خودرو برقی چیست؟ ‌انواع، کاربرد و طرز کار خودروهای الکتریکی

خودرو برقی (Electric Vehicle یا EV) نوعی ماشین است که به‌جای موتور درون‌سوز، با کمک موتور الکتریکی و باتری‌های قابل شارژ حرکت می‌کند. البته این روزها یکی از مهم‌ترین ترندهای صنعت خودرو در جهان هم محسوب می‌شود. افزایش قیمت سوخت، قوانین سختگیرانه زیست‌محیطی، نگرانی درباره آلودگی هوا و پیشرفت فناوری باتری‌ها باعث شده‌اند افراد بسیاری به سراغ خرید خودروهای برقی بروند.

اما خودرو برقی دقیقاً چیست؟ چگونه کار می‌کند؟ چه تفاوتی با خودروهای بنزینی و هیبریدی دارد؟ در این مقاله به تمام سؤالات شما پاسخ می‌دهیم.

خودرو برقی چیست؟

خودرو برقی (Electric Car) خودرویی است که به جای موتور احتراق داخلی (بنزینی یا دیزلی)، از موتور الکتریکی برای حرکت استفاده می‌کند. انرژی لازم برای این موتور از طریق باتری‌های شارژ تأمین می‌شود و برخلاف ماشین‌های سنتی، در فرایند حرکت آن،‌ هیچ نوع سوخت فسیلی به‌کار نمی‌رود.

این خودروها از نظر اقتصادی، زیست‌محیطی و تکنولوژی مزایایی دارند که برخی از آن‌ها عبارتند از صرفه‌جویی در هزینه سوخت، کاهش آلودگی هوا، کاهش صداهای مزاحم و افزایش راندمان انرژی. همچنین، انرژی لازم در ماشین‌های برقی از طریق باتری تأمین می‌شود.

به علت حذف موتور درون‌سوز، خودروهای برقی به قطعات زیر نیازی ندارند:

• باک بنزین
• شمع
• اگزوز
• روغن موتور
• سیستم احتراق

این امر هزینه‌های نگهداری و تعمیر را به‌شدت کاهش می‌دهد.

ازآنجاکه خودروهای برقی هنگام حرکت هیچ‌گونه آلایندگی خروجی (Tailpipe Emission) تولید نمی‌کنند، نقش مهمی در کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه‌ای دارند.

خودرو برقی چگونه کار می‌کند؟

خودروهای برقی از برق به جای سوخت فسیلی برای تأمین انرژی بهره می‌برند. این نوع خودروها باتری قابل شارژ دارند. در این باتری، انرژی برق ذخیره می‌شود. موتور الکتریکی با استفاده از انرژی درون باتری، :انرژی مورد نیاز برای حرکت چرخ‌ها را فراهم می‌کند. درکل، عملکرد خودروهای برقی در مقایسه با خودروهای بنزینی بسیار ساده‌تر است. موارد زیر مراحل عملکرد خودروهای برقی را نشان می‌دهد

1. باتری لیتیوم یونی انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند.
2. این انرژی به اینورتر منتقل می‌شود.
3. اینورتر برق DC را به AC تبدیل می‌کند.
4. انرژی الکتریکی به کمک موتور الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود.
5. نیروی تولیدشده چرخ‌ها را به حرکت درمی‌آورد.

ازآنجاکه خودروهای برقی فرایند احتراق را ندارند، شتاب اولیه آن‌ها فوق‌العاده است، صدای بسیار کمی دارند و رانندگی روان و نرم‌تری ارائه می‌دهند.

اجزای اصلی خودرو برقی

در این بخش به بررسی اجزای اصلی ماشین های برقی می‌پردازیم.

1. باتری کششی (Traction Battery)

مهم‌ترین بخش در خودروهای برقی، باتری است. در اغلب خودروهای الکتریکی از باتری‌های لیتیوم یونی استفاده می‌شود؛ ‌چراکه:

• از چگالی انرژی بیشتری برخوردارند.
• وزن آن‌ها کمتر است.
• سرعت شارژ مناسبی ارائه می‌کنند.
• عمری طولانی‌تر دارند.

2. موتور الکتریکی

این موتور،‌ انرژی الکتریکی را به نیروی محرکه تبدیل می‌کند. اکثر خودروهای مدرن از موتورهای (Brushless DC (BLDC بهره می‌برند. این موتورها ویژگی‌های زیر را دارند:

• راندمان بالا
• نیاز اندک به تعمیر
• استهلاک کم
• گشتاور لحظه‌ای

3. اینورتر (Inverter)

باتری برق مستقیم (DC) تولید می‌کند، اما موتور به برق متناوب برای حرکت نیاز دارد. اینورتر، فرایند تبدیل این دو نوع جریان را انجام می‌دهد.

4. سیستم مدیریت انرژی

این سیستم کنترل مدیریت باتری، مصرف برق، افزایش بهره‌وری خودرو و تنظیم دما را برعهده دارد.

5. سیستم ترمز احیاکننده (Regenerative Braking)

سامانه ترمز احیاکننده، یکی از جذاب‌ترین فناوری‌ها در خودروهای برقی محسوب می‌شود. درحقیقت، هنگام ترمز گرفتن، انرژی جنبشی اتومبیل به جای هدر رفتن، بار دیگر به برق تبدیل می‌شود. موارد زیر مزایای بهره‌مندی از این فناوری در خودروهای برقی به‌شمار می‌روند:

• افزایش شعاع حرکتی خودرو
• کاهش استهلاک لنت ترمز
• کاهش مصرف انرژی

تاریخچه خودرو برقی

تاریخچه خودروهای برقی به قرن نوزدهم باز می‌گردد. این نوع خودروها در همان نخستین سال‌های شکل‌گیری صنعت اتومبیل در مقایسه با سایر اتومبیل‌ها محبوب‌تر بودند. باوجوداین، توسعه موتورهای بنزینی، افزایش تولید انبوه خودرو و ارزان‌تر شدن سوخت باعث شد ماشین‌های برقی به‌تدریج برای چند دهه از مرکز توجه خارج شوند.

در قرن نوزدهم، مخترعانی از کشورهایی مانند هلند، مجارستان و آمریکا به‌طور جداگانه ایده به‌کار گیری برق را در وسایل نقلیه دنبال کردند و نمونه‌های ابتدایی متعددی ساختند. یکی از نخستین نمونه‌هادر سال ۱۸۲۸ میلادی به دست آنیوش ایشتوان یِدلیک، مخترع و مهندس مجارستانی، طراحی شد.

این وسیله نقلیه می‌توانست با سرعتی نزدیک به 4 کیلومتر بر ساعت حرکت کند؛ سرعتی که حتی از حرکت یک اسب هم کمتر بود. البته هدف از ساخت این نمونه، تولید خودرو تجاری نبود و یدلیک قصد داشت قابلیت نیروی الکتریکی را برای ایجاد حرکت در وسایل نقلیه زمینی نشان دهد.

به همین خاطر، این ماشین‌ هرگز وارد مرحله تولید انبوه نشد.

نخستین خودرو برقی موفق در آمریکا به دست ویلیام موریسون، شیمی‌دان اسکاتلندی‌تبار ساکن آمریکا، در سال 1890 میلادی توسعه یافت. این وسیله نقلیه با حداکثر سرعت نزدیک به 14 مایل بر ساعت، معادل 23 کیلومتر بر ساعت، ظرفیت حمل 6 سرنشین را داشت و می‌توانست تقریباً 23 کیلومتر بر ساعت حرکت کند.

موریسون به دلیل سابقه تحصیل در رشته شیمی، بیش از صنعت حمل‌ونقل به فناوری باتری‌ها علاقه داشت؛ به همین دلیل، فعالیت حرفه‌ای خود را در مسیری متفاوت ادامه داد. دستاورد او توجه سایر پژوهشگران و مخترعان را به ظرفیت خودروهای برقی جلب کرد و زمینه ساخت نمونه‌های پیشرفته‌تر را فراهم ساخت.

اما چرا ساخت خودروهای برقی از سال 1910 تا 1930 با شکست مواجه شد؟ باید بگوییم دلایل مختلفی وجود داشت؛ مثل

• کاهش قیمت سوخت و تحولات صنعت نفت
• عرضه فورد مدل T
• اختراع استارت برقی
•  همخوانی‌نداشتن با نیازها و سلیقه مشتریان
• محدودیت عمر و ظرفیت باتری‌ها

این موارد خودروهای برقی را در قرن 19 و اوایل قرن 20 از بازار خارج کرد و خودروهای درون‌سوز را با استقبال بیشتری مواجه کرد.

البته در سال‌های اخیر، نگرانی درباره امنیت انرژی و مسائل زیست‌محیطی باعث شد خودروهای برقی بار دیگر مورد توجه باشند. همچنین، پیشرفت‌های چشمگیر در مواردی مانند باتری، موتورهای الکتریکی و الکترونیک به کاهش هزینه، عملکرد بهتر و جذابیت بیشتر خودروهای برقی کمک کرد.

از سال 2010 تا به امروز، فروش خودروهای برقی، بیشتر شده است و یک چهارم کل خودروهای نو فروخته‌شده را در جهان تشکیل می‌دهد. همچنین، تعداد خودروهای برقی مربوط به ناوگان جهانی، بدون احتساب وسایل نقلیه برقی دو و سه چرخ، به نزدیک 80 میلیون دستگاه رسیده است.

انواع خودروهای برقی

خودروهای برقی فقط به یک مدل محدود نمی‌شوند. در ادامه، هرکدام از انواع خودروهای الکتریکی را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

1. خودرو برقی (BEV)

این نوع خودرو فقط از باتری استفاده می‌کند و موتور بنزینی ندارد؛ برای مثال، برخی از خودروهای برقی XPENG فقط با کمک انرژی ذخیره‌شده در باتری و بدون نیاز به موتور احتراق داخلی حرکت می‌کنند و تجربه‌ای پاک، کم‌صدا و مدرن از رانندگی را ارائه می‌دهند.

خودروی تمام برقی، بازدهی بالا و آلایندگی و صدای کمی دارد. محصولات سری EQ مرسدس بنز، تسلا و سری ID فولکس واگن، پژو e-208، نیسان لیف و هیوندای کونا برقی نیز در این دسته قرار می‌گیرند.

مزایا

• بدون آلایندگی مستقیم اگزوزی هنگام حرکت
• راندمان بالا
• کمترین هزینه نگهداری

2. خودرو هیبریدی (HEV)

ترکیبی از موتور برقی و موتور بنزینی است. باتری خودرو هیبریدی از طریق ترمز احیاکننده و موتور بنزینی شارژ می‌شود. خودروهای ایکس‌پنگ یکی از نمونه‌های ماشین‌های برقی مدرن هستند که از فناوری‌هایی مانند ترمز احیاکننده برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری در برخی از مدل‌ها استفاده می‌کنند.

3. خودرو سلول سوختی (FCEV)

این نوع خودرو به جای باتری بزرگ، از هیدروژن و فناوری پیل سوختی برای تولید برق استفاده می‌کند. این ماشین از بازدهی بسیار بالا، آلایندگی صفر و صدای بسیار کمی برخوردار است. البته از اگزوز این خودرو آب بیرون می‌آید! تویوتا میرای، هیوندای نکسو و هوندا کلاریتی در شمار خودروهای سلول سوختی قرار دارند.

اگرچه خودرو سلول ساختی دارای فناوری پیشرفته‌ است، به دلیل کمبود زیرساخت، هنوز به‌طور گسترده از آن استفاده نمی‌شود.

4. خودرو پلاگین هیبرید (PHEV)

خودروهای پلاگین هیبرید از نظر ساختار به ماشین‌های هیبریدی شباهت دارند. اما موتور برقی این نوع از خودروها برخلاف ماشین‌های هیبریدی، قدرت بیشتری ایجاد می‌کند و باتری را می‌توان با اتصال به شبکه برق، شارژ کرد.

این خودروها بازدهی بالاتر، آلایندگی و صدای کمتری در مقایسه با ماشین‌های هیبرید ملایم دارند. تویوتا راوفور پرایم، میتسوبیشی اوتلندر PHEV و شورولت وولت پلاگین در این دسته قرار دارند.

علاوه بر موتور بنزینی، باتری بزرگ‌تری دارد. این باتری را می‌توان از طریق برق شهری هم شارژ کرد.

5. خودرو خورشیدی

در این نوع خودروها همان‌طور که از نامش مشخص است، از انرژی آفتاب برای تولید حرکت و نیرو استفاده می‌شود. ماشین خورشیدی اغلب پنل‌های فتوولتائیک  دارد. این پنل‌ها می‌توانند نور آفتاب را به برق تبدیل کنند.

برق تولیدشده به‌صورت مستقیم یا در باتری ذخیره می‌شود یا در اختیار پیشرانه قرار می‌گیرد. خودرو خورشیدی مزایایی هم دارد؛ مانند کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای،‌ کاهش آلودگی هوا و کاهش هزینه سوخت.

در مقابل، این خودروها مسائلی دارند؛ مانند هزینه بالای ساخت، ظرفیت محدود باتری و کاهش کارایی در شرایط نور کم.

6. خودرو برقی برد بلند (EREV)

خودرو بُرد بلند یا همان (EREV)،‌ نوعی خودروی هیبریدی نیز محسوب می‌شود. این نوع خودرو از باتری یا سوخت فسیلی استفاده می‌کند. همچنین،‌ پیشرانه‌ای با یک موتور برقی و موتور درون‌سوز دارد. موتور درون‌سوز مانند یک ژنراتور عمل می‌کند. چرخ‌ها با نیروی حاصل از موتور برقی خودرو حرکت می‌کنند.

به بیان دیگر، در خودروهای برد بلند، موتور درون‌سوز با ایجاد برق اضافی باعث افزایش برد حرکتی ماشین می‌شود. این نوع خودروها نسبت به مدل‌های دیزلی و بنزینی راندمان بهتری دارند و سوخت کمتری مصرف می‌کنند. همچنین، در صورت قطع برق شبکه،‌با پر کردن باک می‌توانند حرکت کنند و زمین‌گیر نمی‌شوند.

خودروهای EREV یکی از راهکارها برای کاهش آلودگی هوا و جلوگیری از اتلاف انرژی هستند.

مزایای خودرو برقی

استقبال جهانی از خودروهای الکتریکی اتفاقی نیست. این خودروها مزایای متعددی دارند. در ادامه با مزایای خودروهای برقی آشنا می‌شوید.

1. کاهش آلودگی هوا

خودروهای الکتریکی هنگام رانندگی گازهای آلاینده مانند CO₂ ،NOx ،Sox و مونوکسید کربن تولید نمی‌کنند. به عبارت دیگر، خودروی برقی هیچ‌گونه ذرات ریز و درشتی را ایجاد نمی‌کند که می‌توانند باعث بیماری‌های قلبی و تنفسی شوند.

2. هزینه نگهداری کمتر

ازآنجاکه بسیاری از قطعات مکانیکی در خودروهای برقی حذف می‌شوند، هزینه تعمیرات به میزان زیادی کاهش پیدا می‌کند. اگر خودرو الکتریکی داشته باشید، دیگر نیازی نیست به دنبال تعویض روغن، شمع، فیلتر روغن، تسمه‌تایم و اگزوز باشید.

3. مصرف انرژی بهینه

بازده موتورهای الکتریکی معمولاً بسیار بیشتر از موتورهای احتراق داخلی است و بخش زیادی از انرژی را به حرکت تبدیل می‌کند.

4. شتاب فوق‌العاده

گشتاور لحظه‌ای موتورهای برقی باعث می‌شود حتی خودروهای الکتریکی اقتصادی هم از شتاب بسیار خوبی برخوردار باشند.

5. صدای بسیار کم

به دلیل نبود احتراق داخلی در این نوع خودروها، رانندگی آرام‌تر و راحت‌تر می‌شود.

6. حفظ محیط زیست

ازآنجاکه خودرو الکتریکی به سوخت فسیلی نیاز ندارد، گازهای گلخانه‌ای تولید نمی‌کند. به همین خاطر،‌ نمونه‌های مجهز به پیشرانه‌های برقی با محیط زیست سازگارترند. البته به شرطی که برق مورد استفاده آن‌ها از منابع تجدیدپذیر و پاک تأمین شود. در غیر این صورت، فقط محل ایجاد آلایندگی از جاده‌ها به نیروگاه‌ها منتقل می‌شود!

خودرو برقی چگونه شارژ می‌شود؟

خودروهای الکتریکی با 3 روش به‌آسانی شارژ می‌شوند:

1. شارژر خانگی

این روش می‌تواند از طریق پریز معمولی در محل توقف خودرو و در منزل انجام گیرد. سرعت شارژ هم به ظرفیت باتری، توان شارژ و توان قابل پذیرش خودرو بستگی دارد. البته نصب شارژر خانگی باید با بررسی ظرفیت برق و به دست برق‌کار متخصص، صورت گیرد.

2. شارژر دیواری (Wallbox)

این نوع شارژر، درحقیقت، دستگاهی ثابت برای شارژ خودرو برقی محسوب می‌شود. این دستگاه را روی دیوار نصب می‌کنند. شارژر دیواری برق متناوب ساختمان را با ایمنی و توان بیشتری از پریز معمولی به خودرو منتقل می‌کند و معمولاً امکاناتی مانند زمان‌بندی، قطع خودکار و محافظت در برابر نوسان برق دارد.

3. ایستگاه شارژ سریع

این ایستگاه‌ها، محل شارژ خودروهای برقی با توان بالا هستند که اغلب از برق مستقیم DC بهره می‌برند. برخلاف شارژر خانگی، این ایستگاه انرژی را به‌طور مستقیم به باتری می‌رساند و می‌تواند در مدتی کوتاه‌تر بخش زیادی از ظرفیت باتری را شارژ کند.

برخی از خودروهای جدید فقط در حدود 20 تا 30 دقیقه تا 80 درصد شارژ می‌شوند. البته خودرو برقی ایکس‌پنگ G9 بعد از حدود 12 دقیقه از 10 به 80 درصد می‌رسد. زمان دقیق شارژ به ظرفیت باتری، نوع سوکت، توان شارژ و ایستگاه بستگی دارد.

میزان مصرف خودروهای برقی

اگر می‌خواهید به بررسی میزان مصرف خودروهای برقی بپردازید، می‌توانید از واحد کیلووات ساعت در هر 100 کیلومتر (kWh/100km) استفاده کنید. این واحد نشان می‌دهد ماشین برقی شما برای پیمودن 100 کیلومتر به چه میزان انرژی الکتریکی نیاز دارد.

برای مثال، اگر خودرو الکتریکی به باتری 50 کیلووات ساعتی مجهز باشد و مسافت 25 کیلووات در هر 100 کیلومتر مصرف کند، می‌تواند با یک شارژ کامل تقریباً 200 کیلومتر را پشت سر گذارد.

• بیشتر بخوانید: نکات نگهداری خودروی برقی

ساختار خودرو برقی

خودروهای تمام‌برقی مانند خودروهای درون‌سوز، ساختاری متشکل از قطعات گوناگون دارند. البته این ساختار ساده‌تر و با قطعات کمتر است که شامل موارد زیر می‌شود:

موتور الکتریکی

این موتور انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. نیروی مورد نیاز برای حرکت چرخ‌ها از طریق موتور الکتریکی تأمین می‌شود. موتور الکتریکی می‌تواند در جلو، عقب یا هر دو بخش خودرو قرار گیرد.

اینورتر یا تبدیل‌کننده

اینورتر می‌تواند برق مستقیم و تأمین‌شده از طریق باتری یا سلول‌های خورشیدی را به برق متناوب تبدیل کند. برق متناوب باعث راه‌اندازی موتورهای الکتریکی می‌شود. موتورهای الکتریکی نیز چرخ‌های خودرو را به حرکت درمی‌آورند.

سیستم انتقال نیرو

این سیستم در مقابل مدل‌های بنزینی بسیار ساده‌تر است و معمولاً شامل گیربکس تک یا دو سرعته می‌شود. در برخی از ابرخودروهای برقی، هر چرخ به‌طور مستقیم به یک موتور برقی جداگانه متصل است.

باتری

مانند گوشی‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها، انرژی لازم برای ماشین الکتریکی هم از طریق باتری فراهم می‌شود. درحقیقت، باتری نقشی مشابه باک خودروهای بنزینی دارد.

شارژر

انرژی الکتریکی به کمک شارژر از شبکه به باتری یک خودروی تمام‌برقی منتقل می‌شود. شارژر را می‌توان در ایستگاه‌های عمومی، خانه یا محل کار نصب کرد. شارژرهای محل کار یا خانگی اغلب ولتاژ کمتری دارند و زمان بیشتری می‌برد تا خودروی برقی را شارژ کنند. شارژرهای عمومی معمولاً ولتاژ بالاتری دارند و به‌سرعت خودرو را شارژ می‌کنند.

قطعات خودروی برقی

در یک ماشین بنزینی تقریباً 30 هزار قطعه به‌کار رفته است. اما میزان این قطعات در ماشین برقی کمتر از نصف این عدد است. البته در خودروی تمام‌برقی، قطعه‌های متحرک بسیار کمتر هستند. به همین علت کمتر هم دچار خرابی می‌شود.

باتری خودروی برقی

باتری ماشین الکتریکی، مجموعه‌ای از اجزای مختلف را در خود دارد که مهم‌ترین آن‌ها شامل ماژول،‌ سلول و پک یا بسته باتری می‌شود. در ادامه،‌ به بررسی هرکدام می‌پردازیم.

سلول

هر سلول انرژی شیمیایی را درون خود به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. باتری‌ها شامل چند سلول داخلی می‌شوند که می‌توانند به طور موازی یا سری به یکدیگر متصل باشند. هر سلول 2 نیم‌سلول دارد. این دو نیم‌سلول با یک ماده الکترولیت ‌(با یون‌های مثبت و منفی) به هم می‌پیوندند.

ماده الکترولیت نوعی رسانای الکتریکی است. این ماده جریان الکتریسیته را در باتری ایجاد می‌کند. وقتی باتری به دستگاه برقی متصل می‌شود، یون‌های منفی با سیم به دستگاه می‌رسند و انرژی تولید می‌کنند. این انرژی می‌تواند به‌صورت حرکت، گرما یا نور باشد.

ماژول باتری

ماژول باتری، مجموعه‌ای از سلول‌های متصل‌ به هم به‌صورت سری یا موازی است. به بیان دیگر، هر ماژول شامل چند سلول می‌شود و باتری دارای چند ماژول است. ماژول‌های باتری اغلب یک مدار حفاظتی دارند. این مدار اجازه نمی‌دهد ولتاژ، جزیان و دما بیش از حد بالا برود.

بسته باتری

بسته یا پک باتری شامل چند ماژول می‌شود. برای رسیدن به ولتاژ و ظرفیت مشخص، تعدادی از ماژول‌ها در یک مدار قرار می‌گیرند. البته بسته باتری فقط در خودروی برقی به‌کار نمی‌رود و در دستگاه‌های گوناگون مانند گوشی همراه،‌ لپ‌تاپ،‌ اسباب‌بازی و دوربین هم استفاده می‌شود.

انواع باتری خودروی برقی

در ماشین‌های برقی، انواع مختلف باتری به‌کار می‌روند. رایج‌ترین نوع باتری، باتری لیتیوم یونی است. با وجود این،‌ برخی از سازندگان خودرو از سایر انواع باتری در ساخت خودروهای تمام‌برقی بهره می‌برند. درکل، پر کاربردترین باتری‌ها در صنعت خودروسازی موارد زیر هستند:

• باتری نیکل متال هیبرید
• باتری سربی اسیدی
• باتری لیتیوم یونی
• باتری سدیم نیکل کلراید

موتور خودرو برقی

با پیشرفت فناوری، این روزها انواع مختلفی از موتورهای الکتریکی در خودروی تمام‌برقی به‌کار می‌رود. این موتورها شامل موارد زیر می‌شوند:

موتور DC سری

این نوع موتور می‌تواند از همان دور اول، گشتاور بسیار بالایی تولید کند. کنترل سرعت با این نوع موتور راحت‌تر است. این موتور در مقابل بار ناگهانی مقاومت خیلی خوبی دارد. البته هزینه نگهداری موتور DC به علت یکسوسازها و جاروبک (ذغال) بیشتر است.

موتور بدون جاروبک DC (BLDC)

همان‌طور که از نامش پیداست، در این موتور به جاروبک نیازی نیست. در موتورهای جریان مستقیم معمولی، جاروبک‌ها می‌توانند باعث جریان برق از کموتاتور به سیم‌پیچ‌های روتور شوند. اما ازآنجاکه سیم‌پیچ‌ها روی روتور قرار نگرفته‌اند، نیازی نیست جریان به آن‌ها انتقال یابد.

روتور شامل یک مغناتیس دائم می‌شود و سیم‌پیچ‌ها هم روی استاتور ثابت قرار می‌گیرند. به همین دلیل، در این موتورها به جاروبک نیازی نیست. در موتورهایی که جاروبک دارند، چرخش با استفاده از کنترل میدان مغناطیسی ایجادشده از طریق سیم‌پیچ روتور شکل می‌گیرد. این در حالی است که میدان مغناطیسی حاصل از آهنربای دائم به‌صورت ثابت است.

برای تغییر در سرعت چرخش، باید ولتاژ سیم‌پیچ‌ها تغییر کند. در موتور BLDC، مغناتیس دائم روتور است که می‌چرخد و میزان چرخش هم با تغییر جهت میدان مغناطیسی حاصل از سیم‌پیچ‌های ثابت به‌خوبی کنترل می‌شود. با تعدیل شدت و جهت جریان در سیم‌پیچ‌ها می‌توان چرخش را کنترل کرد.

موتور سنکرون مغناطیس دائم

موتور سنکرون مغناطیس دائم شامل 3 قسمت می‌شود:

• استاتور
• روتور
• آهنربای دائم

بخش ثابت موتور، استاتور است. این قسمت از لایه‌های نازک فلزی با روکش سیلیکون ایجاد شده تا تلفات هسته در آن کمتر باشد. در این استاتور، شیارهایی هست که سیم‌پیچ‌های مربوط به فازهای گوناگون در آن‌ها قرار دارند. این سیم‌پیچ‌ها به‌شکل توزیع‌شده در هر شیار هستند و تعداد فاز موتور را تعیین می‌کنند.

هر فاز شامل چندین دسته از کلاف با تعداد دور شبیه به هم می‌شود. این کلاف‌ها به‌صورت سری به هم وصل هستند. روتور قسمت حرکتی موتور محسوب می‌شود. آهنرباهای دائم روی آن یا در آن نصب شده‌اند و همچون استاتور، ساخت آن‌ها با استفاده از لایه‌های نازک فلزی صورت می‌گیرد.

این قسمت به‌طور مستقیم بر محور موتور قرار دارد و هر حرکت آن به اعمال گشتاور به بار متصل به موتور منجر می‌شود. آهنرباهای دائم برای تولید گشتاور و میدان مغناطیسی روتور به‌کار می‌روند. با کمک آن‌ها دیگر به سیم‌پیچ‌های تحریک در روتور نیازی نیست. درنتیجه، تلفات حاصل از جریان در بخش سیم‌پیچ روتور کمتر می‌شود.

این آهنرباها با توجه به کاربرد و نوع موتور، روی آن یا داخل موتور قرار دارند و به انواع مختلف چیده می‌شوند.

موتور القایی AC سه فاز

تغذیه این موتور الکتریکی با کمک جریان متناوب سه فاز صورت می‌گیرد. موتور القایی AC سه فاز دو بخش اصلی دارد: 1. استاتور (قسمت ثابت) 2. روتور (قسمت متحرک). استاتور 3 سیم‌پیچ دارد که به سه فاز جریان متناوب متصل شده‌اند. این سیم‌پیچ‌ها یک میدان مغناطیسی چرخشی در استاتور ایجاد می‌کنند.

روتور تعداد زیادی لوله فلزی دارد که به شکل حلقه‌ای در استاتور قرار گرفته‌اند. این لوله‌ها در اثر میدان مغناطیسی چرخشی در خود، میدان القایی ایجاد می‌کنند. این جریان القایی می‌تواند به ایجاد میدان مغناطیسی در روتور منجر شود که چرخش روتور به همراه میدان مغناطیسی استاتور را ایجاد می‌کند.

خودرو برقی بهتر است یا بنزینی؟

خودروهای برقی از نظر هزینه انرژی، شتاب، ایمنی در تصادفات و آلایندگی، برتری دارند و تجربه رانندگی کم‌صدا و آرام از دیگر مزایای این نوع خودرو محسوب می‌شود. همچنین، نگهداری آن‌ها به علت کاهش قطعات موتور آسان‌تر است.

آینده خودروهای برقی

تقریباً تمام خودروسازان بزرگ جهان روی خودروهای الکتریکی به‌طور گسترده سرمایه‌گذاری کرده‌اند. پیشرفت فناوری باتری، افزایش استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، توسعه شارژهای فوق سریع و فناوری‌هایی مثل Vehicle-to-Grid (V2G) باعث می‌شود در سال‌های آینده، خودروهای برقی، نقشی پر رنگ‌تر در مدیریت انرژی و حمل و نقل داشته باشند.

کلام پایانی

خودرو برقی یا الکتریکی،‌ خودرویی است که نیروی محرکه آن با استفاده از یک یا چند موتور الکتریکی تأمین می‌شود و انرژی لازم را اغلب از باتری با قابلیت شارژ مجدد دریافت می‌کند. خودروهای برقی در انواع مختلف مانند هیبریدی، باتری‌دار، خودروی برقی سلول سوختی و خودروی برقی با برد گسترده تولید و عرضه می‌شوند.

درحقیقت، خودروهای الکتریکی آغازگر نسل جدید حمل و نقل هوشمند به‌شمار می‌روند. این خودروها با حذف موتورهای احتراق داخلی، هزینه نگهداری کمتر، کاهش مصرف انرژی، شتاب بالا و رانندگی آرام به یکی از مهم‌ترین گزینه‌ها در آینده صنعت خودروسازی تبدیل شده‌اند.

سؤالات متداول