ماشین های الکتریکی و مهار نیروی مغناطیس

از سیستم باتری گرفته تا ترمز احیا کننده، از جمله فناوری های اساسی هستند که نیاز خودروهای برقی را تامین می کنند، برای درک نحوه عملکرد خودروهای برقی باید روش‌هایی را که در آن‌ها شبیه خودروهای معمولی احتراق داخلی هستند در نظر داشت، آنها پسرعموهای نسل های مختلف هستند، نه ماشین هایی از جهان های مختلف.

اگر رانندگی می‌کنید قطعا این را می‌دانید، با پای راست خود روی پدال را فشار دهید تا حرکت کنید، وسیله نقلیه را به سمتی که می‌خواهید بروید (فرمان را بچرخانید) سوق دهید، شاید کمی موسیقی بگذارید و سعی کنید تصادف نکنید.

چاد کرچنر بنیانگذار evpulse در مورد وسایل نقلیه الکتریکی، می‌گوید: یک خودروی الکتریکی چهار چرخ دارد، یک دکمه استارت، یک پدال گاز و یک ترمز وجود دارد پس از بسیاری جهات رانندگی با یک EV مشابه تجربه رانندگی با یک خودروی سوخت فسیلی است.

با این حال تفاوت‌های کلیدی در مهندسی، طراحی، نگهداری و عملکرد بین خودروهای الکتریکی و خودروهای موتور احتراق داخلی (ICE) وجود دارد.

سیستم باتری ماشین برقی

برای شروع یک وسیله نقلیه ICE برای دریافت انرژی مورد نیاز خود به مخزن بنزین یا گازوئیل متکی است و از سوی دیگر EV به یک سیستم باتری نیاز دارد که از تعداد زیادی سلول جداگانه تشکیل شده است و درست مانند یک مخزن، سلول های باتری، انرژی را ذخیره می کنند.

چارلز پون مدیر جهانی مهندسی سیستم‌های برقی در فورد، می‌گوید: اما [یک سلول باتری] نیرو نیز تولید می‌کند و قدرت نتیجه ولتاژ آن سلول خاص و جریانی است که می‌تواند تولید کند.

به عنوان نمونه در خودروهای الکتریکی Mach-E ،Lightning و E-Transit، او باتری را قلب ماشین توصیف می کند.

طراحی باتری در خودروهای برقی بین خودروسازان متفاوت است و یکی از عوامل اصلی این تفاوت، شکل سلول های آنها است، برای اینکه اوضاع کمی ملموس‌تر شود Mach-E را در نظر بگیرید، یک ماشین الکتریکی که از خط معروف خودروهای گازسوز سرچشمه می‌گیرد که اصطلاح ماشین پونی را به وجود آورد.

سلول‌های Mach-E به شکل کیسه‌ای هستند، در حالی که سایر باتری‌های موجود در بازار سلول‌های استوانه‌ای (تسلا از آن‌ها استفاده می‌کند) یا منشوری دارند.

یک سیستم باتری Mach-E، صدها سلول دارد.

باتری‌های خودروهای الکتریکی مبتنی بر لیتیوم یون نیز می‌توانند ترکیب شیمیایی کمی متفاوت داشته باشند که به عنوان مثال یک Mach-E می‌تواند با باتری‌های نیکل، کبالت و منگنز (NCM) یا باتری‌های لیتیوم آهن فسفات (LFP) عرضه شود، همچنین باتری‌های LFP ارزان‌تر هستند و می‌توانند سریع‌تر شارژ شوند.

موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند؟

اصطلاح AC/DC دو شکل از الکتریسیته را نیز توصیف می کند، جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) که هر دو نوع نیرو برای کارکرد خودروهای الکتریکی مهم هستند.

برقی که از پریز دیواری خانه شما خارج می شود به صورت AC است، اما باتری ها انرژی خود را به صورت DC ذخیره می کنند به همین دلیل خودروهای برقی دارای قطعه‌ای هستند که به عنوان شارژر شناخته می‌شود که برق متناوب جریان یافته به وسیله نقلیه را می‌گیرد و آن را به DC سازگارتر با باتری تبدیل می‌کند.

یک راه سریع‌تر برای شارژ کردن یکی از این خودروها استفاده از شارژر سریع DC است که آب را به صورت DC در اختیار خودرو قرار می‌دهد، بنابراین ماشین نیازی به تبدیل آن ندارد.

پون توضیح می دهد که این شارژر AC [در خودرو] را دور می زند و مستقیماً به باتری می رود.

بنابراین باتری ها برق را به شکل DC ذخیره می کنند اما یک پیچ و تاب وجود دارد، موتورهای الکتریکی با برق AC کار می کنند که این بدان معناست که خودرو باید دوباره برق را تغییر دهد، که با استفاده از یک اینورتر کششی که DC را دوباره به AC تبدیل می‌کند این کار را انجام می‌دهد.

این همان چیزی است که در واقع موتور الکتریکی را می چرخاند و نیرو تولید می کند

دو جزء کلیدی در موتور الکتریکی وجود دارد:

• استاتور (stator)

• روتور (rotor)

روتور در داخل استاتور قرار می گیرد و با استفاده از نیروی مغناطیس که با ورود برق AC به موتور وارد می شود، می چرخد.

آنچه را که سه فاز جریان متناوب می‌نامیم را از طریق استاتوری که سیم‌هایی دارد که به‌صورت شعاعی، به‌طور متوالی به اطراف استاتور پیچیده می‌شوند، ارسال می‌شود و می‌تواند یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد کند، بنابراین میدان مغناطیسی می‌چرخد و روتور را به همراه خود می‌کشد و پس از عبور از گیربوکس، این چرخش، چرخ های خودروی الکتریکی شما را می چرخاند.

در حالی که یک ماشین ICE دارای یک موتور است، وسایل نقلیه الکتریکی در بازار می توانند تا چهار موتور داشته باشند که به عنوان مثال نسخه دیفرانسیل عقب Mach-E از یک موتور استفاده می کند، در حالی که نسخه چهار چرخ متحرک از دو موتور استفاده می کند – یکی برای جلو و دیگری برای عقب.

در انتهای دیگر طیف، یک ریوین R1T می تواند به تعداد یک موتور در هر چرخ داشته باشد.

مزایا و معایب رانندگی با خودروی برقی

آیا می توانید تصور کنید اگر در یک وسیله نقلیه ICE پای خود را از روی پدال گاز بردارید، بنزین بیشتری در باک ظاهر (تولید) شود؟ چنین چیزی در یک EV اتفاق می افتد.

این ترفند جالب ترمز احیا کننده نامیده می شود و به رانندگان اجازه می دهد تا نه با فشار دادن پدال ترمز مانند خودروهای معمولی، بلکه با برداشتن پای خود از روی پدال گاز، شروع به کاهش سرعت کنند.

نگران نباشید - پدال ترمز همچنان در صورت نیاز وجود دارد...

در حالت تک پدال یا ریجن، همه چیز برعکس اتفاق می افتد و چرخ ها موتورها را می چرخانند تا مانند ژنراتور عمل کنند و نیرو را به باتری ها برگردانند.

پون می‌گوید: شما در واقع شتاب خودرو را می‌گیرید و آن را به عنوان انرژی شیمیایی در باتری قرار می‌دهید.

دونا دیکسون مهندس ارشد Mach-E می‌گوید، رانندگی با یک پدال هنوز برای رانندگان یک تکنیک ناآشنا است اما خاطرنشان می‌کند که این روش به جلوگیری از سایش ترمزها کمک می‌کند و در عین حال شارژ باتری را نیز افزایش می‌دهد.

منبع انرژی تنها تفاوت بین خودروهای الکتریکی و خودروهای ICE نیست

جزئیات دیگری نیز وجود دارد که این دو را از هم متمایز می کند، به عنوان مثال در حالی که موتورهای احتراقی برای ایجاد گشتاور باید کمی دور بچرخند، موتورهای EV تمام گشتاور خود را از حالت سکون کامل تولید می کنند که باعث شتاب فوق العاده می شود.

حتی خودروهای برقی که با نگاه کردن به آن‌ها به هیچ وجه حس اسپورت بودن به شما دست نمی دهد، خیلی سریع احساس می‌شوند که آنها را به خودروهای شهری عالی تبدیل می‌کند.

یکی دیگر از مزایای رانندگی یک وسیله نقلیه الکتریکی این است که آنها نیاز به نگهداری کمتری دارند، نیازی به تعویض روغن نیست، اگرچه وزن سنگین‌تر آنها به این معنی است که لاستیک‌هایشان ساییدگی و پارگی بیشتری را تجربه می‌کنند.

نکته منفی این است که نمی‌توانید باتری‌ها را به سرعت یا به آسانی پر کردن باک بنزین، شارژ کنید اما اگر بتوانید در خانه شارژ کنید، یک مزیت منحصربه‌فرد دارید و شما هر روز صبح را با یک باک پر شروع می‌کنید. 

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.