یکی از چالشها و انتقاداتی که خودروهای برقی با آن مواجه بودهاند، برد محدود آنها است و بسیاری از مالکان از این خودروها به دلیل مناسب نبودن برای مسافتهای طولانی مانند سفر و نیاز به توقفهای متعدد در طول مسیر برای شارژ باتریها انتقاد میکردند. مهندسان برای حل این مشکل دست به کار شدند و با بهرهگیری از راندمان بالای مصرف سوخت فسیلی و تبدیل آن به انرژی الکتریکی، فناوری EREV را توسعه دادند. در ادامه به بررسی این فناوری خواهیم پرداخت.
اجزای فنی یک خودروی EREV
فناوری EREV چیست و چگونه کار میکند؟
خودروی برقی برد بلند (EREV) یا خودروی برقی برد بلند، نوعی خودروی برقی است که علاوه بر باتری قابل شارژ و موتور الکتریکی اصلی، از یک ژنراتور احتراقی نیز برای تأمین انرژی الکتریکی لازم برای ادامه رانندگی در صورت کمبود شارژ باتری یا شتاب ناگهانی استفاده میکند. برخلاف خودروهای هیبریدی پلاگین (PHEV) که موتور احتراقی میتواند مستقیماً نیرو را به چرخها منتقل کند، در EREVها، نیروی محرکه همیشه توسط موتور الکتریکی تأمین میشود و موتور احتراقی صرفاً وظیفه تولید برق را بر عهده دارد.
اجزا و نحوه کار EREV
یک EREV در ابتدا مانند یک وسیله نقلیه الکتریکی عمل میکند و انرژی مورد نیاز خود را از باتری تأمین میکند. با این حال، اگر سطح شارژ باتری از حد معینی پایینتر بیاید، موتور احتراقی روشن میشود و برق تولید شده توسط آن مستقیماً به موتور الکتریکی یا باتری منتقل میشود. این ساختار به وسیله نقلیه اجازه میدهد تا مسافت بیشتری را بدون نیاز به توقف برای شارژ طی کند. تفاوت مهم بین EREV و PHEV این است که در EREV، موتور احتراقی به سیستم انتقال قدرت متصل نیست و فقط به عنوان یک ژنراتور الکتریکی عمل میکند. این ویژگی، تجربه رانندگی را کاملاً شبیه به یک وسیله نقلیه الکتریکی میکند، زیرا نیروی محرکه صرفاً توسط موتور الکتریکی تأمین میشود.
شورولت ولت
ایده خودروهای افزایش دهنده برد برای اولین بار در اوایل قرن بیست و یکم مطرح شد، اما جنرال موتورز اولین شرکتی بود که این فناوری را در مقیاس صنعتی توسعه داد. شورولت ولت که در سال ۲۰۱۰ عرضه شد، اولین EREV تولید انبوه محسوب میشود. این خودرو از یک باتری لیتیوم-یونی ۱۶ کیلووات ساعتی و یک موتور بنزینی ۱.۴ لیتری برای تولید برق استفاده میکرد. بیامو i3 Rex بعدها با سیستم مشابهی عرضه شد، اما در نسخه Range Extender، از یک موتور کوچک برای افزایش برد استفاده میکرد. اما این فناوری در طول سالها توجه زیادی را به خود جلب نکرد تا اینکه خودروسازان چینی وارد این عرصه شدند. اولین EREV چینی از شرکت Li Auto بود که در سال ۲۰۱۹ رونمایی شد. پس از این، سایر خودروسازان چینی به تدریج برای ساخت چنین خودروهایی برنامهریزی کردند و فناوری EREV که در سال ۲۰۱۹ سهمی ۱ درصدی از بازار خودروهای انرژی نو داشت، سه سال بعد توانست ۹ درصد از این بازار را در چین به خود اختصاص دهد.
اجزا و نحوه عملکرد EREVها
یک خودروی EREV با برد افزایش یافته از چندین بخش اصلی تشکیل شده است که هر کدام نقش مهمی در عملکرد بهینه سیستم دارند. باتری لیتیوم-یون منبع اصلی انرژی است که مستقیماً برق مورد نیاز موتور الکتریکی را تأمین میکند و ظرفیت آن معمولاً بین ۱۰ تا ۳۰ کیلووات ساعت است. موتور الکتریکی اصلی تنها نیروی محرکه خودرو است و نیروی محرکه را به چرخها منتقل میکند و معمولاً به اندازهای بالا است که بتواند خودرو را به طور مستقل در حالت الکتریکی به حرکت درآورد. برد خودروهای EREV در نسخههای اولیه حدود ۶۰۰ کیلومتر بود، اما با پیشرفت فناوری، امروزه خودروهای EREV چینی به طور متوسط بردی بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر دارند، البته چینیها امیدوارند برد خودروهای افزایش برد را به ۲۰۰۰ کیلومتر افزایش دهند. ژنراتور احتراقی که معمولاً یک موتور کوچک بنزینی یا دیزلی است، برای تولید برق استفاده میشود و نیروی تولید شده آن به باتری یا موتور الکتریکی ارسال میشود. واحد مدیریت انرژی (EMS) سیستمی است که تصمیم میگیرد چه زمانی از باتری استفاده شود و چه زمانی وارد مدار شود. اینورتر و سیستم کنترل ولتاژ نیز وظیفه تبدیل جریان مستقیم (DC) از باتری به جریان متناوب (AC) برای موتور الکتریکی را بر عهده دارند. علاوه بر این قطعات، سیستمهای شارژ و مدیریت باتری شامل مدارهای ایمنی و کنترل شارژ نیز هستند تا عمر باتری را افزایش داده و مصرف انرژی را بهینه کنند.