كيف تعمل بطارية السيارة الكهربائية؟

تعمل بطارية الليثيوم أيون على تشغيل أي نوع من المركبات الكهربائية. منذ البداية ، أثبتت نفسها باعتبارها تقنية مرجعية في سوق السيارات الكهربائية. كيف تعمل؟ سيوفر لك خبراء شبكة IZI من EDF معلومات محدثة عن تشغيل بطارية السيارة الكهربائية وخصائصها ومزاياها وعيوبها.

ملخص

كيف تعمل بطارية السيارة الكهربائية

إذا كانت قاطرة الديزل تستخدم البنزين أو وقود الديزل كطاقة ، فهذا لا ينطبق على السيارات الكهربائية. وهي مجهزة ببطارية ذات استقلالية مختلفة ، والتي يجب شحنها في محطة الشحن.

أي سيارة كهربائية مجهزة بالفعل بعدة بطاريات:

• بطارية إضافية
• وبطارية الجر.

ما هو دورهم وكيف يعملون؟

بطارية إضافية

مثل جهاز التصوير الحراري ، تحتوي السيارة الكهربائية على بطارية إضافية. تستخدم بطارية 12 فولت هذه لتشغيل ملحقات السيارة.

تضمن هذه البطارية التشغيل الصحيح لمختلف المعدات التي تعمل بالكهرباء ، مثل:

• نوافذ كهربائية
• مذياع ؛
• أجهزة استشعار مختلفة للمركبة الكهربائية.

وبالتالي ، يمكن أن يتسبب عطل في البطارية المساعدة للسيارة الكهربائية في حدوث أعطال معينة.

بطارية الجر

تلعب بطارية الجر دورًا أساسيًا في السيارة الكهربائية. في الواقع ، يخزن الطاقة المشحونة في محطة الشحن ويوفر الطاقة للمحرك الكهربائي أثناء الرحلة.

يعد تشغيل بطارية الجر أمرًا معقدًا للغاية ، لذا فإن هذا العنصر هو أحد أغلى مكونات السيارة الكهربائية. تعمل هذه التكلفة أيضًا على إعاقة تطور التنقل الكهربائي في العالم حاليًا. يعرض بعض التجار إبرام اتفاقية تأجير بطارية الجر عند شراء سيارة كهربائية.

تعد بطارية الليثيوم أيون إلى حد بعيد أكثر أنواع البطاريات استخدامًا في السيارات الكهربائية. نظرًا لقوة التحمل والأداء ومستوى الأمان ، فهي حقًا التكنولوجيا المرجعية لمعظم الشركات المصنعة.

ومع ذلك ، هناك أنواع مختلفة من البطاريات للسيارات الكهربائية:

• بطارية النيكل والكادميوم.
• بطارية هيدريد النيكل والمعدن ؛
• بطارية ليثيوم؛
• بطارية ليثيوم أيون.

جدول موجز لمزايا البطاريات المختلفة للسيارات الكهربائية

أنواع مختلفة من البطاريات	المزايا
نيكل الكادميوم	بطارية خفيفة الوزن مع عمر بطارية ممتاز.
النيكل هيدريد المعادن	بطارية خفيفة الوزن ذات تلوث منخفض وقدرة تخزين عالية للطاقة.
الليثيوم	الشحن والتفريغ بشكل مطرد. الجهد العالي. كثافة كبيرة في الكتلة والحجم للطاقة.
أيون الليثيوم	طاقة عالية النوعية والحجم.

جدول موجز لعيوب البطاريات المختلفة للسيارات الكهربائية

أنواع مختلفة من البطاريات	القيود
نيكل الكادميوم	نظرًا لأن مستوى سمية الكادميوم مرتفع جدًا ، لم يعد يتم استخدام هذه المادة.
النيكل هيدريد المعادن	المواد باهظة الثمن. نظام التبريد ضروري للتعويض عن زيادة درجة الحرارة بما يتناسب مع الحمل.
الليثيوم	إعادة تدوير الليثيوم لم يتم إتقانه بالكامل بعد. يجب أن يكون هناك إدارة طاقة آلية.
أيون الليثيوم	مشكلة القابلية للاشتعال.

أداء البطارية

يتم التعبير عن قوة المحرك الكهربائي بوحدات كيلووات (kW). من ناحية أخرى ، تقيس كيلوواط ساعة (kWh) الطاقة التي يمكن أن توفرها بطارية السيارة الكهربائية.

يمكنك مقارنة قوة المحرك الحراري (معبراً عنها بالحصان) بقوة المحرك الكهربائي ، معبراً عنها بالكيلوواط.

ومع ذلك ، إذا كنت ترغب في الاستثمار في سيارة كهربائية ذات أطول عمر ممكن للبطارية ، فستحتاج إلى اللجوء إلى قياس الكيلووات في الساعة.

عمر البطارية

اعتمادًا على طراز سيارتك الكهربائية ، يمكن أن يتراوح مداها من 100 إلى 500 كيلومتر. في الواقع ، من أجل الاستخدام اليومي البسيط للسيارة الكهربائية ، مما يتيح لك اصطحاب الأطفال إلى المدرسة أو العمل في مكان قريب ، يكفي شحن البطارية المنخفض. وسيلة النقل هذه أرخص.

بصرف النظر عن الطرز المتوسطة أو متوسطة المدى ، هناك أيضًا طرز متطورة أغلى بكثير. يتأثر سعر هذه السيارات إلى حد كبير بأداء البطارية.

ومع ذلك ، يمكن لهذا النوع من السيارات الكهربائية أن يسافر لمسافة تصل إلى 500 كيلومتر اعتمادًا على أسلوب قيادتك ونوع الطريق وظروف الطقس وما إلى ذلك.

من أجل الحفاظ على استقلالية بطاريتك في رحلة طويلة ، ينصحك المتخصصون في شبكة IZI by EDF ، على وجه الخصوص ، باختيار قيادة مرنة وتجنب التسارع الشديد.

وقت إعادة شحن البطارية

سيهتم المتخصصون في شبكة IZI by EDF ، من بين أمور أخرى ، بـ تركيب محطات شحن للسيارات الكهربائية . اكتشف جميع الحلول الحالية لإعادة شحن بطارية سيارتك الكهربائية باستخدام:

• مقبس منزلي 220 فولت ؛
• مقبس للشحن السريع Wallbox ؛
• ومحطة شحن سريع.

مقبس منزلي 220 فولت

في المنزل ، يمكنك تثبيت مقبس منزلي مقابل 220 فولت. مدة الشحن من 10 إلى 13 ساعة. يمكنك بعد ذلك شحن سيارتك طوال الليل حتى تتمكن من استخدامها أثناء النهار.

مقبس شحن سريع من Wallbox

إذا اخترت مقبس الشحن السريع ، والذي يسمى أيضًا Wallbox ، فسيتم تقليل وقت الشحن:

• في تمام الساعة 4 في الإصدارات 32A ؛
• الساعة 8 أو 10 صباحًا في الإصدار 16 أ.

محطة شحن سريع

في ساحات انتظار السيارات أو السوبر ماركت ومواقف السيارات التجارية ، يمكنك أيضًا شحن سيارتك في محطة الشحن السريع. تكلفة هذا الجهاز هي الأعلى بالطبع.

ومع ذلك ، فإن وقت شحن البطارية سريع جدًا: يستغرق 30 دقيقة.

جدول ملخص الأسعار لمعدات شحن بطارية السيارة الكهربائية

نوع معدات شحن البطارية	السعر (باستثناء التركيب)
موصل شحن سريع	حوالي 600 يورو
محطة شحن سريع	حوالي 900 يورو

كيف تعمل بطارية الليثيوم أيون؟

مبدأ تشغيل هذا النوع من البطاريات معقد. تدور الإلكترونات داخل البطارية ، محدثة فرق جهد بين القطبين. قطب واحد سالب والآخر موجب. هم مغمورون في المنحل بالكهرباء: سائل مع التوصيل الأيوني.

مرحلة التفريغ

عندما تقوم البطارية بتشغيل سيارة كهربائية ، فإن القطب السالب يطلق الإلكترونات المخزنة. ثم يتم توصيلها بالقطب الموجب عبر دائرة خارجية. هذه هي مرحلة التفريغ.

مرحلة الشحن

عند شحن البطارية في محطة شحن أو منفذ طاقة متوافق ، يحدث التأثير المعاكس. وبالتالي ، فإن الطاقة المنقولة بواسطة جهاز إعادة الشحن تنقل الإلكترونات الموجودة في القطب الموجب إلى القطب السالب. 

بطاريات BMS: التعريف والتشغيل

يتحكم برنامج BMS (نظام إدارة البطارية) في الوحدات والعناصر التي تشكل بطارية الجر. يتيح لك نظام الإدارة هذا مراقبة البطارية وتحسين عمرها.

عندما تفشل البطارية ، يحدث ذلك أيضًا مع نظام إدارة المباني. ومع ذلك ، تقدم بعض الشركات المصنعة للمركبات الكهربائية خدمة إعادة برمجة BMS. وبالتالي ، يمكن أن تأخذ عملية إعادة الضبط الناعمة في الاعتبار حالة البطارية في الوقت T.

ما مدى موثوقية بطارية السيارة الكهربائية؟

تشتهر بطارية الليثيوم أيون بموثوقيتها. ومع ذلك ، كن حذرًا ، يمكن أن يؤثر وضع الشحن على وجه الخصوص على متانته. بالإضافة إلى ذلك ، يتدهور عمر البطارية والأداء بمرور الوقت في جميع الحالات.

عندما تتعطل سيارة كهربائية ، نادرًا ما يكون السبب هو البطارية. في الواقع ، في فصل الشتاء ، ستدرك بسرعة أن سيارتك الكهربائية ليس لديها مشاكل في البدء ، على الرغم من البرد ، على عكس قاطرة الديزل.

لماذا تتحلل بطاريات الليثيوم أيون بمرور الوقت؟

عندما تتحرك السيارة الكهربائية لعدة كيلومترات ، ينخفض ​​أداء البطارية ببطء. ثم هناك عاملان:

• انخفاض عمر البطارية
• تمديد وقت شحن البطارية.

ما مدى سرعة عمر بطارية السيارة الكهربائية؟

يمكن أن يتأثر معدل تقادم البطارية بعوامل مختلفة:

• ظروف تخزين السيارة الكهربائية (في المرآب ، في الشارع ، وما إلى ذلك) ؛
• أسلوب القيادة (مع السيارة الكهربائية ، يفضل القيادة الصديقة للبيئة) ؛
• تردد الشحن في محطات الشحن السريع ؛
• أحوال الطقس في المنطقة التي تقود فيها السيارة كثيرًا.

كيف يمكن تحسين عمر بطارية السيارة الكهربائية؟

مع الأخذ في الاعتبار العوامل المذكورة أعلاه ، من الممكن تحسين عمر خدمة بطارية الجر. في أي وقت ، يمكن للشركة المصنعة أو لطرف ثالث موثوق به تشخيص وقياس SOH (الحالة الصحية) للبطارية. يستخدم هذا القياس لتقييم حالة البطارية.

يقارن SOH السعة القصوى للبطارية في وقت الاختبار مع السعة القصوى للبطارية عندما كانت جديدة.

إعادة التدوير: العمر الثاني لبطارية السيارة الكهربائية

في قطاع السيارات الكهربائية قضية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون في السيارات الكهربائية مشكلة كبيرة. في الواقع ، إذا كانت السيارة الكهربائية أنظف من قاطرة الديزل (مشكلة إنتاج الهيدروكربون) ، حيث إنها تستخدم مصادر الطاقة المتجددة ، فإن الكهرباء ، واستعادة ومعالجة الليثيوم يمثل مشكلة.

القضايا البيئية

يمكن أن تحتوي بطارية السيارة الكهربائية على عدة كيلوغرامات من الليثيوم. يتم استخدام مواد أخرى مثل الكوبالت والمنغنيز. يتم تعدين هذه الأنواع الثلاثة المختلفة من المعادن ومعالجتها لاستخدامها في بناء البطاريات.

الليثيوم

يأتي ثلثا موارد الليثيوم المستخدمة في تطوير بطاريات السيارات الكهربائية من الصحاري المالحة في أمريكا الجنوبية (بوليفيا وشيلي والأرجنتين).

مطلوب كميات كبيرة من الماء لاستخراج ومعالجة الليثيوم ، مما يؤدي إلى:

• تجفيف المياه الجوفية والأنهار ؛
• تلوث التربة؛
• والمخالفات البيئية مثل زيادة حالات التسمم والأمراض الخطيرة للسكان المحليين.

الكوبالت

يأتي أكثر من نصف إنتاج العالم من الكوبالت من المناجم الكونغولية. يبرز هذا الأخير على وجه الخصوص فيما يتعلق بما يلي:

• شروط سلامة التعدين ؛
• استغلال الأطفال لاستخراج الكوبالت.

التأخير في قطاع إعادة التدوير: تفسيرات

إذا تم بيع بطارية الليثيوم أيون منذ عام 1991 في قطاع الإلكترونيات الاستهلاكية ، فقد بدأت قنوات إعادة التدوير لهذه المادة في التطور بعد ذلك بكثير.

إذا لم يتم إعادة تدوير الليثيوم في البداية ، فإن هذا يرجع أساسًا إلى:

• حول توفرها الكبير ؛
• التكلفة المنخفضة لإنتاجه ؛
• ظلت مستويات التجميع منخفضة إلى حد ما.

ومع ذلك ، مع نمو التنقل الكهربائي ، تتغير احتياجات التوريد بوتيرة سريعة ، ومن هنا تأتي الحاجة إلى قناة إعادة تدوير فعالة. اليوم ، يتم إعادة تدوير 65٪ من بطاريات الليثيوم في المتوسط.

حلول إعادة تدوير الليثيوم

اليوم ، هناك عدد قليل من السيارات الكهربائية المتقادمة مقارنة بقاطرات الديزل. هذا يجعل من الممكن تفكيك المركبات بالكامل تقريبًا ومكونات البطارية المستخدمة.

بهذه الطريقة ، يمكن جمع الليثيوم والألمنيوم والكوبالت والنحاس وإعادة تدويرهما.

تتبع البطاريات السليمة دائرة مختلفة. في الواقع ، إذا لم يعودوا في بعض الأحيان ينتجون طاقة كافية لتوفير أداء ونطاق مناسبين للسائقين ، فإن هذا لا يعني أنهم لم يعودوا يعملون. وبالتالي ، يتم منحهم حياة ثانية. ثم يتم استخدامها للاستخدام الثابت:

• لتخزين مصادر الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وما إلى ذلك) في المباني ؛
• لتشغيل محطات الشحن السريع.

لا يزال على قطاع الكهرباء أن يبتكر لإيجاد بديل لهذه المواد أو لاستخراجها بطريقة أخرى.

تركيب محطة شحن للمركبة الكهربائية