بطارية السيارة الكهربائية

بطارية السيارة الكهربائية (EVB) أو بطارية الجر هي بطارية تستخدم لتشغيل قوة السيارات الكهربائية للبطاريات (BEVs). بطاريات السيارة هي عادة بطارية ثانوية (قابلة للشحن). تستخدم بطاريات الجر في الرافعات الشوكية ، عربات الغولف الكهربائية ، معدات غسل الأرضيات ، الدراجات البخارية الكهربائية ، السيارات الكهربائية ، الشاحنات ، الشاحنات الصغيرة ، وغيرها من المركبات الكهربائية.

ﺗﺨﺘﻠﻒ ﺑﻄﺎرﻳﺎت اﻟﺴﻴﺎرات اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ ﻋﻦ ﺑﻄﺎرﻳﺎت اﻟﺒﺪاﻳﺔ واﻹﺿﺎءة واﻻﺷﺘﻌﺎل (SLI) ﻷﻧﻬﺎ ﻣﺼﻤﻤﺔ ﻟﺘﻮﻓﻴﺮ اﻟﻄﺎﻗﺔ ﻋﻠﻰ ﻓﺘﺮات زﻣﻨﻴﺔ ﻣﺘﻮاﺻﻠﺔ. تستخدم بطاريات الدورة العميقة بدلاً من بطاريات SLI لهذه التطبيقات. يجب تصميم بطاريات الجر بسعة عالية امبير ساعة. تتميز بطاريات السيارات الكهربائية بنسبة عالية نسبيا من الطاقة إلى الوزن ، والطاقة والكثافة النوعية للطاقة. بطاريات أصغر وأخف وزنًا تقلل من وزن السيارة وتحسن من أدائها. مقارنة بالوقود السائل ، فإن معظم تكنولوجيات البطاريات الحالية لديها طاقة محددة أقل بكثير ، وهذا غالباً ما يؤثر على أقصى نطاق كهربائي كلي للمركبات. ومع ذلك ، فإن بطاريات الهواء المعدنية لها طاقة خاصة عالية لأن الكاثود يتم توفيره بواسطة الأكسجين المحيط في الهواء. تشتمل البطاريات القابلة لإعادة الشحن المستخدمة في المركبات الكهربائية على حمض الرصاص (“المغمورة” ، والدورة العميقة ، و VRLA) ، و NiCd ، و hydride النيكل – المعدن ، و lithium-ion ، و li-ion polymer ، وأقل شيوعًا ، والزنك والهواء المنصهر. بطاريات الملح. يتم قياس كمية الكهرباء (أي الشحنة الكهربائية) المخزنة في البطاريات في ساعات الأمبير أو في كولوم ، مع قياس الطاقة الكلية في ساعات واط.

تشكّل البطارية تكلفة باهظة للسيارة BEVs ، والتي على عكس السيارات التي تعمل بالوقود الأحفوري ، تتجلى بشكل كبير على أنها سعر للمدى. اعتبارًا من عام 2018 ، أصبحت السيارات الكهربائية القليلة التي يزيد مداها عن 500 كم مثل Tesla Model S في الجزء الفاخر. منذ أواخر التسعينات ، كانت التطورات في تكنولوجيا البطاريات مدفوعة بمتطلبات الأجهزة الإلكترونية المحمولة ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة. لقد حصد سوق BEV فوائد هذه التطورات سواء في الأداء أو كثافة الطاقة. يمكن تفريغ البطاريات وإعادة شحنها كل يوم. ولعل أبرزها ، انخفاض تكاليف البطاريات ، وانخفاض تكلفة بطاريات السيارات الكهربائية بأكثر من 35٪ في الفترة من 2008 إلى 2014.

تجاوزت القيمة المتوقعة لبطاريات الجر للسيارات 37 مليار دولار في عام 2020.

من حيث تكاليف التشغيل ، فإن سعر الكهرباء لتشغيل EV هو جزء صغير من تكلفة الوقود لمحركات الاحتراق الداخلي المكافئة ، مما يعكس كفاءة أعلى للطاقة. تهيمن تكلفة استبدال البطاريات على تكاليف التشغيل.

أنواع البطاريات

حمض الرصاص
بطاريات الرصاص الحمضية المغمورة هي أرخص و في بطاريات الجر الأكثر شيوعا في الماضي المتاحة. هناك نوعان رئيسيان من بطاريات الرصاص الحمضية: بطاريات بدء تشغيل محرك السيارة ، وبطاريات الدورة العميقة. تم تصميم مولدات السيارات لتزويد بطاريات بدء التشغيل بمعدلات شحن عالية مقابل الشحن السريع ، في حين تتطلب البطاريات ذات الدورة العميقة المستخدمة في السيارات الكهربائية مثل الرافعات الشوكية أو عربات الغولف ، وبطاريات المنازل المساعدة في عربات سكن متنقلة ، شحنًا متعدد المراحل مختلفًا. يجب عدم تفريغ أي بطارية حمضية للرصاص تحت 50٪ من سعتها ، حيث تقلل من عمر البطارية. تتطلب البطاريات الغارقة فحص مستوى الإلكتروليت واستبدال المياه من حين لآخر ، وهو الغاز الذي ينبعث خلال دورة الشحن العادية.

تقليديا ، استخدمت معظم السيارات الكهربائية بطاريات الرصاص الحمضية نظرا لتكنولوجيا ناضجة ، وتوافر عالية ، وتكلفة منخفضة (باستثناء: بعض EV في وقت مبكر ، مثل ديترويت الكهربائية ، وتستخدم بطارية النيكل والحديد.) مثل جميع البطاريات ، هذه لديها تأثير بيئي من خلال بنائها أو استخدامها أو التخلص منها أو إعادة تدويرها. على الجانب العلوي ، معدلات إعادة تدوير بطارية السيارة أعلى 95 ٪ في الولايات المتحدة. بطاريات الرصاص ذات الدورة العميقة باهظة الثمن ولديها عمر أقصر من المركبة نفسها ، وعادة ما تحتاج إلى استبدال كل 3 سنوات.

تنتهي بطاريات الرصاص الحمضية في تطبيقات EV بكونها جزءًا هامًا (25-50٪) من كتلة السيارة النهائية. مثل جميع البطاريات ، لديهم طاقة محددة أقل بكثير من الوقود البترولي – في هذه الحالة ، 30-40 واط / كجم. في حين أن الاختلاف ليس متطرفًا كما يبدو لأول مرة نظرًا لوقوع محرك نقل أخف في سيارة EV ، حتى أفضل البطاريات تميل إلى أن تؤدي إلى كتل أعلى عند تطبيقها على المركبات ذات المدى الطبيعي. تنخفض الكفاءة (70-75٪) والقدرة التخزينية للجيل الحالي من البطاريات الحمضية ذات الرصاصة العميقة المشتركة مع انخفاض درجات الحرارة ، كما أن تحويل الطاقة لتشغيل ملف التسخين يقلل من الكفاءة ويتراوح بنسبة تصل إلى 40٪. من المحتمل أن تسمح التطورات الحديثة في كفاءة البطارية ، والقدرة ، والمواد ، والسلامة ، والسمية ، والمتانة ، بتطبيق هذه الخصائص الفائقة على EVs ذات حجم السيارة.

عادةً ما يؤدي شحن البطاريات وتشغيلها إلى انبعاث الهيدروجين والأكسجين والكبريت ، وهي تحدث بشكل طبيعي وغير ضارة في المعتاد إذا تم تنفيسها بشكل مناسب. اكتشف أصحاب Citicar في وقت مبكر ، إن لم يكن تنفيس بشكل صحيح ، سوف تسرب رائحة الكبريت غير سارة في المقصورة مباشرة بعد الشحن.

بطاريات الرصاص الحمضية تعمل بالطاقة الكهربائية مثل EVs الحديثة مثل الإصدارات الأصلية من EV1 و RAV4 EV.

النيكل هيدريد المعادن
تعتبر بطاريات هيدريد النيكل والمعدن تكنولوجيا ناضجة نسبيا. في حين أقل كفاءة (60-70 ٪) في الشحن والتفريغ من حتى حمض الرصاص ، لديهم طاقة محددة من 30-80 واط / كجم ، أعلى بكثير من حمض الرصاص. عندما تستخدم بشكل صحيح ، يمكن لبطاريات هيدريد النيكل والمعدن حياة طويلة للغاية ، كما هو موضح في استخدامها في السيارات الهجينة والبقاء على قيد الحياة NiMH RAV4 EVs التي لا تزال تعمل بشكل جيد بعد 100،000 ميل (160،000 كم) وعلى مدى عقد من الخدمة. تتضمن الجوانب السلبية ضعف الكفاءة ، والتفريغ الذاتي العالي ، ودورات الشحن السريع للغاية ، وسوء الأداء في الطقس البارد.

أنتجت جنرال موتورز Ovonic بطارية NiMH المستخدمة في الجيل الثاني من EV-1 ، و Cobasys يجعل بطارية متطابقة تقريبا (عشرة 1.2 V 85 خلية Ah NiMH في سلسلة على النقيض من أحد عشر خلية لبطارية Ovonic). هذا عمل جيد جدا في EV-1. تحديد عبء براءات الاختراع استخدام هذه البطاريات في السنوات الأخيرة.

الحمار الوحشي
تستخدم بطارية الصوديوم أو “zebra” صوديوم كلورو أومينيتات منصهر (NaAlCl4) كالكهارل. هذه الكيمياء يشار إليها أحيانا باسم “الملح الساخن”. تكنولوجيا ناضجة نسبيا ، بطارية زيبرا لديها طاقة محددة من 120Wh / كغ ومقاومة سلسلة معقولة. نظرًا لأنه يجب تسخين البطارية للاستخدام ، لا يؤثر الطقس البارد بشدة على تشغيلها إلا في زيادة تكاليف التدفئة. لقد تم استخدامها في عدة EVs. الحمر الوحشية يمكن أن تستمر لعدة آلاف من دورات الشحن وغير سامة. السلبيات لبطارية زيبرا تتضمن ضعف القدرة إلى الوزن (<300 واط / كجم) ومتطلب الحاجة إلى تسخين الإلكتروليت إلى حوالي 270 درجة مئوية (520 درجة فهرنهايت) ، والتي تهدر بعض الطاقة وتعرض صعوبات في المدى الطويل مصطلح تخزين تهمة. تم استخدام بطاريات Zebra في المركبة التجارية Modec منذ أن دخلت الإنتاج في عام 2006. بطارية ليثيوم أيون بطاريات الليثيوم أيون (وبوليمر الليثيوم المماثلة) ، والمعروفة على نطاق واسع من خلال استخدامها في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والالكترونيات الاستهلاكية ، تهيمن على أحدث مجموعة من EVs في التنمية. وتشمل كيمياء الليثيوم أيون التقليدية كاثود أكسيد الليثيوم الكاثود وأنود الجرافيت. ينتج عن ذلك خلايا ذات طاقة خاصة بتركيز 200+ واط / كغ وقوة محددة جيدة ، وكفاءة شحن / تفريغ بنسبة 80 إلى 90٪. وتشمل سلبيات بطاريات الليثيوم أيون التقليدية حياة دورة قصيرة (من مئات إلى بضعة آلاف من دورات الشحن) وتدهور كبير مع تقدم العمر. الكاثود هو أيضا سامة إلى حد ما. أيضا ، يمكن لبطاريات الليثيوم أيون التقليدية أن تشكل خطرًا على السلامة من الحريق إذا تم تثبيتها أو شحنها بشكل غير صحيح. لا تقبل هذه الخلايا المحمولة أو تقدم شحنة عند البرودة ، ولذلك يمكن أن تكون السخانات ضرورية في بعض الأجواء لتدفئتها. نضج هذه التكنولوجيا معتدلة. يستخدم Tesla Roadster (2008) "شفرات" من خلايا "laptium-ion" التقليدية التي يمكن استبدالها فرديًا حسب الحاجة. معظم EVs الأخرى تستخدم اختلافات جديدة في كيمياء أيونات الليثيوم التي تضحي بالطاقة الخاصة وقوة محددة لتوفير مقاومة الحريق ، والصديقة للبيئة ، ورسوم سريعة جدا (منخفضة مثل بضع دقائق) ، وعمر طويل جدا. وقد أظهرت هذه المتغيرات (الفوسفات ، titanates ، spinels ، الخ) أن يكون لها عمر أطول بكثير ، مع A123 تتوقع بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد أن تستمر لمدة 10 سنوات على الأقل و 7000 دورة شحن ، و LG Chem تتوقع الليثيوم - بطاريات الإسبنيل من المنغنيز تستمر حتى 40 عامًا. يتم عمل الكثير على بطاريات الليثيوم في المختبر. لقد نجح أكسيد الفاناديوم من الليثيوم بالفعل في الوصول إلى طراز G4e من طراز سوبارو ، مما أدى إلى مضاعفة كثافة الطاقة. تعد الأسلاك النانوية السليكونية ، والجسيمات النانوية السليكونية ، والجزئيات النانوية من الصفيح عدة مرات كثافة الطاقة (التوضيح المطلوب) في الأنود ، في حين أن كاثودات المركبة والخرسانة الفائقة تعد بتحسينات كبيرة في الكثافة. تفاصيل المكونات الداخلية تصميمات حزم البطارية للمركبات الكهربائية (EVs) معقدة وتتنوع بشكل كبير من قبل الشركة المصنعة والتطبيق المحدد. ومع ذلك ، فإنها تشتمل جميعها على مجموعة من العديد من أنظمة المكونات الميكانيكية والكهربائية البسيطة التي تؤدي الوظائف الأساسية المطلوبة للحزمة. يمكن أن تحتوي خلايا البطارية الفعلية على كيمياء مختلفة ، وأشكال مادية ، وأحجام كما تفضلها شركات تصنيع العبوات المختلفة. ستشتمل حزمة البطارية دائمًا على العديد من الخلايا المنفصلة المتصلة في سلسلة ومتوازية لتحقيق إجمالي الجهد والمتطلبات الحالية للحزمة. يمكن أن تحتوي حزم البطاريات لكل EVs الكهربائية على عدة مئات من الخلايا الفردية. للمساعدة في التصنيع والتجميع ، يتم تجميع الكومة الكبيرة من الخلايا في مجموعات صغيرة تدعى الوحدات النمطية. سيتم وضع العديد من هذه الوحدات في حزمة واحدة. داخل كل وحدة ، يتم لحام الخلايا معا لإكمال المسار الكهربائي لتدفق التيار. يمكن للوحدات أيضًا دمج آليات التبريد وأجهزة عرض درجة الحرارة وغيرها من الأجهزة. في معظم الحالات ، تسمح الوحدات أيضًا بمراقبة الجهد الناتج عن كل خلية بطارية في المكدس بواسطة نظام إدارة البطارية (BMS). تحتوي مجموعة خلايا البطارية على فتيل رئيسي يحد من تيار الحزمة تحت حالة دائرة كهربائية قصيرة. يمكن إزالة "قابس الخدمة" أو "قطع الخدمة" لتقسيم كومة البطارية إلى نصفين معزولين كهربائيًا. مع إزالة قابس الخدمة ، لا تشكل المحطات الرئيسية المكشوفة للبطارية أي خطر كهربائي كبير محتمل لفنيي الخدمة. تحتوي حزمة البطارية أيضًا على مرحلات أو موصلات تتحكم في توزيع الطاقة الكهربائية لحزمة البطارية على أطراف الخرج. في معظم الحالات ، سيكون هناك ما لا يقل عن اثنين من المرحلات الرئيسية التي تربط كومة خلية البطارية بمنافذ الإخراج الإيجابية والسلبية الرئيسية للحزمة ، تلك التي توفر التيار العالي لمحرك محرك كهربائي. وستتضمن بعض تصميمات العبوات مسارات بديلة للتشغيل المسبق لشحن نظام القيادة مسبقًا من خلال مقاومة مسبقة للشحن أو لتشغيل محطة مساعدة إضافية والتي سيكون لها أيضًا مرحلات التحكم المرتبطة بها. لأسباب السلامة واضحة هذه المرحلات كلها مفتوحة عادة. تحتوي حزمة البطارية أيضًا على مجموعة متنوعة من أجهزة استشعار درجة الحرارة والجهد والتيار. يتم جمع البيانات من أجهزة استشعار العبوة وتفعيل مرحلات العبوة بواسطة وحدة مراقبة البطارية (BMU) أو نظام إدارة البطارية (BMS). كما أن BMS مسؤولة أيضًا عن الاتصالات مع العالم خارج حزمة البطارية. شحن يجب إعادة شحن البطاريات في BEVs دوريًا. تتولى BEVs عادةً الشحن من شبكة الطاقة الكهربائية (في المنزل أو باستخدام نقطة إعادة شحن الشارع أو المتجر) ، والتي تتولد بدورها من مجموعة متنوعة من الموارد المحلية ، مثل الفحم والطاقة الكهرومائية والطاقة النووية وغيرها. ويمكن استخدام الطاقة المنزلية أو الشبكة ، مثل ألواح الخلايا الشمسية الكهروضوئية أو microhydro أو الرياح ، ويتم الترويج لها بسبب المخاوف المتعلقة بالاحترار العالمي. مع توفير إمدادات طاقة مناسبة ، عادة ما يتم تحقيق عمر البطارية الجيد بمعدلات لا تتجاوز "0.5C" أو نحو ذلك ، مع أخذ ساعتين إلى ثلاث ساعات لشحن كامل ، ولكن يمكن القيام بشحن أسرع. يتم تقييد وقت الشحن في كثير من الأحيان بواسطة سعة اتصال الشبكة. يوفر منفذ منزلي عادي 1.5 كيلوواط (في الولايات المتحدة وكندا واليابان وبلدان أخرى مزودة بتزويد 110 فولت) و 3 كيلووات (في البلدان التي بها 230 فولت). في عام 1995 ، فرضت بعض محطات الشحن رسومًا على BEV في ساعة واحدة. في نوفمبر 1997 ، اشترت فورد نظام الشحن السريع التي تنتجها AeroVironment المسمى "PosiCharge" لاختبار أساطيلها من Ranger EVs ، التي فرضت بطاريات الرصاص الحمضية في ما بين ستة وخمس عشرة دقيقة. في فبراير 1998 ، أعلنت شركة جنرال موتورز عن نسخة من نظام "Magne Charge" الخاص بها والذي يمكنه إعادة شحن بطاريات NiMH في حوالي عشر دقائق ، مما يوفر نطاقًا يتراوح من ستين إلى مائة ميل. في عام 2005 ، زعمت شركة Toshiba أن تصاميم البطاريات المحمولة باليد قادرة على قبول رسوم بنسبة 80٪ في أقل من 60 ثانية. وسيؤدي توسيع هذه الخاصية المحددة للقدرة حتى نفس حزمة EV 7 ساعات لكل ساعة إلى الحاجة إلى ذروة قدرها 340 كيلو واط من الطاقة من بعض المصادر لمدة 60 ثانية. ليس من الواضح أن مثل هذه البطاريات ستعمل مباشرة في BEVs حيث أن تراكم الحرارة قد يجعلها غير آمنة. وقت الشحن تستطيع السيارات الكهربائية مثل Tesla Model S و Renault Zoe و BMW i3 وغيرها إعادة شحن بطارياتها في محطات الشحن السريع في غضون 30 إلى 80 في المائة. عام 2014 قام باحثون من سنغافورة بتطوير بطارية يمكن إعادة شحنها بعد دقيقتين إلى 70 بالمائة. تعتمد البطاريات على تكنولوجيا أيونات الليثيوم. ومع ذلك ، فإن القطب الموجب والقطب السالب في البطارية لم يعد مصنوعًا من الجرافيت ، بل هلام الجيل الثاني من التيتانيوم. يعمل الجل على تسريع التفاعل الكيميائي بشكل كبير ، مما يضمن شحن أسرع. على وجه الخصوص ، يتم استخدام هذه البطاريات في السيارات الكهربائية. بالفعل في عام 2012 اكتشف الباحثون في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ المبدأ الأساسي. طور علماء في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا بطارية يمكن شحنها خلال دقيقة واحدة. يتكون الأنود من الألومنيوم والكاثود مصنوع من الجرافيت (انظر بطارية أيون الألومنيوم). تحتوي السيارة الكهربائية Volar-e التابعة لشركة Applus + IDIADA ، استنادًا إلى Rimac Concept One ، على بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم التي يمكن إعادة شحنها في غضون 15 دقيقة. وفقا لمصنّع BYD ، يتم شحن بطارية ليثيوم الحديد الفوسفات للسيارة الكهربائية e6 في محطة شحن سريعة خلال 15 دقيقة إلى 80٪ ، بعد 40 دقيقة عند 100٪. موصلات يمكن توصيل طاقة الشحن بالسيارة بطريقتين. الأول هو اتصال كهربائي مباشر يعرف بالاقتران الموصلي. قد يكون هذا بسيطًا كأنابيب رئيسية تؤدي إلى مقبس مقاوم للرطوبة من خلال كابلات خاصة عالية السعة مع وصلات لحماية المستخدم من الفولتية العالية. المعيار الحديث لشحن السيارات في المكونات هو موصل موصل SAE 1772 (IEC 62196 Type 1) في الولايات المتحدة. اختار ACEA VDE-AR-E 2623-2-2 (IEC 62196 Type 2) للنشر في أوروبا ، والتي ، بدون قفل ، تعني متطلبات طاقة إضافية غير ضرورية لآلية القفل. الطريقة الثانية تعرف باسم الشحن الاستقرائي. يتم إدخال "مجداف" خاص في الفتحة الموجودة على السيارة. مجداف هو واحد لف محول ، في حين يتم بناء الآخر في السيارة. عند إدخال المجذاف ، فإنه يكمل دائرة مغناطيسية توفر الطاقة لحزمة البطارية. في نظام شحن حثي واحد ، يتم إرفاق لف من الجانب السفلي من السيارة ، بينما يبقى الآخر على أرضية المرآب. تكمن ميزة الأسلوب الاستقرائي في أنه لا توجد إمكانية للصعق بالكهرباء حيث لا توجد موصلات مكشوفة ، على الرغم من أن المتداخلات والوصلات الخاصة وكاشفات الأعطال الأرضية يمكن أن تجعل اقتران التوصيل شبه آمن. كما يمكن أن يقلل الشحن الاستقرائي من وزن السيارة ، عن طريق تحريك المزيد من عناصر الشحن إلى الخارج. في عام 1998 ، دافع أحد مقيمي الشحن الاستقرائي من شركة تويوتا ، عن أن الفروق الإجمالية في التكاليف كانت ضئيلة ، في حين أكد أحد المفاوضين المؤيدين من فورد أن الشحن الموصّل كان أكثر فعالية من حيث التكلفة. إعادة شحن البقع في فرنسا ، تقوم Électricité de France (EDF) وتويوتا بتركيب نقاط إعادة الشحن لـ PHEVs على الطرق والشوارع ومواقف السيارات. كما تشارك EDF في شراكة مع Elektromotive، Ltd. لتركيب 250 نقطة شحن جديدة على مدى ستة أشهر من أكتوبر 2007 في لندن وأماكن أخرى في المملكة المتحدة. يمكن أيضًا تثبيت نقاط إعادة الشحن للاستخدامات المحددة ، كما هو الحال في مواقف سيارات الأجرة. مجموعة السفر قبل إعادة التعبئة يعتمد مدى BEV على عدد ونوع البطاريات المستخدمة. وزن السيارة ونوعها وكذلك التضاريس والطقس وأداء السائق لهما تأثير أيضًا ، تمامًا مثلما يحدثان في السيارات القديمة. يعتمد أداء تحويل السيارة الكهربائية على عدد من العوامل بما في ذلك كيمياء البطارية: بطاريات الرصاص الحمضية هي الأكثر المتاحة وغير مكلفة. هذه التحويلات عموما لديها مجموعة من 30 إلى 80 كلم (20 إلى 50 ميل). يمكن إنتاج EVs مع بطاريات الرصاص الحمضية حتى 130 كم (80 ميل) لكل شحنة. تحتوي بطاريات NiMH على طاقة محددة أعلى من حمض الرصاص. توفر وحدات EVs النموذجية ما يصل إلى 200 كم (120 ميل) من المدى. توفر مركبات EV الجديدة المجهزة ببطاريات الليثيوم أي 320-480 كم (200-300 ميل) من المدى لكل شحنة. الليثيوم هو أيضا أقل تكلفة من النيكل. بطارية النيكل والزنك أرخص وأخف وزنا من بطاريات النيكل والكادميوم. كما أنها أرخص (ولكن ليس فاتحًا) من بطاريات Lithium-Ion. العثور على التوازن الاقتصادي للنطاق مقابل الأداء ، وسعة البطارية مقابل الوزن ، ونوع البطارية مقابل تحديات التكلفة لكل مصنع EV. مع نظام AC أو أنظمة DC المتقدمة ، يمكن للفرامل التجديدية أن تمتد إلى ما يصل إلى 50٪ تحت ظروف الحركة القصوى دون التوقف الكامل. وبخلاف ذلك ، يتم توسيع النطاق بحوالي 10 إلى 15٪ في القيادة في المدينة ، ويكون ذلك غير مهم في القيادة على الطرق السريعة فقط ، اعتمادًا على التضاريس. يمكن أن تستخدم BEVs (بما في ذلك الحافلات والشاحنات) أيضًا المقطورات والمقطورات المزوَّدة بدوائر الجنزير من أجل توسيع نطاقها عند الرغبة بدون الوزن الإضافي أثناء الاستخدام قصير المدى الطبيعي. يمكن استبدال المقطورات المقطوعة التي يتم تفريغها بإعادة شحن المقطورات في نقطة الطريق. إذا تم تأجيرها ، يمكن تأجيل تكاليف الصيانة للوكالة. يمكن لمثل هذه المركبات أن تصبح مركبات هجينة تعتمد على المقطورة وأنواع السيارات من الطاقة ومجموعة نقل الحركة. يمكن للطريق تسلا رودستر (بناء 2008-2012) السفر 245 ميل (394 كلم) لكل تهمة ؛ تبلغ سرعة الموديل Tesla Model S بطول 85 كيلو وات في الساعة 510 كيلومتر (320 ميل). تم بناء Tesla Model S منذ عام 2012. سعره حوالي 100،000 دولار أمريكي. يبلغ قطر السيارة ريماك كونسبت 1 ذات البطارية 82 كيلووات في الساعة 500 كم. تم بناء السيارة منذ عام 2013. السيارة الكهربائية الخالصة BYD e6 مع بطارية 60 كيلووات ساعة لديها مجموعة من 300 كم. يبلغ موديل نيسان ليف 2016 عام 2010 مع بطارية 30 كيلو واط في الساعة. مقطورة يمكن أن تزيد سعة البطارية الإبطية التي يتم حملها في المقطورات من نطاق السيارة الإجمالي ، ولكنها تزيد أيضًا من فقد الطاقة الناتج عن السحب الأيروديناميكي ، مما يزيد من تأثير نقل الأوزان ويقلل من قدرة الجر. آثار حرارية قد تزداد المقاومة الداخلية لبعض البطاريات بشكل كبير عند درجة الحرارة المنخفضة والتي يمكن أن تسبب انخفاضًا ملحوظًا في مدى السيارة وعلى عمر البطارية. مبادلة وإزالة يتمثل البديل لإعادة الشحن في تبادل البطاريات المستهلكة أو التي تم تفريغها تقريبًا (أو وحدات إطالة نطاق البطارية) مع بطاريات مشحونة تمامًا. وهذا ما يسمى مبادلة البطارية ويتم في محطات التبادل. من ناحية أخرى ، أعلنت MIRA عن مجموعة تحويل هجيني التحديثية التي توفر حزم البطارية القابلة للإزالة التي يتم توصيلها بمنفذ الحائط للشحن. تستخدم أيضاً XP Vehicles بطارية قابلة للشحن خالية من سلك التوصيل (حزمة الطاقة القابلة للإزالة لإعادة الشحن في المنزل دون سلك تمديد). ميزات محطات المبادلة ما يلي: لم يعد المستهلك مهتمًا بتكلفة بطارية رأس المال أو دورة الحياة أو التقنية أو الصيانة أو مشاكل الضمان. التبادل أسرع بكثير من الشحن: معدات مبادلة البطاريات التي بنتها شركة Better Place أثبتت مقايضة آلية في أقل من 60 ثانية. تزيد محطات المقايضة من جدوى تخزين الطاقة الموزعة عبر الشبكة الكهربائية ؛ تشمل المخاوف بشأن محطات المقايضة: إمكانية الاحتيال (لا يمكن قياس جودة البطارية إلا عبر دورة التفريغ الكاملة ؛ ولا يمكن قياس عمر البطارية إلا عبر دورات التفريغ المتكررة ؛ ولا يمكن أن تعرف تلك الموجودة في صفقة المقايضة ما إذا كانت تحصل على بطارية فعالة أو مخفضة الأداء ؛ حيث تتحلل جودة البطارية ببطء الوقت ، سيتم تدريجيا اضطرت إلى ذلك البلى البطاريات في النظام) عدم رغبة المصنعين في توحيد تفاصيل وصول / تنفيذ البطارية مخاوف السلامة إعادة الملء يمكن إعادة ملء بطاريات تدفق الزنك-البروم باستخدام سائل ، بدلاً من إعادة شحنها بواسطة الموصلات ، وتوفير الوقت. تأجير ثلاث شركات تعمل على خطط استئجار البطارية. أكملت شركة Greenstop إجراء تجارب على شبكة ENVI Grid Network التي تسمح للمستهلكين بمراقبة بطاريات السيارة الكهربائية وإعادة شحنها بسهولة. تخطط شركة Think Car USA لاستئجار بطاريات سيارتها الكهربائية سيتي للبيع في العام المقبل. تعمل شركة Better Place على إنشاء نظام للمستهلكين "للاشتراك" في خدمة توفر محطات إعادة الشحن وتبادل البطاريات. تدرس المرافق الكهربائية خططًا تتضمن توفير السيارات الكهربائية للمستخدمين (بسعر منخفض) والحصول على أرباحهم من بيع الطاقة. V2G و afteruse تسمح الشبكة الذكية لـ BEV بتوفير الطاقة للشبكة في أي وقت ، وخصوصًا: خلال فترات ذروة التحميل (عندما يكون سعر البيع للكهرباء مرتفعًا جدًا ، يمكن إعادة شحن هذه السيارات خلال ساعات الذروة بأسعار أقل مع المساعدة على امتصاص فائض وقت الليل ، حيث تعمل المركبات كنظام تخزين بطارية موزع الطاقة العازلة.) أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، كنسخة احتياطية واقترحت شركة Pacific Gas and Electric (PG & E) أن بإمكان المرافق العامة شراء بطاريات مستعملة لأغراض النسخ الاحتياطي وتحميل الأحمال. ويذكرون أنه على الرغم من أن هذه البطاريات المستعملة لم تعد صالحة للاستخدام في المركبات ، فإن سعتها المتبقية تظل ذات قيمة كبيرة. فترة الحياة وعادة ما يتم ترتيب البطاريات الفردية في عبوات كبيرة من البطاريات من مختلف المنتجات ذات القدرة على الجهد الكهربي وبطاقة ساعة أمبير لإعطاء الطاقة اللازمة. يجب مراعاة عمر خدمة البطارية عند حساب التكلفة الممتدة للملكية ، حيث أن جميع البطاريات في نهاية الأمر تتآكل ويجب استبدالها. يعتمد المعدل الذي تنتهي صلاحيته على عدد من العوامل. عمق التصريف (DOD) هو النسبة الموصى بها من إجمالي سعة تخزين الطاقة المتاحة والتي ستحقق لها هذه البطارية دوراتها التقييمية. وبصفة عامة ، لا ينبغي تفريغ بطاريات الرصاص الحمضية ذات الدورة العميقة إلى أقل من 20٪ من إجمالي السعة. يمكن لمزيد من الصيغ الحديثة أن تنجو من دورات أعمق. في استخدام العالم الحقيقي ، تجاوزت بعض أسطول تويوتا RAV4 EVs ، باستخدام بطارية نيكل هيدريد المعدنية ، 100،000 ميل (160،000 كم) مع القليل من التدهور في نطاقها اليومي. نقلا عن التقييم الختامي للتقرير: "يُظهر اختبار المركبات الخمس المتانة طويلة الأمد لبطاريات النيكل ميتال هيدريد وقطارات القيادة الكهربائية. ولم يلاحظ سوى انخفاض طفيف في الأداء في أربعة من أصل خمس مركبات. تقدم بيانات اختبار EVTC دليلاً قوياً على أن جميع المركبات الخمس ستتجاوز علامة 100،000 ميل (160،000 كم) وتشير التجربة الإيجابية لـ SCE إلى الاحتمال القوي جداً لبطارية النيكل ميتال هيدريد التي تمتد من 130،000 إلى 150،000 كيلومتر (240000 كلم) والحياة التشغيلية لمحرك القطار. أو تتجاوز الأميال دورة حياة المركبات محرك الاحتراق الداخلي مماثلة. "في يونيو 2003 ، تم استخدام 320 RAV4 EVs لأسطول شركة SCE بشكل أساسي من قبل قارئات العدادات ومديري الخدمات والممثلين الميدانيين ومخططي الخدمات ومقدمي البريد ، وللدوريات الأمنية ومرافقي السيارات. خلال خمس سنوات من التشغيل ، تم تسجيل أسطول RAV4 EV أكثر من 6،9 مليون ميل ، مما أدى إلى التخلص من 830 طنًا من ملوثات الهواء ، ومنع أكثر من 3،700 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من العادم ، نظرًا للنجاح في تشغيل المركبات الكهربائية حتى تاريخه ، تخطط SCE لمواصلة استخدامها جيدًا بعد تسجيلها جميعًا 100،000 - اميال." بطاريات أيونات الليثيوم قابلة للتلف إلى حد ما ؛ تفقد قدرتها التخزينية القصوى في السنة حتى إذا لم يتم استخدامها. تفقد بطاريات هيدريد المعدن النيكل قدرة أقل بكثير وهي أقل سعرا بالنسبة لسعة التخزين التي توفرها ، ولكن لديها قدرة إجمالية أقل في البداية لنفس الوزن. جاي لينو 1909 بيكر إلكتريك (انظر بيكر موتور) لا يزال يعمل على خلايا أديسون الأصلية. يمكن تعويض تكاليف استبدال البطاريات من BEVs جزئياً أو كلياً بسبب نقص الصيانة الدورية مثل تغيير الزيت والمرشح المطلوب لـ ICEVs ، وبزيادة موثوقية BEVs نظراً لأجزاء متحركة أقل. كما أنها تتخلص من العديد من الأجزاء الأخرى التي تتطلب عادة الصيانة والصيانة في سيارة عادية ، مثل علبة التروس ، ونظام التبريد ، وضبط المحرك. وبحلول الوقت الذي تحتاج فيه البطاريات أخيراً إلى استبدال نهائي ، يمكن استبدالها ببدائل لاحقة قد توفر خصائص أداء أفضل. تصل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، وفقًا للشركة المصنعة ، إلى أكثر من 5000 دورة في عمق التفريغ البالغ 70٪. وقد طورت BYD ، أكبر مصنع في العالم لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، نطاقًا واسعًا من الخلايا لتطبيقات الدورة العميقة من خلال التصنيع الدقيق . هذه البطاريات هي قيد الاستخدام في أنظمة التخزين الثابتة. بعد 7500 دورة ، مع تصريف 85 ٪ ، لا يزال لديهم طاقة احتياطية لا تقل عن 80 ٪ بمعدل 1 C. الذي يتوافق مع دورة كاملة في اليوم إلى عمر من دقيقة. 20.5 سنة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد سوني Fortelion بعد 10000 دورة في مستوى تفريغ 100 ٪ لا تزال سعة المتبقية من 71 ٪. هذا المجمع منذ عام 2009 في السوق. تستخدم البطاريات الشمسية بطاريات الليثيوم أيون بشكل جزئي مقاومة دورة عالية جدًا لأكثر من 10،000 دورة شحن وتفريغ وعمر خدمة طويل يصل إلى 20 عامًا. شركة Plug-in America لديها سائقين من طراز Tesla Roadster (2008) ، وهو مسح تم إجراؤه فيما يتعلق بعمر الخدمة للبطارية المركبة. وجد أنه بعد 100،000 ميل = 160،000 كم ، كانت البطارية لا تزال لديها القدرة المتبقية من 80 إلى 85 في المئة. كان هذا بغض النظر عن المنطقة المناخية التي يتم فيها نقل السيارة. تم بناء سيارة Tesla Roadster وبيعها في الفترة ما بين 2008 و 2012. أما بالنسبة للبطاريات التي تبلغ حمولتها 85 كيلووات في الطراز Tesla Model S Tesla فهي ضمان لمدة 8 سنوات مع عدد غير محدود من الأميال. يتخلى فارتا للتخزين عن عائلته [الحاجة إلى توضيح] الأسرة و engion المنزل ضمانا 14000 دورة كاملة وعمر خدمة 10 سنوات. اعتبارًا من كانون الأول / ديسمبر 2016 ، أصبحت السيارة الكهربائية الأفضل مبيعاً على مستوى العالم هي Nissan Leaf ، حيث تم بيع أكثر من 250،000 وحدة منذ إنشائها في عام 2010. وقد صرحت نيسان في عام 2015 بأنه حتى ذلك الوقت ، تم استبدال 0.01٪ فقط من البطاريات بسبب فشل أو مشاكل ، ثم فقط بسبب الأضرار الناجمة من الخارج. هناك عدد قليل من السيارات التي غطت بالفعل أكثر من 200،000 كم. أي من هذه كانت لديها أي مشاكل مع البطارية. إعادة التدوير في نهاية العمر الإنتاجي ، يمكن إعادة تدوير البطاريات. سلامة يتم التعامل إلى حد كبير في مسائل السلامة الخاصة بالسيارات الكهربائية للبطارية من خلال المعيار الدولي ISO 6469. وتنقسم هذه الوثيقة إلى ثلاثة أجزاء تتعامل مع قضايا محددة: تخزين الطاقة الكهربائية على متن الطائرة ، أي البطارية وسائل السلامة الوظيفية والحماية ضد الفشل حماية الأشخاص من المخاطر الكهربائية. يتلقى رجال الإطفاء وموظفو الإنقاذ تدريبا خاصا للتعامل مع ارتفاع الفولتية والمواد الكيميائية المصادفة في حوادث السيارات الكهربائية والهجينة. في حين قد تسبب حوادث BEV مشاكل غير عادية ، مثل الحرائق والأبخرة الناتجة عن التفريغ السريع للبطارية ، يتفق العديد من الخبراء على أن بطاريات BEV آمنة في السيارات المتوفرة تجارياً وفي تصادم الخلفي ، أكثر أماناً من السيارات التي تعمل بالبنزين مع خزانات بنزين خلفية . عادة ، يتضمن اختبار أداء البطارية تحديد: دولة المسؤول (SOC) حالة الصحة (SOH) كفاءة الطاقة يقوم اختبار الأداء بمحاكاة دورات القيادة الخاصة بقطارات محرك البطاريات الكهربائية (BEV) ، والمركبات الكهربائية الهجينة (HEV) ، والمركبات الكهربائية الهجينة العاملة على التوصيل (PHEV) وفقًا للمواصفات المطلوبة لشركات تصنيع السيارات (OEM). أثناء دورات القيادة هذه ، يمكن إجراء التبريد المراقب للبطارية ، مما يحاكي الظروف الحرارية في السيارة. وبالإضافة إلى ذلك ، تضمن الغرف المناخية ظروفاً بيئية ثابتة أثناء التوصيف وتسمح بإجراء المحاكاة من أجل نطاق درجة حرارة السيارات الكامل الذي يغطي الظروف المناخية. براءات الاختراع يجوز استخدام براءات الاختراع لقمع تطوير أو نشر هذه التكنولوجيا. على سبيل المثال ، كانت براءات الاختراع ذات الصلة باستخدام خلايا هيدريد النيكل المعدنية في السيارات محتجزة من قبل فرع لشركة Chevron Corporation ، وهي شركة بترول ، احتفظت بحق النقض على أي بيع أو ترخيص لتكنولوجيا NiMH. البحث والتطوير والابتكار جوائز R & D Awards المرموقة لمجلة R & D 100 - وتسمى أيضًا "جوائز الأوسكار للاختراعات" - لعام 2008: حصل مختبر أرغون الوطني على جائزة EnerDel / Argonne بطارية ليثيوم أيون عالية الطاقة للمركبات الكهربائية الهجينة - وهو جهاز موثوق به للغاية وآمن للغاية وهو أخف وزنا وأكثر إحكاما وأكثر قوة ويدوم لفترة أطول من هيدريد النيكل والمعدن (Ni-MH) البطاريات الموجودة في السيارات الكهربائية الهجينة اليوم. مختبر لورانس بيركلي الوطني: بوليمر الكتروليتي نانوي هيكلي لبطاريات ليثيوم قابلة لإعادة الشحن - بوليمر الكتروليتي يمكّن من تطوير بطاريات الليثيوم المعدنية القابلة لإعادة الشحن مع طاقة محددة عالية بما يكفي "لتمكين تكنولوجيا النقل الكهربائية المدفوعة بالبطارية". مستقبل من المتوقع أن تحقق السيارات التي تعمل بالبطاريات (مثل نيسان ليف) مبيعات سنوية في عام 2020 تبلغ 100000 وحدة في الولايات المتحدة و 1.3 مليون في جميع أنحاء العالم - 1.8 في المائة من 71 مليون سيارة من المتوقع أن يتم بيعها في عام 2020. وهناك 3.9 مليون جهاز إضافي و وسيتم بيع السيارات الهجينة في جميع أنحاء العالم ، ليصل إجمالي سوق السيارات الكهربائية والهجين إلى حوالي 7 بالمائة من جميع السيارات المباعة في عام 2020. طورت Bolloré مجموعة قطع غيار السيارات الفرنسية سيارة مفهوم "Bluecar" باستخدام بطاريات ليثيوم بوليمر معدنية تم تطويرها من قبل شركة Batscap. كان نطاقها 250 كم وسرعة قصوى تبلغ 125 كم / ساعة.