عمر بطارية السيارة الكهربائية: كل ما تحتاج إلى معرفته، بما في ذلك مدة استمرارها

عمر بطارية السيارة الكهربائية

تتمتع مجموعات البطاريات في المركبات الكهربائية بمرونة كبيرة، حيث إن بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة في معظم المركبات الكهربائية الحديثة قادرة على الاستمرار لمدة عقد من الزمن على الأقل قبل الحاجة إلى استبدالها.

وبالمقارنة بالسيارات التي تعمل بمحركات الاحتراق، فإن السيارات الكهربائية تحتوي على أجزاء متحركة أقل، كما أن الكبح المتجدد يعني استبدالًا أقل تكرارًا للوسادات والدوارات، ومتطلبات الخدمة أقل كثيرًا. وإذا أضفنا إلى ذلك القدرة على الشحن بثمن بخس خلال أوقات انخفاض الطلب، فإن اختيار شراء أو استئجار سيارة كهربائية لا يتعلق فقط بخفض انبعاثات العادم، بل وأيضًا بإنفاق أموال أقل تم كسبها بشق الأنفس على الوقود.

الواقع أن ما يجعل شراء السيارات الكهربائية أكثر تكلفة من منافساتها التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي هو في المقام الأول تكلفة تصنيع حزم بطاريات الليثيوم أيون الكبيرة. والأمل هو أن تؤدي التحسينات المستمرة إلى خفض التكلفة لكل كيلووات ساعة إلى الحد الذي تصبح فيه السيارات الكهربائية وتلك التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي على قدم المساواة.

تستخدم أغلب السيارات الكهربائية مجموعة بطاريات ليثيوم أيون . ورغم وجود أخبار كثيرة عن نماذج أولية جديدة لكيمياء البطاريات تظهر نتائج واعدة، فإن البنية الأساسية لبناء بطاريات ليثيوم أيون على نطاق واسع إما موجودة بالفعل أو قيد الإنشاء.

تتمتع بطاريات ليثيوم أيون بالفوائد التالية:

• إنها تمتلك كثافة طاقة أعلى من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية المستخدمة في سيارات الاحتراق الداخلي، أو بطاريات هيدريد النيكل والمعدن الموجودة في بعض السيارات الهجينة مثل موديلات تويوتا الجديدة ذات الهيكل على الإطار مثل لاند كروزر أو 4 رانر .
• إنها تفرغ نفسها بمعدل أقل من أنواع البطاريات الأخرى، حيث تفقد 1 إلى 2 في المائة فقط شهريًا (طالما أن الظروف الجوية ليست شديدة القسوة).
• لا تتطلب تفريغات كاملة دورية، ولا أي صيانة للإلكتروليتات.
• أنها توفر جهدًا ثابتًا إلى حد معقول حتى مع تدهور الشحنة.

ومع ذلك، فإن بطاريات الليثيوم أيون لها بعض العيوب:

• إن إنتاج هذه المعادن مكلف، كما أن استخراج الكوبالت والنيكل اللازمين لها يثير مخاوف بيئية وإنسانية.
• تعتبر إدارة البطارية الموجودة على متن الطائرة أمرًا بالغ الأهمية لضمان طول عمرها.
• إن الشحن الكامل والتفريغ الكامل يضران بعمر البطارية.
• من الممكن حدوث ارتفاع في درجة الحرارة واحتمال حدوث تسرب حراري يؤدي إلى الحرائق.
• يتأثر شحن البطارية وتفريغها بدرجات الحرارة العالية.

خذ على سبيل المثال سيارة Audi Q6 e-tron الجديدة ، والتي تشترك في منصتها مع نسخة EV من Porsche Macan EV . وبالمقارنة مع طرز e-tron السابقة، فإن بطارية Q6 أصغر وأخف وزنًا وتتكون من عدد أقل من الخلايا.

إن أبسط طريقة لتقييم العمر المتوقع لحزمة البطارية هي معرفة ما تعد به الشركات المصنعة. تقدم جميع شركات صناعة السيارات حاليًا ضمانًا لمدة ثماني سنوات على الأقل أو 100 ألف ميل على حزم بطاريات السيارات الكهربائية.

تقدم شركة تسلا ضمانًا للبطارية لمدة ثماني سنوات، واعتمادًا على مدى السيارة ونوعها، تغطي هذه الضمانة مسافة 100 ألف إلى 150 ألف ميل. ولا يقتصر هذا الضمان على الفشل الكامل لحزمة البطارية، بل يشمل أيضًا التدهور. فمع تقدم عمر البطارية، تفقد حزمة أيونات الليثيوم جزءًا بسيطًا من سعتها الإجمالية من دورة شحن إلى أخرى. وتنص شروط تسلا على أن مركباتها يجب أن تحتفظ بما لا يقل عن 70% من سعتها خلال فترة الضمان.

يبدو أن هذا رهان آمن. أظهرت دراسة أجراها مالكو سيارات تسلا في هولندا – باستخدام بيانات من جميع أنحاء العالم – أن مالكي موديل S كانوا يشهدون تدهورًا متوسطًا بنحو 5 في المائة في 50000 ميل من القيادة. يبدأ منحنى التدهور أيضًا في التسطح، مما يشير إلى فقدان حوالي 10 في المائة من السعة أو أقل بعد 150.000 أو حتى 200.000 ميل. في طراز 3 طويل الأمد ، تدهورت البطارية بنسبة 6 في المائة تقريبًا في أول 20.000 ميل، لكنها بقيت هناك طوال الطريق حتى نقطة النهاية التي بلغت 40.000 ميل.

للحصول على معلومات متعمقة حول العناية بسيارتك الكهربائية، راجع دليل صيانة السيارة الكهربائية الخاص بنا .

يجب أن تكون حزم بطاريات السيارات الكهربائية مغلفة بغلاف محكم الغلق بالإضافة إلى القدرة على التعامل مع ظروف الاختبار المتعلقة بالشحن الزائد ودرجات الحرارة القصوى والحرائق والحوادث والغمر في الماء والاهتزازات والدوائر القصيرة، وفقًا لوزارة الطاقة . تحتاج السيارات الكهربائية أيضًا إلى استخدام “خطوط الجهد العالي المعزولة” والقدرة على تعطيل أنظمتها الكهربائية في حالة وقوع حادث أو ماس كهربائي.

غالبًا ما تتصدر حرائق السيارات الكهربائية بسبب الأحداث الحرارية الجامحة عناوين الأخبار لأنها صعبة للغاية في مكافحتها. لقد اكتسبنا أكثر من 100 عام من الخبرة في التعامل مع البنزين القابل للاشتعال، ولكن لدينا وقت أقل في التعامل مع السيارات عالية الجهد وعالية الطاقة. ومع ذلك، فإن السيارات الكهربائية بشكل عام أقل عرضة للاشتعال من سيارات الاحتراق الداخلي إحصائيًا.

يمكن للبرمجيات أن تؤدي مهمة شبه خالية من العيوب في الحفاظ على صحة البطارية، ولكن الحوادث لا تزال تحدث. تستخدم معظم السيارات الكهربائية مجموعات بطاريات توضع تحت الأرضية، مما يعني أن وقوع حادث في أي زاوية قد يتسبب في أضرار مادية.

في حالة وقوع تصادم، نأمل أن يغطي التأمين الأضرار. ومع ذلك، من الممكن أيضًا أن تتسبب السيارة الكهربائية في أضرار باهظة الثمن بسبب مرورها فوق حطام الطريق. يمكن أن يؤدي الحجر الذي قد يثقب وعاء الزيت في سيارة تعمل بمحرك احتراق داخلي إلى ثقب حزمة البطارية، وتكاليف استبدال تلك الحزمة تفوق حتى تكلفة استبدال المحرك.

لا يستغل قِلة من مالكي السيارات هذه الفرصة ويشغلون سياراتهم التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي بعد نفاد الوقود منها. والواقع أن العديد من الشركات المصنعة تخزن كميات قليلة من الوقود في خزانات الوقود عندما يشير مؤشر الوقود إلى نفاده، حتى يتسنى لك قطع مسافة كافية للوصول إلى محطة التزود بالوقود. وهذا هو الحال مع السيارات الكهربائية.

بالنسبة لأولئك الذين يستخدمون محطات الشحن السريع وركن السيارات في الشارع أو في مواقف السيارات تحت الأرض في مبنى سكني، فإن حالة الاستخدام لا تزال لا تختلف تمامًا عن حالة استخدام سيارة ICE. يمكن لسيارة Audi Q6 e-tron الانتقال من 10 إلى 80 بالمائة من الشحن في 21 دقيقة فقط على شاحن بقوة 800 فولت.

من المعروف أن الشحن السريع يؤدي إلى تدهور بطاريات الليثيوم أيون بشكل أسرع من طرق الشحن الأبطأ مثل التوصيل بشاحن منزلي من المستوى 2، ولكن يبدو أن التأثير ضئيل للغاية مع إدارة البرامج الحديثة.

يعد نظام إدارة الحرارة النشط أمرًا أساسيًا للحفاظ على أداء بطارية الليثيوم أيون في السيارة الكهربائية بأقصى قدر من الكفاءة. تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بنطاق تشغيل مثالي يتراوح بين 50 إلى 86 درجة فهرنهايت، وهو نطاق درجة حرارة تحاول معظم السيارات الكهربائية الحديثة الحفاظ على حزم بطارياتها عنده من خلال دائرة تبريد/تدفئة.

تمامًا مثل تدفئة وتبريد الجزء الداخلي من السيارة، فإن تدفئة وتبريد حزمة بطارية السيارة الكهربائية تستهلك الطاقة. وبالتالي، توقع أن يتضرر مدى القيادة الإجمالي إلى حد ما عند القيادة في درجات حرارة شديدة. على الأقل مع وجود هذه الأنظمة، تقل احتمالية تدهور حزم بطاريات السيارة الكهربائية بمعدل أكبر بشكل ملحوظ مقارنة بدرجات الحرارة الأقل شدة.

الحقيقة هي أن بطاريات السيارات الكهربائية اليوم سوف تحتاج حتماً إلى الاستبدال في المستقبل. ولحسن الحظ، من المتوقع أن تثبت حزم بطاريات السيارات الكهربائية الحديثة أنها خالية من المشاكل طيلة العقد الأول من الاستخدام تقريباً ــ وربما لفترة أطول. وبحلول الوقت الذي تحتاج فيه السيارات الكهربائية اليوم إلى حزمة بطاريات بديلة، من المرجح أن تكون تكاليف التصنيع والمواد أقل كثيراً مما هي عليه اليوم.