باتریها وظیفهی
تأمین توان مورد نیاز خودروهای تمام الکتریکی و هیبریدی را بر عهده دارند و
جالب است بدانید که باتری مورد استفاده در هر گروه ویژگیهای خاصی دارند.
به گزارش سافت گذر و به نقل اززومیت، باتریهای
موجود در خودروهای الکتریکی علاوه بر ایفای نقش منبع انرژی برای پیشرانهی
خودرو، نقش پمپ سوخترسانی را نیز بر عهده دارند. پمپی که میزان حداکثر
توان قابل ارسال به پیشرانه را تعیین میکند. در خودروهای تمام الکتریکی
فاکتورهای توان و شعاع حرکتی قابل تأمین توسط باتری اهمیت ویژهای دارد
اما، در خودروهای هیبریدی بااینکه توان مورد نیاز پیشرانه مشابه خودروهای
الکتریکی است، باتری این گروه از خودروها ظرفیت ذخیرهی انرژی کمتری دارد.
به همین دلیل، هر سلول از باتریهای مورد استفاده در گروه خودروهای هیبریدی
به نحوی بهینه شدهاند که بتوانند در هر لحظه توان قابل توجهی را آزاد
کنند درحالیکه، سلولهای مورد استفاده در باتری خودروهای الکتریکی برای
نگهداری طولانی مدت انرژی به منظور افزایش شعاع حرکتی خودرو بهینه
میشوند. در خودروهای هیبریدی قابل شارژ به هر دو فاکتور توان و شعاع حرکتی
قابل تأمین توسط باتری اهمیت داده میشود و این باتریها ویژگیهای هر دو
گروه را دارا هستند. نسبت توان خروجی باتری به ظرفیت آن (که سازندگان به آن
نسبت توان به انرژی یا نسبت وات به واتساعت میگویند) مبنای تفاوت میان
باتریهاست.
پابلو والنسیا (Pablo Valencia)، مدیر ارشد بخش جهانی مهندسی باتری کمپانی جنرال موتورز، دربارهی باتریها میگوید:
طراحی
باتری برای خودروهای الکتریکی شبیه طراحی پیشرانه است. در طراحی پیشرانه
باید از خود بپرسید که هدف از طراحی این پیشرانه رسیدن به حداکثر سرعت است و
یا مصرف سوخت اقتصادی اولویت اول طراحی را داراست؟ برای پاسخ به این سوال
لازم است تا نسبت قطر پیستون به کورس آن (کورس پیستون به فاصلهی طی شده
توسط پیستون در محفظهی سیلندر گفته میشود) توسط طراح مشخص شود.
طراحان
باتری خودروهای الکتریکی نیز در اولین گام طراحی باتری، نسبت توان به
انرژی باتری را مشخص میکنند. برای این امر، نیاز است تا طراحان ضخامت
جمعکنندههای جریان (قسمت فلزی دو سر باتری که جریان از طریق آنها از
باتری خارج و به آن وارد میشود) و پوششهای روی آنها را تعیین کنند.
تولید حداکثر توان در بازههای زمانی کوتاه توسط باتری خودروهای هیبریدی به
معنی نیاز به شدت جریان زیاد است و برای عبور شدت جریان زیاد به سیمهای
با قطر بالا نیاز است. جمعکنندههای جریان (معمولا از جنس آلومینیوم یا مس
هستند، الکترونها از طریق آنها به باتری وارد یا از آن خارج میشوند)
نقش نمایشگرهای آنالوگ داخل باتری را برای سیمهای متصل به باتری بازی
میکنند. در خودروهای هیبریدی، که به جریان بیشتری نسبت به خودروهای تمام
الکتریکی، نیاز دارند، از جمعکنندههای با قطر بیشتر استفاده میشود.
برعکس
حالت بالا برای پوششهای شیمیایی روی جمعکنندهها صادق است. به این ترتیب
که پوششهای نازکتر در خودروهای هیبریدی باعث میشوند تا الکترونها
سریعتر به داخل باتری نفوذ کنند و این امر برای تولید توان بالاتر حیاتی
است. در باتری خودروهای تمام الکتریکی، که سلولهای مستقل بیشتری دارند، از
پوششهای ضخیمتر روی جمعکنندهها استفاده میشود و این امر سبب میشود
تا هر سلول آهستهتر انرژی ذخیره شده در خود را تخلیه نماید و این تخلیهی
کندتر به افزایش ظرفیت باتری خودروهای تمام الکتریکی کمک میکند. مانند
دستور سسهای رستورانهای بزرگ، ترکیب شیمیایی این پوششها سری است (برای
مثال یکی از پوششها از ترکیب لیتیوم و اکسید منگنز به دست میآید) و این
پوششها برای انجام واکنش شیمیایی که منجر به تولید الکتریسیته میشود
حیاتی هستند. البته در صورتی که چگالی انرژی یا توان باتری خیلی زیاد باشد،
ترکیب شیمیایی این پوششها اهمیت زیادی ندارد.
وقتی
سلولهای باتری را بصورت سری متصل کنیم، ولتاژ هر سلول به سلول دیگر
افزوده میشود اما اگر سلولها را بصورت موازی به یکدیگر متصل کنیم، با
اضافه شدن عدد آمپر ساعت هر سلول به سلول دیگر، ظرفیت باتری افزایش
مییابد. در خودروهای هیبریدی قابل شارژ، برای رسیدن به ولتاژ و ظرفیت مورد
نیاز برای باتری، بیشتر از ترکیب موازی سلولها استفاده میشود. به عنوان
مثال، در باتری خودروی تمام الکتریکی شورولت
بولت، کمپانی جنرال موتورز سه سلول را بصورت موازی به یکدیگر متصل کرده و
سپس ۹۶ عدد از این سلولهای سهگانه را بهصورت سری به یکدیگر متصل کرده
است، در باتری شورولت ولت هیبریدی قابل شارژ، از جفت سلولهای موازی
استفاده کرده در حالیکه هر ۸۰ سلول موجود در باتری مدل هیبریدی مالیبو
بصورت سری به یکدیگر متصل شدهاند. برای درک بهتر تفاوتهای موجود میان
باتری این خودروها به جدول زیر دقت نمایید:
|
مالیبو هیبریدی |
ولت |
بولت تمام الکتریکی |
| ظرفیت انرژی |
۱.۵ کیلووات ساعت |
۱۸.۴ کیلووات ساعت |
۶۰ کیلووات ساعت |
| توان خروجی |
۵۲ کیلووات |
۱۲۰ کیلووات |
۱۴۰ کیلووات |
| نسبت توان به انرژی |
۳۴.۷ وات/وات ساعت |
۶.۵ وات/وات ساعت |
۲.۳ وات/وات ساعت |
| وزن باتری |
۴۳ کیلوگرم |
۱۸۲.۸ کیلوگرم |
۴۳۰ کیلوگرم |
| حجم باتری |
۰.۰۴ متر مکعب |
۰.۱۵ متر مکعب |
۰.۳ متر مکعب |
| تعداد سلولها |
۸۰ |
۱۹۲ |
۲۸۸ |
| سیستم خنکسازی |
هوا |
مایع |
مایع |
| سازنده |
هیتاچی |
الجی کم (LG Chem) |
الجی کم (LG Chem) |