انواع خودروهای برقی و تفاوت آنها با اتومبیل های بنزینی

این روزها بحث خودروهای برقی و هیبریدی بسیار داغ شده است و می‌توانید محصولات جدید شرکت‌های مختلف را ببینید که برای عرضه در بازار در نمایشگاه‌های مختلف رونمایی می‌شوند. اما همین خودروهای برقی و هیبریدی هم انواع مختلفی دارند که هر کدام از آن‌ها ساختار و ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارد. از همین رو تصمیم گرفتین تا در یک مقاله مفصل ویژگی‌ها و تفاوت‌های خودروهای برقی با یکدیگر و بنزینی را ره طور کامل شرح دهیم دهیم.

ساختار کلی خودروهای برقی

خودروهای برقی وسایل نقلیه‌ای هستند که از یک یا چند موتور الکتریکی برای حرکت استفاده می‌کنند. این موتورها انرژی خود را از یک باتری درون خودرو تأمین می‌کنند که می‌تواند با شارژ کردن از برق شهری یا ایستگاه‌های شارژ نیروی مورد نیاز خود را تأمین کند. خودروهای برقی نسبت به خودروهای بنزینی دارای مزایایی مانند صدا و لرزش کمتر، نی‌نیاز به انرژی‌های فسیلی، آلایندگی کمتر (البته فعلا) و … است.

چند نوع ساختار برای خودروهای برقی موجود است اما به طور کلی ساختار یک خودروی برقی شامل اجزای زیر است:

• باتری: منبع انرژی اصلی خودرو که معمولاً از چندین سلول لیتیوم-یون تشکیل شده است. باتری می‌تواند توان بالایی را به موتور ارسال کند و ظرفیت ذخیره‌سازی بالایی داشته باشد.
• موتور: قسمتی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و چرخ‌های خودرو را می‌چرخاند. موتورهای خودروهای برقی معمولاً از نوع BLDC یا Brushless DC هستند که کارآیی بالا و نگهداری کمی دارند.
• کنترل ‌کننده: قسمتی که سیگنال‌های ورودی از پدال‌های گاز و ترمز را دریافت می‌کند و سیگنال‌های کنترلی مناسبی را به مبدل الکترونیکی قدرت ارسال می‌کند.
• مبدل الکترونیکی قدرت: قسمتی که توان جاری شده بین موتور و باتری را تنظیم می‌کند. این قسمت با استفاده از مدارهای مبدل DC به DC و DC به AC ولتاژ و جریان مورد نیاز موتور را تولید می‌کند.
• شارژر: قسمتی که باتری را با اتصال به شبکه برق شهری یا ایستگاه‌های شارژ شارژ می‌کند. این قسمت ولتاژ و جریان ورودی را به مقدار مناسب برای باتری تبدیل می‌کند.

ساختار کلی خودروهای هیبریدی

خودروهای هیبریدی خودروهایی هستند که از ترکیب دو یا چند منبع انرژی مختلف برای حرکت استفاده می‌کنند. معمولاً این منابع شامل یک موتور درون‌سوز (بنزینی یا دیزلی) و یک موتور الکتریکی هستند که از یک باتری قابل شارژ تغذیه می‌شوند. خودروهای هیبریدی می‌توانند در شرایط مختلف از یکی یا هر دو موتور استفاده کنند تا مصرف سوخت و آلودگی هوا را کاهش دهند و قدرت و شتاب بیشتری داشته باشند.

ساختار کلی یک خودروی هیبریدی شامل اجزای زیر است:

موتور درون‌سوز: منبع انرژی اصلی خودرو که می‌تواند بنزینی یا دیزلی باشد. این موتور با احتراق سوخت، گازهای فشار قوی تولید می‌کند که باعث چرخش یک میل لنگ می‌شوند. میل لنگ سپس گشتاور خود را به گیربکس و چرخ‌ها منتقل می‌کند.

موتور الکتریکی: منبع انرژی فرعی خودرو که از یک باتری قابل شارژ تغذیه می‌شود. این موتور با گرفتن جریان الکتریکی، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که باعث چرخش یک شفت می‌شود. شفت سپس گشتاور خود را به گیربکس و چرخ‌ها منتقل می‌کند.

باتری: منبع ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی خودرو که معمولاً از چندین سلول لیتیوم-یون تشکیل شده است. باتری می‌تواند از شبکه برق شهری یا از موتور درون‌سوز شارژ شود. باتری همچنین می‌تواند از انرژی حرکتی خودرو در زمان ترمزگیری استفاده کند و آن را به صورت الکتریکی ذخیره کند.

گیربکس: قسمتی که نسبت چرخش موتورها را به چرخ‌ها تنظیم می‌کند. گیربکس می‌تواند از نوع دستی یا اتوماتیک باشد. گیربکس همچنین می‌تواند نقش یک مبدل الکترونیکی قدرت را ایفا کند و توان بین موتورها را تقسیم کند.

سیستم تقسیم نیرو: قسمتی که مشخص می‌کند که در هر لحظه چه موتوری باید فعال باشد و چه مقدار گشتاور را تولید کند. این سیستم می‌تواند از نوع موازی، سری، یا ترکیبی باشد. در سیستم موازی، هر دو موتور به گیربکس متصل هستند و می‌توانند همزمان یا به تنهایی چرخ‌ها را بچرخانند. در سیستم سری، فقط موتور الکتریکی به گیربکس متصل است و موتور درون‌سوز فقط برای شارژ باتری کار می‌کند. در سیستم ترکیبی، هر دو موتور می‌توانند به صورت موازی یا سری کار کنند.

سیستم الکترونیکی مدیریت: قسمتی که عملکرد کلی خودرو را کنترل می‌کند. این سیستم با استفاده از سنسورها و میکروکنترلرها، پارامترهای مختلفی مانند سرعت، شتاب، دما، فشار، ولتاژ، جریان، و … را اندازه‌گیری و تحلیل می‌کند و سیگنال‌های مناسبی را به موتورها، گیربکس، باتری، و سیستم تقسیم نیرو ارسال می‌کند تا بهینه‌سازی مصرف سوخت، قدرت، شتاب، راندمان، و ایمنی خودرو را انجام دهد.

انواع خودروهای برقی (هیبریدی)

• خودروهای برقی باتری دار (BEV): این خودروها فقط از یک باتری قابل شارژ برای تغذیه موتور الکتریکی خود استفاده می‌کنند. این خودروها نیازی به سوخت فسیلی ندارند و باید با اتصال به شبکه برق شهری یا ایستگاه‌های شارژ شارژ شوند.
• خودروهای برقی پلاگین هیبرید (PHEV): این خودروها از ترکیب یک موتور درون‌سوز (بنزینی یا دیزلی) و یک موتور الکتریکی با باتری قابل شارژ برای حرکت استفاده می‌کنند. این خودروها می‌توانند در حالت برقی یا حالت هیبریدی کار کنند. در حالت برقی، فقط از موتور الکتریکی استفاده می‌شود و باتری با اتصال به شبکه برق شهری یا ایستگاه‌های شارژ شارژ می‌شود. در حالت هیبریدی، هر دو موتور به صورت همزمان یا به تنهایی کار می‌کنند و باتری با استفاده از انرژی حرکتی خودرو یا انرژی موتور درون‌سوز شارژ می‌شود.
• خودروهای برقی هیبریدی (HEV): این خودروها نیز از ترکیب یک موتور درون‌سوز و یک موتور الکتریکی با باتری قابل شارژ برای حرکت استفاده می‌کنند. اما این خودروها نمی‌توانند در حالت برقی کار کنند و فقط در حالت هیبریدی عمل می‌کنند. باتری این خودروها با استفاده از انرژی حرکتی خودرو یا انرژی موتور درون‌سوز شارژ می‌شود و نمی‌تواند با اتصال به شبکه برق شهری یا ایستگاه‌های شارژ شارژ شود.
• خودرو سلول سوختی FCEV یا خودرو الکتریکی پیل سوختی: یک نوع خودروی برقی است که از جریان الکتریسیته ایجاد شده توسط یک پیل سوختی برای حرکت استفاده می‌کند. این پیل سوختی از واکنش هیدروژن و اکسیژن تولید می‌شود و به عنوان محصول فقط آب و گرما دارد. بنابراین، این خودروها دارای آلایندگی صفر هستند و انرژی پاک محسوب می‌شوند. یکی از مشخصه‌های این خودروها خروج آب از گزوز است که باعث شده این نوع از اتومیل‌های برقی با سایر خودروهای هم رده خود متفاوت باشد.
• خودرو برقی برد بلند EREV : این نوع اتومبیل‌ها هم یک نوع خودروی هیبریدی هستند که از یک موتور با سوخت فسیلی و از یک موتور برقی بهره می‌برند. در این خودروها پیشرانه برقی نقش موتور اصلی را دارد و موتور درون سوز نقش تولید کننده برق را ایفا می‌کند. به زبان ساده‌تر موتور بنزینی مانند یک ژنراتور از سوخت فسیلی انرژی مورد نیاز پیشرانه برقی را تأمین می‌کند. این نوع خودروها هم از مزایای اتومبیل‌های بنزینی و هم از مزایای خودروهای برقی بهره‌مند می‌شوند. نیسان سیلفی یکی از این خودروها است.
• خودروهای خورشیدی: همانطور که از نام این خودروها پیدا است با استفاده از یک پنل فتوولتاییک انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند تا اتومبیل بتواند حرکت کند. این خودروهای نیاز به شارژ ندارند و انرژی مورد نظر خودر ا از خورشید دریافت می‌کنند. خودروهای خورشیدی را می‌توان پاک‌ترین اتومبیل‌های موجود دانست. البته این خودروها فعلا در بازار موجود نیستند.

تفاوت خودروهای برقی و بنزینی

این خودروها تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند دارند که موجب شده خریداران در زمان انتخاب سر در کم شوند. همین تفاوت‌ها باعث شده تا هر کدام از آن‌ها مزایا و معایبی را داشته باشند.

۱. تفاوت در پیشرانه

خودروهای برقی دارای یک موتور الکتریکی هستند که با استفاده از آهنرباهای الکتریکی گشتاور ایجاد می‌کنند. خودروهای بنزینی دارای یک موتور احتراق داخلی هستند که با انفجار مخلوط سوخت و هوا انرژی تولید می‌کنند.

۲. تفاوت در گیربکس

خودروهای بنزینی دارای یک موتور احتراق داخلی هستند که سوخت را در داخل موتور می‌سوزاند و انرژی ایجاد می‌کند. این انرژی از طریق یک کلاچ و یک گیربکس چند سرعته به چرخ‌ها منتقل می‌شود. راننده باید با استفاده از اهرم تعویض دنده و پدال کلاچ، دنده‌های مختلف را در موقعیت‌های مختلف انتخاب کند. این کار باعث می‌شود که موتور در محدوده دور در دقیقه مناسب کار کند و نیروی کافی را برای شتاب و سرعت فراهم کند.

خودروهای برقی دارای یک بسته باتری و یک موتور الکتریکی هستند که برق را به گشتاور تبدیل می‌کند. این گشتاور از طریق یک گیربکس تک سرعته به چرخ‌ها منتقل می‌شود. راننده نیازی به تعویض دنده ندارد، زیرا موتور الکتریکی می‌تواند در یک محدوده گسترده از دور در دقیقه، گشتاور ثابتی تولید کند. این کار باعث می‌شود که خودرو به راحتی از حالت سکون به سرعت بالا برسد و راندمان بالایی داشته باشد.

بنابراین، تفاوت اصلی بین گیربکس خودروهای بنزینی و برقی این است که خودروهای بنزینی چند دنده دارند و راننده باید آن‌ها را تغییر دهد، در حالی که خودروهای برقی تنها یک دنده دارند و راننده نیازی به دخالت ندارد. این تفاوت می‌تواند بر روی عملکرد، رانندگی، مصرف سوخت و هزینه‌های نگهداری خودرو تأثیر داشته باشد.

۳. تفاوت در منبع انرژی

خودروهای برقی از باتری‌های لیتیوم-یون برای تامین برق موتور استفاده می‌کنند، در حالی که خودروهای بنزینی از سوخت فسیلی مانند بنزین یا گازوئیل بهره می‌برند.

۴. تفاوت در عملکرد

 خودروهای برقی معمولا شتاب و گشتاور بالاتری نسبت به خودروهای بنزینی دارند. اما خودروهای بنزینی معمولا قدرت و برد بالاتری نسبت به خودروهای برقی دارند.

نویسنده: نادر شاه نشین