فصل صفر ، قسمت دوم؛ اجزای تشکیل دهنده یک خودروی برقی چیست و چگونه کار میکند؟
در این مطلب به بررسی اجزای فنی تشکیل دهنده و چگونگی عملکرد یک خودرو برقی خواهیم پرداخت و آن را با خودروهای سوخت فسیلی مقایسه می کنیم.
روایت یک فناوری نسبتا تازه ؛ از باتری تا چرخ
از بیرون همان است که میشناسیم: بدنه، چهار چرخ، فرمان. تفاوت، زیر پوست رخ میدهد؛ جایی که بهجای انفجار بنزین، الکترونها کار را پیش میبرند. حاصلش را پشت فرمان میفهمید: سکوت، شتاب بدون مکث، و نگهداری قابل پیشبینی. اما این نظم آرام چگونه ساخته میشود؟ پاسخ، ترکیبی است از سه بازیگر اصلی باتری، اینورتر، موتور الکتریکی و چند نقش مکمل که بیسروصدا همهچیز را هماهنگ میکنند.
باتری؛ باکِ الکترونی به جای بنزینی
پک باتری انبار انرژی خودرو است؛ هزاران سلول لیتیومی که در قالب ماژولها کنار هم نشستهاند و معمولاً در کف شاسی جا میگیرند. این چیدمان دو پیام روشن دارد: مرکز ثقل پایینتر (پایداری بهتر در پیچها) و فضای کابین بازتر. سلامت و رفتار این انبار انرژی را سامانه مدیریت باتری (BMS) رصد میکند: دما را در بازه مناسب نگه میدارد، ولتاژ سلولها را پایش میکند، جریانهایِ شارژ و دشارژ را تنظیم میکند و حتی پیش از شارژ سریع، باتری را تا دمای ایدهآل پیششرطی میکند. همان عدد «درصد شارژ» روی نمایشگر، خلاصه تصمیمهای همین مغز نگهبان است.
رایجترین انتخابها NMC و LFP هستند. اولی چگالی انرژی بالاتری میدهد (وزن کمتر برای همان برد)، دومی به دوام و پایداری قیمتی معروف است. خودروساز با توجه به کلاس و مأموریت خودرو، میان برد، وزن، هزینه و دوام تعادل میچیند.
اینورتر و الکترونیک قدرت؛ مترجم تند و دقیق
انرژی در باتری به شکل جریان مستقیم (DC) ذخیره میشود، اما بیشتر موتورهای مدرن با جریان متناوب (AC) بهترین بازده را دارند. اینورتر وظیفه تبدیل DC به AC را بر عهده دارد و فرکانس/ولتاژ خروجی را دقیقاً مطابق با دستور پای راست شما تنظیم میکند. هرچه پدال را بیشتر بفشارید، سیگنال قویتر، گشتاور بیشتر. کنار اینورتر، یک مبدل DC-DC ولتاژِ بالای پک را به برق ۱۲ (یا ۴۸) ولت تجهیزات داخلی تبدیل میکند؛ چراغها، رایانهها، پمپها و قفلها هنوز با مدار کمولتاژ زندهاند. شارژر داخلی (On-board Charger) هم هنگام شارژ AC، برق شهری را به DC مناسب باتری تبدیل میکند.
موتور الکتریکی؛ گشتاور از سکون
قلب بیسروصدای این معماری، موتور الکتریکی است؛ واحدی که از لحظه سکون هم گشتاور بالا میدهد. نتیجه؟ شتابی خطی و بیدرنگ، بدون مکثهای بین دندهها. دو خانواده پرکاربردترند: سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) با بازده بالا و پاسخ تیز، و القایی که به سادگی و دوام شهرت دارد. انتخاب به اولویتهای پلتفرم و مأموریت خودرو بستگی دارد: بیشینه بازده؟ توان پیوسته در گرما؟ هزینه ساخت؟
گیربکس در خودروی برقی؛ تک سرعته بهجای جعبهدندهٔ چندسرعته
در خودروهای بنزینی، جعبهدنده چندسرعته برای زنده نگهداشتن موتور در «بازهٔ کارآمد» ضروری است. اما موتور برقی در گسترهٔ وسیعی از دور، گشتاور مفید میدهد. به همین دلیل، در بیشتر خودروهای برقی یک گیربکس تکسرعته کافی است: مجموعهای از چرخدندههای دقیق که دورِ بالای موتور را به سرعت و گشتاور مناسب چرخها تبدیل میکند. تعویضدنده حذف میشود، مکثها هم. برخی مدلهای کاراییمحور برای جمع کردن شتاب اولیه قدرتمند و بازده بهتر در سرعتهای خیلی بالا از دو سرعته استفاده میکنند؛ استثنا، نه قاعده.
محورهای محرک و توزیع نیرو؛ e-Axle و چهارچرخِ هوشمند
بسیاری از پلتفرمهای امروز از اکسل برقی یکپارچه (e-Axle) استفاده میکنند: موتور، اینورتر و گیربکس در یک مجموعه فشرده روی محور جلو یا عقب. نسخههای دو موتوره (هر محور یک موتور) علاوه بر چهارچرخ محرک بینیاز از میلگاردان، امکان توزیع هوشمند گشتاور و شبیهسازی الکترونیکی دیفرانسیلهای پیشرفته را فراهم میکنند؛ نتیجهاش کشش بهتر در مسیرهای لغزنده و پایداری دقیقتر در پیچهاست.
ترمز احیایی و «بلِندینگ»؛ انرژی تلفشده، ذخیره میشود
کاهش سرعت در خودروی برقی فقط گرم شدن دیسکها نیست. با رها کردن پدال گاز یا ترمزگیری، موتور نقش ژنراتور میگیرد و بخشی از انرژی جنبشی را به باتری بازمیگرداند. سامانهٔ «بلِندینگ» این نیرو را بین ترمز الکتریکی و ترمز مکانیکی تقسیم میکند تا هم بازیابی انرژی بیشینه شود، هم حس پدال ثابت بماند. شدت احیا معمولاً چندمرحلهای است؛ در شهر میتوانید به سمت «رانندگی یکپداله» بروید، در اتوبان حس سرخوردن طبیعیتری داشته باشید.
مدیریت حرارت؛ دمای درست، بردِ درست
باتری، اینورتر و موتور هرکدام مدار خنککاری خود را دارند. نگهداشتن سلولها در بازهٔ دمایی مطلوب برای برد واقعی، توان پیوسته و شارژ سریع حیاتی است. در بخش گرمایش/سرمایش کابین نیز بسیاری از خودروهای برقی از پمپ حرارتی کمک میگیرند تا در هوای سرد، مصرف انرژی بالا نرود. نرمافزار با پیشگرمایش یا پیشسردی هوشمند، خودرو و باتری را پیش از حرکت یا شارژ سریع، به دمای ایدهآل میرساند.
شارژ؛ از پریز خانه تا توانهای بزرگراهی
برقرسانی در دو مسیر اصلی انجام میشود:
| -AC (خانگی/عمومی): برق متناوب به شارژر داخلی میرسد و به DC مناسب باتری تبدیل میشود. توانهای ۷ تا ۱۱ کیلووات در پارکینگهای مسکونی/اداری، شببهشب خودرو را آماده میکنند. |
| -DC سریع (شهری پرتردد/بینشهری): تبدیل در ایستگاه انجام میشود و انرژی بهصورت DC مستقیم وارد باتری میگردد. معماریهای ۴۰۰ ولت رایجاند و پلتفرمهای ۸۰۰ ولت برای شارژ سریعتر و افت کمتر در حال گسترشاند. |
ایمنی ولتاژ بالا؛ طراحی لایهلایه و قطعکنهای هوشمند
منظومه ولتاژ بالا با ایزولاسیون دقیق، کنتاکتورهای ایمنی و مدار پیششارژ مدیریت میشود. خودرو پیش از «وصل کامل»، سلامت مسیر را میسنجد؛ در تصادف یا ناهنجاری، کنتاکتورها مسیر را میبندند. پوستهٔ باتری چندلایه و مقاوم است و مسیرهای جذب نیرو پیرامونش طراحی شده تا ضربهها مهار شود. هدف ساده است: سرنشین و سرویسکار، در امنترین حالت.
سناریوی یک روز عادی با خودروی برقی
صبح، خودرو با ۸۵٪ شارژ از پارکینگ آپارتمان خارج میشود. رمپ خروجی را که پایین میروید، پا را از پدال برمیدارید و عقربه مصرف منفی میشود؛ احیا در حال بازگرداندن انرژی است. ده دقیقه بعد، در ترافیک، همان «یک پدال» کافی است: میروید، رها میکنید، میایستید بیآنکه لنتها را بیدلیل گرم کنید. ظهر، مسیر کوتاهی تا جلسه بیرون از شهر دارید؛ سامانه مسیریابی ایستگاههای DC مسیر تهران قم را نشان میدهد. یک توقف ۱۵ دقیقهای کافی است تا درصد شارژ از ۳۰ به حدود ۷۰ برسد. عصر که برمیگردید، خودرو زمان شارژ شبانه را با تعرفه ارزانتر پیشنهاد میدهد و باتری را پیش از اتصال، تا دمای مناسب پیششرطی میکند.
تجربه رانندگی؛ سکوت، خطی بودن و کنترل دقیق
تفاوت را پشت فرمان میبینید. گشتاور آنی حرکت از چراغ قرمز را مطمئن میکند. خطی بودن پاسخ پدال، رانندگی را پیشبینیپذیر میسازد. در نسخههای دو موتوره، توزیع هوشمند نیرو، کشش را بالا میبرد و در پیچها، حس چسبندگی تازهای به دست میدهد. ترکیب احیای هوشمند با ترمز مکانیکی هم ترمزگیری را کوتاه، پایدار و کمهزینه نگه میدارد.
تفاوت های کلیدی با خودروی بنزینی در یک نگاه
| نوع سوخت | فسیلی(گازوئیلی- بنزینی- گاز) | برقی |
| منبع انرژی | سوخت مایع در باک | الکترون در باتری |
| پیشرانه | پیستون و انفجار | موتور الکتریکی بیسروصدا |
| جعبهدنده | چندسرعته و تعویضهای مکرر | تکسرعته و حرکت پیوسته |
| ترمزگیری | اتلاف گرما روی دیسک | بازیابی انرژی و استهلاک کمتر |
| نگهداری | سرویسهای دورهای متعدد | سرویسهای کمتر و پیشبینیپذیرتر |
جمعبندی؛ معماری ساده، هماهنگی دقیق
خودروی برقی را میتوان در یک جمله خلاصه کرد: انرژی با کمترین اتلاف به حرکت تبدیل میشود. باتری، اینورتر و موتور در کنار خنککاری دقیق و نرمافزار چنان هماهنگ کار میکنند که راننده فقط نتیجه را میبیند: روانی. از نگاه مالک هم ماجرا روشن است؛ شارژ قابل برنامهریزی، سرویسهای کمتر، هزینه انرژی قابل پیشبینی. همین ترکیب است که خودروی برقی را از «گزینهای متفاوت» فراتر میبرد و آن را به معیار تازهٔ رفتوآمد روزمره نزدیک میکند.
واقعا مطلب مفیدی بود لذت بردم🙏🏻🙏🏻
ماشینای برقی هم خوبن.
البته برای یه ماشین باز واقعی ، صدای موتور بنزینی یه ژاپنی ، آمریکایی و آلمانیه که جذابه.
قطعا برقیا از نظر استهلاک خیلی بهتر از خودروهای بنزینی ان.
ولی تو ایران ، با این وضع مدیریت حکومت ، متاسفانه زیرساخت کافی وجود نداره.
تو صنعت عقب مونده مون هم ، هنوز ماشین برقی نتونستیم بسازیم در حالیکه اروپایی ها ، آمریکایی ها چینی ها ، هندی ها ، ژاپنی ها و کره ای ها الان خیلی از ما جلو ترن.
و اصلا هم برام اهمیتی نداره که یه سری نادان مخالفت می کنن و میگن ما صنعت خودرو مون پیشرفته است و شما خود تحقیر هستید.
با این وضع آلودگی هوا ، باید ماشین برقی ساخت.
ویژگی پیوستگی حرکت بدون نیاز به تعویض دنده در عین سهولت و کارایی بیشتری که داره دیگه اون حسی که رانندگی با تعویض دنده ها و تجدید قوای موتور میده رو نداره
متاسفانه ماشین برقی هیچوقت حس و حال ماشین بنزینی رو نمیده و نخواهد داد
متاسفانه ماشین برقی سوار نشدی
بی سر و صدا بودنشون واقعا جذذذذذابه
مطلب جالبی بود
ولی ماشین برقی اصلا ماشین جالبی نیست .اصلا ماشین نیست درواقع
بله شاید استهلاکش از خودرو بنزینی کمتر باشه
ولی تو ایران که هیچ زیر ساخت و برنامه ای حالا حالاها نداره اصلا ارزش خرید نداره
بنظرم ماشین باید تو همه جا پاسخگو باشه
نمیشه یه سری عیبای اساسی ماشین برقی رو چشم پوشی کرد و گفت خب عوضش برای محیط زیست بهتره
ماشین باید در وهله اول بتونه تو بدون دردسر رو به مقصد برسونه
نه اینکه همش استرس جای شارژ و روشن کردن بخاری و … رو داشته باشی
بدون تعصب می گم، بچه هام دیگه دوست ندارند سوار ماشین بنزینی بشند، بیصدا، پرکشش، بدون دردسر پمپ بنزین، تعویض روغن، ضدیخ، تنظیم موتور، …..، ولی نبود ایستگاه شارژر بین راهی محدودکننده است، کاربرد ماشین های برقی، محدود است، وارد جاده بشی، استرس شارژ داری، وضعیت اقتصادی مملکت هم ناامید کننده است، ما صد سال از دنیای مدرن عقبیم، مگه اینکه معجزه ای رخ دهد….