1405/07/29خودروهای برقی معمولاً یک پک باتری اصلی ولتاژبالا برای تامین انرژی موتور و در بسیاری از مدل‌ها یک باتری کمکی ۱۲ ولتی برای راه‌اندازی تجهیزات برقی و سامانه‌های کنترلی دارند. بنابراین، تعداد باتری‌ها به طراحی خودرو بستگی دارد؛ اما مهم است بدانیم باتری اصلی با باتری متداول خودروهای بنزینی تفاوت زیادی دارد. در این مقاله، ساختار و وظیفه باتری‌های خودرو برقی، تفاوت آن‌ها با باتری خودرو بنزینی و نکات مهم درباره ظرفیت، عمر و زمان شارژ را بررسی می‌کنیم.
باتری ماشین برقی چیست و چگونه کار می‌کند؟
باتری ماشین برقی مجموعه‌ای از سلول‌های الکتروشیمیایی است که انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند و برای به حرکت درآوردن موتور در اختیار خودرو قرار می‌دهد. این باتری معمولاً از نوع لیتیوم‌یونی است و از چندین سلول تشکیل می‌شود که در قالب یک پک کنار هم قرار می‌گیرند.
پک باتری علاوه‌بر سلول‌ها، اجزایی مانند سیستم مدیریت باتری (BMS) دارد که ولتاژ، دما و وضعیت شارژ را پایش می‌کند. در بسیاری از خودروها، سیستم مدیریت حرارتی نیز به حفظ دمای مناسب باتری کمک می‌کند. این مجموعه با باتری کمکی ۱۲ ولتی خودرو متفاوت است؛ باتری اصلی انرژی حرکت خودرو را تأمین می‌کند، اما باتری کمکی برق تجهیزات و سامانه‌های کنترلی را فراهم می‌سازد.
- باتری اصلی ولتاژبالا: انرژی موردنیاز موتور الکتریکی را تأمین می‌کند و ظرفیت آن معمولاً با کیلووات‌ساعت بیان می‌شود.
- باتری کمکی ۱۲ ولتی: برق تجهیزات کنترلی و بخش‌هایی از سامانه‌های الکتریکی خودرو را تأمین می‌کند. این باتری ممکن است از نوع سرب‌اسیدی یا فناوری دیگری باشد که سازنده تعیین کرده است.
توجه داشته باشید در خودروهای هیبریدی، باتری علاوه‌بر همکاری با موتور بنزینی، در تامین انرژی موتور الکتریکی نقش دارد. نوع و مشخصات باتری به مدل خودرو بستگی دارد؛ برای نمونه، می‌توانید مشخصات باتری تویوتا لوین هیبرید را در صفحه مربوط به این خودرو بررسی کنید.
اجزای باتری خودرو برقی؛ از سلول تا سیستم مدیریت
باتری اصلی از سلول‌های متعددی تشکیل شده است. در طراحی‌های ماژولار، سلول‌ها ابتدا در ماژول‌ها و سپس در یک مجموعه کامل یا پک قرار می‌گیرند. بعضی طراحی‌های جدید نیز سلول‌ها را بدون ماژول‌های مجزا در پک جای می‌دهند. اجزای مهم این مجموعه عبارت‌اند از:
- سلول باتری: واحد اصلی ذخیره انرژی که از الکترودها و الکترولیت تشکیل شده است.
- پک باتری: مجموعه‌ای از سلول‌ها یا ماژول‌ها که انرژی موردنیاز خودرو را تأمین می‌کند.
- سیستم مدیریت باتری (BMS): ولتاژ، دما و وضعیت شارژ را پایش می‌کند و در کنترل عملکرد و ایمنی باتری نقش دارد.
- سیستم مدیریت حرارتی: به حفظ دمای مناسب باتری کمک می‌کند و بسته به طراحی خودرو ممکن است از هوا یا مایع خنک‌کننده استفاده کند.
سلول‌ها می‌توانند آرایش سری یا موازی داشته باشند؛ اتصال سری ولتاژ را افزایش می‌دهد و اتصال موازی ظرفیت آمپرساعتی را بیشتر می‌کند. عملکرد صحیح مجموعه به هماهنگی این اجزا وابسته است.
انواع باتری ماشین برقی؛ تفاوت LFP و NMC
باتری‌های لیتیوم‌یونی خودروهای برقی از نظر ترکیب شیمیایی یکسان نیستند. دو خانواده شناخته‌شده عبارت‌اند از:
- LFP یا لیتیوم‌آهن‌فسفات: معمولاً از پایداری حرارتی و دوام چرخه‌ای مناسبی برخوردار است؛ اما چگالی انرژی آن در بسیاری از طراحی‌ها از انواع نیکل‌دار کمتر است.
- NMC و NCA: از ترکیبات حاوی نیکل استفاده می‌کنند و در بسیاری از طراحی‌ها انرژی بیشتری را نسبت به وزن باتری ذخیره می‌کنند. عملکرد و عمر آن‌ها به ترکیب دقیق، طراحی و شرایط استفاده وابسته است.
سلول‌های باتری همچنین در شکل‌های استوانه‌ای، منشوری و کیسه‌ای ساخته می‌شوند. هیچ نوع شیمی یا شکل سلولی به‌تنهایی بهترین گزینه برای همه خودروها نیست؛ سازندگان بر اساس هزینه، وزن، برد، ایمنی و مدیریت حرارتی تصمیم می‌گیرند.
تفاوت باتری خودرو برقی با باتری خودرو بنزینی چیست؟
مهم‌ترین تفاوت، وظیفه و مقدار انرژی ذخیره‌شده در باتری است. در خودرو تمام‌برقی، پک ولتاژبالا موتور را به حرکت درمی‌آورد؛ اما باطری خودرو بنزینی عمدتاً برای استارت و تامین برق تجهیزات استفاده می‌شود.
| ویژگی | باتری اصلی خودروی برقی | باتری متداول خودروی بنزینی |
| کاربرد | تامین انرژی موتور الکتریکی | استارت و برق تجهیزات |
| ولتاژ | معمولاً صدها ولت | معمولاً ۱۲ ولت |
| واحد رایج ظرفیت | کیلووات‌ساعت (kWh) | آمپرساعت (Ah) |
| شارژ | از طریق درگاه شارژ و سامانه خودرو | عمدتاً توسط دینام هنگام کار موتور |
| هزینه تعویض | معمولاً بالاتر و وابسته به پک | عموماً کمتر از پک اصلی خودروی برقی |
توجه داشته باشید که ظرفیت آمپرساعتی باتری ۱۲ ولتی را نمی‌توان مستقیماً با ظرفیت کیلووات‌ساعتی پک اصلی مقایسه کرد. برای آشنایی با نکات انتخاب باتری متناسب با خودرو بنرینی، راهنمای خرید باتری ماشین را مطالعه کنید.
بررسی ولتاژ و ظرفیت باتری خودرو برقی
ولتاژ باتری خودرو برقی به مدل و طراحی سامانه آن بستگی دارد. بسیاری از خودروها از معماری ولتاژبالا با ولتاژ اسمی حدود ۴۰۰ یا ۸۰۰ ولت استفاده می‌کنند؛ بنابراین عدد ثابتی برای همه خودروهای برقی وجود ندارد.
ظرفیت پک با کیلووات‌ساعت (kWh) بیان می‌شود و میزان انرژی ذخیره‌شده را نشان می‌دهد. برای مثال، باتری ۶۰ کیلووات‌ساعتی در شرایط یکسان انرژی بیشتری از باتری ۴۰ کیلووات‌ساعتی ذخیره می‌کند؛ اما برد خودرو علاوه‌بر ظرفیت باتری، به مصرف انرژی، سرعت، دمای محیط، مسیر و استفاده از سیستم تهویه نیز وابسته است.
بیشترین ظرفیت باتری خودرو برقی عدد ثابتی ندارد و با عرضه مدل‌های جدید تغییر می‌کند. ظرفیت بیشتر،برد را افزایش می‌دهد و همچنین معمولاً وزن و هزینه را نیز بالا می‌برد.
افزایش آمپرساعت باتری کمکی ۱۲ ولتی با افزایش ظرفیت پک اصلی متفاوت است. انتخاب باتری کمکی باید با مشخصات فنی خودرو سازگار باشد؛ برای آشنایی با معیارهای انتخاب باتری با ظرفیت بالاتر، راهنمای استفاده از باتری با آمپر بالاتر برای ماشین را مطالعه کنید.
عمر باتری خودرو برقی چند سال است؟
عمر مفید باتری به نوع سلول‌ها، دمای کار، چرخه‌های شارژ و تخلیه، سطح شارژ در زمان نگهداری و عملکرد سیستم مدیریت باتری بستگی دارد. باتری به‌مرور بخشی از ظرفیت قابل‌استفاده خود را از دست می‌دهد، اما افت ظرفیت لزوماً به معنی خرابی کامل آن نیست.
وزارت انرژی ایالات متحده در یک راهنمای عمومی خودروهای برقی، عمر موردانتظار باتری را در شرایط عادی و اقلیم معتدل حدود ۱۲ تا ۱۵ سال برآورد کرده است؛ این عدد تضمین عمر همه باتری‌ها نیست و شرایط واقعی و مشخصات هر خودرو تفاوت ایجاد می‌کند. همچنین ضمانت باتری در بسیاری از مدل‌ها مدت و مسافت مشخصی دارد که باید در اسناد سازنده بررسی شود.
نکته: فرسودگی باتری دو شکل اصلی دارد: فرسودگی چرخه‌ای که در اثر شارژ و تخلیه رخ می‌دهد و فرسودگی تقویمی که به‌مرور زمان و تحت تاثیر عواملی مانند دما و سطح شارژ ایجاد می‌شود.
راهکارهای افزایش عمر مفید باتری خودرو برقی
رعایت توصیه‌های سازنده به کاهش فشار واردشده به باتری کمک می‌کند:
- از قرارگرفتن طولانی‌مدت خودرو در گرما یا سرمای شدید پرهیز کنید.
- سطح شارژ روزمره را مطابق توصیه سازنده تنظیم کنید؛ شارژ تا ۱۰۰ درصد برای همه خودروها و همه موقعیت‌ها ضروری نیست.
- شارژ سریع را در مواقع نیاز به کار ببرید. اثر آن بر فرسودگی به دمای باتری، طراحی و سیستم خنک‌کاری وابسته است.
- در صورت توقف طولانی‌مدت، سطح شارژ پیشنهادی دفترچه خودرو را رعایت کنید.
- هشدارهای مربوط به باتری، دما و شارژ را نادیده نگیرید و در صورت مشاهده خطا، خودرو را تخصصی بررسی کنید.
مدت زمان شارژ باتری خودرو برقی چقدر است؟
زمان شارژ به ظرفیت باتری، میزان شارژ اولیه، توان شارژر، دمای باتری و حداکثر توان قابل‌پذیرش خودرو بستگی دارد. شارژ با توان پایین معمولاً زمان بیشتری می‌برد، درحالی‌که شارژر سریع DC می‌تواند زمان توقف را کاهش دهد.
سرعت شارژ در تمام مراحل ثابت نیست؛ با نزدیک‌شدن باتری به سطح شارژ بالا، معمولاً توان شارژ کاهش پیدا می‌کند. به همین دلیل، زمان شارژ از ۲۰ تا ۸۰ درصد می‌تواند با زمان لازم برای شارژ از ۸۰ تا ۱۰۰ درصد تفاوت داشته باشد. برای برآورد اولیه، می‌توان انرژی موردنیاز را بر توان شارژ تقسیم کرد، اما زمان واقعی به تلفات و محدودیت‌های سامانه نیز وابسته است.
زمان تعویض باتری خودرو برقی؛ چک کردن اجزای سیستم
کاهش محسوس برد ممکن است نشانه افت ظرفیت باتری باشد؛ بااین‌حال، هوای سرد یا گرم، سرعت بالا و استفاده از سیستم تهویه نیز برد را کاهش می‌دهند. بنابراین، تصمیم به تعویض نباید فقط براساس مسافت قابل پیمایش گرفته شود. مواردی که به بررسی تخصصی نیاز دارند عبارت‌اند از:
- کاهش مداوم برد در شرایط رانندگی مشابه
- نمایش خطای مربوط به باتری یا سیستم مدیریت آن
- اختلال غیرعادی در فرایند شارژ
- افت سلامت ثبت‌شده در ارزیابی تخصصی
- آسیب فیزیکی یا نشانه‌های غیرعادی مانند داغ‌شدن بیش‌ازحد
در برخی موارد، مشکل از باتری کمکی ۱۲ ولتی یا یکی از اجزای سامانه است و تعویض کامل پک اصلی ضرورت ندارد. برای خودروهایی که به باتری کمکی ۱۲ ولتی نیاز دارند، انتخاب محصول باید براساس مشخصات فنی خودرو انجام شود؛ برای نمونه، می‌توانید محصولات برند باتری شارک را بررسی کنید.
بررسی امکان افزایش ظرفیت باتری خودرو برقی
افزایش ظرفیت پک همیشه امکان‌پذیر یا مقرون‌به‌صرفه نیست. پک باتری از نظر ابعاد، ولتاژ، سیستم مدیریت، خنک‌کاری و نرم‌افزار با خودرو هماهنگ شده است؛ نصب باتری بزرگ‌تر بدون تأیید سازنده ممکن است با محدودیت‌های فنی و ایمنی همراه باشد.
در صورت افت ظرفیت، ابتدا باید سلامت باتری و میزان افت واقعی آن بررسی شود. بسته به طراحی خودرو، ممکن است تعمیر تخصصی، تعویض بخش معیوب یا جایگزینی کل پک امکان‌پذیر باشد. باتری‌های فرسوده نیز باید به مراکز تخصصی بازیافت یا استفاده مجدد تحویل داده شوند.
باتری خودرو هیبریدی چه تفاوتی با باتری خودروی تمام‌برقی دارد؟
خودروهای هیبریدی نیز برای تامین انرژی موتور الکتریکی از باتری استفاده می‌کنند، اما برخلاف خودروهای تمام‌برقی، موتور بنزینی و سیستم بازیابی انرژی ترمز در شارژ باتری آن‌ها نقش دارند. در هیبریدهای معمولی نیازی به شارژ از پریز نیست، اما مدل‌های پلاگین‌هیبرید قابلیت شارژ از منبع برق بیرونی را دارند.
نوع و مشخصات باتری به مدل خودرو بستگی دارد. برای آشنایی با نمونه‌ها و مشخصات باتری موردنیاز هر خودرو، می‌توانید صفحه باتری میتسوبیشی اوتلندر هیبرید را بررسی کنید.
راهنمای خرید و تعویض باتری خودرو؛ ابتدا نوع باتری را مشخص کنید
پیش از اقدام به تعویض، مشخص کنید مشکل به پک اصلی ولتاژبالا مربوط است یا باتری کمکی ۱۲ ولتی؛ زیرا ساختار، هزینه و روش سرویس این دو متفاوت است. برای باتری کمکی نیز انتخاب صرفاً بر اساس آمپرساعت کافی نیست و باید ابعاد، نوع باتری، قطب‌بندی و الزامات سازنده بررسی شود.
اگر به خدمات باتری خودروهای بنزینی یا باطری کمکی ماشین برقی نیاز دارید، اطلاعات تعویض باتری ماشین در محل در غرب تهران نیز در دسترس است. همچنین در سایر شهرها از جمله مشهد، تبریز، قم، شیراز و کرج می‌توانید از خدمات ارسال و نصب رایگان باتری اکسپرس بهره‌مند شوید. همچنین امکان پرداخت اقساطی یا پرداخت در محل نیز فراهم شده است.
