باتری ماشین الکتریکی چگونه کار می کند؟

یک باتری لیتیوم یونی انرژی هر نوع وسیله نقلیه الکتریکی را تامین می کند. از همان ابتدا، خود را به عنوان یک فناوری مرجع در بازار خودروهای الکتریکی تثبیت کرد. چگونه کار می کند؟ متخصصان شبکه IZI by EDF اطلاعات به روز شده ای در مورد عملکرد، ویژگی ها، مزایا و معایب باتری خودروی برقی در اختیار شما قرار می دهند.

خلاصه

باتری خودروی برقی چگونه کار می کند؟

اگر یک لوکوموتیو از بنزین یا گازوئیل به عنوان انرژی استفاده می کند، این امر در مورد وسایل نقلیه الکتریکی صدق نمی کند. آنها مجهز به یک باتری با استقلال متفاوت هستند که باید در ایستگاه شارژ شارژ شود.

هر وسیله نقلیه الکتریکی در واقع به چندین باتری مجهز است:

• باتری اضافی؛
• و یک باتری کششی.

نقش آنها چیست و چگونه کار می کنند؟

باتری اضافی

مانند یک تصویرگر حرارتی، یک وسیله نقلیه الکتریکی دارای یک باتری اضافی است. این باتری 12 ولتی برای تامین انرژی لوازم جانبی خودرو استفاده می شود.

این باتری عملکرد صحیح تجهیزات الکتریکی مختلف مانند:

• پنجره های برقی؛
• رادیو؛
• سنسورهای مختلف یک وسیله نقلیه الکتریکی

بنابراین، خرابی باتری کمکی یک وسیله نقلیه الکتریکی می تواند باعث خرابی های خاصی شود.

باتری کششی

عنصر مرکزی یک وسیله نقلیه الکتریکی، باتری کششی، نقش اساسی را ایفا می کند. در واقع، انرژی شارژ شده را در ایستگاه شارژ ذخیره می کند و در حین سفر، برق موتور الکتریکی را تامین می کند.

عملکرد باتری کششی بسیار پیچیده است، بنابراین این عنصر یکی از گران ترین اجزای یک وسیله نقلیه الکتریکی است. این هزینه همچنین در حال حاضر مانع توسعه حمل و نقل الکتریکی در سراسر جهان شده است. برخی از فروشندگان هنگام خرید خودروی برقی، قرارداد اجاره باتری کششی را پیشنهاد می کنند.

باتری لیتیوم یونی تا حد زیادی پرکاربردترین نوع باتری در خودروهای الکتریکی است. به دلیل دوام، عملکرد و سطح ایمنی آن، واقعاً فناوری مرجع برای اکثر تولید کنندگان است.

با این حال، انواع مختلفی از باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی وجود دارد:

• باتری نیکل کادمیوم؛
• باتری نیکل هیدرید فلز؛
• باتری لیتیومی؛
• باتری لیتیوم یون.

جدول خلاصه مزایای باتری های مختلف برای خودروهای برقی

انواع مختلف باتری	مزایا
نیکل کادمیوم	باتری سبک وزن با عمر مفید عالی.
هیدرید فلز نیکل	باتری سبک وزن با آلودگی کم و ظرفیت ذخیره انرژی بالا.
لیتیم	شارژ و دشارژ پایدار ولتاژ نامی بالا جرم و چگالی انرژی حجمی قابل توجه.
یون لیتیوم	انرژی ویژه و حجمی بالا.

جدول خلاصه معایب باتری های مختلف برای خودروهای برقی

انواع مختلف باتری	محدودیت ها
نیکل کادمیوم	از آنجایی که سطح سمیت کادمیوم بسیار بالا است، دیگر از این ماده استفاده نمی شود.
هیدرید فلز نیکل	مواد گران است. سیستم خنک کننده برای جبران افزایش دما متناسب با بار مورد نیاز است.
لیتیم	بازیافت لیتیوم هنوز به طور کامل تسلط پیدا نکرده است. باید مدیریت برق خودکار وجود داشته باشد.
یون لیتیوم	مشکل اشتعال پذیری

عملکرد باتری

قدرت موتور الکتریکی بر حسب کیلووات (کیلووات) بیان می شود. از سوی دیگر، یک کیلووات ساعت (کیلووات ساعت)، انرژی را که باتری یک وسیله نقلیه الکتریکی می تواند ارائه دهد، اندازه گیری می کند.

قدرت یک موتور حرارتی (بیان شده بر حسب اسب بخار) را می توان با قدرت یک موتور الکتریکی که بر حسب کیلووات بیان می شود مقایسه کرد.

با این حال، اگر می خواهید روی یک وسیله نقلیه الکتریکی با طولانی ترین عمر باتری سرمایه گذاری کنید، باید به اندازه گیری کیلووات ساعت روی بیاورید.

عمر باتری

بسته به مدل وسیله نقلیه الکتریکی شما، برد آن می تواند به طور متوسط ​​از 100 تا 500 کیلومتر باشد. در واقع، باتری کم برای استفاده روزمره ساده از یک وسیله نقلیه الکتریکی برای هدایت کودکان به مدرسه یا کار در نزدیکی کافی است. این نوع حمل و نقل ارزان تر است.

به غیر از مدل های پایه یا میان رده، مدل های رده بالایی نیز وجود دارند که قیمت بسیار بالاتری دارند. قیمت این خودروها تا حد زیادی تحت تاثیر عملکرد باتری است.

البته این نوع خودروی برقی بسته به سبک رانندگی، نوع جاده، شرایط آب و هوایی و غیره می تواند تا 500 کیلومتر را طی کند.

به منظور حفظ استقلال باتری خود در یک سفر طولانی، متخصصان شبکه IZI by EDF به ویژه به شما توصیه می کنند که رانندگی انعطاف پذیر را انتخاب کنید و از شتاب گیری بیش از حد سریع خودداری کنید.

زمان شارژ باتری

متخصصان شبکه IZI by EDF به ویژه مراقبت خواهند کرد نصب ایستگاه های شارژ خودروهای برقی ... تمام راه حل های شارژ باتری موجود برای وسیله نقلیه الکتریکی خود را با:

• پریز خانگی 220 ولت;
• سوکت شارژ سریع Wallbox;
• و یک ایستگاه شارژ سریع

پریز برق خانگی 220 ولت

در خانه، می توانید یک پریز برق خانگی 220 ولت نصب کنید. زمان شارژ از 10 تا 13 ساعت است. سپس می توانید ماشین خود را یک شبه شارژ کنید تا در طول روز از آن استفاده کنید.

سوکت شارژ سریع Wallbox

اگر سوکت شارژ سریع را انتخاب کنید که به آن Wallbox نیز می‌گویند، زمان شارژ کوتاه می‌شود:

• به مدت 4 ساعت در نسخه 32A;
• برای 8 یا 10 ساعت در نسخه 16A.

ایستگاه شارژ سریع

در پارکینگ های کاندومینیوم یا در پارکینگ سوپرمارکت و تجاری، می توانید ماشین خود را در ایستگاه شارژ سریع نیز شارژ کنید. هزینه این دستگاه البته بالاترین است.

با این حال، زمان شارژ باتری بسیار سریع است: 30 دقیقه طول می کشد.

جدول خلاصه قیمت تجهیزات شارژ باتری خودروهای برقی

نوع تجهیزات شارژ باتری	قیمت (بدون احتساب نصب)
کانکتور شارژ سریع	حدود 600 یورو
ایستگاه شارژ سریع	حدود 900 یورو

باتری لیتیوم یون چگونه کار می کند؟

اصل عملکرد این نوع باتری پیچیده است. الکترون ها در داخل باتری گردش می کنند و اختلاف پتانسیل بین دو الکترود ایجاد می کنند. یک الکترود منفی و دیگری مثبت است. آنها در یک الکترولیت غوطه ور می شوند: یک مایع رسانای یونی.

فاز تخلیه

هنگامی که باتری وسیله نقلیه را تغذیه می کند، الکترود منفی الکترون های ذخیره شده را آزاد می کند. سپس از طریق یک مدار خارجی به الکترود مثبت متصل می شوند. این مرحله تخلیه است.

فاز شارژ

اثر معکوس زمانی رخ می دهد که باتری در یک ایستگاه شارژ یا یک پریز برق تقویت شده سازگار شارژ شود. بنابراین، انرژی منتقل شده توسط شارژر، الکترون های موجود در الکترود مثبت را به الکترود منفی منتقل می کند. 

باتری های BMS: تعریف و عملکرد

نرم افزار BMS (سیستم مدیریت باتری) ماژول ها و عناصر تشکیل دهنده باتری کششی را کنترل می کند. این سیستم مدیریت باتری را کنترل می کند و عمر باتری را بهینه می کند.

هنگامی که باتری از کار می افتد، در مورد BMS نیز همین اتفاق می افتد. با این حال، برخی از تولیدکنندگان EV یک سرویس برنامه ریزی مجدد BMS را ارائه می دهند. بنابراین، یک تنظیم مجدد نرم می تواند وضعیت باتری را در زمان T در نظر بگیرد.

باتری ماشین الکتریکی چقدر قابل اعتماد است؟

باتری لیتیوم یونی به دلیل قابلیت اطمینان آن مشهور است. با این حال، مراقب باشید، به ویژه حالت شارژ می تواند بر دوام آن تأثیر بگذارد. علاوه بر این، عمر باتری و عملکرد در تمام موارد به مرور زمان کاهش می یابد.

وقتی یک ماشین الکتریکی خراب می شود، به ندرت علت آن باتری است. در واقع، در زمستان، به سرعت متوجه خواهید شد که ماشین برقی شما برخلاف یک لوکوموتیو دیزلی، با وجود سرما، مشکلی در راه اندازی ندارد.

چرا باتری های لیتیوم یونی با گذشت زمان خراب می شوند؟

هنگامی که یک وسیله نقلیه الکتریکی کیلومترها را طی می کند، عملکرد باتری به آرامی کاهش می یابد. سپس دو عامل قابل مشاهده است:

• کاهش عمر باتری؛
• زمان شارژ باتری طولانی تر.

باتری خودروی برقی چقدر زود پیر می شود؟

عوامل مختلفی می توانند بر میزان پیری باتری تأثیر بگذارند:

• شرایط ذخیره سازی یک وسیله نقلیه الکتریکی (در گاراژ، در خیابان و غیره)؛
• سبک رانندگی (با ماشین الکتریکی، رانندگی سبز ترجیح داده می شود)؛
• فرکانس شارژ در ایستگاه های شارژ سریع؛
• شرایط آب و هوایی در منطقه ای که بیشتر رانندگی می کنید.

چگونه عمر باتری خودروهای برقی را بهینه کنیم؟

با در نظر گرفتن عواملی که در بالا ذکر شد، می توان عمر مفید باتری کششی را بهینه کرد. در هر زمانی، سازنده یا یک شخص ثالث قابل اعتماد می تواند SOH (وضعیت سلامت) باتری را تشخیص داده و اندازه گیری کند. این اندازه گیری برای ارزیابی وضعیت باتری استفاده می شود.

SOH حداکثر ظرفیت باتری را در زمان آزمایش با حداکثر ظرفیت باتری در زمانی که نو بود مقایسه می کند.

دفع: عمر دوم باتری خودروی الکتریکی

در بخش خودروهای الکتریکی مشکل دفع باتری لیتیوم یون در وسایل نقلیه الکتریکی همچنان یک مشکل بزرگ است. در واقع، اگر یک وسیله نقلیه الکتریکی تمیزتر از لوکوموتیو دیزلی باشد (مشکل تولید هیدروکربن) زیرا از منابع انرژی تجدید پذیر استفاده می کند، برق، بازیافت لیتیوم و بازیافت مشکل ساز است.

مسائل زیست محیطی

باتری یک خودروی الکتریکی می تواند حاوی چندین کیلوگرم لیتیوم باشد. مواد دیگری مانند کبالت و منگنز استفاده می شود. این سه نوع فلز مختلف برای استفاده در ساخت باتری استخراج و پردازش می شوند.

لیتیم

دو سوم منابع لیتیوم مورد استفاده در توسعه باتری خودروهای الکتریکی از بیابان‌های نمک آمریکای جنوبی (بولیوی، شیلی و آرژانتین) می‌آیند.

استخراج و پردازش لیتیوم به مقدار زیادی آب نیاز دارد که در نتیجه:

• خشک شدن آب های زیرزمینی و رودخانه ها؛
• آلودگی خاک؛
• و اختلالات محیطی، مانند افزایش مسمومیت ها و بیماری های جدی جمعیت محلی.

کبالت

بیش از نیمی از تولید کبالت جهان از معادن کنگو تامین می شود. مورد دوم به ویژه در رابطه با:

• شرایط ایمنی معدن؛
• بهره برداری از کودکان برای استخراج کبالت.

تاخیر در بخش بازیافت: توضیحات

اگر باتری لیتیوم یونی از سال 1991 در بخش لوازم الکترونیکی مصرفی فروخته شده است، کانال های بازیافت این مواد خیلی دیرتر شروع به توسعه کردند.

اگر لیتیوم در ابتدا بازیافت نمی شد، دلیل اصلی آن موارد زیر بود:

• در مورد در دسترس بودن زیاد آن؛
• هزینه کم استخراج آن؛
• نرخ جمع آوری نسبتا پایین باقی مانده است.

با این حال، با افزایش حرکت الکتریکی، نیازهای عرضه با سرعتی سریع تغییر می کند، از این رو نیاز به یک کانال چرخش کارآمد است. امروزه به طور متوسط ​​65 درصد از باتری های لیتیومی بازیافت می شوند.

محلول های بازیافت لیتیوم

امروزه در مقایسه با لوکوموتیوهای دیزلی، خودروهای برقی منسوخ کمی وجود دارد. این امر امکان جداسازی کامل وسایل نقلیه و قطعات باتری استفاده شده را فراهم می کند.

بنابراین، لیتیوم و همچنین آلومینیوم، کبالت و مس را می توان جمع آوری و بازیافت کرد.

باتری های سالم از مدار دیگری پیروی می کنند. در واقع، فقط به این دلیل که گاهی اوقات دیگر قدرت کافی برای ارائه عملکرد و برد مناسب برای رانندگان تولید نمی کنند، به این معنی نیست که دیگر کار نمی کنند. بنابراین، به آنها زندگی دوم داده می شود. آنها سپس برای استفاده ثابت استفاده می شوند:

• برای ذخیره سازی منابع انرژی تجدیدپذیر (خورشیدی، بادی و غیره) در ساختمان ها؛
• برای تغذیه ایستگاه های شارژ سریع

بخش برق هنوز برای یافتن جایگزین هایی برای این مواد یا به دست آوردن آنها از راه های دیگر نوآوری نکرده است.

نصب ایستگاه شارژ خودروهای برقی