باتری خودرو - قسمت دوم

باتری خودرو یک باتری قابل شارژ است که برای راه اندازی وسیله نقلیه موتوری استفاده می شود. هدف اصلی آن ارائه یک جریان الکتریکی به موتور استارت برقی است که به نوبه خود موتور احتراق داخلی با انرژی شیمیایی را روشن می کند که در واقع خودرو را به حرکت در می آورد. هنگامی که موتور روشن می شود، نیروی مورد نیاز سیستم های الکتریکی خودرو همچنان توسط باتری تامین می شود و دینام با افزایش یا کاهش تقاضا، باتری را شارژ می کند. 

بیشتر بخوانید: باتری خودرو الکتریکی

باتری خودروهای الکتریکی

در سال 2010، پروفسور باتری، پول نوربی (Poul Norby) اشاره کرد که وی معتقد است در راستای تاثیرگذاری بر بازار خودروهای موتورهای احتراق داخلی باید که باتری های لیتیومی انرژی مخصوص خود را دو برابر کرده و قیمت خود را از $500/kW.h در سال 2010 به $100/kW.h برسانند.

صفحه رسمی تویوتا پریوس قابل شارژ مدل 2012 اعلام کرد  این خودرو می تواند مسافت 21 کیلومتر (13 مایل) را با باتری خود به ظرفیت kWh2/5 با نسبت 4 کیلومتر (5/2 مایل) در هر kWh طی کند، در حالی که خودروی Addax مدل 2015 در همین زمان به مسافت 110 کیلومتر (5/68 مایل) با نسبت 5/7 کیلومتر (6/4 مایل) در هر kWh رسیده است.

خودروهای الکتریکی به نسبت 5 مایل (8 کیلومتر) در هر kWh رسیده اند. خودروی Volt شورولت با استفاده از واحد کمکی نیرو ( یک ژنراتور کوچک) به مصرف 50 مایل به ازای هر گالن – با راندمان ترمودینامیکی 33% که به معنی kWh 12 به ازای هر 50 مایل (80 کیلومتر) یا به عبارتی W.h 240 در هر مایل است، رسیده است. به ازای هر kWh1 از شارژ با استفاده از تکنولوژی های مختلف باتری، به ستون"انرژی/قیمت مصرف کننده" در بخش "جدول تکنولوژی های باتری قابل شارژ" در مقاله باتری قابل شارژ رجوع کنید.

وزیر انرژی ایالات متحده استیون چو (Steven Chu) پیش بینی کرد که هزینه یک باتری با مسافت قابل پیمایش 40 مایلی از 12هزار دلار در سال 2008 به 3،600 دلار در سال 2015 می رسد و تا سال 2020 این عدد برابر با 1،500 دلار خواهد بود. باتری های لیتیومی، پلیمر لیتیومی، آلومینیوم-هوا و زینک-هوا آن قدری انرژی مخصوص دارند که مسافت قابل پیمایش و زمان شارژ آن ها قابل مقایسه با ماشین های سوخت فسیلی باشد.

توازن قیمت باتری ها

قیمت های مختلف مهم هستند. یک مورد قیمت خرید است، مورد دیگر هزینه کلی مالکیت است. در سال 2015، خودروهای الکتریکی نسبت به قیمت اولیه گران تر بودند، اما هزینه استفاده پایین تری داشتند و حداقل در بعضی موارد، هزینه کلی مالکیت پایین تری داشتند.

طبق گفته کامن (Kammen) و همکارانش، PEVهای جدید در صورتی که قیمت باتری در آن ها از kWh/1300 دلار به kWh/500 دلار برسد، جهت استفاده برای مصرف کننده مقرون به صرفه خواهند شد (بنابراین باتری هزینه خود را جبران خواهد کرد).

در سال 2010، پک باتری خودروی نیسان مدل LEAF با قیمت تولید 18،000دلار گزارش شده بود. هزینه های اولیه تولید نیسان در هنگام عرضه LEAF در حدود 750 دلار به ازای هرکیلووات-ساعت بود (برای باتری kWh24).

در سال  2012، مک کینزی (Mckinsey Quarterly) رابطه قیمت باتری را به قیمت بنزین بر اساس هزینه کلی مالکیت 5 ساله برای یک خودرو مشخص کرد و تخمین زد که خودروهای الکتریکی در ازای قیمت باتری kWh/100 دلار (در سال 2030) رقابت پذیرتر شده و پیش-بینی کرد که هزینه پک باتری در سال 2020 به kWh/190 دلار برسد.

در اکتبر 2015، خودروساز GM در کنفرانس سالیانه جهانی خود نشان داد که آن ها برای سال 2016 قیمتی در حدود 145 دلار به ازای هر کیلووات-ساعت راپیش بینی می کنند.

توازن مسافت قابل پیمایش باتری ها

توازن مسافت قابل پیمایش به این معنی است که خودروی الکتریکی با باتری هایی با انرژی مخصوص بیشتر از 1 kW⋅h/kg بتوانند همان مسافتی را  یک خودروی احتراق داخلی می-تواند طی کند (500 کیلومتر یا 310 مایل) را بپیمایند. مقادیر بالاتر به معنی توانایی طی مسافت بیشر خودروی برقی با یک بار شارژ می باشد.

مقامات رسمی اتحادیه ژاپن و اروپا در حال صحبت در مورد توسعه مشترک باتری های قابل شارژ پیشرفته برای خودروهای الکتریکی هستند تا بتوانند به وسیله آن به ملت های مختلف در کاهش گازهای گل خانه ای کمک کنند. شرکت ژاپنی سهامی ساخت باتری GS Yuasa می-گوید: توسعه یک باتری که بتواند به یک خودرو نیروی پیمایش 500 کیلومتر (310 مایل) را بدهد، امکان پذیر است. شرکت Sharp و GS Yuasa از آن دسته سازندگان سلول های خورشیدی و باتری هستند که ممکن است از این شراکت سود ببرند.

• باتری لیتیومی در AC Propulsion tzero می تواند 400 تا 500 کیلومتر (200 تا 300 مایل) پیمایش با هر بار شارژ را فراهم سازد. لیست قیمت این خودرو در هنگام عرضه در سال 2003 برابر با 220،000 دلار بود.
• با رانندگی در یک Dihatsu Mira که به باتری های لیتیومی kWh74 مجهز شده، کلوپ ماشین های الکتریکی ژاپن موفق شده رکورد 1،003 کیلومتر (623 مایل) را بدون شارژ مجدد به دست آورد.
• اتوبوس Zonda در ژیانگ سو چین، خبر از عرضه اتوبوس تمام برقی Zonda Bus New Energy با مسافت پیمایش 500 کیلومتری (310 مایلی) می دهد.
• سوپرکار Rimac Concept One با باتری kWh82 قابلیت پیمایش مسافت 500 کیلومتری را دارد. این خودرو از سال 2013 تولید شده است.
• خودروی تمام برقی BYD e6 با باتری kWh60 دارای قابلیت طی مسافت 300 کیلومتر است.

قطعات داخلی باتری 

طراحی های پک باتری برای خودروهای الکتریکی (EVs) پیچیده و بسته به سازنده و کاربرد خاص خود متعدد هستند. اگرچه، تمامی آن ها از ترکیبی از چندین عضو ساده مکانیکی و الکتریکی بهره می برند که وظیفه انجام عملکرد سیستم را عهده دار هستند.

سلولهای واقعی باتری از ترکیب شیمیایی، شکل فیزیکی و ابعاد مختلفی برخوردار هستند که طبق سلیقه مختلف سازندگان پک باتری مورد استفاده قرار می گیرند. پک باتری همواره از تعداد زیادی سلول جدا از هم که به صورت سری یا موازی در جهت تأمین ولتاژ و آمپر مورد نیاز به هم وصل می شوند، تشکیل خواهد یافت. چندین ماژول به این شکل تشکیل یک پک می دهند. در درون هر ماژول سلول ها برای تکمیل مسیر الکتریکی جریان برق به همدیگر جوش داده می شوند. ماژول ها را می توان همچنین به سیستم های خنک کننده، پایش دما و دیگر لوازم مجهز ساخت. در اکثر موارد، ماژول ها را می توان توسط سیستم مدیریت باتری (BMS) مورد پایش ولتاژ تولیدی برای هر سلول باتری قرار داد.

پک اصلی باتری دارای یک فیوز اصلی برای محدود ساختن جریان پک تحت شرایط اتصال کوتاه می باشد. یک "دوشاخه تعمیرات" یا "قطع کن تعمیرات" را می توان برای جداسازی پک باتری به دو نیمه جدا از لحاظ الکتریکی استفاده کرد. در هنگام برداشتن دوشاخه تعمیرات، خروجی های نمایان اصلی باتری دیگر خطر الکتریکی خاصی برای تکنسین ها نخواهند داشت.

پک باتری شامل رله یا کنتاکتور می باشد که وظیفه آن کنترل توزیع نیروی الکتریکی باتری به خروجی ها است. در اکثر مواقع حداقل دو عدد رله اصلی وجود دارد که پک سلول های باتری را به دو خروجی مثبت و منفی باتری که جریان بالای مورد نیاز موتور را تأمین می کنند، متصل می نمایند. در بعضی از طراحی های پک باتری مسیرهای جایگزینی برای پیش شارژ سیستم رانش از طریق یک مقاومت پیش شارژ برای قدرت دهی به باس کمکی که هر کدام به کنترل رله مخصوص به خود مجهز  شده اند، وجود دارد. به دلایل واضح ایمنی این رله ها به صورت نرمال باز استفاده می شوند.

پک باتری همچنین شامل تعداد مختلفی سنسور دما، ولتاژ و جریان است. تجمیع اطلاعات سنسورهای پک باتری و فعال سازی رله ها توسط واحد پایش باتری (BMU) یا سیستم مدیریت باتری (BMS) صورت می پذیرد. BMS همچنین مسئول ارتباطات بین جهان بیرون و پک باتری می باشد.

شارژ باتری خودرو

باتری ها در BEVها باید به صورت منظم شارژ مجدد شوند. BEV اکثرأ توسط شبکه قدرت (خانگی، یا با استفاده از کیوسک خیابانی یا فروشگاهی) شارژ می شود که این نیروی برق خود از ذغال سنگ، سد آبی، هسته ای یا دیگر منابع تأمین می شود. از سیستم های برق خانگی نظیر سلول های خورشیدی، میکروهیدرو(سد کوچک آبی) یا باد نیز به دلیل نگرانی های ناشی از پدیده گرمایش جهانی استفاده می شود.

با منابع مناسب قدرت، طول عمر مفید باتری معمولأ در نرخ هایی کمتر از "C5/0" بدست می-آید که دو تا سه ساعت برای شارژ کامل زمان خواهد برد، اما شارژ سریع نیز امکان پذیر است.

زمان شارژ معمولأ توسط ظرفیت اتصال شبکه محدود می شود. یک خروجی معمولی خانگی در حدود 5/1 کیلووات (در ایالات متحده، کانادا، ژاپن، و دیگر کشورها با برق 110 ولت) و 7 تا 14 کیلووات (در کشورهای اروپایی با برق 230 ولت، تک فاز و سه فاز 230 به 400 ولت (400 ولت بین هر فاز) تأمین می کند. اتصال سه فاز 400 ولت نیز در خانه هایی که به دلیل قوانین ایمنی اتحادیه اروپا انشعاب گاز ندارند جدیدأ محبوب شده است. اما این بدان معنا نیست که هر کسی بتواند BEV خود را برای شارژ سریع به برق زده و باعث ناثباتی در شبکه توزیع شود. 14 کیلووات حتی در مقایسه با وسایل سنگین خانگی نظیر ماشین لباسشویی(2 کیلووات)، کولزگازی (نهایتإ 5 کیلووات) و گاز برقی (3 کیلووات) عدد بسیار بزرگی است.

در سال 1995، بعضی از ایستگاه های شارژ، BEV را در یک ساعت شارژ می نمودند. در نوامبر 1997، فورد یک سیستم شارژ سریع که توسط AeroVironment ساخته شده و "Posicharge" نامیده می شد را خریداری کرد تا سرعت آن را بر روی خودروهای الکتریکی Ranger خود تست کند که آن سیستم توانست باتری های سربی-اسیدی موجود را بین شش تا پانزده دقیقه شارژ نماید. در فوریه 1998، جنرال موتور اعلام کرد که نسخه ای از سیستم "Magne Charge" خود می تواند باتری NiMH را در حدود 10 دقیقه شارژ کند که به وسیله آن می شد مسافت شصت تا یک صد مایل را طی نمود.

در سال 2005، توشیبا با طراحی یک دستگاه قابل حمل مدعی شد که می تواند تا 80% شارژ باتری را در 60 ثانیه تقبل کند. با مقایسه خصوصیات این دستگاه با همان پک خودروی الکتریکی 7 کیلووات-ساعتی نیاز به 340 کیلووات برق از شبکه در همان زمان 60 ثانیه ای داشت. معلوم نیست که آیا به دلیل شرایط ناایمن به دلیل حرارت انباشته در این نوع باتری ها بتوان به صورت مستقیم از آن ها در BEV استفاده نمود.

زمان شارژ مجدد باتری 

خودروهای الکتریکی مانند تسلا مدل X، رنو مدل Zoe، بی ام و مدل i3 و غیره می توانند باتری های خود را در ایستگاه های شارژ سریع به مدت 30 دقیقه تا 80% شارژ نمایند. محققان در سنگاپور در سال 2014 موفق به توسعه باتری شدند که می توانست بعد از 2 دقیقه به میزان 70% شارژ شود. باتری ها از فن آوری لیتیومی بهره می برند. اگرچه، آند و قطب منفی باتری دیگر از جنس گرافیت ساخته نشده و از ژل دی اکسید تیتانیون استفاده می شود. ژل خواص عکس العملی شیمیایی را به شدت بالا برده و منجر به شارژ سریع تر می-شود. از این باتری ها به ویژه در خودروهای الکتریکی استفاده می شود. دانشمندان در دانشگاه استنفورد کالیفرنیا باتری ساخته اند که می تواند در یک دقیقه شارژ شود. آند از آلومینیوم ساخته شده و جنس کاتد از گرافیت است. خودروی الکتریکی Volar-e از کمپانی Applus+IDIADA که بر پایه Rimac Concept One ساخته شده، از باتری لیتیوم فسفات آهن استفاده می کند که می تواند در 15 دقیقه شارژ شود. طبق گفته سازنده BYD باتری لیتیوم فسفات آهن در خودروی الکتریکی e6 در ایستگاه شارژ سریع در 15 دقیقه به میزان 80% و در 40 دقیقه به میزان 100% شارژ می گردد.

مقاومت داخلی بعضی از باتری ها می تواند در دماهای پایین به شدت افزایش یابد که می تواند منجر به کاهش قابل توجه مسافت پیمایش خودرو و طول عمر باتری شود.

اتصالات لازم برای شارژ باتری خودروهای الکتریکی

نیروی جهت شارژ را می توان از دو طریق به خودرو متصل نمود. روش اول استفاده از اتصال مستقیم برق معروف به کویل هادی است. این روش می تواند به سادگی اتصال از طریق یک سوکت ضدآب از طریق کابل های مخصوص فشار قوی جهت جلوگیری از خطر برق گرفتگی مصرف کننده باشد. استاندارد امروزی شارژ خودروهای قابل شارژ در آمریکا اتصال هادی SAE 1772 (IEC 62196 Type 1) است. ACEA در اروپا استاندارد VDE-AR-E-2623-2-2 را به کار گرفته است که بدون قفل ضامن، به معنای نیاز به انرژی اضافه غیرضروری برای مکانیسم قفل کردن می باشد.

روش دوم به روش القایی معروف است. یک پدال مخصوص درون یک شیار در خودرو قرار می گیرد. پدال یک هسته سیم پیچ ترانسفورماتور است در حالی که دیگری در درون خودرو کار گذاشته شده است. هنگامی که پدال داخل می شود منجر به تکمیل مدار مغناطیس شارژ باتری خودرو می گردد. در یک سیستم شارژ القایی، یک هسته سیم پیچ در زیر خودرو نصب شده و طرف دیگر کف پارکینگ است. مزیت شیوه القایی این است که احتمال برق گرفتگی به دلیل عدم وجود هادی در معرض تماس صفر است اگر چه که وجود اینترلاک، اتصالات مخصوص و شناساگر اتصال به زمین نیز می تواند روش کوپل هادی را تا حدود بسیاری ایمن سازد. شارژ القایی همچنین می تواند توسط انتقال اجزای شارژ به خارج از خودرو باعث کاهش وزن گردد.

باتری های جریان زینک-بروم را می توان به جای شارژ کردن با برق، با یک مایع پر کرد و در زمان صرفه جویی کرد.

مسافت قابل پیمایش قبل از شارژ مجدد باتری

مسافت قابل پیمایش یک BEV به تعداد و نوع باتری های مورد استفاده از آن بستگی دارد. وزن و نوع خودرو، همین طور مسیر، آب و هوا و نحوه عملکرد راننده نیز همانند تاثیر آن ها در مصرف سوخت خودروی معمولی، تاثیرگذار است. راندمان یک خودروی الکتریکی به تعدادی از عوامل از جمله نوع واکنش شیمیایی درون آن بستگی دارد:

• باتری های سربی-اسیدی از ارزان ترین و فراوان ترین باتری ها هستند. این باتری راندمانی بین 30 تا 80 کیلومتر (20 تا 50 مایل) دارد. EVهای تولیدی با باتری سربی-اسیدی توانایی طی مسافت تا 130 کیلومتر (80 مایل) را دارا هستند.
• باتری های NiMH انرژی مخصوص بیشتری از باتری سربی-اسیدی دارند و نمونه های EV موجود تا 200 کیلومتر (120 مایل) قدرت پیمایش دارند.
• خودروهای مجهز به باتری های لیتیومی جدید به ازای هر بار شارژ 320 تا 480 کیلومتر (200-300 مایل) می توانند طی کنند. لیتیوم همچنین از نیکل ارزان تر است.
• باتری نیکل-زینک از باتری نیکل-کادمیوم ارزان تر و سبک تر است. آن ها همپنین از باتری های لیتیومی ارزان تر (اما نه سبک تر) هستند.

یافتن تعادل بین قیمت و کارایی، ظرفیت باتری و وزن آن و نوع باتری در مقابل هزینه  آن، چالشی همیشگی برای هر خودروساز برقی است.

با سیستم AC و یا سیستم های پیشرفته DC ترمز بازیابنده می تواند تا 50% به مسافت قابل پیمایش خودرو در شرایط حاد ترافیکی بدون توقف کامل کمک کند. در موارد دیگر، این سیستم بسته به نوع مسیر در رانندگی شهری بین 10 الی 15% و در بزرگراه ها به میزان بسیار ناچیزی مؤثر خواهد بود.

BEVها (شامل اتوبوس ها و کامیون ها) همچنین می توانند از سیستم ژنراتور همراه برای افزایش مسافت قابل پیمایش بدون افزودن وزن اضافی در مسیرهای کوتاه معمولی استفاده کنند. تریلرهای تخلیه شده را می توان با نمونه شارژ شده آن در نقاط مشخص در مسیر تعویض کرد. چنین BEVهایی را می توان با توجه به نوع خودرو و تریلر و انرژی و قدرت مورد نیاز به هیبرید تبدیل کرد.

• تسلا مدل Roadster (ساخت 2008-2012) می تواند به ازای هر بار شارژ تا 245 مایل (394) کیلومتر حرکت کند.
• تسلا مدل X با باتری kWh 85 خود می توان مسافت 510 کیلومتر (320 مایل) و با باتری kWh 100 می تواند تا 595 کیلومتر (370 مایل) را طی کند. تسلا مدل X از سال 2012 تولید می شود.
• ابرخودروی ریماک مدل Concept one با باتری kWh 82 تا 500 کیلومتر مسیر طی می کند. این خودرو از سال 2013 تولید شده است.
• خودروی تمام برقی BYD e6 با باتری kWh 60 تا 300 کیلومتر پیمایش دارد.
• خودروی پر فرروش نیسان LEAF مدل سال 2016 با باتری kWh 30 تا 172 کیلومتر را می تواند طی کند.

تعویض و جابجایی باتری خودرو

یک روش جایگزین برای شارژ، تعویض باتری خالی (یا ماژول های افزایشی خالی) با باتری های کاملأ شارژ شده است. به این روش تعویض باتری گفته می شود و در ایستگاه های شارژ مجدد انجام می شود.

از طرف دیگر، MIRA اعلام کرده که موفق به توسعه یک کیت مدرن سازی هیبرید شده که می تواند پک باتری قابل تعویض را به نوعی آماده کند که بتوان آن را توسط پریز برق شارژ نمود. همچنین خودروهای شرکت XP از تولید باتری بدون کابل با قابلیت تعویض در حین کار (پک باتری قابل تعویض برای شارژ در خانه بدون کابل) خبر داده است.

1. ویژگی های یک ایستگاه تعویض شامل موارد زیر است:
2. مصرف کننده دیگر نگران هزینه سرمایه ای، چرخه طول عمر، تکنولوژی، نگهداری یا موارد گارانتی باتری خود نخواهد بود.
3. تعویض از شارژ کردن بسیار سریع تر است: لوازم تعویض باتری ساخته شده توسط گروه Better Place تعویض خودکار باتری را در کمتر از 60 ثانیه انجام می دهند.
4. ایستگاه های تعویض انسجام شبکه توزیع برق را در درون شبکه افزایش می دهند.

نگرانی ها در مورد ایستگاه های تعویض موارد زیر را شامل می شود:

1. احتمال تقلب (کیفیت باتری را فقط در طی یک چرخه تخلیه کامل می توان متوجه شد؛ طول عمر باتری را می توان فقط از تکرار چرخه ای تخلیه اندازه گیری کرد؛ آن ها که در ایستگاه تعویض هستند نمی توانند متوجه شوند که شاید باتری خراب یا پوسیده را تحویل گرفته اند؛ کیفیت باتری طی مرور زمان کاهش می یا بد، بنابراین باتری های فرسوده به مرور وارد سیستم می شوند.)
2. عدم تمایل سازندگان به استانداردسازی دسترسی به باتری ها یا جزئیات نصب
3. نگرانی های ایمنی

اتمام چرخه کار باتری خودروی الکتریکی

باتری های خودرو الکتریکی که در پایان عمر خود هستند (ظرفیت انرژی کاهش یافته داشته و دیگر مناسب استفاده در خودروی الکتریکی نیستند) را می توان برای مواردی نظیر استفاده در پک های باتری اتوبوس برقی، پشتیبان برای ساختمان های بزرگ، استفاده در منبع ذخیره خانگی، تأمین پایدارساز ژنراتورهای بادی و خورشیدی، منبع قدرت پشتیبان مراکز داده و مخابراتی، جهت استفاده در لیفتراک، اسکوتر و دوچرخه برقی دوباره به کار گرفت. استفاده مجدد باتری های خودرو در کاربردهای دست دوم نیاز به تخصص  دارد. الکساندر کوپفر (Kupfer)، مسئول بخش توسعه پایدار محصولات و چرخه اقتصادی در آئودی است. او اشاره کرد که این شرکت یک محیط رابط مشترک بین باتری ها برای کنترل سیستم مدیریت ذخیره ثابت ایجاد کرده اند. این نوع محیط نیاز دارد که عملکرد باتری را از طریقی ساده، ایمن و بدون وابستگی به باتری با استفاده از کنترل میزان ذخیره دریافت کند. این محیط کاربری را باید با مشارکت بیشتر تأمین کنندگان توسعه داد.

شرکت گاز و برق Pacific (PG&E) حتی پیشنهاد داده که ادارات برق می توانند از این باتری-های دست دوم برای پشتیبانی و توازن شبکه تأمین برق خود استفاده کنند. آن ها اشاره کردند که در حالی که این باتری ها دیگر در ماشین ها قابل استفاده نیستند، اما ظرفیت باقی-مانده در آن ها هنوز مقدار قابل توجهی بوده و ارزش استفاده دارد.

طول عمر باتری ها

هر باتری معمولأ به صورت گروهی و در یک پک به منظور تأمین ظرفیت انرژی الکتریکی لازم با ولتاژها و ظرفیت آمپر-ساعت مختلف تولید می شوند. طول عمر باتری به هنگام محاسبه هزینه مالکیت باید که در نظر گرفته شود زیرا تمام باتری ها بالاخره فرسوده شده و باید تعویض شوند. نرخ سرعت فرسودگی هر باتری به تعدادی از عوامل بستگی دارد.

عمق تخلیه (DOD) نسبت توصیه شده میزان کلی ذخیره در دسترس انرژی برای یک باتری در طول چرخه های ذکر شده برای آن است. باتری های چرخه عمیق سربی-اسیدی معمولأ نباید زیر 20% از ظرفیت خود تخلیه شوند. ترکیبات جدیدتر را می توان تا عمق بیشتری تخلیه انرژی نمود.

در استفاده در دنیای واقعی، بعضی از خودروهای برقی RAV4 تویوتا که از باتری های هیبدرید فلز و نیکل استفاده می کنند، با باتری خود بدون اینکه افت محسوسی در کیفیت آن ها رخ دهد مسافت 100،000 مایل (160،000 کیلومتر) را طی کرده اند. نتیجه گزارش ارزیابی در اینجا بیان می شود:

"آزمایش از 5 خودرو نشان می دهد که باتری هیدرید فلز و نیکل طول عمر بالاتری داشته اند. فقط افت بسیار ناچیزی در 4 خودرو از 5 خودرو مشاهده شده است. داده-های تست EVTC شاهد معتبری بر کارکرد بالای 100،000 مایلی (160،000 کیلومتری) این خودروها است. تجربه مثبت SCE نشان داد که عمر احتمالی باتری هیبدرید فلز و نیکل در حدود 130،000 تا 150،000 مایل (240،000 کیلومتر) خواهد بود. بنابراین EVها می توانند طول عمری مشابه خودروهای با موتور احتراق داخلی داشته باشند.

در ژوئن سال 2003 تعداد 320 عدد خودروی الکتریکی RAV4 توسط SCE در اختیار محققان، مدیران خدمات خودرو، نمایندگان محلی فروش، برنامه ریزان و گزارشگران قرار داده شده و به عنوان خودروی پلیس و گشت زنی استفاده شد. طی 5 سال از کارکرد خود، خودروهای الکتریکی RAV4 بیش از 9/6 میلیون مایل رانندگی کردند و از ایجاد حدود 830 تن آلاینده هوا و 3،700 تن دی اکسیدکربن در هوا جلوگیری کردند. با توجه به عملکرد موفق این خودروهای برقی تا به امروز، SCE قصد دارد که به استفاده از این خودروها تا مرز 100،000 مایل برای هر کدام ادامه دهد."

باتری های لیتیومی نیز تا حدودی فاسدشونده هستند؛ آن ها حتی در صورت عدم استفاده هر ساله بخشی از ظرفیت خود را از دست می دهند. باتری های هیبدرید فلز و نیکل ماندگاری بالاتری دارند و در ازای ظرفیت نگهداری خود قیمت کمتری دارند اما در ازای وزن یکسان، ظرفیت اولیه کمتری دارند.

جی لنو (Jay Leno) ساخته Baker Electric در سال 1909 هنوز با باتری های ادیسون اصلی خود کار می کند. هزینه های تعویض باتری BEVها می تواند به دلیل عدم نیاز به بعضی نگهداری ها در خودروی برقی مانند تعویض روغن و فیلتر در خودروهای موتور احتراق داخلی با آن ها سر به سر شود. اگرچه خودروی برقی به دلیل داشتن قطعات متحرک کمتر از اطمینان بیشتری برخوردار است. همچنین آن ها بی نیاز از بسیاری تعمیرات و نگهداری های معمول برای یک خودروی موتور احتراق داخلی نظیر تعمیرات جعبه دنده، سیستم خنک کننده و تنظیم موتور هستند و در هنگامی که زمان تعویض باتری ها فرا رسد، ممکن است که با نسل بعدی باتری ها تعویض شوند و بر راندمان و کارایی آن خودرو افزوده شود.

باتری های فسفات آهن و لیتیومی به گفته تولیدکننده بیش از 5000 چرخه شارژ تا عمق 70% عمر مفید دارند. BYD، بزرگترین تولیدکننده باتری های فسفات آهن و لیتیوم، انواع گوناگونی از سلول ها را از طریق روش های تولیدی دقیق برای کاربردهای مختلف چرخه عمیق توسعه داده است. چنین باتری هایی در سیستم های ذخیره ثابت استفاده می شوند. بعد از 7500 چرخه، با تخلیه 85%، آن ها هنوز ظرفیت جبرانی حداقل 80% با نرخ C1 دارند؛ که معادل با یک چرخه کامل در هر روز به مدت 5/20 سال خواهد بود. باتری فسفات آهن و لیتیوم سونی مدل Fortelion بعد از 10،000 سیکل 100% هنوز تا 71% ظرفیت تخلیه دارد. این باتری از سال 2009 تا کنون در بازار موجود است. باتری های لیتیومی استفاده شده در باتری های خورشیدی مقاومت چرخه ای بالایی در حدود 10،000 و بیشتر دارند و طول عمر آن ها به بیش از 20 سال می رسد.

یک تحقیق از بین دارندگان خودروی Roadster تسلا مدل 2008 در Plug-in America در مورد طول عمر باتری های نصب شده انجام شد. فهمیده شد که بعد از 100،000 مایل (160،000 کیلومتر) باتری هنوز 80 تا 85% از ظرفیت خود را حفظ کرده بود. این عدد بدون توجه به شرایط آب و هوایی خودرو بود. تسلا مدل Roadster بین سال های 2008 تا 2012 تولید و فروخته شد. باتری های kWh 85 موجود در مدل S تسلا تا 8 سال زمان و به صورت کیلومتر نامحدود ضمانت سرویس دارند. شرکت Varta Storage باتری های خود را تا 14،000 بار شارژ کامل و طول عمر 10 سال ضمانت می کند.

تا دسامبر 2016، پرفروشترین خودروی تمام الکتریکی دنیا نیسان LEAF است که از شروع تولید آن در سال 2010 تا کنون بیش از 250،000 عدد فروش داشته است. نیسان در سال 2015 اعلام کرد که تا آن موقع فقط 01/0 درصد از باتری ها به دلیل شکست یا مشکلات دیگر نیاز به تعویض داشته اند. تعدادی محدودی خودرو وجود دارد که بیش از 200،000 کیلومتر کار کرده باشد؛ هیچ کدام از آن ها تا کنون مشکلی با باتری نداشته اند. باتری های Li-ion معمولأ 3/2% از ظرفیت خود را سالانه از دست می دهند. باتری های آب خنک از هوا خنک عملکرد بهتری دارند.

بازیافت باتری

در هنگام پایان عمر مفید باتری آن ها را می توان دوباره استفاده و یا بازیافت کرد. با رشد شدید فروش خودروهای برقی، وزارت انرژی ایالات متحده یک برنامه تحقیقاتی به منظور بررسی روش شناسی بازیافت باتری های لیتیومی خودروهای الکتریکی را راه اندازی کرده است. روش های تحت بررسی شامل روش پیرومتالورژیک (تجزیه به عناصر)، هیدرومتالورژیک (تجزیه به  نمک های پایدار) و بازیافت مستقیم (بازتولید خواص الکتروشیمیایی با نگهداشت ساختار اولیه مواد) می باشد.

موارد ایمنی برای باتری ها

موارد ایمنی باتری های خودروهای برقی به صورت عمده از استاندارد بین المللی ISO 6469 استنتاج شده است. این سند به سه بخش تقسیم شده است که با موارد خاصی سر و کار دارد:

• نگهداری سیار انرژی الکتریکی مثل باتری
• راه های عملیاتی ایمنی و محافظت در برابر شکست و خرابی
• محافظت از افراد در برابر خطرهای الکتریکی

آتش نشان ها و پرسنل نجات آموزَش های مخصوصی برای رفتار با ولتاژ های بالا و مواد شیمیایی در هنگام حوادث خودروهای الکتریکی و هیبرید دریافت می کنند. در حالی که تصادفات BEV ممکن است که مشکلات غیرمعمولی نظیر آتش سوزی و دود ناشی از تخلیه سریع باتری داشته باشد، بسیاری از متخصصین باور دارند که باتری های BEV در خودروهای موجود ایمن بوده و در تصادفات از عقب نسبت به خودروهای با مخزن سوخت مایع امن تر هستند.

معمولأ تست کارایی باتری شامل تعیین موارد زیر می باشد:

• وضعیت شارژ (SOC)
• وضعیت سلامت (SOH)
• راندمان انرژی

تست کارایی چرخه رانندگی را برای یک خودروی برقی با باتری (BEV)، خودروی برقی هیبرید (HEV) و یا خودروی برقی هیبرید قابل شارژ (PHEV) در یک مسیر طبق مشخصات مورد نیاز تولیدکنندگان خودرو (OEM) شبیه سازی می کند. در طی این چرخه های رانندگی، خنک سازی کنترل شده بر روی باتری ها می تواند صورت بگیرد و شرایط گرمایی درون خودرو شبیه سازی شود.

به علاوه، اتاقک های آب و هوایی می توانند شرایط محیطی را در حین آزمایش شبیه سازی کنند و اجازه دهند که این آزمایش در شرایط مختلف آب و هوایی انجام شود.

تحقیق، توسعه و نوآوری درباره ی باتری ها

در سراسر دنیا میلیاردها دلار در امر تحقیق برای توسعه و بهبود باتری ها سرمایه گذاری شده است.

در سال 2008، مجله R&D  لیست 100 جایزه با ارزش R&D مشهور به اسکار خلاقیت را بدین شکل اعلام نمود:

• آزمایشگاه ملی Argonne جایزه ای برای باتری EnerDel که نوعی باتری یونی پرقدرت بود برای استفاده در ماشین های هیبرید برنده شد که این نوع باتری بسیار قابل اطمینان بوده و بی نهایت ایمن است و همینطور سبک تر، کوچک تر و قدرتمندتر بوده و طول عمر بالاتری نسبت به باتری های NiMH که در خودروهای هیبریدی استفاده می-شود دارد. آرگان همچنین مدل هزینه تولید این باتری را در سال 2011 تا 2019 پیش بینی کرد.
• آزمایشگاه ملی Lawrence Berkeley: الکترولیت پلیمری نانوساختار برای باتری های قابل شارژ لیتیومی- یک الکترولیت پلیمری که منجر به توسعه باتری های لیتیوم فلزی قابل شارژ با انرژی مخصوص بالا برای تواناسازی تکنولوژی حمل و نقل می گردد.

اروپا برای سرمایه گذاری سنگین در توسعه و تولید باتری خودروی برقی برنامه ریزی کرده است و اندونزی نیز در نظر دارد تا سال 2023 بتواند باتری خودروی برقی تولید کند و از گروه باتری ساز چینی GEM و صنایع تکنولوژی Amperex  دعوت کرده که در اندونزی سرمایه گذاری نمایند.

خازن های الکتریکی دولایه (ابرخازن ها)

خازن های الکتریک دو لایه (یا ابرخازن ها) در بعضی از خودروهای الکتریکی مانند نمونه اولیه AFS Trinity استفاده می شوند تا بتوانند با انرژی مخصوص بالای خود به سرعت انرژی در دسترس را جذب نموده و باتری ها را در محدوده دمایی مناسب نگه داشته و طول عمر باتری را بالا ببرند.

از آنجا که ابرخازن های در دسترس اقتصادی انرژی مخصوص پایینی دارند، هیچ یک از تولیدکنندگان خودروی الکتریکی از این ابرخازن ها به تنهایی استفاده نمی کند. اما استفاده همزمان باتری و ابرخازن در یک  خودروی الکتریکی باعث برداشته شدن محدودیت در هر دو مورد می گردد.

اگر به لوازم یدکی نیاز دارید ولی نمیدانید که آن را از کجا و چگونه تهیه کنید باید بگوییم که مجموعه پارتستان با سال ها تجربه در کنار شما است تا در خصوص انواع لوازم یدکی به خصوص لوازم یدکی هیوندای و لوازم یدکی کیا به شما مشاوره دهد برای اینکار فقط کافیست تا با شماره های درج شده در داخل سایت تماس بگیرید.