فصل صفر ، قسمت دوم؛ اجزای تشکیل دهنده یک خودروی برقی چیست و چگونه کار می‌کند؟

در این مطلب به بررسی اجزای فنی تشکیل دهنده و چگونگی عملکرد یک خودرو برقی خواهیم پرداخت و آن را با خودروهای سوخت فسیلی مقایسه می کنیم.روایت یک فناوری نسبتا تازه ؛ از باتری تا چرخاز بیرون همان است که می‌شناسیم: بدنه، چهار چرخ، فرمان. تفاوت، زیر پوست رخ می‌دهد؛ جایی که به‌جای انفجار بنزین، الکترون‌ها کار را پیش می‌برند. حاصلش را پشت فرمان می‌فهمید: سکوت، شتاب بدون مکث، و نگه‌داری قابل پیش‌بینی. اما این نظم آرام چگونه ساخته می‌شود؟ پاسخ، ترکیبی است از سه بازیگر اصلی باتری، اینورتر، موتور الکتریکی و چند نقش مکمل که بی‌سروصدا همه‌چیز را هماهنگ می‌کنند.باتری؛ باکِ الکترونی به جای بنزینی پک باتری انبار انرژی خودرو است؛ هزاران سلول لیتیومی که در قالب ماژول‌ها کنار هم نشسته‌اند و معمولاً در کف شاسی جا می‌گیرند. این چیدمان دو پیام روشن دارد: مرکز ثقل پایین‌تر (پایداری بهتر در پیچ‌ها) و فضای کابین بازتر. سلامت و رفتار این انبار انرژی را سامانه مدیریت باتری (BMS) رصد می‌کند: دما را در بازه مناسب نگه می‌دارد، ولتاژ سلول‌ها را پایش می‌کند، جریان‌هایِ شارژ و دشارژ را تنظیم می‌کند و حتی پیش از شارژ سریع، باتری را تا دمای ایده‌آل پیش‌شرطی می‌کند. همان عدد «درصد شارژ» روی نمایشگر، خلاصه تصمیم‌های همین مغز نگهبان است.رایج‌ترین انتخاب‌ها NMC و LFP هستند. اولی چگالی انرژی بالاتری می‌دهد (وزن کمتر برای همان برد)، دومی به دوام و پایداری قیمتی معروف است. خودروساز با توجه به کلاس و مأموریت خودرو، میان برد، وزن، هزینه و دوام تعادل می‌چیند.اینورتر و الکترونیک قدرت؛ مترجم تند و دقیقانرژی در باتری به شکل جریان مستقیم (DC) ذخیره می‌شود، اما بیشتر موتورهای مدرن با جریان متناوب (AC) بهترین بازده را دارند. اینورتر وظیفه تبدیل DC به AC را بر عهده دارد و فرکانس/ولتاژ خروجی را دقیقاً مطابق با دستور پای راست شما تنظیم می‌کند. هرچه پدال را بیشتر بفشارید، سیگنال قوی‌تر، گشتاور بیشتر. کنار اینورتر، یک مبدل DC-DC ولتاژِ بالای پک را به برق ۱۲ (یا ۴۸) ولت تجهیزات داخلی تبدیل می‌کند؛ چراغ‌ها، رایانه‌ها، پمپ‌ها و قفل‌ها هنوز با مدار کم‌ولتاژ زنده‌اند. شارژر داخلی (On-board Charger) هم هنگام شارژ AC، برق شهری را به DC مناسب باتری تبدیل می‌کند.موتور الکتریکی؛ گشتاور از سکونقلب بی‌سروصدای این معماری، موتور الکتریکی است؛ واحدی که از لحظه سکون هم گشتاور بالا می‌دهد. نتیجه؟ شتابی خطی و بی‌درنگ، بدون مکث‌های بین دنده‌ها. دو خانواده پرکاربردترند: سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) با بازده بالا و پاسخ تیز، و القایی که به سادگی و دوام شهرت دارد. انتخاب به اولویت‌های پلتفرم و مأموریت خودرو بستگی دارد: بیشینه بازده؟ توان پیوسته در گرما؟ هزینه ساخت؟گیربکس در خودروی برقی؛ تک سرعته به‌جای جعبه‌دندهٔ چندسرعتهدر خودروهای بنزینی، جعبه‌دنده چندسرعته برای زنده نگه‌داشتن موتور در «بازهٔ کارآمد» ضروری است. اما موتور برقی در گسترهٔ وسیعی از دور، گشتاور مفید می‌دهد. به همین دلیل، در بیشتر خودروهای برقی یک گیربکس تک‌سرعته کافی است: مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌های دقیق که دورِ بالای موتور را به سرعت و گشتاور مناسب چرخ‌ها تبدیل می‌کند. تعویض‌دنده حذف می‌شود، مکث‌ها هم. برخی مدل‌های کارایی‌محور برای جمع کردن شتاب اولیه قدرتمند و بازده بهتر در سرعت‌های خیلی بالا از دو سرعته استفاده می‌کنند؛ استثنا، نه قاعده.امتیاز دهی آخرین خودرو به آریزو ۸ ؛ امتیاز نهایی ۶.۹ از ۱۰محورهای محرک و توزیع نیرو؛ e-Axle و چهارچرخِ هوشمندبسیاری از پلتفرم‌های امروز از اکسل برقی یکپارچه (e-Axle) استفاده می‌کنند: موتور، اینورتر و گیربکس در یک مجموعه فشرده روی محور جلو یا عقب. نسخه‌های دو موتوره (هر محور یک موتور) علاوه بر چهارچرخ محرک بی‌نیاز از میل‌گاردان، امکان توزیع هوشمند گشتاور و شبیه‌سازی الکترونیکی دیفرانسیل‌های پیشرفته را فراهم می‌کنند؛ نتیجه‌اش کشش بهتر در مسیرهای لغزنده و پایداری دقیق‌تر در پیچ‌هاست.ترمز احیایی و «بلِندینگ»؛ انرژی تلف‌شده، ذخیره می‌شودکاهش سرعت در خودروی برقی فقط گرم شدن دیسک‌ها نیست. با رها کردن پدال گاز  یا ترمزگیری، موتور نقش ژنراتور می‌گیرد و بخشی از انرژی جنبشی را به باتری بازمی‌گرداند. سامانهٔ «بلِندینگ» این نیرو را بین ترمز الکتریکی و ترمز مکانیکی تقسیم می‌کند تا هم بازیابی انرژی بیشینه شود، هم حس پدال ثابت بماند. شدت احیا معمولاً چندمرحله‌ای است؛ در شهر می‌توانید به سمت «رانندگی یک‌پداله» بروید، در اتوبان حس سرخوردن طبیعی‌تری داشته باشید.مدیریت حرارت؛ دمای درست، بردِ درستباتری، اینورتر و موتور هرکدام مدار خنک‌کاری خود را دارند. نگه‌داشتن سلول‌ها در بازهٔ دمایی مطلوب برای برد واقعی، توان پیوسته و شارژ سریع حیاتی است. در بخش گرمایش/سرمایش کابین نیز بسیاری از خودروهای برقی از پمپ حرارتی کمک می‌گیرند تا در هوای سرد، مصرف انرژی بالا نرود. نرم‌افزار با پیش‌گرمایش یا پیش‌سردی هوشمند، خودرو و باتری را پیش از حرکت یا شارژ سریع، به دمای ایده‌آل می‌رساند.شارژ؛ از پریز خانه تا توان‌های بزرگراهیبرق‌رسانی در دو مسیر اصلی انجام می‌شود:-AC (خانگی/عمومی): برق متناوب به شارژر داخلی می‌رسد و به DC مناسب باتری تبدیل می‌شود. توان‌های ۷ تا ۱۱ کیلووات در پارکینگ‌های مسکونی/اداری، شب‌به‌شب خودرو را آماده می‌کنند.-DC سریع (شهری پرتردد/بین‌شهری): تبدیل در ایستگاه انجام می‌شود و انرژی به‌صورت DC مستقیم وارد باتری می‌گردد. معماری‌های ۴۰۰ ولت رایج‌اند و پلتفرم‌های ۸۰۰ ولت برای شارژ سریع‌تر و افت کمتر در حال گسترش‌اند.ایمنی ولتاژ بالا؛ طراحی لایه‌لایه و قطع‌کن‌های هوشمندمنظومه ولتاژ بالا با ایزولاسیون دقیق، کنتاکتورهای ایمنی و مدار پیش‌شارژ مدیریت می‌شود. خودرو پیش از «وصل کامل»، سلامت مسیر را می‌سنجد؛ در تصادف یا ناهنجاری، کنتاکتورها مسیر را می‌بندند. پوستهٔ باتری چندلایه و مقاوم است و مسیرهای جذب نیرو پیرامونش طراحی شده تا ضربه‌ها مهار شود. هدف ساده است: سرنشین و سرویس‌کار، در امن‌ترین حالت.سناریوی یک روز  عادی با خودروی برقیصبح، خودرو با ۸۵٪ شارژ از پارکینگ آپارتمان خارج می‌شود. رمپ خروجی را که پایین می‌روید، پا را از پدال برمی‌دارید و عقربه مصرف منفی می‌شود؛ احیا در حال بازگرداندن انرژی است. ده دقیقه بعد، در ترافیک، همان «یک پدال» کافی است: می‌روید، رها می‌کنید، می‌ایستید بی‌آنکه لنت‌ها را بی‌دلیل گرم کنید. ظهر، مسیر کوتاهی تا جلسه بیرون از شهر دارید؛ سامانه مسیریابی ایستگاه‌های DC مسیر تهران قم را نشان می‌دهد. یک توقف ۱۵ دقیقه‌ای کافی است تا درصد شارژ از ۳۰ به حدود ۷۰ برسد. عصر که برمی‌گردید، خودرو زمان شارژ شبانه را با تعرفه ارزان‌تر پیشنهاد می‌دهد و باتری را پیش از اتصال، تا دمای مناسب پیش‌شرطی می‌کند.تجربه رانندگی؛ سکوت، خطی بودن و کنترل دقیقتفاوت را پشت فرمان می‌بینید. گشتاور آنی حرکت از چراغ قرمز را مطمئن می‌کند. خطی بودن پاسخ پدال، رانندگی را پیش‌بینی‌پذیر می‌سازد. در نسخه‌های دو موتوره، توزیع هوشمند نیرو، کشش را بالا می‌برد و در پیچ‌ها، حس چسبندگی تازه‌ای به دست می‌دهد. ترکیب احیای هوشمند با ترمز مکانیکی هم ترمزگیری را کوتاه، پایدار و کم‌هزینه نگه می‌دارد.تفاوت های کلیدی با خودروی بنزینی در یک نگاهنوع سوختفسیلی(گازوئیلی- بنزینی- گاز)برقیمنبع انرژیسوخت مایع در باکالکترون در باتریپیشرانهپیستون و انفجارموتور الکتریکی بی‌سروصداجعبه‌دندهچندسرعته و تعویض‌های مکرر تک‌سرعته و حرکت پیوستهترمزگیریاتلاف گرما روی دیسک بازیابی انرژی و استهلاک کمترنگهداریسرویس‌های دوره‌ای متعددسرویس‌های کمتر و پیش‌بینی‌پذیرترجمع‌بندی؛ معماری ساده، هماهنگی دقیقخودروی برقی را می‌توان در یک جمله خلاصه کرد: انرژی با کمترین اتلاف به حرکت تبدیل می‌شود. باتری، اینورتر و موتور در کنار خنک‌کاری دقیق و نرم‌افزار چنان هماهنگ کار می‌کنند که راننده فقط نتیجه را می‌بیند: روانی. از نگاه مالک هم ماجرا روشن است؛ شارژ قابل برنامه‌ریزی، سرویس‌های کمتر، هزینه انرژی قابل پیش‌بینی. همین ترکیب است که خودروی برقی را از «گزینه‌ای متفاوت» فراتر می‌برد و آن را به معیار تازهٔ رفت‌وآمد روزمره نزدیک می‌کند.