گرمای تابستان ایران، با دمای بالای ۴۰ درجه سانتی‌گراد، عملکرد باتری‌های لیتیوم‌یونی خودروهای برقی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این شرایط محیطی، از عمر باتری تا کارایی سیستم‌های خنک‌کننده، چالش‌های فنی متعددی ایجاد می‌کند و بررسی دقیق این تأثیرات و راهکارهای مدیریت آن، برای حفظ عملکرد بهینه خودروهای برقی در ایران ضروری است.

به گزارش پایگاه خبری اسب بخار، گرمای شدید تابستان در ایران، به‌ویژه در شهرهایی که دمای هوا به ۴۰ تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، بر عملکرد باتری‌های لیتیوم‌یونی خودروهای برقی تأثیرات قابل‌توجهی دارد. باتری‌های لیتیوم‌یونی، که معمولاً با ظرفیت ۴۰ تا ۱۰۰ کیلووات‌ساعت طراحی می‌شوند، برای تأمین نیروی موتورهای برقی با توان ۱۰۰ تا ۶۰۰ کیلووات استفاده می‌شوند.

این باتری‌ها در دمای بهینه ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد بهترین عملکرد را دارند، اما گرمای بالاتر از ۴۰ درجه می‌تواند واکنش‌های شیمیایی داخل باتری را تسریع کند و به کاهش ظرفیت و عمر مفید آن منجر شود.

دمای بالا باعث افزایش نرخ تخلیه خودبه‌خود (Self-Discharge Rate) باتری می‌شود، که به معنای از دست رفتن شارژ بدون استفاده از خودروست. در دمای ۴۰ درجه، نرخ تخلیه خودبه‌خود می‌تواند تا ۵ درصد در ماه افزایش یابد، در حالی که در دمای ۲۵ درجه این نرخ معمولاً کم‌تر از ۲ درصد است. این پدیده، برد پیمایشی خودرو را کاهش می‌دهد، به‌طوری که یک باتری با برد اسمی ۴۰۰ کیلومتر (براساس استاندارد WLTP) ممکن است در گرمای ایران تا ۱۰ درصد برد کم‌تری ارائه دهد. همچنین، گرمای شدید می‌تواند مقاومت داخلی باتری (Internal Resistance) را افزایش دهد، که منجر به کاهش راندمان انتقال انرژی و تولید گرمای اضافی هنگام شارژ یا تخلیه می‌شود.

سیستم‌های مدیریت باتری (BMS) در خودروهای برقی برای تنظیم دما و جلوگیری از آسیب طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها از حسگرهای دمایی برای نظارت بر سلول‌های باتری استفاده می‌کنند و در صورت افزایش دما به بیش از ۴۵ درجه، توان خروجی موتور را محدود می‌کنند تا از گرمای بیش از حد (Thermal Runaway) جلوگیری شود.

گرمای بیش از حد، که در دماهای بالای ۶۰ درجه رخ می‌دهد، می‌تواند به واکنش‌های شیمیایی غیرقابل‌کنترل منجر و در موارد نادر باعث آتش‌سوزی باتری شود. در ایران، جایی که دمای محیط در تابستان به آستانه‌های بحرانی نزدیک می‌شود، این سیستم‌ها تحت فشار بیش‌تری قرار دارند.

چالش‌های سیستم خنک‌کننده باتری

خنک‌سازی باتری در گرمای ایران یکی از چالش‌های اصلی است. خودروهای برقی از دو نوع سیستم خنک‌کننده استفاده می‌کنند؛ خنک‌کننده هوا (Air-Cooled) و خنک‌کننده مایع (Liquid-Cooled).

سیستم‌های خنک‌کننده هوا، که در برخی خودروهای اقتصادی‌تر رایج‌اند، در دمای بالای ۴۰ درجه کارایی محدودی دارند، زیرا اختلاف دمایی بین هوای محیط و باتری برای انتقال حرارت کافی نیست. سیستم‌های خنک‌کننده مایع، که با استفاده از مایع خنک‌کننده و رادیاتورهای اختصاصی کار می‌کنند، در این شرایط مؤثرتر هستند. این سیستم‌ها معمولاً باتری را در دمای ۲۵ تا ۳۵ درجه نگه می‌دارند، اما در گرمای شدید، پمپ‌های خنک‌کننده و کمپرسورها باید با توان بالاتری کار کنند، که مصرف انرژی باتری را تا ۱۵ درصد افزایش می‌دهد.

شارژ سریع (DC Fast Charging) نیز در گرمای بالا چالش‌برانگیز است. جایگاه‌های شارژ سریع با توان ۵۰ تا ۱۵۰ کیلووات، دمای باتری را هنگام شارژ تا ۵۰ درجه افزایش می‌دهند. در ایران، که جایگاه‌های شارژ اغلب فاقد سیستم‌های خنک‌کننده محیطی هستند، این افزایش دما می‌تواند به سلول‌های باتری فشار وارد کند. سیستم‌های مدیریت باتری معمولاً جریان شارژ را در دماهای بالا کاهش می‌دهند، که زمان شارژ را از ۳۰ دقیقه به ۴۵ دقیقه یا بیش‌تر افزایش می‌دهد. این محدودیت، به‌ویژه در جاده‌های بین‌شهری با جایگاه‌های محدود، می‌تواند مشکل‌ساز باشد.

تأثیر گرما بر عمر باتری

عمر باتری‌های لیتیوم‌یونی، که معمولاً ۸ تا ۱۰ سال یا ۱,۵۰۰ تا ۲,۰۰۰ چرخه شارژ تخمین زده می‌شود، در گرمای شدید کاهش می‌یابد. دمای مداوم بالای ۴۰ درجه می‌تواند نرخ تخریب شیمیایی الکترولیت‌های باتری را تا ۲۰ درصد افزایش دهد، که به کاهش ظرفیت اسمی (SOH یا State of Health) منجر می‌شود.

برای مثال، یک باتری با ظرفیت اولیه ۸۰ کیلووات‌ساعت ممکن است پس از ۳ سال استفاده در گرمای ایران، تا ۱۰ کیلووات‌ساعت از ظرفیت خود را از دست بدهد. این کاهش ظرفیت، برد پیمایشی و ارزش خودرو را در بازار دست‌دوم کاهش می‌دهد.

راهکارهای فنی برای مدیریت گرما

برای مدیریت تأثیر گرما، پارک خودرو در سایه یا پارکینگ‌های سرپوشیده توصیه می‌شود، زیرا دمای کابین در آفتاب می‌تواند به ۶۰ درجه برسد و باتری را تحت فشار قرار دهد. استفاده از کاورهای بازتاب‌دهنده نور نیز دمای کابین را تا ۲۰ درجه کاهش می‌دهد.

هنگام شارژ، انتخاب جایگاه‌های دارای سایه‌بان یا سیستم‌های تهویه می‌تواند دمای باتری را کنترل کند. بررسی منظم سیستم خنک‌کننده باتری، شامل مایع خنک‌کننده و فیلترهای هوا، هر ۲۰,۰۰۰ کیلومتر ضروری است تا از انسداد یا کاهش کارایی جلوگیری شود.

همچنین، محدود کردن استفاده از شارژ سریع در دماهای بالای ۴۰ درجه می‌تواند به حفظ سلامت باتری کمک کند. شارژ کند (AC Charging) با توان ۷ تا ۲۲ کیلووات، که گرمای کم‌تری تولید می‌کند، گزینه بهتری در تابستان است.

تنظیمات سیستم مدیریت باتری برای محدود کردن شارژ به ۸۰ درصد ظرفیت نیز می‌تواند فشار حرارتی را کاهش دهد و عمر باتری را افزایش دهد.

در نهایت، رانندگان باید از رانندگی طولانی در سرعت‌های بالا (بیش از ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت) در گرما اجتناب کنند، زیرا این شرایط مصرف انرژی و دمای باتری را افزایش می‌دهد.

نوشته تأثیر گرمای شدید ایران بر باتری خودروهای برقی چیست؟/ مراقب خطرات باشید اولین بار در اسب بخار. پدیدار شد.

source