همه چیز درباره ماشین هایی که نیاز به بنزین ندارند

برای درک نحوه عملکرد خودروهای برقی، باید شباهت‌های این خودروها با خودروهای معمولی بنزینی را مورد مقایسه و بررسی قرار داد. چرا که در نهایت خودروهای برقی هم عموزاده‌های نسل‌های فعلی خودروها هستند و اتومبیل‌هایی که از دنیایی دیگر به کره ما آمده باشند، نیستند.

اگر تا به حال پشت فرمان نشسته باشید، می‌دانید که برای شروع به حرکت، باید پای راستتان را روی پدال گاز فشار دهید؛ باید فرمان اتومبیل را به جهت مدنظرتان بچرخانید. در هنگام رانندگی می‌توانید موسیقی موردعلاقه تان را گوش دهید و سعی کنید تا تصادف نکنید.

چاد کرچنر، بنیانگذار یک وب‌سایت اطلاعاتی- خبری درباره خودروهای الکتریکی در این باره گفته است: «یک خودروی الکتریکی چهار چرخ دارد؛ یک دکمه استارت، یک پدال گاز و یک پدال ترمز دارد. عملا یک خودروی الکتریکی و تجربه رانندگی با آن، از بسیاری از جهات مشابه رانندگی با یک خودروی بنزینی معمولی است.»

البته تفاوت‌هایی کلیدی در مهندسی، طراحی، نگهداری و عملکرد خودروهای الکتریکی و خودروهای موتور احتراق داخلی (ICE) وجود دارد.
سیستم باتری خودروی الکتریکی

برای شروع، باید به این نکته اشاره کنیم که یک خودرو با موتور احتراق داخلی (ICE) برای دریافت انرژی موردنیاز خود، یک مخزن بنزین یا گازوئیل دارد. اما یک ماشین برقی، به یک سیستم باتری نیازمند است که شامل تعداد زیادی سلول جداگانه است و دقیقا مثل مخزن بنزین یا گاز، هر سلول باتری، انرژی را ذخیره می‌کند.

چارلز پون، مدیر جهانی مهندسی سیستم‌های برقی فورد که Mach-E، F-۱۵۰ Lightning و ماشین‌های الکتریکی E-Transit را تولید می‌کنند، در این باره گفته:« یک سلول باتری هم انرژی تولید می‌کند و انرژی، نتیجه ولتاژ آن سلول خاص و جریانی است که می‌تواند تولید کند.» او باتری را قلب خودرو توصیف می‌کند.

طراحی باتری در ماشین‌های الکتریکی، بین خودروسازان مختلف، متفاوت است و یکی از تفاوت‌های اصلی در شکل سلول‌های آنهاست. برای آنکه کمی دقیق‌تر بگوئیم، یک فورد موستانگ Mach-E را در نظر داشته باشید. سلول‌های داخل باتری ماشین Mach-E، به شکل کیسه‌ای هستند؛ این درحالی است که دیگر باتری‌های موجود در بازار، دارای سلول‌های استوانه‌ای (از جمله تسلا) و یا سلول‌های منشوری هستند. اما سیستم باتری Mach-E صدها سلول دارد.

باتری‌های خودروهای الکتریکی برپایه لیتیوم یون، ترکیب شیمیایی کمی متفاوت نیز دارند. مثلا یک خودروی Mach-E می‌تواند با باتری نیکل، کبالت و منگنز (NCM) و یا باتری لیتیوم، آهن، فسفات (LFP) عرضه شود. باتری اول به دلیل قابلیتش برای حفظ انرژی برای مدت زمان طولانی‌تر و عملکرد خوبش در دماهای سرد شناخته شده است و باتری LFP ارزان‌تر است و سریع‌تر شارژ می‌شود.
موتورهای الکتریکی چطور کار می‌کنند؟

عبارت ” AC/DC ” فقط نام یک گروه موسیقی استرالیایی نیست؛ بلکه دو فرم الکتریسیته را توصیف می‌کند: جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) که هر دو نوع آنها در کارکرد خودروهای الکتریکی اهمیت بالایی دارند.

برقی که در پریز دیوار خانه‌تان وجود دارد، به صورت جریان AC است؛ اما باتری‌ها انرژی خود را به صورت DC ذخیره می‌کنند. به همین دلیل خودروهای الکتریکی دارای قطعه‌ای هستند که شارژر نامیده شده و برق متناوب جریان یافته در خودرو را دریافت کرده و آن را به جریان DC که با باتری سازگارتر است تبدیل می‌کند.

راه سریع‌تر برای شارژ کردن یک خودروی الکتریکی، استفاده از شارژر سریع DC است که جریان را به صورت DC در اختیار خودرو قرار می‌دهد؛ بنابراین خودرو نیازی به تبدیل آن نخواهد داشت.

پس باتری‌ها انرژی برق را به‌صورت جریان DC ذخیره می‌کنند؛ اما یک مسئله در این میان وجود دارد: موتورهای الکتریکی با برق AC کار می‌کنند. این بدان معناست که اتومبیل باید دوباره جریان الکتریسیته را تغییر دهد که این کار را با استفاده از یک اینورتر کششی که جریان DC را به جریان AC تبدیل می‌کند، انجام می‌دهد. پون در این رابطه گفت:« این همان چیزی است که در اقع موتور الکتریکی را به چرخش واداشته و نیرو تولید می‌کند.»

دو جزء کلیدی در موتور الکتریکی وجود دارد: استاتور (ایستانه) و روتور (چرخانه). روتور در داخل استاتور قرار دارد و با استفاده از شگفتی‌های علم مغناطیس که با برخورد برق جریان AC به موتور به حرکت در می‌آید، می‌چرخد.

او ادامه داد:« ما آنچه را که سه فاز جریان متناوب می‌نامیم، از طریق استاتوری که دارای سیم‌هایی است که به صورت شعاعی و به طور متوالی به اطراف استاتور پیچیده می‌شوند، ارسال می‌کنیم و می‌توانیم یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد کنیم. پس میدان مغناطیسی می‌چرخد و روتور را به همراه خود می کشد.»

و با عبور از برخی از دنده‌ها، این چرخش‌ها، چرخ خودروی الکتریکی شما را به حرکت در می‌آورند.

در حالی که اتومبیل‌های ICE تنها یک موتور دارند، خودروهای الکتریکی موجود در بازار ممکن است تا ۴ موتور داشته باشند. به عنوان مثال نسخه دیفرانسیل عقب Mach-E از یک موتور استفاده می‌کند و نسخه all-wheel drive دارای دو موتور است که یکی برای جلو و دیگری برای عقب ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرد و یک Rivian R۱T می‌تواند در ازای هر چرخ، یک موتور داشته باشد.
مزایا و معایب رانندگی با خودروهای الکتریکی

می‌توانید تصور کنید که اگر در یک خودروی ICE، پایتان را از روی پدال گاز بردارید، بنزین بیشتری وارد باک بشود؟ باید بدانید که چنین اتفاق مشابهی در یک خودروی EV رخ می‌دهد.

این ترفند جالب، ترمز احیا کننده نامیده می‌شود و به راننده این امکان را می‌دهد که نه با فشار دادن پدال ترمز، مثل خودروهای معمولی، بلکه تنها با برداشتن پا از روی پدال گاز، سرعت ماشین را کم کند. نگران نباشید. در هر حال پدال ترمز در اختیار شماست تا هر زمان که بخواهید از آن استفاده کنید. در حالت تک پدال یا regen، اوضاع برعکس می‌شود: چرخ‌ها موتورها را می‌چرخانند تا مانند ژنراتور عمل کرده و نیرو را به باتری‌ها برگردانند.

پون گفته:« شما در واقع شتاب خودرو را می‌گیرید و آن را به شکل انرژی شیمیایی به باتری بر می‌گردانید.»

دونا دیکسون، مهندس ارشد Mach-E معتقد است که گرچه رانندگی با یک پدال هنوز برای راننده‌ها یک تکنیک ناآشناست ولی تاکید کرده که این روش علاوه بر جلوگیری از سایش ترمزها، شارژ باتری را نیز افزایش می‌دهد.

منبع انرژی، تنها تفاوت بین خودروهای الکتریکی و ماشین‌های ICE نیست. جزئیات دیگری نیز هست که این دو را از هم متفاوت می‌کند. مثلا طبق گفته کرچنر، در حالی که موتورهای احتراقی برای ایجاد گشتاور باید کمی بچرخند، موتورهای EV تمام گشتاور خود را در حالت سکون کامل تولید می‌کنند و این باعث ایجاد شتاب فوق‌العاده‌ای در این خودروها می‌شود.

او در این رابطه گفته:« حتی آن دسته از خودروهای برقی که ظاهر اسپورتی ندارند هم سرعت بالایی دارند و همین آنها را تبدیل به اتومبیل‌های فوق‌العاده‌ای کرده است.»

یکی دیگر از مزایای رانندگی با خودروهای الکتریکی این است که آنها نیاز به نگهداری کمتری دارند؛ نیازی به تعویض روغن نیست. اما از سوی دیگر وزن سنگین‌تر این خودروها، باعث ساییدگی و پارگی زودتر و بیشتر لاستیک‌هایشان خواهد شد.

از دیگر معایب خودروهای الکتریکی می‌توان به شارژ کردن باتری آنها اشاره کرد. شما نمی‌توانید باتری یک خودروی الکتریکی را به آسانی و به سرعت وارد کردن بنزین در باک، شارژ کنید. اما اگر این امکان را داشته باشید که اتومبیل‌تان را در خانه شارژ کنید، یک مزیت منحصر به فرد خواهید داشت.

کرچنر دراین باره گفت:« اگر امکان شارژ کردن اتومبیل در خانه را داشته باشید، هرروز صبح را با یک باک پر آغاز خواهید کرد.» اما این به همان سادگی که به نظر می‌رسد، نخواهد بود.

پل واتی، مدیر تجزیه و تحلیل صنعتی AutoPacific در این باره گفته:« اگر مالک یک خودروی EV هستید، بسیار ضروری است که جایی برای شارژ کردن خودرویتان در طول شب تا صبح داشته باشید.» افرادی که در آپارتمان‌ها و مجتمع‌های مسکونی زندگی می‌کنند، برای یافتن شارژی برای شارژ کردن خودروی برقی‌شان در طول شب تا صبح، با چالش‌های بیشتری روبرو هستند. طبق گفته واتی تعداد شارژرهای عمومی بسیار کم است و بسیاری از آنها به درستی کار نمی‌کنند.