیتیوم، کبالت، نیکل، آلومینیوم و … بنابراین بهتر است این کار را با یافتن کاربردهای جدید، با تقاضای کمتری برای باتری ها شروع کنید و بدین ترتیب عمر دوم را به آنها ارائه دهید.

باتری برای ذخیره انرژی ثابت

یکی از راه حل های استفاده مجدد از باتری های وسایل نقلیه برقی، سیستم های ذخیره انرژی ثابت است. از آنها می توان برای ذخیره برق تولید شده توسط توربین های بادی و پانل های خورشیدی استفاده کرد تا در صورت عدم باد یا تابش خورشید، از برق رسانی ثابت اطمینان حاصل شود. چنین تاسیساتی را می توان برای یک خانه واحد، یک ساختمان، یک کارخانه یا حتی یک محله کاملاً راه اندازی کرد. به این ترتیب، ذخیره باتری ثابت می تواند بخشی از منبع برق روزمره شود.

ضمانت باتری خودروی برقی رنو چقدر است؟

برای خرید کامل یک رنو ZOE در اروپا، باتری موجود در خودرو تا 8 سال یا 160،000 کیلومتر، هر کدام که اول فرا رسد، تضمین می شود.

حفظ باتری خودروی برقی در زمستان

باتری ماشین برقی در هوای سرد کارایی کمتری پیدا می کند. در عین حال، در این دوره به دلیل استفاده از گرمایش داخلی تحت فشار خاصی قرار دارد. بنابراین، برای به حداکثر رساندن برد باتری در زمستان، چند قانون را باید رعایت کنید.

در مرحله اول، وقتی ماشین به برق متصل است، از ویژگی پیش گرم سازی خودرو استفاده کنید تا بتوانید فضای داخلی را بدون گرفتن باتری گرم کنید. ثانیا، از حالت اکو (Eco Mode) برای بهینه سازی مصرف انرژی از طریق تنظیم هوشمند شتاب، گرمایش و ترمز استفاده کنید. سرانجام، رفتار رانندگی با حالت اکو را در پیش بگیرید تا بیشترین انرژی ممکن را بازیابی کرده و از ترمز ناگهانی که انرژی زیادی را مصرف می کند، جلوگیری کنید. با استفاده از این تکنیک ها، برد ماشین برقی شما بهینه می شود.