بطارية السيارة الكهربائية

في السيارة الكهربائية ، تلعب البطارية ، أو بالأحرى حزمة البطارية ، دورًا حاسمًا. يحدد هذا المكون ، من بين أمور أخرى ، النطاق ووقت الشحن والوزن والسعر للسيارة الكهربائية. في هذه المقالة ، سنرشدك إلى كل ما تحتاج لمعرفته حول البطاريات.

لنبدأ بحقيقة أن السيارات الكهربائية تستخدم بطاريات الليثيوم أيون. يمكن أيضًا العثور على بطاريات من هذا النوع في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. هناك أنواع مختلفة من بطاريات الليثيوم أيون التي تعالج مواد خام مختلفة مثل الكوبالت أو المنغنيز أو النيكل. تتمثل ميزة بطاريات الليثيوم أيون في أنها تتمتع بكثافة طاقة عالية وعمر خدمة طويل. العيب هو أنه لا يمكن استخدام القوة الكاملة. إن تفريغ البطارية تمامًا مضر. سيتم إيلاء المزيد من الاهتمام لهذه القضايا في الفقرات التالية.

على عكس الهاتف أو الكمبيوتر المحمول ، تحتوي السيارات الكهربائية على بطارية قابلة لإعادة الشحن تتكون من مجموعة من الخلايا. تشكل هذه الخلايا كتلة يمكن توصيلها في سلسلة أو بالتوازي. تشغل البطارية مساحة كبيرة وتزن كثيرًا. لتوزيع الوزن قدر الإمكان في جميع أنحاء السيارة ، عادةً ما تكون البطارية مدمجة في اللوحة السفلية.

قدرة

تعد سعة البطارية عاملاً مهمًا في أداء السيارة الكهربائية. السعة محددة بالكيلوواط / ساعة (kWh). على سبيل المثال ، يحتوي طراز Tesla Model 3 Long Range على بطارية بقوة 75 كيلو وات في الساعة ، بينما يحتوي فولكس فاجن e-Up على بطارية تبلغ 36,8 كيلو وات في الساعة. ماذا يعني هذا الرقم بالضبط؟

يُقصد بالواط - وبالتالي الكيلووات - الطاقة التي يمكن أن تنتجها البطارية. إذا كانت البطارية توفر 1 كيلو واط من الطاقة لمدة ساعة ، فهذا يعني 1 كيلو واط.ساعة طاقة. السعة هي كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها. يتم حساب الواط-ساعة بضرب عدد ساعات أمبير (الشحنة الكهربائية) في عدد الفولت (الجهد).

من الناحية العملية ، لن يكون لديك سعة بطارية كاملة تحت تصرفك. بطارية فارغة تمامًا - وبالتالي استخدام 100٪ من سعتها - يضر بعمرها. إذا كان الجهد منخفضًا جدًا ، فقد تتلف العناصر. لمنع ذلك ، تترك الإلكترونيات دائمًا مخزنًا مؤقتًا. الشحن الكامل أيضًا لا يساهم في البطارية. من الأفضل شحن البطارية من 20٪ إلى 80٪ أو في مكان ما بينهما. عندما نتحدث عن بطارية بقوة 75 كيلو وات في الساعة ، فهذه سعة كاملة. لذلك ، من الناحية العملية ، عليك دائمًا التعامل مع سعة أقل قابلية للاستخدام.

درجة الحرارة

تعتبر درجة الحرارة عاملاً مهمًا يؤثر على سعة البطارية. تؤدي البطارية الباردة إلى انخفاض كبير في السعة. هذا لأن الكيمياء الموجودة في البطارية لا تعمل بشكل جيد في درجات الحرارة المنخفضة. نتيجة لذلك ، في الشتاء عليك التعامل مع نطاق أصغر. تؤثر درجات الحرارة المرتفعة أيضًا سلبًا على الأداء ، ولكن بدرجة أقل. الحرارة لها تأثير سلبي كبير على عمر البطارية. وبالتالي ، فإن البرودة لها تأثير قصير المدى ، في حين أن الحرارة لها تأثير طويل المدى.

تحتوي العديد من السيارات الكهربائية على نظام إدارة البطارية (BMS) الذي يراقب درجة الحرارة ، من بين أشياء أخرى. غالبًا ما يتدخل النظام أيضًا بنشاط من خلال التسخين و / أو التبريد و / أو التهوية.

عمر

يتساءل الكثير من الناس عن عمر بطارية السيارة الكهربائية. نظرًا لأن السيارات الكهربائية لا تزال حديثة السن نسبيًا ، فلا توجد إجابة محددة حتى الآن ، خاصة عندما يتعلق الأمر بأحدث البطاريات. بالطبع ، هذا يعتمد أيضًا على السيارة.

يتم تحديد عمر الخدمة جزئيًا بواسطة عدد دورات الشحن. بمعنى آخر: عدد المرات التي يتم فيها شحن البطارية من فارغة إلى ممتلئة. وبالتالي ، يمكن تقسيم دورة الشحن إلى عدة شحنات. كما ذكرنا سابقًا ، من الأفضل شحن ما بين 20٪ و 80٪ في كل مرة لإطالة عمر البطارية.

الشحن السريع المفرط لا يساعد أيضًا على إطالة عمر البطارية. هذا يرجع إلى حقيقة أنه أثناء الشحن السريع ، ترتفع درجة الحرارة بشكل كبير. كما ذكرنا سابقًا ، تؤثر درجات الحرارة المرتفعة سلبًا على عمر البطارية. من حيث المبدأ ، يمكن للمركبات ذات نظام التبريد النشط مقاومة ذلك. بشكل عام ، يوصى بالتبديل بين الشحن السريع والشحن العادي. ليس الأمر أن الشحن السريع أمر سيء.

السيارات الكهربائية موجودة في السوق منذ بعض الوقت. لذلك ، مع هذه السيارات ، يمكنك أن ترى مقدار انخفاض سعة البطارية. تنخفض الإنتاجية عادةً بنحو 2,3٪ سنويًا. ومع ذلك ، فإن تطوير تقنية البطاريات لا يزال قائماً ، وبالتالي فإن درجة التدهور تتناقص فقط.

مع السيارات الكهربائية التي قطعت عدة كيلومترات ، فإن انخفاض القوة ليس بهذا السوء. Teslas ، التي قطعت أكثر من 250.000 90 كم ، كان في بعض الأحيان أكثر من XNUMX ٪ من سعة بطاريتها المتبقية. من ناحية أخرى ، هناك أيضًا Teslas حيث تم استبدال البطارية بأكملها بأميال أقل.

الإنتاج

يثير إنتاج البطاريات للسيارات الكهربائية أيضًا تساؤلات: ما مدى ملاءمة إنتاج هذه البطاريات للبيئة؟ هل تحدث أشياء غير مرغوب فيها أثناء عملية الإنتاج؟ ترتبط هذه المشكلات بتكوين البطارية. نظرًا لأن السيارات الكهربائية تعمل على بطاريات ليثيوم أيون ، فإن الليثيوم مادة خام مهمة على أي حال. ومع ذلك ، يتم استخدام العديد من المواد الخام الأخرى أيضًا. يتم استخدام الكوبالت والنيكل والمنغنيز و / أو فوسفات الحديد أيضًا اعتمادًا على نوع البطارية.

محيط

إن استخراج هذه المواد الخام يضر بالبيئة ويضر بالمناظر الطبيعية. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما لا تستخدم الطاقة الخضراء في الإنتاج. وبالتالي ، فإن السيارات الكهربائية تؤثر أيضًا على البيئة. صحيح أن المواد الخام للبطاريات قابلة لإعادة التدوير بدرجة كبيرة. يمكن أيضًا استخدام البطاريات المهملة من السيارات الكهربائية لأغراض أخرى. اقرأ المزيد عن هذا الموضوع في المقالة التي تتحدث عن مدى ملاءمة السيارات الكهربائية للبيئة.

ظروف التشغيل

من وجهة نظر ظروف العمل ، يعتبر الكوبالت المادة الخام الأكثر إشكالية. هناك مخاوف بشأن حقوق الإنسان أثناء التعدين في الكونغو. يتحدثون عن الاستغلال وعمالة الأطفال. بالمناسبة ، هذا لا يتعلق فقط بالمركبات الكهربائية. تؤثر هذه المشكلة أيضًا على بطاريات الهاتف والكمبيوتر المحمول.

نفقات

تحتوي البطاريات على مواد خام باهظة الثمن. على سبيل المثال ، ارتفع الطلب على الكوبالت ومعه السعر بشكل كبير. النيكل هو أيضا مادة خام باهظة الثمن. هذا يعني أن تكلفة إنتاج البطاريات عالية جدًا. هذا هو أحد الأسباب الرئيسية وراء ارتفاع تكلفة السيارات الكهربائية مقارنةً بالبنزين أو الديزل. وهذا يعني أيضًا أن البديل النموذجي لسيارة كهربائية ببطارية أكبر غالبًا ما يصبح أكثر تكلفة على الفور. والخبر السار هو أن البطاريات أرخص من الناحية الهيكلية.

تحميل

النسبة

تشير السيارة الكهربائية دائمًا إلى النسبة المئوية لشحن البطارية. ويسمى أيضا حالة الشحن مُسَمًّى. طريقة القياس البديلة هي عمق التفريغ... يوضح هذا مدى تفريغ البطارية وليس مدى امتلائها. كما هو الحال مع العديد من مركبات البنزين أو الديزل ، غالبًا ما يُترجم هذا إلى تقدير للأميال المتبقية.

لا يمكن للسيارة أبدًا تحديد النسبة المئوية لشحن البطارية بالضبط ، لذا يُنصح بعدم إغراء القدر. عندما تقترب البطارية من النفاد ، سيتم إيقاف تشغيل العناصر الفاخرة غير الضرورية مثل التدفئة وتكييف الهواء. إذا ساء الوضع بالفعل ، يمكن للسيارة أن تسير ببطء. 0٪ لا يعني أن البطارية فارغة تمامًا بسبب المخزن المؤقت المذكور أعلاه.

حمل

يعتمد وقت الشحن على كل من السيارة وطريقة الشحن. في السيارة نفسها ، تعتبر سعة البطارية وسعة الشحن أمرًا حاسمًا. تمت مناقشة سعة البطارية بالفعل من قبل. عندما يتم التعبير عن الطاقة بالكيلوواط / ساعة (kWh) ، يتم التعبير عن سعة الشحن بالكيلوواط (kW). يتم حسابه بضرب الجهد (بالأمبير) بالتيار (فولت). كلما زادت سعة الشحن ، زادت سرعة شحن السيارة.

يتم شحن محطات الشحن العامة التقليدية إما بتيار متردد 11 كيلو واط أو 22 كيلو واط. ومع ذلك ، ليست كل السيارات الكهربائية مناسبة لشحن 22 كيلو واط. شواحن الشحن السريع مشحونة بتيار مستمر. هذا ممكن مع قدرة رفع أعلى بكثير. شواحن تسلا الفائقة تشحن 120 كيلو وات وشواحن سريعة 50 كيلو وات 175 كيلو وات. ليست كل السيارات الكهربائية مناسبة للشحن السريع بقوة عالية تبلغ 120 أو 175 كيلو وات.

محطات الشحن العامة

من المهم معرفة أن الشحن عملية غير خطية. الشحن في آخر 20٪ أبطأ بكثير. هذا هو السبب وراء الإشارة إلى وقت الشحن على أنه شحن بنسبة 80٪.

يعتمد وقت التحميل على عدة عوامل. أحد العوامل هو ما إذا كنت تستخدم الشحن أحادي الطور أو ثلاثي الطور. يعتبر الشحن ثلاثي المراحل هو الأسرع ، ولكن ليست كل السيارات الكهربائية مناسبة لذلك. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم بعض المنازل اتصالًا أحادي الطور فقط بدلاً من اتصال ثلاثي الطور.

محطات الشحن العامة العادية هي ثلاث مراحل ومتوفرة في 16 و 32 أمبير. يستغرق شحن (0٪ إلى 80٪) من سيارة كهربائية ببطارية 50 كيلو وات في الساعة حوالي 16 ساعة عند محطات الشحن 11 أمبير أو 3,6 كيلو واط. يستغرق 32 ساعة مع محطات شحن 22 أمبير (أقطاب 1,8 كيلو واط).

ومع ذلك ، يمكن القيام بذلك بشكل أسرع: باستخدام شاحن سريع 50 كيلو واط ، سيستغرق الأمر أقل من 50 دقيقة. في الوقت الحاضر ، يوجد أيضًا شواحن سريعة بقدرة 175 كيلو وات ، والتي يمكن من خلالها شحن بطارية 50 كيلو وات في الساعة حتى 80٪ في XNUMX دقيقة. لمزيد من المعلومات حول محطات الشحن العامة ، راجع مقالتنا حول محطات الشحن في هولندا.

الشحن في المنزل

من الممكن أيضًا الشحن في المنزل. غالبًا ما لا تحتوي المنازل القديمة قليلاً على اتصال من ثلاث مراحل. يعتمد وقت الشحن ، بالطبع ، على القوة الحالية. بتيار 16 أمبير ، تشحن السيارة الكهربائية ببطارية 50 كيلو وات في الساعة 10,8٪ في 80 ساعة. عند تيار 25 أمبير ، يكون هذا 6,9 ساعة ، وعند 35 أمبير ، 5 ساعات. تتناول المقالة المتعلقة بالحصول على محطة الشحن الخاصة بك مزيدًا من التفاصيل حول الشحن في المنزل. قد تسأل أيضًا: ما تكلفة البطارية الكاملة؟ سيتم الرد على هذا السؤال في المقالة الخاصة بتكاليف القيادة الكهربائية.

إجمال

البطارية هي أهم جزء في السيارة الكهربائية. ترتبط العديد من عيوب السيارة الكهربائية بهذا المكون. لا تزال البطاريات باهظة الثمن وثقيلة وحساسة لدرجة الحرارة وليست صديقة للبيئة. من ناحية أخرى ، التدهور بمرور الوقت ليس بهذا السوء. والأكثر من ذلك ، أن البطاريات أرخص بكثير وأخف وزنا وأكثر كفاءة مما كانت عليه من قبل. يعمل المصنعون بجد على زيادة تطوير البطاريات ، وبالتالي فإن الوضع سيتحسن.