خودروی برقی

خودروی برقی یا خودروی الکتریکی (به انگلیسی: Electric vehicle) به خودرویی گفته می‌شود که از باتری‌های قابل شارژ به عنوان منبع انرژی، و از موتور الکتریکی به عنوان نیروی محرکه استفاده می‌کند.

اولین خودروهای برقی عملی در دهه ۱۸۸۰معرفی شدند.تولید این‌گونه خودروها با تولید انبوه خودروهای موتور احتراقی ارزان‌، دچار افت شدید گردید. در دهه‌های ۱۹۷۰و ۱۹۸۰میلادی با وقوع بحران انرژی مجدداً خودروی برقی مورد توجه قرار گرفت ولی این علاقه‌مندی سبب تولید انبوه و ایجاد بازار رقابتی نشد.

از سال ۲۰۰۸میلادی با توجه به پیشرفت فناوری باتری‌ها، نگرانی‌ها در خصوص قیمت نفت و نیاز به کاهش گازهای گلخانه‌ایانقلابی اساسی در تولید خودروهای برقی صورت گرفته‌است.

از مزایای خودروی برقی نسبت به خودروی احتراقی می‌توان به کاهش قابل ملاحظه آلودگی هوای محلی،کاهش گازهای گلخانه‌ای و کاهش وابستگی به نفت اشاره کرد.تعداد زیادی از کشورها و دولت‌های مربوطه به منظور ترویج و گسترش بازار خودروهای برقی از انگیزاننده‌های دولتی برای خودروهای برقی استفاده می‌کنند.

در مقایسه با خودروهای احتراق داخلی، خودروهای برقی کم صداتر هستند و هیچ گونه آلودگی خروجی از اگزوز ندارند.

شارژ خودروهای برقی علاوه بر اینکه در ایستگاه‌های شارژ بین راهی امکان‌پذیر است می‌توان شارژرهای مخصوص را در خانه‌ها نیز نصب کرد.موفق‌ترین خودروهای برقی تاریخ که نیسان لیف و تسلا مدل اس هستند توسط سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا رده‌بندی شده که به ترتیب قادر به طی مسافت ۲۴۳کیلومتر و ۶۰۰کیلومتر هستند.

باتری‌ها

کانکتور SAE J۱۷۷۲–۲۰۰۹

در فناوری خودروهای برقی باتری یکی از نقش‌های مهم را بر عهده دارد. عواملی چون ظرفیت باتری عملکرد باتری، دوام باتری، طول عمر، چگالی انرژی، چگالی توان، حساسیت نسبت به دما، زمان شارژ و قیمت از شاخصه‌های مهم انتخاب باتری می‌باشد.

باتری بسیاری از خودروهای برقی که امروزه تولید می‌شوند از نوع لیتیوم-یون هستند. اگرچه باتری‌های لیتیومی اغلب به خاطر ظرفیت زیاد و چگالی انرژی مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند ولی عمر مفید و دوام آن‌ها محدود است و این مسئله از عمده عواملی است که هزینه‌های ساخت و تولید خودروی برقی را بالا برده‌است. تحقیقات برای استفاده از ترکیبات دیگری از لیتیوم مانند فسفات‌آهن-لیتیوم و لیتیوم-تیتانات برای حل مشکل دوام و عمر باتری‌ها در جریان است.

انواع دیگر باتری‌های مورد استفاده در خودروی برقی عبارتند از:

باتری ماشین اسیدی که هنوز در بسیاری از مدل‌های خودروی برقی استفاده می‌شود. هزینه‌های اولیه کمتری نسبت به بقیه باتری‌ها دارد و افزایش توان خروجی با اضافه کردن تعداد باتری‌ها به سادگی قابل انجام است.

باتری نیکل–کادمیم

باتری نیکل– هیدرید ف

باتری نیکل-آهن

استفاده از چندین نوع باتری نیز در حال تحقیق و بررسی است. مانند:

باتری روی-هوا

باتری آلومینیوم - هوا

باتری نمک مذاب

باتری روی-برم

باتری اکسایش‌کاهش وانادیم

دوره طلایی

در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم میلادی خودروی برقی به واسطه ترجیح استفاده از انرژی الکتریکی به عنوان نیروی محرکه و عملکرد بهتر، پرطرفدار بود. در سال ۱۹۰۰میلادی، ۴۰٪خودروها در آمریکا با بخار، ۳۸٪با برق و ۲۲٪با بنزین کار می‌کردند.

اصطلاح‌شناسی

خودروی برقی (به انگلیسی: Electric car) نوعی وسیله نقلیه برقی (به انگلیسی: Electric vehicle (EV)) است. از عبارت «وسیله نقلیه برقی» برای وسایل نقلیه ای استفاده می‌شود که نیروی پیشرانه خود را از برق تأمین می‌کند در حالیکه عبارت «خودروی برقی» فقط برای خودروهایی استفاده می‌شود که توانایی و امکان حرکت در بزرگراه را داشته باشد.

خودروی برقی که از سلول خورشیدی برای تأمین برق خود استفاده می‌کند خودروی خورشیدی و خودرویی که برای تأمین برق از ژنراتور بنزینی استفاده می‌کند خودروی هیبریدی نامیده می‌شود. خودرویی که فقط از باتری همراه برای تأمین برق مورد نیاز خود استفاده می‌کند خودروی تمام-برقی نامیده می‌شود. معمولاً منظور از خودروی برقی، خودروی تمام-برقی است.

ساختار

قوای محرک یک وسیله نقلیه الکتریکی شامل سه زیر مجموعهٔ اصلی است: نیرو محرکهٔ الکتریکی، منبع انرژی و کمک دهنده که این سه زیر مجموعه، خود دارای زیر مجموعه‌هایی هستند که در شکل به‌طور کامل نمایش داده شده‌اند.

بسته به ورودی‌هایی که از طریق پدال‌های گاز و ترمز اعمال می‌شوند، کنترل‌کنندهٔ وسیله نقلیه سیگنال کنترل مناسبی را به مبدل الکترونیکی قدرت ارسال می‌کند که وظیفهٔ مبدل الکترونیکی قدرت، تنظیم توان جاری شده بین موتور الکتریکی و منبع انرژی می‌باشد. جریان توان برگشت، به دلیل احیای ترمز وسیله نقلیهٔ الکتریکی رخ می‌دهد. این انرژی بازیافت شده می‌تواند در منبع انرژی ذخیره شود زیرا منبع انرژی قابلیت پذیرش این انرژی را دارد. اکثر باتری‌های وسایل نقلیهٔ الکتریکی همچون ابرخازن‌ها و فلای‌ویل‌ها، به آسانی توانایی پذیرش انرژی بازیافت شده را دارند. واحد مدیریت انرژی با کنترل‌کنندهٔ وسیله نقلیه همکاری می‌کند تا احیای ترمز و انرژی بدست آمده از طریق آن را کنترل کند. این بخش همچنین با واحد سوخت‌گیری در ارتباط است تا آن را کنترل کند و میزان قابلیت استفاده از منبع انرژی را به تصویر بکشد. منبع توان کمکی، توان مورد نیاز با سطوح ولتاژهای مختلف را برای همهٔ بخش‌های کمکی وسیله نقلیهٔ الکتریکی تأمین می‌کند، مخصوصاً برای واحدهای کنترل‌کنندهٔ شرایط هوا و توان فرمان.