یکی از پیشرفت‌ها و تکنولوژی‌های امروز، ماشین‌های برقی هستند. موفقیت و دستاوردهای شرکت تسلا در خصوص تولید و عرضه ماشین‌های برقی به نوعی آینده صنعت خودروسازی را متحول کرده‌اند، اکنون بسیاری از کمپانی‌های قدیمی و حتی شرکت‌های نوپا روی به تولید خودروهای برقی آورده‌اند. در واقع می‌توان گفت خودروهای برقی آینده صنعت خودرو سازی هستند. آیا می‌دانید که این خودروها چگونه کار می‌کنند و چگونه انرژی پیشرانه را تامین می‌کنند؟ با ما همراه باشید تا به بررسی و توضیح نحوه عملکرد موتورهای ماشین برقی بپردازیم.
وسایل نقلیه شارژی با پیچیدگی بیشتر!
اکثر محصولاتی که امروزه در زندگی خود از آنها استفاده می‌کنیم به علت تکنولوژی و بهره‌گیری از باتری قابلیت شارژ دوباره را دارند. اما در ساختار خودروهای برقی علاوه بر باتری، یک موتور و یک مبدل یا اینورتور نیز وجود دارد.
در موتورهای الکتریکی برعکس خودروهای بنزینی یا دیزلی هیچ گونه ماده مایع، روغن، گریس و هر نوع سیال دیگر وجود ندارد و این موتورها بدون بهره گیری از هر گونه سیال خاصی این نیرو را تولید می‌کنند.
رنو زوئیدر موقع ترمز گیری موتور به عنوان ژنراتور عمل می‌کند. حال به شرح اینورتر یا مبدل می‌پردازیم. همان‌طور که از اسم این قطعه نیز مشخص است، نقش آن تبدیل جریان است. اینورتر دو وظیفه مهم در خودروهای برقی دارد که از مهم‌ترین آن می‌توان به کنترل فرکانس جریان متناوب و تقویت پالس اشاره کرد. همچنین مبدل در هنگام ترمزگیری نیز نقش مهمی دارد.
انواع مختلف موتورها در اتومبیل برقی
دو نوع موتور به‌صورت کلی در اتومبیل‌های برقی یافت می‌شود که شامل موتورهای با جریان مستقیم و جریان متناوب هستند. لازم به ذکر است که جریان مستقیم به جریانی اطلاق می‌شود که بار الکتریکی تنها در یک‌جهت جریان دارد اما جهت جریان در جریان متناوب معکوس می‌شود. موتورهایی که با جریان مستقیم کار می‌کنند محدود به موتورهایی با ابعاد کوچک‌اند که صرفاً در لوازمی مانند برف‌پاک‌کن‌ها و شیشه‌های برقی به کار گرفته می‌شود و درواقع موتورهای با جریان مستقیم جهت راه‌اندازی وسیله نقلیه کاربرد ندارند. جهت ایجاد نیروی محرکه در وسیله نقلیه از موتورهای با جریان متناوب استفاده می‌شود.
انواع موتورهای AC در وسیله نقلیه
به‌طورکلی دو نوع موتوربرقی وجود دارد که با جریان متناوب کار می‌کنند و نیروی محرکه لازم جهت حرکت وسیله نقلیه را ایجاد می‌کنند. این دو موتور شامل آسنکرون یا ناهم‌زمان و سنکرون یا هم‌زمان است. هرکدام از این موتورها دارای ویژگی‌های مثبت و منفی خاصی هستند.
نحوه تولید انرژی موتوربرقی
پیش از آن‌که موتور ماشین برقی شما روشن شود و شروع به کار کند، برق مورد مصرف این موتور باید چندین مرحله مختلف را پشت سر بگذارد. موتور اتومبیل‌های برقی برق را به‌صورت متناوب استفاده می‌کنند اما برق مورداستفاده باتری این موتورها باید از نوع جریان مستقیم باشد. درنتیجه جهت تبدیل نوع جریان باید یک مبدل در داخل یا خارج از اتومبیل برقی وجود داشته باشد.
ساختار فنی رنو زوئی نوع برقی که از شبکه استفاده می‌شود، از نوع AC است. این جریان از شارژر داخلی اتومبیل شما به باتری منتقل می‌شود. اما ایستگاه‌های شارژ سریع که واقع در بزرگراه‌ها، پارکینگ‌ها و خیابان‌ها مستقر هستند به‌طور خودکار روند تبدیل جریان AC به DC را انجام می‌دهند و درنتیجه جریان AC بدون واسطه و مستقیماً به باتری می‌رسد. این موضوع سبب می‌شود تا سرعت بیشتری از پریزهای برق AC داشته باشند. البته فضای موردنیاز آنها نیز بیشتر است.
حال پرسش اینجاست که جریان برق DC چگونه به جریان برق AC تبدیل می‌شود؟ این فرایند با بهره‌گیری از دستگاهی به نام اینورتر یا مبدل صورت می‌گیرد.
موتور داخل وسیله نقلیه برقی
موتور جزئی از یک سیستم بزرگ‌تر به اسم پیشرانه است. علاوه بر موتور، قطعه بسیار مهم دیگری نیز در واحد پیشرانه وجود دارد به نام کنترل‌کننده الکترونیکی قدرت که به‌طور اختصار PEC نامیده می‌شود. نقش این قطعه کنترل کردن منبع تغذیه موتور و شارژ باتری است. علاوه بر این موتور نیروی چرخش و سرعت چرخش را نیز کنترل می‌کند.
رنو زوئی تولید یک موتوربرقی به تخصص و علم زیادی نیازمند است. به‌عنوان مثال مهندسین رنو جهت ساخت یک استاتور باید فرایند صاف کردن سیم مسی به طول 2 کیلومتر را به درون ورقی با ابعاد کوچک داشته باشند و این کار باید به نحوی صورت بگیرد که به سرامیک عایق آنها هیچ آسیبی وارد نشود.
دوام موتورهای برقی
تخمین طول عمر موتورهای برقی بسیار دشوار است زیرا فاکتورهای زیادی در آن دخیل است. در بهترین حالت این موتورها می‌توانند طول عمری در حدود 15-20 سال داشته باشد. موتورهای برقی در برابر موتورهای احتراقی تعداد قطعه کمتری دارند بنابراین هزینه‌های این موتورها کمتر است و راحت می‌توان آنها را تعمیر و یا نگهداری کرد.
خروجی یک ماشین برقی چیست؟
یک موضوع مهمی که لازم است در وسیله برقی بحث شود، انرژی مفید و راندمان آن است. خروجی مفید به معنای تفاوت بین انرژی ورودی و انرژی خروجی است. مقداری از انرژی ورودی به صورت گرما و اصطکاک تلف می‌شود. این موضوع به این معنی است که تمام انرژی باتری به موتور ماشین منتقل نمی‌شود.
دو فاکتور مهم یعنی حجم موتور و وات جریان ورودی در میزان خروجی ماشین برقی تأثیر دارد. برای مثال اتومبیل رنو زوئی با بهره‌گیری از یک موتور 245 نیوتنی حدود 100 کیلووات خروجی دارد.
نوع موتورهای برقی در خودروهای هیبریدی
دو نوع موتور در خودروهای هیبریدی موجود هستند که شامل موتور احتراق داخلی و موتور جریان نامتناوب است که از انرژی باتری استفاده می‌کند. هنگامی‌که در وسیله نقلیه هیبریدی ترمز گرفته می‌شود یا سرعت کاهش پیدا می‌کنند این باتری‌ها احیا می‌شود یا دوباره شارژ می‌شوند که این موارد بیشتر از طریق موتور احتراقی انجام می‌شود.
نحوه رانندگی با خودروهای برقی
راندن خودروهای برقی بسیار شبیه به خودروهای دیزلی است و حسی مشابه را دارد. به‌سادگی مود Drive را انتخاب می‌کنید و با بهره‌گیری از پدال گاز و ترمز وسیله نقلیه را کنترل می‌کنید. خودروهای هیبریدی تعویض دنده ندارند زیرا درواقع نیازی به این کار ندارد.
سرعت چرخش موتورهای برقی بسیار بالاست و تعداد دور آنها حدود 20 هزار است علاوه بر این از پرفورمنس بالایی نیز برخوردار است درنتیجه این موتورها به تعداد زیادی دنده نیاز ندارند و با یک دنده هم می‌توانند کار کنند اما در نوع این دنده‌ها باید دقت بالایی به خرج داد تا نسبت بین شتاب گیری و حداکثر سرعت مطلوب ایجاد شود.
نکاتی در هنگام خرید خودرو برقی
در هنگام خرید یک خودرو برقی باید به نکات خاصی دقت شود از جمله اینکه اگر می‌خواهید یک خودرو کارکرده را خریداری کنید حتماً باید باتری آن را بررسی کنید و از سلامت آن اطمینان پیدا کنید، زیرا تعویض باتری این خودروها می‌تواند بسیار پرهزینه باشد. هنگامی‌که باتری خودرو را کاملاً شارژ کردید باید به برد خودرو توجه کنید که در وضعیت خوب و ترجیحاً نزدیک به برد اعلامی باشد.
پیشنهاد ما این است که به دنبال خودرویی باشید که تاریخ گارانتی آن تمام نشده باشد. یک پیشنهاد دیگر می‌تواند خرید خودرویی باشد که با آپشن مدیریت لیزینگ باتری ارائه شود. بعضی از مدل‌های رنو ZE به همراه این آپشن به بازار عرضه می‌شوند. مدیریت لیزینگ باتری جهت کاهش قیمت خودروهای برقی و اطمینان خاطر از باتری ارائه شده است.
رنو زوئی خودروهایی که به همراه این آپشن خریداری می‌شوند در هنگامی‌که سلامت باتری آنها به زیر 75 درصد سلامت اولیه برسد بدون هیچ‌گونه هزینه‌ای باتری آنها عوض خواهد شد. البته لازم به ذکر است که جهت بهره‌مندی از این آپشن باید ماهانه هزینه‌ای معادل با 50 پوند و حتی بیشتر را پرداخت کنید.
به‌صورت تئوری گفته می‌شود که عمر یک خودرو برقی بیشتر از خودرو دیزلی است زیرا قطعات کمتری دارد و نگهداری و تعمیر آن راحت است اما در عمل عکس این اتفاق رایج است. مهم‌ترین دلیل این امر این است که به‌مرور زمان از سلامت باتری کاسته می‌شود و به مدت کمتری شارژ دهی می‌کند. در واقع به‌طور معمول طول عمر باتری‌های خودروهای برقی بین 6 الی 10 سال است.
جمع بندی
در این مطلب به نحوه کارکرد خودروهای برقی پرداختیم. این خودروها یکی از به‌روزترین فنّاوری‌های دنیای امروز هستند و حتی می‌توانند جایگزینی مناسب برای خودروهای فعلی باشند. این خودروها از یک سیستم به اسم پیشرانه جهت تولید نیروی محرکه خود استفاده می‌کنند که مهم‌ترین جز آن موتور است. موتور خودروهای برقی با جریان متناوب کار می‌کنند و انرژی مورد نیاز خود را از باتری خودرو دریافت می‌کنند.
رانندگی کردن با خودروهای برقی بسیار آسان است و حسی شبیه به خودروهای معمولی را القا می‌کند. به‌طورکلی گفته می‌شود که عمر خودروهای برقی تا 20 سال است اما نقطه ضعف خودروهای برقی باتری آنها است که معمولاً دوامی در حد 6 تا 10 سال دارد. درواقع در هنگام خرید خودرو برقی لازم است به سلامت باتری آن دقت کنید.
