خودروی باتری-الکتریک یا BEV چیست؟ راهنمای جامع آشنایی با خودروهای برقی و انواع آن

خودروی برقی چیست و چه انواعی دارد؟ در این مطلب نگاهی ساده اما دقیق به خودروهای برقی و کارکرد آن‌ها خواهیم داشت.

امروزه وقتی از خودروهای برقی صحبت می‌کنیم در حقیقت به مدل‌هایی اشاره داریم که نیروی خود را باتری دریافت می‌کنند و بدون نیاز به یک پیشرانه درون‌سوز می‌توانند موتور برقی خود را روشن کنند. این موتور برقی هم وظیفه به حرکت در آوردن سیستم محرکه خودرو را بر عهده دارد که می‌تواند تمام مکانیکی باشد یا از اتصالات الکترونیکی بهره‌مند شده باشد. حقیقت آن است که این خودروها تنها یک نوع به‌خصوص از خودروهای برقی محسوب می‌شوند اما به‌دلیل همه‌گیر بودن، مردم از آن‌ها با عنوان «خودروی برقی» یا «EV» یاد می‌کنند. در این مطلب درک می‌کنیم که تفاوت‌هایی میان انواع خودروهای برقی و نحوه کارکرد آن‌ها وجود دارد.

خودروی باتری-الکتریک یا BEV چیست؟

پرفروش‌ترین و محبوب‌ترین نوع خودروهای برقی (EV)، خودروی باتری‌-الکتریکی یا BEV به شمار می‌رود (که به اشتباه با نام برقی یا EV هم از آن‌ها یاد می‌شود). این نوع خودرو تنها بر باتری خود تکیه می‌کند. این باتری نیروی برق را به موتورهای محرک یا همان الکتروموتورها می‌رساند؛ ناگفته نماند که تعبیه الکتروموتور و باتری دست سازندگان را در تغییر موقعیت موتور پیشران باز گذاشته است و باعث خلق فرمت‌های مختلف در جایگذاری موتور و باتری می‌شود؛ مثلا ممکن است الکتروموتور به‌جایی کاپوت در بخش‌های دیگر قرار بگیرد یا باتری‌ها به‌صورت عمودی و افقی تعبیه شوند. درهرصورت باید بدانیم این مدل‌ها که ما از آن‌ها به‌عنوان برقی یا EV یاد می‌کنیم با نام تخصصی‌تر BEV یا باتری‌-الکتریک شناخته می‎‌شوند و تنها یکی از انواع خودروهای برقی یا EVها به شمار می‌روند.

خودروی باتری-الکتریک (BEV) نوع به‌خصوصی از خودروی برقی (EV) به شمار می‌رود.

تفاوت خودروی باتری-الکتریک و سلول سوختی

حال می‌دانیم که انواع دیگری هم از خودروهای برقی وجود دارند که کارکرد نسبتا متفاوتی با BEVها دارند؛ برای نمونه می‌توان به مدل‌های سلول‌های سوختی اشاره کرد که نیروی خود را از برق تولیدشده توسط نیروی واکنش شیمیایی هیدروژن و اکسیژن درون سلول‌های سوختی دریافت می‌کنند. پس واکنش انجام می‌شود و برق تولید می‌کند، برق تولیدشده هم به موتور برقی می‌رسد و خودرو را حرکت می‌دهد. این مدل‌ها مانند خودروهای باتری‌-الکتریکی از الکتروموتور استفاده می‌کنند اما محبوبیت کمتری در بازار خودروی جهان دارند؛ دلیل اصلی آن هم کمبود زیرساخت‌های هیدروژنی مانند ایستگاه‌های شارژ هیدروژن است.

خودروهای باتری-الکتریکی برخلاف مدل‌های سلول‌سوختی نیازی به پر کردن باک ندارند و می‌توانند خود را در میانه راه شارژ کنند؛ این شارژ مجدد با کمک فناوری‌هایی مانند بازیابی نیروی ترمز یا پنل‌های خورشیدی انجام می‌شود. هر چند شارژ مجدد می‌تواند به افزایش گستره مسافت قابل‌پیمایش خودروهای باتری-الکتریکی کمک کند اما آن‌ها هم نهایتا نیازمند توقف و شارژ مجدد خواهد شد؛ فرایندی که در مقایسه با پر کردن باک بنزین و هیدروژن به‌مراتب زمان‌برتر ارزیابی می‌شود. برای درک بهتر مدل‌های هیدروژنی، مطلب «راهنمای ساده شناخت خودروهای هیدروژنی» را مطالعه کنید.

برخی شرکت‌ها مانند نیو، یک خودروسازی چینی، برای آسان‌سازی این فرایند به فناوری تعویض باتری روی آورده‌اند؛ به‌این صورت که با تاسیس یک مرکز تعویض باتری، باتری خودروی کم‌شارژ یا درعرض ۳ دقیقه تعویض کرده و با نمونه پر شده جایگزین می‌کنند. چالش‌های روش یادشده باعث عدم‌استفاده گسترده از آن شده است؛ برای آشنایی بیشتر با این فناوری مطلب «نیو مرکز تعویض باتری اتوماتیک در اروپا راه‌اندازی می‌کند؛ شارژ در ۵ دقیقه!» را مطالعه کنید.

اما خودروی باتری-الکتریکی چگونه کار می‌کند؟

پاسخ به این سوال با درک درست نحوه کارکرد باتری‌ها حاصل می‌شود. باتری یک وسیله برقی است که از طریق واکنش‌های شیمیایی داخلی خود، نیروی برق را تولید می‌کند. هر بسته باتری شامل چندین سلول می‌شود که هر کدام یک قطب مثبت و یک قطب منفی دارد. این دو قطب با یک مرز به‌نام الکترولیت از یکدیگر دور شده‌اند. درحالی‌که بارهای الکتریکی (از نظر قراردادی) (از طریق مدار) از قطب مثبت به منفی حرکت می‌کنند، یون‌ها درجهت عکس و از طریق الکترولیت جابه‌جا می‌شوند و به سر دیگر می‌رسند. این فرایند نیروی برق معینی را تولید می‌کند که از طریق مدارهای الکترونیکی به موتور برقی یا الکتروموتور می‌رسد.

شاید بپرسید اگر شارژ باتری تمام شود چه؟ آنگاه چه اتفاقی خواهد افتاد؟ وقتی تمام یون‌های یک سر باتری تمام شوند و در سر دیگر انباشه شده باشند، اصطلاحا شارژ باتری تمام می‎شود. شارژ مجدد باتری با برگرداندن این یون‌ها به جای اولشان اتفاق می‌افتد. ما این کار را با کمک شارژرها و اتصال باتری به شبکه برق انجام می‌دهیم. هر چند باتری‌ها خود انواع مختلفی دارند اما به‌طور کلی، همگی آن‌ها از همین روند پیروی می‌کنند.

درون خودروی باتری-الکتریکی چه اتفاقی می‌افتد؟

باتری‌ها هم مانند پیشرانه‌های درون‌سوز بنزینی و دیزلی وزن زیادی دارند؛ اما مزیت اصلی آن‌ها، امکان تولیدشان به اشکال مختلف است. خودروسازان در طی سال‌ها تحقیق به این نتیجه رسیدند که تولید این بسته‌های باتری به شکل تخت و قراردادن آن در کف خودرو می‌تواند مرکز ثقل را پایین‌تر آورده و به بهبود عملکرد خودرو کمک کند.

نیروی برق باتری به موتورهایی می‌رسد که به‌لطف فناوری تولیدشان و در مقایسه با موتورهای درون‌سوز، وزن و ابعاد کمتری دارند؛ بنابراین تعبیه آن‌ها در بخش‌های مختلف راحت‌تر انجام می‌شود. برخی خودروسازان در مدل‌های اقتصادی از یک موتور استفاده کرده و نسخه قدرتمند آن را به دو موتور مجهز می‌کنند. برخی دیگر مانند لوسید از سه موتور استفاده می‌کنند که یکی در محور جلو و دو واحد دیگر در محور عقب تعبیه می‌شوند و استفاده از سیستم چهارچرخ محرک را ممکن می‌سازند. برخی شرکت‌های دیگر هم مانند مرسدس‌بنز برای تولید G580 EQ که یک شاسی‌بلند با توانایی آفرود به شمار می‌رود، به ازای هر چرخ از یک موتور الکتریکی استفاده می‌کنند.

مزیت خودروهای باتری-الکتریکی چیست؟

بهینگی و راندمان موتور. درحالی‌که بهترین پیشرانه‌های تماما درون‌سوز نهایتا به راندمانی ۲۰ درصدی دست پیدا کرده و ۸۰ درصد نیروی سوخت را به گرما و اشکال غیرضروری تبدیل می‌کنند، موتورهای برقی می‌توانند به راندمان ۹۰ درصدی هم برسند. از دیگر مزایای اصلی این موتورها، سازگاری بهترشان با محیط‍‌زیست است؛ چرا که انتشار آلاینده ندارند و از این جهت در پاک‌تر نگه‌داشتن آب‌وهوا نقش مثبتی دارند.

مزیت سوم مدل‌های باتری-الکتریکی ایجاد امکان تغییر ساختار خودرو است. یک بسته باتری تخت فضای خوبی را برای بزرگ‌تر کردن کابین در اختیار طراحان قرار می‌دهد. از آنجا که موتور دیگر در کاپوت قرار نمی‌گیرد، BEVها در این بخش هم یک فضای بار اضافه دارند.

خودروهای باتری-الکتریکی انجام مانورهای بیشتری را برای خودروهای آفرود ممکن می‌کنند که پیش از آن، مهندسی چالش برانگیزی داشته‌اند؛ برای نمونه می‌توان به ویژگی‌های آفرود مرسدس‌بنز G580 EQ یا هامر برقی اشاره کرد. ناگفته نماند که پرشتاب‌ترین خودروهای کنونی جهان خودروهای این‌چنینی هستند که با دسترسی آنی به گشتاور و قدرت بی‌شمار، توانایی درهم‌شکستن مرزهای سرعت را دارند؛ ازجمله این خودروها می‌توان به لوسید ایر سفایر، ریمک نورا، پینین‌‎فارینا باتیستا و… اشاره کرد.

معایب خودروهایی باتری-الکتریکی چیست؟

اصلی‌ترین عیب این خودرو وزن آن‌ها به شمار می‌رود که پیشتر هم به آن اشاره کردیم. باتری‌ها وزن بسیار زیادی دارند. هر چند این وزن به فرمان‌پذیری بهتر کمک می‌کند اما به حرکت درآوردن و کنترل آن بخشی از نیروی خودرو را مصرف می‌کند و از مانورپذیری آن می‌کاهد. عیب دیگر خودروهای باتری-الکتریکی عدم‌پختگی کافی فناوری آن‌ها به شمار می‌رود که باعث گران‌تر شدن این محصولات و افزایش زمان شارژ آن‌ها می‌شود؛ دو نکته منفی که خریداران زیادی را از آن‌ها دور نگه می‌دارد.

خودروهای باتری‌-الکتریکی به قطعات الکترونیکی ریزودرشت زیادی مجهز هستند که مانند قطعات مکانیکی عمر معینی دارند یا ممکن است با خرابی‌های احتمالی مواجه شوند. ناگفته نماند که تمام اجزای اصلی این خودروها مانند باتری و الکتروموتور هم مانند پیشرانه درون‌سوز تحت تاثیر گرما، سرما و ضربه قرار می‌گیرند و گاه با افت عملکرد مواجه می‌شوند.

خودروهای هیبریدی

هر چند بسیاری از شرکت‌ها مانند تویوتا برای حفظ خودروهای درون‌سوز هیدروژنی تلاش می‌کنند اما امکان بقا مدل‌های سلول‌سوختی هیدروژنی و باتری-الکتریک‌ها بیشتر است؛ فشار ماجرای «گرامایش جهانی» و اجبار حکومت‌ها برای آینده‌ای سبز و پاک شرکت‌های خودروسازی را مجبور کرده است تا کم‌کم به فکر ترک موتورهای درون‌سوز باشند و تا رسیدن به ضرب‌العجلی معین برای برقی کردن تمام محصولاتشان، به تولید خودروهای هیبریدی بپردازند. این خودروها همچنان مهمان نمایشگاه‌های خودروها خواهند بود اما انتظار می‌رود که در دهه‌های بعدی جای خود را به مدل‌های باتری‌-الکتریک بهینه‌تر بدهند.