لماذا يتم شحن المركبات الكهربائية ببطء؟ وأوضح حدود بطارية الليثيوم

واحدة من أكبر العوائق التي تواجه مشتري السيارات الكهربائية هي سرعة الشحن. لا أحد يريد أن يتسكع في محطة على جانب الطريق لمدة 40 دقيقة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على سبب استغراق المركبات الكهربائية وقتًا طويلاً حتى يتم شحنها، وما الذي يتم فعله للتغلب على هذه العقبة الرئيسية أمام اعتماد السيارات الكهربائية.

كم من الوقت يستغرق شحن السيارة الكهربائية؟

يعتمد الوقت المحدد الذي يستغرقه شحن بطارية السيارة الكهربائية على نقطة الشحن، والشحن المتبقي في السيارة الكهربائية، وعدد لا يحصى من العوامل البيئية. على سبيل المثال، سيارة Tesla Model 3 مستنفدة بالكامل ذات السعة الأكبر سيستغرق الأمر من ثمانية إلى 12 ساعة للشحن في المنزل باستخدام موصل عالي الطاقة. وفي الوقت نفسه، يمكن لمحطة الشحن الفائق القيام بنفس المهمة خلال 25 إلى 30 دقيقة.

هل تحتاج المركبات الكهربائية إلى الشحن بالكامل؟

إحدى العادات المتأصلة في السائقين عندما يتعلق الأمر بالوقود هي زيادة نسبة الوقود إلى 100%. مع البنزين، يكون هذا منطقيًا، لكن البطاريات يمكن أن تتعرض لأضرار كبيرة عندما يتم دفعها إلى تلك الحدود القصوى من حيث السعة.

ربما تكون قد شاهدت ميزات على أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تعطي الأولوية لصحة البطارية من خلال تحديد الحد الأقصى للشحن بنسبة 80٪. من الشائع الآن أن تقوم الهواتف بجدولة معدلات الشحن بحيث تصل إلى 100% فقط عندما تكون على وشك الانتهاء للاستيقاظ في الصباح - وبهذه الطريقة، لا تقضي البطارية الكثير من الوقت في الانفجار قوة.

تتعلق هذه الاحتياطات بكيمياء البطارية. كما نوضح في دليلنا للبطارياتوهي تعمل عن طريق نقل ذرات الليثيوم من جانب البطارية إلى الجانب الآخر. لا يمكن للإلكترونات أن تأتي أثناء الرحلة بسبب وجود حاجز بين نصفي البطارية. لذلك، تأخذ الإلكترونات المسار الخلاب عبر دائرة كهربائية تزود أجهزتنا بالطاقة. وفي نهاية المطاف، تتحد الإلكترونات مجددًا مع رفاقها من الليثيوم المفقودين منذ فترة طويلة على الجانب الآخر من البطارية.

يوجد على جانبي البطارية وسط حيث يمكن لأيونات الليثيوم أن تتسكع في هذه الأثناء. تعتبر ذرات الليثيوم هذه حيوية للاستقرار الهيكلي للوسائط التي تقيم فيها. عندما لا يكون هناك أيونات الليثيوم على الإطلاق في كلا الطرفين، فإن تلك الهياكل تتلقى ضربة كبيرة، مما يقلل من قدرتها على استيعاب أيونات الليثيوم في المستقبل ويضر في نهاية المطاف بقدرة الشحن. يؤدي التفريغ العميق إلى الإضرار بعمر البطارية تمامًا مثل الشحن الزائد لنفس السبب: أنت تحرم جانبًا واحدًا من البطارية تحتاج الوسائط إلى بطارية ذرات الليثيوم لدعم الهيكل واستيعاب المزيد من الليثيوم في المستقبل.

ونظرًا لتأثير هذه الشحنات المفرطة للبطارية على العمر الإجمالي، فإن أنظمة الإدارة المدمجة في المركبات الكهربائية ستقلل من معدل الشحن الفعلي عند الحد الأدنى وتبالغ في الإبلاغ عن الشحن عند الحد الأعلى. وهذا يحمي المستخدمين من الإضرار بصحة بطارياتهم على المدى الطويل من أجل الحصول على المزيد من الطاقة في الوقت الحالي. لذا، حتى لو قالت السيارة الكهربائية إنها تعمل بنسبة 100%، فمن المحتمل أن البطارية لا تزال تحتوي على بعض المخزن المؤقت الفارغ الذي يضمن عدم الإضرار بعمر البطارية على المدى الطويل.

لماذا يتم شحن المركبات الكهربائية ببطء؟

إذا كنت تقوم بشحن بطارية مستنفدة في الغالب، فإن أول 80% منها تمر خلال نصف ساعة تقريبًا، في حين أن الـ 20% الأخيرة تستغرق نفس الوقت. كما ناقشنا أعلاه، فإن عمر البطارية الإجمالي يتضاءل بسبب الشحن الزائد، لذلك ستبدأ نقاط الشحن في تقليل الإخراج عندما تكتشف أن البطارية ممتلئة تقريبًا.

إلى جانب ضمان استمرار بطارية السيارة الكهربائية الخاصة بك على المدى الطويل، فإن هذا التباطؤ يعد أيضًا إجراءً للسلامة. عندما تصبح البطاريات أكثر سخونة، فإنها تصبح أكثر انفجارا. نعم، تحتوي حزم البطاريات على طبقات تبريد منسوجة في جميع أنحاءها، لكنها لن تكفي إلا لمواجهة الحرارة الناتجة عن الشحن.

كيف يمكن شحن السيارة الكهربائية بسرعة أكبر؟

في الوقت الحالي، أسرع طريقة لشحن المركبات الكهربائية هي في محطات الشحن ذات التيار المباشر من المستوى 3. تعد شركة Tesla Superchargers هي الاسم الكبير في هذه الفئة، ولكن هناك بدائل أخرى عالية السرعة.

مع تحسن تكنولوجيا البطاريات، من المحتمل أن نشهد تحسنًا في أوقات الشحن أيضًا. تعتبر المكثفات الفائقة تقدمًا واعدًا، حيث تسمح للمركبات بتلقي شحنة كبيرة بسرعة أثناء التوقف. وبطبيعة الحال، يعتمد ذلك على محطات الشحن المخصصة التي يتم تركيبها على طول الطرق. تتمتع المكثفات أيضًا بسعة طاقة أصغر بكثير من البطارية المناسبة، لذلك على الأكثر، سننظر إلى الأنظمة الهجينة.

الجرافين مادة واعدة بالنسبة لنا بدأت نرى في الالكترونيات الاستهلاكية المتخصصة في الشحن السريع. سيؤدي توسيع نطاق ذلك إلى بطاريات السيارات الكهربائية إلى توفير تحسين سلس في أوقات الشحن دون الحاجة إلى ترقية البنية التحتية. وعلى الرغم من أن الأمر سيعتمد على استبدال البطاريات، فإن تكنولوجيا البطاريات الأساسية لن تتغير كثيرًا بخلاف استبدال الجرافين كأحد المكونات الرئيسية.

تمثل بطاريات الحالة الصلبة تحولًا أكثر دراماتيكية في تكنولوجيا البطاريات. لقد كانت هذه هدفًا للبحث لسنوات، وعلى الرغم من أنها لم تصل إلى السوق بعد، إلا أن الوعد عظيم. تتميز بطاريات الحالة الصلبة بأنها خفيفة ومستقرة، مما يعني أنها ستكون قادرة على قبول شحن أسرع دون مخاطر ارتفاع درجة الحرارة كما نرى في البطاريات التقليدية ذات الإلكتروليتات السائلة.

نأمل أن يفسر هذا بعض التحديات المتعلقة بأوقات شحن المركبات الكهربائية. الانتظار غير مريح، لكنه يحافظ على عمل البطاريات لفترة أطول ويوفر شبكة أمان. وفي المستقبل القريب، من المرجح أن تؤدي تحسينات البطارية إلى تقليل أوقات شحن السيارات الكهربائية.

توصيات المحررين

• أفضل أجهزة شحن EV منزلية من المستوى 2
• EV مقابل. PHEV مقابل. الهجين: ما الفرق؟
• ستصل مراكز شحن سيارات مرسيدس الكهربائية إلى أمريكا الشمالية بحلول نهاية العقد
• تساعدك أفضل تطبيقات شحن السيارات الكهربائية في العثور على المحطة المناسبة لأي سيارة كهربائية
• هل المركبات الكهربائية أغلى من سيارات الغاز؟ انه لامر معقد

ترقية نمط حياتكتساعد الاتجاهات الرقمية القراء على متابعة عالم التكنولوجيا سريع الخطى من خلال أحدث الأخبار ومراجعات المنتجات الممتعة والمقالات الافتتاحية الثاقبة ونظرات خاطفة فريدة من نوعها.