برسی خودرو های الکتریکی بخش اول
پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصیص صنعت و مدیریت -گروه فناوری اطلاعات
مقدمه
خودروهای الکتریکی ( Electric vehicles) ) به خودرویی گفته می‌شود که از باتری های قابل شارژ به عنوان منبع انرژی، و از موتور الکتریکی به عنوان نیروی محرکه استفاده می‌کند.
برخلاف تصور عموم افراد بهره برداری از خودروی های الکتریکی از اواخر قرن 19 میلادی در دنیا به
خصوص در شهر لندن و به دنبال بحران آلودگی هوا در این شهر به کار گرفته شد. توماس پارکر که یک مهندس
بریتانایی بود با کمک گرفتن از یک اختراع بزرگ توانست خودروهای الکتریکی را به شکل ابتدایی از اواخر
قرن 19 تا اوایل قرن 20 به محبوب ترین وسایل نقلیه تبدیل کند و آن اختراع چیزی نبود جز یک باتری قابل
شارژ که توسط آقای گاستون پلانته فیزیکدان فرانسوی در سال 1895 ساخته شده بود.آقای پلانته این باتری ها را
از جنس سربی – ا سیدی تولید کرد، که این باتری های تفاوت زیادی با باتری های امروزی مورد استفاده در
خودروهای الکتریکی دارند.
تصویری از اولین خودرو الکتریکی
ساختار خودرو های الکتریکی
خودرو های الکتریکی ساختاری مشابه با خودروهای احتراق داخلی در بخش های مختلف دارند.
می توان گفت هر خودروی الکتریکی از لحاظ اهمیت به تر تیب تشکیل شده است از:
- باتری ها: به طور کل یک وظیفه دارند دخیره نیرو و در اختیار گذاشتن نیرو در هنگام نیاز یه مرور و به شکل مدیریت شده.
چیزی که باعث تفاوت باتری ها با هم می شود وظیفه آن ها نیست بلکه نحوه کار آن ها می باشد.
باتری ها به این شکل کار می کنند که الکترون ها درحالت دشارژ از قطب منفی خارج شده و جذب قطب
مثبت می شوند. به قطب مثبت کاتد یا الکترود مثبت و به قطب منفی آند یا الکترود منفی میگوئیم.
در بخش دوم مقاله توضیحات جامع ای در مورد باتری خواهیم داد.
ما در این مقاله بیشتر به عملکرد موتور می پردازیم و در مقاله بعدی به عملکرد باتری و شارژ ها.
موتور
ساختار موتور های الکتریکی بسیار ساده و در عین حال کاربردی است و از یک استاتور که سطح ثابت
است و یک روتور که سطح جهنده یا چرخنده می باشد تشکیل می شود.
موتورهای الکتریکی به طور کلی به صورت اعمال یک ولتاژ تکفاز یا سه فاز کار می کنند زمانی که این ولتاژ
به موتور الکتریکی اعمال می شود باعث ایجاد میدان مغناطیسی در استاتور می شود و روتور و شفت آن
شروع به چرخش و حرکت می کند.
در تمام موتورهای الکتریکی این ساختار تقریباً یکسان است خودرو الکتریکی به این صورت کار می‌کند که با
اعمال ولتاژ به دو سر موتور سیم های موتور الکتریکی در تک فاز و در سه فاز به سه سر سیم جریان برق در
سیم های سیم پیچ ها حرکت می کند و الکترومغناطیس در استاتور شکل می گیرد.
این الکترومغناطیس روتور ما که در واقع یک آهنربای محسوب می شود وآن هم شامل یک سیم پیچ است
را به حرکت در می آورد هرچقدر این تعداد سیم پیچ ها بیشتر باشه و تعداد خشاب های استاتور بیشتر باشد
میدان مغناطیس قوی تر می شود و همچنین ابعاد استاتور و رتور روی گشتاوری که از موتور گرفته می
شودتاثیر مستقیم می گذارد.
به طور کلی به دلیل این که حد نصاب رسیدن منبع انرژی در خودرو های برقی بسیار کوتاه تر از خودروهای
احتراق داخلی با سوخت های فسیلی هست شتاب این خودروها به نسبت به خودروهای احترق داخلی بالاتر است
همچنین گشتاور تولیدی خودروهای الکتریکی بسیار بیشتر از خودروهای احتراق داخلی هست
.یکی دیگر از دلایل شتاب بالاتر در موتورهای الکتریکی به نسبت موتورهای احتراق داخلی این است که المان
هایی همچون لوله های روغن یا لوله های هیدرولیک و… غیر حذف شده است و خودرو الکتریکی بیشتر سعی
می شود که ساختار بسیار ساده تری داشته باشیم و یک موتور الکتریکی به همراه یک باتری بسیار حجیم و یک
سیستم خنک کننده جهت کولینگ سیستم را استفاده کنیم کولینگ سیستم بسیار موضوع مهمی است که به این
جداگانه می پردازیم. در خودروهای الکتریکی اینورتر ما وظیفه تبدیل ولتاژ دی سی به ولتاژ ac را دارا می باشد.
یک نمونه موتور الکتریکی
انواع خودرو های الکتریکی
فناوری های مختلفی در موتورهای خودرو الکتریکی وجود دارد.خودرو تمام الکتریکی و خودرو هیبریدی.
در خودروهای هیبریدی، برق و بنزین به شکل ترکیب استفاده می شود البته این موتور بنزینی در خودروهای
الکتریکی به دو صورت استفاده می شود یکی به صورت مستقیم که به آن خودروهای هیبریدی می گیریم
و دومی به شکل غیرمستقیم وظیفه این موتور تولید انرژی الکتریکی در خودرو الکتریکی می باشد.
در واقع موتور بنزینی نقش یک ژنراتور را بر عهده دارد به خودرو هایی که دارای موتور بنزینی هستند و
حجم موتور بنزینی کمتر از موتور الکتریکی را دارا می باشند و همچنین موتور بنزینی وظیفه تولید نیرو را
برعهده دارد خودروی پلاگین هیبریدی میگویم.
در خودروهای الکتریکی هیبرید معمولاً موتور اصلی از نوع الکتریکی است اما ظرفیت موتور بنزینی بیشتر از
موتور برقی در نظر گرفته می شود.
و این موتور بنزینی بیشتر در مواقعی که مثلاً یک رمپ شیب در مسیر خودرو قرار می گیرد یا فشار مضاعف به موتور برقی وارد می شود موتور احتراق داخلی جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به موتور الکتریکی را ازمدار خارج می کند از سمتی برای راه اندازی سریع تر خودرو و در رانندگی داخل شهر موتور الکتریکی وارد عمل می شود .
در خودرو های پلاگین هیبرید بنزین برای تولید الکتریسته استفاده می شود تفاوت خودروهای پلاگین هیبرید
و هیبرید در این است که قدرت موتور الکتریکی در نوع پلاگین قدرت بیشتری به نسبت موتور بنزینی است.
یعنی این نوع خودرواز موتور بنزینی برای تولید نیرو استفاده می کند که حجم کمتری هم دارد ولی در نوع
هیبرید موتور بنزینی همزمان با موتور الکتریکی درگیر است
تنها مزیت آن مصرف کمتر انرژی فسیلی هست که در نهایت آسیب کمتری به محیط زیست می زند.
سیستم هیبرید خودرو تویوتا پریوس
اما همچنان تعمیر موتور پلاگین هیبرید به واسطه قطعات مکانیکی کمتر در بخش انتقال نیرو ساده تر از موتور هیبرید است هزینه نگهداری نوع پلاگین بسیار کمتر است اما از طرفی مسافت بیشتری می توان با نوع هیبرید به نسبت پلاگین طی کرد.
اما در طرف مقابل موتور کاملا برقی داریم که در آن تنها منبع تولید الکتریسیته یکی شارژ مستقیم باتری ها
و یکی هم ارتشعات ناشی از حرکات خود را می باشد که توسط سنسورهای حرکتی این ارتشعات به
الکتریسیته تبدیل می شود که در بیشتر خودرو های الکتریکی از این نوع شارژ به که شارژ معکوس معروف
است نیز استفاده می شود.
به طور کلی خودرو های الکتریکی کاملا مفید کارآمد هستند اما در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی همچنان باتری مورد استفاده در آنها پیشرفت چندانی نکرده است به این خاطر خودروهای هیبرید از تمام خودروهای الکتریکی دیگر محبوبیت بیشتری دارند .
اما در طرف مقابل موتور کاملا برقی داریم که در آن تنها منبع تولید الکتریسیته یکی شارژ مستقیم باتری ها
و یکی هم ارتشعات ناشی از حرکات خود را می باشد که توسط سنسورهای حرکتی این ارتشعات به
الکتریسیته تبدیل می شود که در بیشتر خودرو های الکتریکی از این نوع شارژ به که شارژ معکوس معروف
است نیز استفاده می شود.
به طور کلی خودرو های الکتریکی کاملا مفید کارآمد هستند اما در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی همچنان باتری مورد استفاده در آنها پیشرفت چندانی نکرده است به این خاطر خودروهای هیبرید از تمام خودروهای الکتریکی دیگر محبوبیت بیشتری دارند .