با پیشرفت تکنولوژی و پیشرفت‌های جدید وسایل نقلیه الکتریکی (EV) ها عموماً در دسترس‌تر هستند، جای تعجب نیست که چرا محبوبیت خودروهای الکتریکی رو به افزایش است. امروزه مصرف کنندگان گزینه های بیشتری نسبت به قبل دارند. از شاسی بلندهای کراس اوور (crossover)برقی گرفته تا خودروهای جمع و جور، کامیون‌ها و موارد دیگر، طیف متنوعی از انتخاب‌ها برای تقریباً هر سلیقه و بودجه‌ای وجود دارد.
حدود 239000 خودروی برقی باتری دار (BEV) بدون آلایندگی در جاده های بریتانیا وجود دارد – که تا سال 2020 تنها بیش از 100,000 تای آنها به همراه 259,000 خودروی هیبریدی اتصال برقی و 629,000 هیبریدی معمولی ثبت شده اند.
سال گذشته تقاضا برای BEV های جدید تقریباً سه برابر شد، در حالی که فروش دیزلی و بنزینی به ترتیب 56 درصد و 40 درصد کاهش یافت.
به نظر می رسد افزایش تقاضا برای خودروهای الکتریکی همچنان ادامه داشته باشد، زیرا تا سال 2030 به سمت ممنوعیت فروش خودروها و وانت های بنزینی و دیزلی جدید پیش می رویم.
بسیاری از ما در حال برنامه ریزی برای خرید اتوموبیل برقی در هنگام تعویض ماشین خود هستیم، که نشان دهنده تمایل روزافزون برای انتخاب مدلی با آلایندگی صفر است.
تحرک الکتریکی شامل خودروهای سبک، وسایل نقلیه الکتریکی متوسط و سنگین، دستگاه های ریزموبایل الکتریکی و وسایل نقلیه ترانزیت است. بازار خودروهای برقی به سرعت در حال تحول است و مدل‌های موجود در طیف وسیعی از انواع خودرو، از خودروهای کامپکت و سدان گرفته تا خودروهای کاربردی اسپرت (SUV) و کامیون‌های پیکاپ در دسترس هستند. برخی از خودروهای الکتریکی صرفاً با باتری کار می کنند، در حالی که برخی دیگر مدل های هیبریدی اتصال برقی با موتور الکتریکی و موتور درون سوز کار می کنند. این بخش به طور خلاصه بر انواع مختلف خودروهای الکتریکی و انواع زیرساخت های شارژ می پردازد.
خودروی برقی Electric vehicle (EV)
انواع مختلفی از وسایل نقلیه الکتریکی وجود دارد. این یک اصطلاح کلی برای هر نوع خودروی برقی است، از الکتریکی خالص گرفته تا خودرویی که از باتری برای افزایش کارایی یا عملکرد استفاده می کند.
اما بیشتر با یک وسیله نقلیه الکتریکی با استفاده از باتری (BEV) مرتبط است.
انواع خودروهای برقی
چهار نوع خودروی برقی وجود دارد:
- وسیله نقلیه الکتریکی با باتری Battery Electric Vehicle (BEV): این نوع خودروکاملاً با برق کار می کند. و در مقایسه با هیبرید و خودروی اتصال برقی دوگانه‌سوز کارآمدتر هستند.
- خودروی الکتریکی هیبریدی Hybrid Electric Vehicle (HEV): این وسیله نقلیه هم از موتور درون سوز (معمولاً بنزینی) و هم از پیشرانه موتور با باتری استفاده می کند. موتور بنزینی هم برای رانندگی و هم برای شارژ وقتی باتری خالی است استفاده می شود. این خودروها به اندازه خودروهای هیبریدی تمام الکتریکی یا خودروی اتصال برقی دوگانه‌سوز کارآمد نیستند.
- خودروی اتصال برقی دوگانه‌سوز Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV): هم از موتور درون سوز و هم از باتری شارژ شده از یک سوکت خارجی استفاده می کند (آنها دوشاخه دارند). این بدان معناست که باتری خودرو را می توان به جای موتور با برق شارژ کرد. PHEV ها کارآمدتر از HEV ها هستند اما کارایی کمتری نسبت به BEV ها دارند.
- خودروی الکتریکی پیل سوختی Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV): انرژی الکتریکی از انرژی شیمیایی تولید می شود. به عنوان مثال، یک FCEV هیدروژنی.
معماری سیستم 4 نوع خودروی برقی به شرح زیر است:
خودروی الکتریکی باتری دار Battery Electric Vehicles (BEVs)
BEV احتمالاً اولین چیزی است که وقتی به یک ماشین الکتریکی فکر می کنید به ذهن شما خطور می کند.
BEV ها به جای موتور بنزینی یا دیزلی، دارای یک موتور الکتریکی هستند که با باتری کار می کنند و می توانند از یک پریز برق استاندارد در خانه شما برای شارژ مجدد یا یک ایستگاه شارژ عمومی استفاده کنند. پریزهای شارژ سریع نیز برای سازندگان خودرو در دسترس هستند و همچنین می توانند توسط یک برقکار ماهر در خانه شما نصب شوند تا ماشین شما سریعتر شارژ شود.
وسایل نقلیه الکتریکی با باتری (BEV) که به عنوان وسایل نقلیه تمام الکتریکی “All-Electric Vehicles” (AEV) نیز شناخته می شوند، فقط با برق کار می کنند و از یک منبع انرژی خارجی شارژ می شوند. آنها توسط یک یا چند موتور الکتریکی که توسط پک های باتری قابل شارژ تغذیه می شوند به حرکت در می آیند.
محدوده رانندگی الکتریکی به عوامل مختلفی از جمله اندازه باتری بستگی دارد. تقریباً همه BEV ها می توانند حداقل 100 مایل را با شارژ طی کنند، و بسیاری از وسایل نقلیه جدید که در بازار عرضه می شوند، برد تمام الکتریکی 200-300 مایل یا بیشتر را ارائه می دهند. اتوبوس های باتری دار مانند BEB و ESB از جمله BEV ها هستند.
به عنوان مثال، MINI Electric دارای یک باتری 32.6 کیلووات ساعتی است که می تواند مسافتی را تا 145 مایل ارائه دهد، در حالی که باتری 100 کیلووات ساعتی در تسلا مدل S Long Range می تواند به 412 مایل برسد.
BEV ها به عنوان EV های برقی یا خالص نیز شناخته می شوند. آنها از یک موتور الکتریکی استفاده می کنند و تنها با باتری کار می کنند، به این معنی که آلایندگی ناشی از رانندگی در آنها صفر می باشد، بنابراین لوله اگزوز ندارند.
BEV ها همچنین می توانند مقداری شارژ را با سیستم ترمز احیا کننده جذب کنند. این بدان معناست که انرژی جنبشی ایجاد شده از ترمز به نیروی الکتریکی تبدیل می شود که می تواند ماشین را شارژ کند.
این نوع خودروی برقی تنها با باتری برقی و بدون قطعات موتور گازی تغذیه می شود. اکثر BEV ها قابلیت شارژ سریع و شارژ L2 را دارند.
وسایل نقلیه الکتریکی با استفاده از فناوری BEV به طور کامل بر روی یک پیشرانه الکتریکی با باتری کار می کنند. برق مورد استفاده برای رانندگی خودرو در یک پک بزرگ باتری ذخیره می شود که می تواند با وصل کردن به شبکه برق شارژ شود. پک باتری شارژ شده سپس نیروی یک یا چند موتور الکتریکی را برای راه اندازی خودروی الکتریکی تامین می کند.
وسایل نقلیه الکتریکی با باتری که BEV نیز نامیده می شوند و اغلب به آنها EV (Electric Vehicles) گفته می شود، وسایل نقلیه تمام الکتریکی با باتری های قابل شارژ و بدون موتور بنزینی هستند. تمام انرژی برای راه اندازی وسیله نقلیه از پک باتری تامین می شود که از شبکه شارژ می شود. BEV ها وسایل نقلیه ای با آلایندگی صفر هستند، زیرا هیچ گونه انتشار مضر خروجی اگزوز یا خطرات آلودگی هوا ناشی از وسایل نقلیه سنتی بنزینی ایجاد نمی کنند.
اجزای اصلی BEV
موتور الکتریکی، اینورتر، باتری، ماژول کنترل، رانشگر (دستگاهی که نیروی چرخشی موتور را به چرخ ها انتقال می دهد).
اصول کار BEV
برق موتور الکتریکی از باتری DC به AC تبدیل می شود. با فشار دادن شتاب دهنده، سیگنالی به کنترل کننده ارسال می شود. کنترل کننده با تغییر فرکانس برق AC از اینورتر به موتور، سرعت خودرو را تنظیم می کند. سپس موتور متصل می شود و از طریق یک چرخ دنده به چرخش چرخ ها منجر می شود. اگر ترمز فشار داده شود یا سرعت خودروی الکتریکی کاهش یابد، موتور تبدیل به دینام می شود و نیرو تولید می کند که به باتری بازگردانده می شود.
نمونه هایی از BEV
MG ZS, TATA Nexon, TATA Tigor, Mahindra E20 plus, Hyundai Kona, Mahindra Verito.
خودروی الکتریکی هیبریدی Hybrid Electric Vehicle (HEV)
HEV ها با ترکیبی از بنزین یا گازوئیل و باتری کار می کنند. این خودروی برقی یک موتور درون سوز معمولی (ICE) را با یک موتور الکتریکی ترکیب می کند. این خودروها برای شارژ مجدد به برق وصل نمی شوند.
این خودروها بعنوان وسایل نقلیه کم آلاینده که از موتور الکتریکی برای کمک به موتورهای گازسوز که تمام انرژی آنها از بنزین تامین می شود استفاده می شوند.
مانند BEV ها، HEV ها از سیستم ترمز احیا کننده برای شارژ مجدد باتری استفاده می کنند. در حالی که هنوز نیاز به پر کردن بنزین دارید، هر باک شما در مقایسه با خودرونی بنزینی بیشتر قابل استفاده خواهد بود.
HEV ها به عنوان هیبرید سری یا هیبرید موازی نیز شناخته می شوند. HEV ها دارای پیشرانه و موتور الکتریکی هستند. پیشرانه از سوخت انرژی می گیرد و موتور از باتری ها برق می گیرد. گیربکس به طور همزمان توسط پیشرانه و موتور الکتریکی می چرخد. سپس این چرخ ها را به حرکت در می آورد.
وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی یا HEV ها دارای موتور گازسوز و موتور الکتریکی برای حرکت خودرو هستند. تمام انرژی برای باتری از طریق ترمز احیا کننده به دست می آید که در غیر این صورت انرژی از دست رفته در ترمز را برای کمک به موتور بنزینی در هنگام شتاب گیری جبران می کند. در خودروهای موتور درون سوز سنتی، انرژی ترمز معمولاً به صورت گرما در لنت ترمز و روتور از بین می رود. هیبریدهای معمولی نمی توانند برای شارژ مجدد به شبکه وصل شوند و نمی توانند با EVgo شارژ شوند.
اجزای اصلی HEV
پیشرانه، موتور الکتریکی، پک باتری با کنترل و اینورتر، مخزن سوخت، ماژول کنترل
اصول کار HEV
مخزن سوخت مانند یک ماشین معمولی انرژی موتور را تامین می کند. باتری ها با موتور الکتریکی کار می کنند. هم پیشرانه و هم موتور الکتریکی می توانند همزمان گیربکس را بچرخانند.
نمونه هایی از HEV
پیشرانه، موتور الکتریکی، پک باتری با کنترل و اینورتر، مخزن سوخت، ماژول کنترل
خودروهای ترکیبی الکتریکی قابل اتصال به شبکه (برق) Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) پلاگین هیبرید
همانند HEV ها، PHEV ها با ترکیبی از بنزین یا سوخت دیزل و باتری تغذیه می شوند. تفاوت اصلی این است که شما همچنین می توانید باتری را با استفاده از یک پریز برق استاندارد در خانه یا ایستگاه شارژ عمومی خود شارژ کنید. PHEV ها فقط با استفاده از باتری می توانند مسافت های بیشتری را طی کنند. هنگامی که قدرت باتری کاهش می یابد، از موتور بنزینی یا دیزلی استفاده می شود.
PHEV ها در مدل های فعلی بطور معمول می توانند مسافت های متوسطی از 20 تا 50 مایل را در “حالت EV” فقط با استفاده از باتری طی کنند. این امر مصرف بنزین و انتشار گازهای گلخانه ای آنها را در شرایط معمولی رانندگی کاهش می دهد، زیرا بیشتر سفرها کوتاه هستند.
PHEV ها 14 تا 47 درصد سوخت کمتری نسبت به خودروهای معمولی مصرف می کنند، هنگامی که برق در دسترس نیست در صورتی که باتری آنها کاملاً شارژ شود، PHEV ها می توانند با سوخت معمولی (به عنوان مثال، بنزین یا گازوئیل) کار کنند.
خودروهای ترکیبی الکتریکی قابل اتصال به شبکه برق یا PHEV دارای پیشرانه و موتور الکتریکی برای به حرکت درآوردن خودرو هستند. مانند هیبریدی های معمولی، آنها می توانند باتری خود را از طریق ترمز احیا کننده شارژ کنند. آنها با هیبریدهای معمولی با داشتن باتری بسیار بزرگتر و قابلیت اتصال به شبکه برای شارژ مجدد تفاوت دارند. در حالی که هیبریدهای معمولی می توانند (با سرعت کم) 1 تا 2 مایل قبل از روشن شدن موتور بنزینی حرکت کنند، PHEV ها می توانند از 10 تا 40 مایل قبل از کمک موتورهای بنزینی آن ها حرکت کنند. هنگامی که برد تمام الکتریکی تمام شد، PHEV ها به عنوان هیبریدهای معمولی عمل می کنند و می توانند صدها مایل را با یک مخزن بنزین طی کنند. همه PHEV ها می توانند با شارژر EVgo L2 شارژ شوند، اما اکثر PHEV ها قادر به پشتیبانی از شارژ سریع نیستند.
این مدل خودروی برقی شبیه به هیبریدی، اما با باتری بزرگتر و موتور الکتریکی و دارای مخزن بنزین و درگاه شارژ می باشد و همچنین می توان آن را با استفاده از شارژرهای L2 شارژ کرد.
PHEV ها به عنوان هیبریدهای سری نیز شناخته می شوند. شما می توانید از بین سوخت ها، سوخت معمولی (مانند بنزین) یا سوخت جایگزین (مانند بیودیزل) را انتخاب کنید. همچنین می توان آن را با یک پک باتری قابل شارژ تغذیه کرد. باتری را می توان به صورت خارجی شارژ کرد.
بسیاری از مردم PHEV ها را به عنوان نوعی پله ای در مسیر حرکت به سمت برق خالص می دانند.
با شارژ کامل، می‌توانید در صورت نیاز به سفر دورتر، با موتور بنزینی یا دیزلی موجود، برد کافی برای تکمیل رفت‌وآمد روزانه خود با نیروی الکتریکی را داشته باشید.
یک PHEV معمولاً در حالت برقی شروع به کار می کند و تا زمانی که پک باتری تمام شود با برق کار می کند.
مزایای یک PHEV توانایی انجام سفرهای کوتاه تر در حالت برقی، شبکه ایمنی موتور معمولی برای سفرهای طولانی تر، انتشار CO2 کمتر نسبت به مدل های بنزینی یا دیزلی می باشد.
این خودروها گران‌تر از خودروهای معمولی هستند و وزن باتری‌ها در راندمان کلی، به‌ویژه در بزرگراه‌ها، افت می‌کند.
PHEV ها حداقل در 2 حالت می توانند اجرا شوند:
- حالت تمام الکتریکی که در آن موتور و باتری تمام انرژی خودرو را تامین می کنند
- حالت هیبریدی، که در آن هم از برق و هم بنزین یا دیزل استفاده می شود
اجزای اصلی PHEV
موتور الکتریکی، پیشرانه، اینورتر، باتری، مخزن سوخت، ماژول کنترل، شارژر باتری (در صورتی که مدل در داخل یا سوار باشد)
اصول کار PHEV
PHEV ها در حالت تمام الکتریکی راه اندازی می شوند و تا زمانی که پک باتری آنها تمام شود از برق استفاده می کنند. هنگامی که باتری خالی می شود، موتور کار را به دست می گیرد و خودرو به عنوان یک هیبریدی معمولی و غیر قابل اتصال به برق کار می کند. PHEV ها را می توان با وصل کردن به منبع برق خارجی، موتور یا ترمز احیا کننده شارژ کرد. هنگامی که ترمز اعمال می شود، موتور الکتریکی به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و از انرژی برای شارژ باتری استفاده می کند. قدرت موتور توسط موتور الکتریکی تکمیل می شود. در نتیجه، می توان از موتورهای کوچکتر استفاده کرد و بازده سوخت خودرو را بدون کاهش عملکرد افزایش داد.
نمونه هایی از PHEV
Porsche Cayenne S E-Hybrid, BMW 330e, Porsche Panamera S E-hybrid, Chevy Volt, Chrysler Pacifica, Ford C-Max Energi, Mercedes C350e, Mercedes S550e, Mercedes GLE550e, Mini Cooper SE Countryman, Ford Fusion Energi, Audi A3 E-Tron, BMW i8, BMW X5 xdrive40e, Fiat 500e, Hyundai Sonata, Kia Optima, Volvo XC90 T8.
خودروی الکتریکی پیل سوختی Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV)
وسایل نقلیه الکتریکی پیل سوختی (FCEVs) از یک فرآیند الکتروشیمیایی بسیار کارآمد برای تبدیل هیدروژن به الکتریسیته استفاده می‌کنند که موتور الکتریکی را نیرو می‌دهد. FCEV های موجود در بازار، امروزه برای شارژ مجدد باتری خود از منبع خارجی طراحی نشده اند. در عوض، سوخت آنها با گاز هیدروژن فشرده شده است که در مخزن خودرو ذخیره می شود.
این جعبه ابزار از اصطلاح “EV” برای اشاره به BEV و PHEV استفاده می کند، زیرا این وسایل نقلیه می توانند از منابع خارجی شارژ شوند. این جعبه ابزار اساساً بر خودروهای برقی متمرکز است و به HEV و FCEV پرداخته نمی‌شود.
FCEV ها سوخت را از طریق یک واکنش الکتروشیمیایی با هیدروژن و اکسیژن به انرژی تبدیل می کنند و نیروی برقی که تولید می کند یک موتور الکتریکی را تغذیه می کند.
FCEV ها یک فناوری نوظهور در استرالیا هستند و هنوز برای استفاده روزمره در دسترس نیستند.
FCEV ها به عنوان وسایل نقلیه بدون آلایندگی نیز شناخته می شوند. آنها از “فناوری پیل سوختی” برای تولید برق مورد نیاز برای راه اندازی خودرو استفاده می کنند. انرژی شیمیایی سوخت مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
اجزای اصلی FCEV
موتور الکتریکی، پشته پیل سوختی، مخزن ذخیره هیدروژن، باتری با مبدل و کنترلر
اصول کار FCEV
FCEV برق مورد نیاز برای راه اندازی این وسیله نقلیه روی خود وسیله نقلیه تولید می کند.
نمونه هایی از FCEV
Toyota Mirai, Riversimple Rasa, Hyundai Tucson FCEV, Honda Clarity Fuel Cell, Hyundai Nexo.
به راهنمای خودروهای با آلایندگی کم و یا آلایندگی صفر نگاهی بیندازید:
- خودروهای هیبریدی
- خودروهای الکتریکی
- خودروهای پیل سوختی هیدروژنی
