باتری خودرو الکتریکی - قسمت دوم

در سال 2010، پروفسور پول نوربی[1] متخصص باتری اظهار داشت که به اعتقاد وی باتری‌های لیتیوم برای آنکه بتوانند صنعت اتومبیل های بنزینی را تحت تأثیر قرار دهند، می‌بایست بتوانند به انرژی ویژه دو برابری و کاهش قیمت از 500 دلار آمریکا (2010) به 100 دلار به ازای هر کیلووات ساعت دست یابند. در حال حاضر، سیتی گروپ رقم 230 دلار آمریکا بر کیلووات ساعت را نشان می دهد.

وزیر انرژی ایالات متحده استیون چو[2] پیش بینی کرد هزینه‌های باتری خودرو با برد 40 مایل از قیمت 12000 دلار آمریکا در سال 2008 به قیمت 3600 دلار آمریکا در سال 2015 و 1500 دلار آمریکا در سال 2020 کاهش یابد. باتری‌های لیتیوم-یون، لیتیوم پلیمر، آلومینیوم-هوا و روی-هوا توانسته‌اند به انرژی ویژه کافی به منظور افزایش برد و زمان شارژ مجدد دست یابند که با خودروهای معمولی که از سوخت فسیلی استفاده می کنند قابل مقایسه باشد.

معادل کردن هزینه‌های خودرو الکتریکی

در نظر گرفتن هزینه‌های مختلف، امری بسیار مهم است. یکی از مواردی که می بایست درنظر گرفته شود، قیمت خرید و مورد دیگر هزینه کل مالکیت است. از سال 2015 به بعد، شرایط به گونه ای پیش رفته است که خرید اتومبیل‌های برقی در ابتدا گران‌تر از هزینه‌های استفاده از آن است و حداقل در برخی موارد، هزینه کل مالکیت ممکن است کمتر باشد.

طبق گفته كامن[3] و همكاران 2008، اگر قیمت باتری از 1300 دلار بر هر كیلووات ساعت به حدود 500 دلار بر هر كیلووات ساعت كاهش یابد، استفاده از PEVهای جدید از نظر مصرف‌كننده مقرون به صرفه خواهد بود.

طبق گزارش‌های موجود در سال 2010، مجموعه باتری نیسان لیف[4] با هزینه 18000 دلار آمریکا تولید شده است. هزینه‌های اولیه تولید نیسان در هنگام معرفی مدل لیف حدود 750 دلار بر هر کیلووات ساعت (در مورد باتری 24 کیلووات ساعتی) بود.

در سال 2012، مک‌کنزی کوارترلی[5 ]، قیمت باتری را بر مبنای هزینه 5 ساله مالکیت کل یک خودرو با قیمت بنزین مرتبط کرد و تخمین زد که رقم 3.50 دلار در هر گالن در خودروهای بنزینی معادل با عدد 250 دلار بر کیلووات ساعت در خودروهای برقی است. در سال 2017، مک کینزی تخمین زد که اتومبیل‌های الکتریکی زمانی قابل رقابت باشند که هزینه مجموعه باتری 100 دلار آمریكا بر کیلووات ساعت باشد (که انتظار می رود در حدود سال 2030 این اتفاق رخ دهد). طبق برآورد وی تا سال 2020 هزینه مجموعه باتری 190 دلار بر كیلووات ساعت خواهد بود.

در اکتبر 2015، شرکت سازنده اتومبیل جنرال موتورز در کنفرانس سالانه تجارت جهانی خود فاش کرد که انتظار آن‌ها این است که سلول‌های باتری لیتیوم-یونی که در سال 2016 وارد بازار می شوند، 145 دلار آمریکا به ازای هر کیلووات ساعت، قیمت داشته باشند.

معادل کردن مسافت برد

معادل کردن دامنه رانندگی به این معنی است که وسایل نقلیه الکتریکی دارای برد متوسط یکسان ​​با وسایل نقلیه تمام احتراقی (500 کیلومتر یا 310 مایل) باشند یعنی انرژی ویژه باتری‌های آنها بیشتر از 1 کیلووات ساعت بر کیلوگرم باشد. برد بالاتر به این معنی است که وسایل نقلیه الکتریکی، بدون شارژ مجدد مقدار کیلومتر بیشتری کار می کنند.

مقامات ژاپن و اتحادیه اروپا در حال مذاکره برای تولید مشترک باتری‌های قابل شارژ پیشرفته برای اتومبیل‌های الکتریکی به منظور کمک به کشورهای مختلف در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای هستند. یک شرکت ژاپنی سازنده باتری به نام شرکت یواسا اظهار داشته است که ساخت یک باتری که بتواند با یک بار شارژ، توان موردنیاز برای طی مسافت 500 کیلومتر (310 مایل) توسط یک خودروی الکتریکی را تأمین کند، میسر است. شرکت های شارپ و یواسا از جمله شرکت‌های ژاپنی تولیدکننده باتری هستند که از این همکاری سود خواهند بود.

• باتری لیتیوم-یون در AC Propulsion tzero 400 تا 500 کیلومتر (200 تا 300 مایل) برد در هر بار شارژ (محدوده شارژ تک) فراهم می کند. قیمت لیست این وسیله نقلیه هنگام عرضه در سال 2003، 220000 دلار آمریکا بود.
• ژاپن EV Club با رانندگی با یک دایهاتسو میرا مجهز به باتری‌های لیتیوم-یون 74 کیلووات ساعت، به یک رکورد جهانی برای یک ماشین الکتریکی دست یافته است: 1003 کیلومتر (623 مایل) بدون شارژ مجدد.
• اتوبوس زوندا، در جیانگ سو، چین Zonda Bus New Energy، برد 500 کیلومتر (310 مایل) را فقط بصورت الکتریکی ارائه می دهد.
• برد فوق‌العاده Rimac Concept One با باتری 82 کیلووات ساعت 500 کیلومتر برد دارد. این خودرو از سال 2013 ساخته شده است.
• برد الکتریکی خالص BYD e6 با باتری 60 کیلووات ساعت 300 کیلومتر است.

بسته باتری بر روی سقف یک اتوبوس الکتریکی دارای باتری

مشخصات باتری خودرو الکتریکی

قطعات داخلی باتری

طراحی بسته‌های باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی (EV) پیچیده است و از نظر تولیدکننده و کاربردهای خاص بسیار متفاوت است. با این حال، همه آنها ترکیبی از چندین سیستم ساده مکانیکی و الکتریکی را دارند که عملکردهای اساسی مورد نیاز بسته را انجام می دهند.

سلول‌های باتری واقعی می‌توانند از نظر شیمیایی، اشکال فیزیکی و اندازه‌های مختلف، ترجیح داده شده توسط سازندگان بسته‌های مختلف باشند. بسته‌های باتری همیشه شامل بسیاری از سلول‌های گسسته متصل به صورت سری و موازی برای دستیابی به کل ولتاژ و جریان مورد نیاز بسته است. بسته‌های باتری برای تمام EVهای محرکه الکتریکی می تواند حاوی چند صد سلول جداگانه باشد. هر سلول بسته به ترکیب شیمیایی آن ولتاژ اسمی 3-4 ولت دارد.

برای کمک به ساخت و مونتاژ، انبوه سلول‌ها معمولاً در پشته‌های کوچکتر گروه‌بندی می‌شوند که ماژول نامیده می شوند. چندین مورد از این ماژول‌ها در یک بسته قرار می گیرند. درون هر ماژول سلول‌ها به هم جوش داده می شوند تا مسیر الکتریکی جریان جریان را کامل کنند. ماژول‌ها همچنین می‌توانند از مکانیزم های خنک کننده، مانیتورهای دما و سایر دستگاه‌ها استفاده کنند. در بیشتر موارد، ماژول‌ها همچنین می توانند ولتاژ تولید شده توسط هر سلول باتری در پشته را با استفاده از سیستم مدیریت باتری (BMS) کنترل کنند.

پشت سلول باتری دارای فیوز اصلی است که جریان بسته را در شرایط اتصال کوتاه محدود می کند. می توان یک "شاخه سرویس" یا "قطع خدمات" را جدا کرد تا دسته باتری را به دو نیمه جدا شده از نظر برق تقسیم کند. با برداشته شدن دوشاخه سرویس، پایانه‌های اصلی باتری در معرض خطر بالقوه بالایی برای تکنسین های سرویس نیستند.

بسته باتری همچنین شامل رله‌ها یا کنتاکتورهایی است که توزیع نیروی الکتریکی بسته باتری را به ترمینال‌های خروجی کنترل می کنند. در اکثر موارد حداقل دو رله اصلی وجود دارد که پشت سلول باتری را به ترمینال‌های اصلی خروجی مثبت و منفی پک متصل می‌کند، سپس جریان بالا را به موتور درایو الکتریکی می رسانند. برخی از طراحی‌های بسته شامل مسیرهای جریان متناوب برای پیش شارژ سیستم درایو از طریق یک مقاومت قبل از شارژ یا برای تأمین انرژی اتوبوس کمکی است که دارای رله‌های کنترل مربوط به خود نیز خواهد بود. به دلایل ایمنی، این رله‌ها به طور معمول باز هستند.

بسته باتری همچنین شامل انواع سنسورهای دما، ولتاژ و جریان است. جمع‌آوری داده‌ها از سنسورهای بسته و فعال‌سازی رله‌های بسته توسط واحد نظارت بر باتری بسته (BMU) یا سیستم مدیریت باتری (BMS) انجام می شود. BMS همچنین مسئول ارتباط با وسیله نقلیه خارج از بسته باتری است.

کامیون الکتریکی مدل ایفورس وان. بسته باتری بین محورهای چرخ‌ها

شارژ باتری های الکترویکی

شارژ مجدد باتری

باتری‌های BEVها باید به صورت دوره‌ای شارژ شوند. BEVها اغلب از شبکه برق (در خانه یا با استفاده از یک نقطه شارژ خیابان یا مغازه) هزینه می کنند که به نوبه خود از انواع منابع داخلی مانند ذغال سنگ، هیدروالکتریک، هسته‌ای، گاز طبیعی و دیگران تولید می‌شود. صفحه اصلی یا شبکه قدرت، مانند پنل‌های سلول خورشیدی خورشیدی فتوولتائیک، باد، یا میکروهیدرو نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرد و به دلیل نگرانی‌های مربوط به گرمایش جهانی، ارتقا یابد.

با تامین برق مناسب، عمر باتری خوب معمولا در نرخ شارژ به دست نمی آید که بیش از نیمی از ظرفیت باتری در ساعت (0.5C)، به دست آوردن دو یا چند ساعت برای شارژ کامل، اما شارژ سریع تر است حتی برای باتری‌های بزرگ ظرفیت موجود است.

زمان شارژ در خانه محدود شده توسط ظرفیت خروجی برق خانگی، مگر اینکه کار سیم کشی تخصصی انجام شود. در ایالات متحده، کانادا، ژاپن و سایر کشورها با 110 ولت برق، یک خروجی خانگی معمولی 1.5 کیلووات ارائه می دهد. در کشورهای اروپایی با 230 ولت برق بین 7 تا 14 کیلووات می تواند تحویل داده شود (تک فاز و سه فاز 230V/400V (400V بین فاز) به ترتیب). در اروپا، یک اتصال شبکه 400 وات (سه فاز 230 وات) به طور فزاینده‌ای محبوب است، زیرا خانه‌های جدید به دلیل مقررات ایمنی اتحادیه اروپا، اتصال گاز طبیعی ندارند.

زمان شارژ مجدد باتری

اتومبیل‌های الکتریکی مانند مدل Tesla، رنو Zoe، BMW I3، و غیره، می توانند باتری‌های خود را تا 80 درصد در ایستگاه‌های شارژ سریع در عرض 30 دقیقه شارژ کنند. به عنوان مثال، یک مدل Tesla 3 طول مدت طولانی شارژ بر روی 250 کیلو وات Tesla نسخه 3 سوپر شارژر از 2٪ شارژ با 6 مایل (7/7 کیلومتر) از محدوده تا 80 درصد شارژ با 240 مایل (390 کیلومتر) از محدوده 27 دقیقه، که به 520 مایل (840 کیلومتر) در هر ساعت معادل است.

روش های شارژ باتری خودرو الکتریکی 

قدرت شارژ را می توان به دو روش متصل کرد. اولین اتصال الکتریکی مستقیم به نام اتصال هدایت می شود. این ممکن است به عنوان یک منبع اصلی به یک سوکت ضد آب و هوا از طریق کابل‌های ظرفیت بالا با اتصالات برای محافظت از کاربر از ولتاژ بالا است. استاندارد مدرن برای شارژر خودرو پلاگین، اتصال هدایت کننده SAE 1772 (IEC 62196 نوع 1) در ایالات متحده است. ACEA VDE-AR-ER-ER-ER-ER-2623-2-2 (IEC 62196 TYPE 2) را برای استقرار در اروپا انتخاب کرده است، که، بدون لچ، به معنای الزامات قدرت اضافی اضافی برای مکانیسم قفل است.

رویکرد دوم به عنوان شارژ القایی شناخته می شود. یک پدل خاص به یک اسلات بر روی ماشین وارد شده است. پدل یک سیم پیچ ترانسفورماتور است، در حالی که دیگر در ماشین ساخته شده است. هنگامی که پدل وارد می شود، یک مدار مغناطیسی را تکمیل می کند که قدرت بسته باتری را فراهم می کند. در یک سیستم شارژ القایی، یک سیم پیچ به سمت پایین ماشین متصل است، و دیگری در طبقه گاراژ باقی می ماند. مزیت رویکرد القایی این است که امکان برقراری برق وجود ندارد زیرا هیچ هادی در معرض وجود ندارد، هرچند interlocks، اتصالات ویژه و آشکارسازهای گسل زمین می توانند تقریبا به همان اندازه امن باشند. شارژ القایی نیز می تواند وزن خودرو را کاهش دهد، با بردن بیشتر اجزای شارژ به بیرون خودرو. مدافع شارژ القایی از تویوتا در سال 1998 گفته که تفاوت های کلی هزینه‌ها حداقل بوده، در حالی که یک مدافع شارژ رسانایی از فورد بر این بود که شارژ رسانایی کارآمدتر است.

مکان های شارژ مجدد

از آوریل 2020، 93،439 مکان و 178،381 ایستگاه شارژ EV در سراسر جهان وجود دارد.

مسافت برد پیش از شارژ مجدد

دامنه یک BEV به تعداد و نوع باتری‌های استفاده شده بستگی دارد. وزن و نوع وسیله نقلیه و همچنین زمین، آب و هوا و عملکرد راننده نیز مانند آنچه در مسافت پیموده شده وسایل نقلیه سنتی انجام می شود، تأثیر دارند. عملکرد تبدیل خودروی الکتریکی به عوامل مختلفی از جمله شیمی باتری بستگی دارد:

• باتری‌های اسید-سرب در دسترس‌ترین و ارزان‌ترین باتری‌ها هستند. برد چنین تغییراتی معمولاً 30 تا 80 کیلومتر (20 تا 50 مایل) است. EVهای تولیدی با باتری‌های اسید-سرب تا 130 کیلومتر (80 مایل) برد در هر بار شارژ دارند.
• باتری‌های NiMH انرژی ویژه بیشتری نسبت به اسید-سرب دارند. نمونه اولیه EVها 200 کیلومتر (120 مایل) برد دارند.
• EVهای جدید مجهز به باتری لیتیوم-یون 320-480 کیلومتر (200-300 مایل) برد را برای هر بار شارژ فراهم می کنند. لیتیوم نیز ارزان‌تر از نیکل است.
• باتری‌های نیکل-روی ارزان تر و سبک تر از باتری‌های نیکل کادمیوم هستند. آنها ارزان‌تر از باتری‌های لیتیوم-یون (اما نه به همان اندازه سبک) هستند.

مقاومت داخلی برخی از باتری‌ها ممکن است در دمای پایین به طور قابل توجهی افزایش یابد که می تواند باعث کاهش محسوس دامنه وسیله نقلیه و طول عمر باتری شود.

یافتن تعادل اقتصادی دامنه در برابر عملکرد، ظرفیت باتری در برابر وزن و نوع باتری در مقابل هزینه، هر تولیدکننده EV را به چالش می کشد.

با یک سیستم AC یا سیستم پیشرفته DC، ترمز احیاکننده می تواند در شرایط شدید ترافیکی و بدون توقف کامل، تا 50٪ دامنه را افزایش دهد. در غیر این صورت، محدوده رانندگی در شهر 10 تا 15 درصد افزایش می یابد، و فقط در رانندگی در بزرگراه، بسته به زمین، بسیار ناچیز است.

BEVها (از جمله اتوبوس ها و کامیون ها) همچنین می توانند از تریلرهای ژنراتوری و تریلرهای فشاردهنده استفاده کنند تا در صورت تمایل بدون وزن اضافی در هنگام استفاده از برد کوتاه عادی، دامنه خود را افزایش دهند. تریلرهایی که بارشان خالی شده است را می توان در مسیر جایگزین تریلرهای شارژ شده کرد. در صورت اجاره، هزینه‌های نگهداری را می‌توان به نمایندگی موکول کرد.

جایگزینی به جای شارژ

یک جایگزین برای شارژ مجدد، تعویض باتری‌های تخلیه شده یا تقریباً تخلیه شده (یا ماژول‌های گسترش دهنده دامنه باتری) با باتری‌های کاملاً شارژ شده است. این عمل تعویض باتری نامیده می شود و در ایستگاه های مبادله انجام می شود.

ویژگی های ایستگاه های تعویض

از ویژگی های ایستگاه های تعویض می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. مصرف‌کننده دیگر نگران هزینه سرمایه باتری، چرخه عمر، فناوری، نگهداری یا ضمانت نیست.
2. تعویض سریعتر از شارژ است: تجهیزات تعویض باتری که توسط شرکت Better Place ساخته شده است در کمتر از 60 ثانیه مبادله خودکار را نشان داده است.
3. ایستگاه‌های تعویض امکان ذخیره‌سازی انرژی توزیع شده از طریق شبکه برق را افزایش می دهد.

نگرانی در مورد ایستگاه‌های مبادله عبارتند از:

1. بالقوه تقلب (کیفیت باتری فقط در یک چرخه تخلیه کامل قابل اندازه‌گیری است ؛ طول عمر باتری فقط در دوره های تخلیه مکرر قابل اندازه گیری است ؛ کسانی که در معامله مبادله هستند نمی توانند بدانند که آیا باتری فرسوده یا کارایی کمتری دارند یا خیر ؛ کیفیت باتری با گذشت زمان به آرامی افت می کند، بنابراین باتری‌های فرسوده به تدریج وارد سیستم می شوند)
2. عدم تمایل تولیدکنندگان برای استانداردسازی جزئیات دسترسی/قرارگیری باتری
3. نگرانی های ایمنی

پر کردن مجدد باتری خودرو الکتریکی

باتری‌های جریان روی-برم را می توان با استفاده از یک مایع پر کرد، به جای اینکه توسط اتصالات شارژ شود، باعث صرفه جویی در وقت می شود.

چرخه عمر باتری‌های خودروهای الکتریکی

پایین‌چرخ (بازیافت با کیفیت پایین تر) باتری‌های فرسوده خودوهای الکتریکی

باتری‌های خودرو الکتریکی که در مرحله پایان عمر قرار دارند (با کاهش ظرفیت برق که دیگر مناسب برای تأمین انرژی وسایل نقلیه الکتریکی نیستند) می توانند برای برنامه‌های زندگی دوم مانند استفاده در بسته‌های برق اتوبوس الکترونیکی، پشتیبان‌گیری برای ساختمان‌های بزرگ دوباره استفاده شوند، استفاده در ذخیره انرژی در منزل، تثبیت‌کننده تأمین انرژی برای تولیدکننده‌های انرژی خورشیدی و بادی، برق پشتیبان برای ایستگاه‌های پایه مخابراتی و مراکز داده، تأمین انرژی بالابرهای چنگال، اسکوترهای برقی و دوچرخه و غیره. استفاده مجدد از باتری‌های خودرو در برنامه‌های عمر دوم نیاز به تخصص خاصی در تدارکات معکوس دارد. الكساندر كوفر، مسئول توسعه پایدار محصول/اقتصاد دایره‌ای در آئودی، اظهار داشت كه "یک رابط اتصال مشترک که از طریق آن می توان این باتری‌های خودرو را توسط یک سیستم مدیریت ذخیره‌سازی ثابت کنترل کرد" ایجاد می شود. این نوع رابط مکانیسم برای ارتباط با سیستم کنترل ذخیره سازی مستقل از تولید کننده باتری را فراهم می کند. رابط کاربری باید همراه با تأمین‌کنندگان ذخیره‌سازی توسعه یابد.

شرکت گاز و برق اقیانوس آرام (PG&E) پیشنهاد کرده است که شرکت های آب و هوایی می توانند باتری‌های استفاده شده را برای اهداف پشتیبان‌گیری و تراز کردن بار خریداری کنند. آنها بیان می کنند که اگرچه این باتری‌های استفاده شده ممکن است دیگر در وسایل نقلیه قابل استفاده نباشند، ظرفیت باقیمانده آنها هنوز دارای ارزش قابل توجهی است.

طول عمر باتری

باتری‌های فردی معمولاً در بسته‌های بزرگ باتری از انواع مختلف ولتاژ و ظرفیت آمپر ساعت قرار می گیرند تا ظرفیت انرژی مورد نیاز را تأمین کنند. هنگام محاسبه هزینه تمدید مالکیت باید عمر مفید باتری در نظر گرفته شود، زیرا در نهایت تمام باتری‌ها فرسوده می‌شوند و باید تعویض شوند. میزان انقضا آنها به عوامل مختلفی بستگی دارد.

عمق تخلیه (DOD) نسبت پیشنهادی کل ذخیره انرژی موجود است که باتری در آن به چرخه‌های نامی خود می رسد. باتری‌های اسید-سرب سیکل عمیق عموماً نباید به زیر 20٪ ظرفیت کل تخلیه شوند. فرمولاسیون‌های مدرن‌تر می‌توانند در چرخه‌های عمیق‌تری زنده بمانند.

در استفاده از دنیای واقعی، برخی از ناوگان های Toyota RAV4 EV با استفاده از باتری‌های نیکل-هیدرید فلز، با تخریب کمی در دامنه روزانه خود، از 100000 مایل (160000 کیلومتر) عبور کرده‌اند. از ارزیابی SCE (Southern California Edison):

"آزمایش پنج خودرو دوام طولانی مدت باتری‌های نیکل متال هیدرید و قطارهای محرکه الکتریکی را نشان می دهد. فقط تخریب عملکرد جزئی تا به امروز در چهار تا از پنج خودرو مشاهده شده است. داده‌های آزمون EVTC شواهد محکمی را نشان می‌دهد که هر پنج وسیله نقلیه از مرز 100000 مایل (160000 کیلومتر) فراتر خواهند رفت. تجربه مثبت SCE به احتمال بسیار زیاد وجود باتری 130000 تا 150000 مایل (240000 کیلومتر) باتری نیکل متال هیدرید و عمر عملیاتی قطار درایو اشاره دارد. بنابراین EVS می تواند مطابقت داشته باشد یا بیش از مایل چرخه عمر وسایل نقلیه قابل مقایسه با موتور احتراق داخلی باشد.

"در ژوئن 2003، 320 RAV4 EVs از ناوگان SCE عمدتا توسط دستگاه‌های مترسنجی، مدیران خدمات، نمایندگان میادین، ​​برنامه‌ریزان خدمات و کنترل‌کنندگان نامه و برای گشت‌های امنیتی و ماشین‌های باری استفاده می‌شد. در پنج سال فعالیت، ناوگان RAV4 EV وارد سیستم شده بود. بیش از 6.9 میلیون مایل، از بین بردن حدود 830 تن آلاینده هوا، و جلوگیری از بیش از 3700 تن انتشار دی‌اکسیدکربن در لوله انتهایی. با توجه به عملکرد موفقیت آمیز EV تا به امروز، SCE قصد دارد پس از ورود 100000 مایل به خوبی از آنها استفاده کند."

باتری‌های لیتیوم-یون تا حدی خراب می شوند. آنها حتی اگر از آنها استفاده نشود، حداکثر ظرفیت ذخیره‌سازی خود را در سال از دست می‌دهند. باتری‌های هیدرید فلزی نیکل ظرفیت بسیار کمتری را از دست می دهند و با توجه به ظرفیت ذخیره‌سازی که می‌دهند ارزان‌ترند، اما در ابتدا برای همان وزن دارای ظرفیت کلی کمتری هستند.

بیکر الکتریک 1909 جی لنو هنوز هم بر روی سلول‌های اصلی خود ادیسون کار می کند. هزینه‌های ‌تعویض باتری BEVها ممکن است به دلیل کمبود تعمیر و نگهداری منظم مانند تغییرات روغن و فیلتر مورد نیاز برای وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی و همچنین اطمینان بیشتر BEV ها به دلیل قطعات متحرک کمتر، تا حدی یا به طور کامل جبران شود. آنها همچنین بسیاری از قطعات دیگر را که به طور معمول نیاز به سرویس و نگهداری در یک ماشین معمولی دارند، مانند گیربکس، سیستم خنک‌کننده و تنظیم موتور از بین می برند. و تا زمانی که باتری‌ها سرانجام به تعویض نیاز دارند، می توان آنها را با باتری‌های بعدی جایگزین کرد که ممکن است ویژگی های عملکرد بهتری داشته باشند.

طبق گفته سازنده، باتری‌های فسفات آهن لیتیوم بیش از 5000 سیکل در عمق تخلیه 70٪ دارند. BYD، بزرگترین تولیدکننده باتری‌های فسفات آهن لیتیوم در جهان، طیف گسترده‎ای از سلول‎ها را برای کاربردهای چرخه عمیق تولید کرده است. از چنین باتری‌هایی در سیستم‎های ذخیره‎سازی ثابت استفاده می شود. پس از 7500 چرخه، با تخلیه 85٪، آنها هنوز ظرفیت اضافی حداقل 80٪ با سرعت 1 درجه سانتیگراد دارند. که مربوط به یک چرخه کامل در روز تا یک عمر حداقل است. 20.5 سال باتری لیتیوم آهن فسفات ساخته شده توسط Sony Fortelion پس از 10000 چرخه در سطح تخلیه 100٪ ظرفیت پسماند 71٪ دارد. این باتری از سال 2009 به بازار عرضه شده است.

باتری‌های لیتیوم-یونی که در کنار صفحات خورشیدی استفاده می‌شود، تا حدی دارای مقاومت در برابر چرخه بسیار بالای بیش از 10000 چرخه شارژ و دشارژ و عمر طولانی تا 20 سال هستند.

Plug-in America یک نظرسنجی از رانندگان تسلا رودستر (2008) در مورد عمر مفید باتری‌های آنها انجام داد. مشخص شد که پس از 100 مایل (160 کیلومتر)، باتری هنوز ظرفیت باقیمانده 80 تا 85 درصد را دارد، صرف نظر از اینکه در کدام منطقه آب و هوایی ماشین رانده شده است. تسلا مدل S را با باتری 85 کیلووات ساعت برای مسافت پیموده شده نامحدود در مدت زمان 8 سال ضمانت می کند.

Varta Storage تضمین 14000 دوره کامل و عمر مفید 10 سال را ارائه می دهد.

از دسامبر 2016، پرفروش‌ترین ماشین الکتریکی جهان Nissan Leaf است که بیش از 250000 دستگاه از زمان تاسیس آن در سال 2010 به فروش رسیده است. نیسان در سال 2015 اظهار داشت که تا آن زمان فقط 0.01 درصد از باتری‌ها به دلیل خرابی یا مشکل تعویض می‎شدند و فقط به دلیل صدمه خارجی وارد می شدند. چند وسیله نقلیه وجود دارد که در حال حاضر بیش از 200000 کیلومتر مسافت را طی کرده‌اند. هیچ یک از اینها باتری مشکلی نداشتند.

باتری‌های لیتیوم-یونی به طور کلی ظرفیت 2.3٪ در سال را از دست می دهند. بسته‌های باتری لیتیوم-یون مایع خنک‌شده ظرفیت کمتری نسبت به بسته‌های خنک‌کننده هوا در سال از دست می دهند.

موقعیت و اندازه نسبی مجموعه های باتری خودروهای الکتریکی

بازیافت باتری

در پایان عمر مفید آنها می توان دوباره از باتری‌ها استفاده یا آنها را بازیافت کرد. با رشد چشمگیر بین‌المللی در فروش EV، وزارت انرژی ایالات متحده برنامه تحقیقاتی را برای بررسی روش‌های بازیافت باتری‌های لیتیوم-یون EV استفاده کرده است. روش‌هایی که در حال حاضر تحت بررسی است شامل پیرومتالورژی (کاهش به عناصر)، هیدرومتالورژی (کاهش فلزات سازنده) و بازیافت مستقیم (استقرار مجدد خصوصیات الکتروشیمیایی با حفظ ساختار مواد اصلی) است.

بلومبرگ BNEF پیش بینی کرده است که با تسریع در تصویب وسایل نقلیه الکتریکی تا سال‌های 2050، صنعت باتری اتومبیل‌های برقی بیش از 500 میلیارد دلار ارزش خواهد داشت.

ایمنی خودرو الکتریکی

موارد ایمنی وسایل نقلیه الکتریکی باتری تا حد زیادی توسط استاندارد بین‌المللی ISO 6469 رسیدگی می شود. این استاندارد به سه قسمت تقسیم می شود:

• ذخیره انرژی الکتریکی روی صفحه، یعنی باتری
• ایمنی عملکردی و محافظت در برابر خرابی‌ها
• محافظت از افراد در برابر خطرات الکتریکی.

آتش‌نشانان و پرسنل نجات آموزش‌های ویژه‌ای را برای مقابله با ولتاژهای بالاتر و مواد شیمیایی که در تصادفات وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی مشاهده می شوند، می بینند. در حالی که تصادفات BEV ممکن است مشکلات غیرمعمولی مانند آتش‌سوزی و دود ناشی از تخلیه سریع باتری را ایجاد کند، بسیاری از کارشناسان موافق هستند که باتری‌های BEV در وسایل نقلیه موجود در بازار و برخوردهای عقب ایمن هستند و از اتومبیل‌های بنزینی دارای مخازن عقب بنزین ایمن‌تر هستند .

معمولاً، تست عملکرد باتری شامل تعیین موارد زیر است:

• وضعیت شارژ (SOC)
• وضعیت بهداشت (SOH)
• بهره‌وری انرژی

آزمایش عملکرد چرخه‌های محرکه وسایل نقلیه الکتریکی باتری (BEV)، وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEV) و وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (PHEV) را طبق مشخصات مورد نیاز تولیدکنندگان خودرو (OEM) شبیه‌سازی می کند. در طی این چرخه‌های رانندگی، می توان با خنک‌سازی کنترل‌شده باتری، شرایط حرارتی خودرو را شبیه‌سازی کرد.

علاوه بر این، اتاق‌های آب و هوایی هنگام آزمایش شرایط محیطی را کنترل می کنند و امکان شبیه‌سازی دامنه کامل دمای خودرو و شرایط آب و هوایی را فراهم می‌کنند.

تحقیق، توسعه و نوآوری در زمینه باتری های الکتریکی

از دسامبر 2019، میلیاردها یورو تحقیق در سرتاسر جهان برای بهبود باتری‌ها سرمایه‌گذاری شده است.

اروپا برنامه هایی برای سرمایه‌گذاری سنگین در زمینه تولید و تولید باتری خودروهای برقی دارد و اندونزی همچنین قصد دارد باتری‌های خودروهای الكتریكی را در سال 2023 تولید كند و از شركت باتری چینی GEM و معاصر Amperex Technology Ltd برای سرمایه‌گذاری در اندونزی دعوت كند.

ابرخازن‌ها در خودروهای الکتریکی

در برخی از وسایل نقلیه الکتریکی مانند نمونه اولیه مفهومی AFS Trinity از خازن‌های دو لایه برقی (یا "خازن های بزرگ") برای ذخیره انرژی سریع در دسترس با قدرت ویژه بالا استفاده می شود تا باتری‌ها را در محدوده حرارت مقاومتی ایمن نگه دارید و عمر باتری را افزایش یابد.

از آنجا که ابرخازن‌های موجود در بازار تجاری دارای انرژی ویژه کمی هستند، هیچ ماشین الکتریکی تولیدی از ابرخازن‌ها به طور انحصاری استفاده نمی کند.

در ژانویه 2020، الون ماسک، مدیر عامل تسلا، اظهار داشت که پیشرفت در فناوری باتری لیتیوم-یون، خازن‌های فوق‌العاده را برای وسایل نقلیه الکتریکی غیرضروری کرده است.

جهت خرید و یا ثبت سفارش انواع لوازم یدکی کیا و لوازم یدکی هیوندای میتوانید از طریق صفحه ارتباط با ما با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

[1] Poul Norby

[2] United States Secretary of Energy Steven Chu

[3] Kammen

[4] Nissan Leaf

[5] McKinsey Quarterly