با افزایش نگرانی‌ها پیرامون تغییرات اقلیمی و آلودگی‌های زیست‌محیطی، خودروهای برقی (Electric Vehicles - EVs) به عنوان جایگزینی پاک‌تر برای خودروهای بنزینی و دیزلی مطرح شده‌اند. یکی از مهم‌ترین بخش‌های این خودروها، سیستم باتری و فرآیند شارژ آن‌ها است. در این مقاله به بررسی عمیق باتری‌های خودروهای برقی، انواع شارژرها، مزایا و محدودیت‌ها، و همچنین جنبه‌های علمی مرتبط با شارژ و الکتریسیته خواهیم پرداخت.

انواع باتری های خودروهای برقی

باتری خودروهای برقی باتری‌ها قلب خودروهای برقی هستند و به‌عنوان منبع انرژی برای موتور الکتریکی عمل می‌کنند. مهم‌ترین نوع باتری‌هایی که در خودروهای برقی استفاده می‌شوند، عبارت‌اند از:

باتری‌های لیتیوم-یونی (Li-ion):

• ویژگی‌ها: چگالی انرژی بالا، وزن کم، طول عمر بالا، و قابلیت شارژ سریع.
• معایب: حساسیت به دما و خطر آتش‌سوزی در صورت آسیب‌دیدگی.

باتری‌های حالت‌جامد (Solid-State):

• ویژگی‌ها: ایمنی بیشتر و چگالی انرژی بالاتر.
• معایب: هزینه تولید بالا و فناوری هنوز در حال توسعه.

باتری‌های نیکل-فلز هیدرید (NiMH):

• ویژگی‌ها: پایداری بالا و مقاومت در برابر دماهای مختلف.
• معایب: چگالی انرژی کمتر نسبت به لیتیوم-یونی.

فرآیند شارژ باتری

شارژ باتری شامل جریان یافتن الکترون‌ها از منبع برق به باتری است. این فرآیند بسته به نوع شارژر، قدرت و سرعت شارژ متفاوت است. مراحل اصلی شارژ باتری عبارت‌اند از

: شارژ سریع (Fast Charging):

جریان بالا و ولتاژ بالا برای شارژ سریع‌تر. مناسب برای سفرهای طولانی.

شارژ آهسته (Slow Charging):

ولتاژ پایین و زمان بیشتر. مناسب برای شارژ در منزل یا محل کار

 شارژ نگه‌دارنده (Trickle Charging):

جریان کم برای حفظ شارژ و جلوگیری از تخلیه باتری.

انواع شارژرهای خودروهای برقی

شارژرها بر اساس سرعت و توان به سه نوع اصلی تقسیم می‌شوند:

الف) شارژرهای سطح ۱ (Level 1)

• ویژگی‌ها: از پریزهای خانگی ۱۲۰ ولت استفاده می‌کنند.
• سرعت شارژ: بسیار کند (۴ الی ۸ کیلومتر رانندگی به ازای هر ساعت شارژ).
• مزایا: عدم نیاز به تجهیزات خاص.
• معایب: زمان طولانی برای شارژ کامل.

ب) شارژرهای سطح ۲ (Level 2)

• ویژگی‌ها: از منبع برق ۲۴۰ ولت استفاده می‌کنند.
• سرعت شارژ: سریع‌تر (۲۰ الی ۸۰ کیلومتر رانندگی به ازای هر ساعت شارژ).
• مزایا: مناسب برای استفاده خانگی و ایستگاه‌های عمومی.
• معایب: نیاز به نصب تجهیزات خاص و هزینه بالاتر.

ج) شارژرهای سریع DC (DC Fast Chargers)

• ویژگی‌ها: از جریان مستقیم (DC) استفاده می‌کنند.
• سرعت شارژ: بسیار سریع (۸۰ درصد شارژ در کمتر از ۳۰ دقیقه).
• مزایا: ایده‌آل برای ایستگاه‌های بین‌شهری.
• معایب: هزینه بالا و نیاز به زیرساخت پیشرفته.