یک پژوهش جدید بر پایه داده‌های واقعی خودروهای برقی نشان می‌دهد سبک رانندگی می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر سرعت فرسودگی باتری داشته باشد. طبق این مطالعه، تهاجمی‌ترین سبک رانندگی در مدل‌سازی پژوهشگران می‌تواند پس از هزار چرخه شارژ و تخلیه، کاهش ظرفیت باتری را به ۵۳.۲۲ درصد برساند؛ در حالی که این رقم برای سبک رانندگی اقتصادی ۲۱.۱۵ درصد برآورد شده است.
رانندگی تهاجمی چگونه به باتری خودروی برقی آسیب می‌زند؟
باتری‌های لیتیوم‌یونی خودروهای برقی به‌مرور زمان بخشی از ظرفیت اولیه خود را از دست می‌دهند. این فرایند طبیعی است و با افزایش سن و میزان استفاده از خودرو اتفاق می‌افتد، اما عوامل مختلفی می‌توانند سرعت آن را بیشتر کنند.
پژوهشگران دانشگاه شانگهای دیانجی در چین برای بررسی نقش سبک رانندگی، داده‌های واقعی ۱۵ خودروی برقی در شهر گوانگژو را که در طول سال ۲۰۲۲ جمع‌آوری شده بود، تحلیل کردند. این خودروها در شرایط شهری، برون‌شهری و بزرگراهی تردد داشتند و اطلاعات عملکرد آن‌ها هر ۱۰ ثانیه ثبت شده بود.
محققان سپس داده‌ها را در بازه‌های ۶۰ ثانیه‌ای بررسی کردند و عواملی مانند سرعت خودرو، جریان باتری، سطح شارژ، ولتاژ و دما را در نظر گرفتند.
پنج سبک رانندگی در این پژوهش بررسی شد
پژوهشگران بر اساس شدت شتاب‌گیری، ترمزگیری و میزان جریان موردنیاز باتری، رفتار رانندگان را به پنج گروه تقسیم کردند.
در یک سوی این طیف، رانندگی اقتصادی یا Eco-driving قرار داشت که شامل حرکات نرم‌تر و فشار کمتر بر باتری بود. در سوی دیگر، تهاجمی‌ترین سبک قرار داشت که با درخواست جریان بسیار بالا و واردکردن گشتاور زیاد، به‌ویژه در سرعت‌های پایین، همراه بود.
نکته مهم این است که تفاوت فقط به سرعت بالاتر مربوط نمی‌شد. حتی زمانی که میانگین سرعت گروه‌های مختلف مشابه بود، شدت استفاده از جریان الکتریکی در سبک رانندگی تهاجمی بسیار بیشتر بود.
تفاوت فشار واردشده به باتری چقدر بود؟
طبق داده‌های پژوهش، میانگین جریان RMS در سبک رانندگی اقتصادی حدود ۲۰.۵۶ آمپر بود؛ اما این مقدار در تهاجمی‌ترین گروه به ۶۶.۰۲ آمپر رسید.
به بیان ساده، شتاب‌گیری‌های شدید و تغییرات مکرر سرعت می‌توانند جریان بیشتری از باتری طلب کنند و فشار الکتریکی واردشده به سلول‌ها را افزایش دهند. پژوهشگران همچنین دریافتند که تهاجمی‌ترین سبک رانندگی در کوتاه‌مدت، حدود ۱۸.۴ برابر بیشتر از رانندگی اقتصادی با فرایندهای فرسایشی باتری مرتبط بود.
کاهش ظرفیت باتری در ۱۰۰۰ چرخه چقدر بود؟
مهم‌ترین بخش پژوهش به مدل‌سازی فرسودگی باتری مربوط می‌شود. محققان با استفاده از یک مدل aging، تأثیر سبک‌های مختلف رانندگی را بر ظرفیت باتری پس از ۱۰۰۰ چرخه شارژ و تخلیه محاسبه کردند.
نتایج به این صورت بود:
| سبک رانندگی | کاهش ظرفیت پیش‌بینی‌شده پس از ۱۰۰۰ چرخه |
|---|---|
| رانندگی اقتصادی | ۲۱.۱۵٪ |
| تهاجمی‌ترین سبک | ۵۳.۲۲٪ |
| نسبت کاهش ظرفیت | حدود ۲.۵ برابر |
بنابراین در مدل پژوهش، باتری خودرویی که با تهاجمی‌ترین سبک رانده می‌شود، می‌تواند حدود ۲.۵ برابر بیشتر از نمونه‌ای که با سبک اقتصادی رانده می‌شود، ظرفیت خود را از دست بدهد.
چرا شتاب‌گیری شدید برای باتری مضر است؟
وقتی راننده به‌صورت ناگهانی پدال گاز را فشار می‌دهد، موتور الکتریکی برای تولید گشتاور بیشتر به جریان بالاتری از باتری نیاز دارد. ترمزگیری و تغییرات شدید سرعت نیز می‌توانند الگوی جریان و شارژ باتری را به‌طور قابل‌توجهی تغییر دهند.
این فشارهای مکرر می‌توانند شرایط کاری باتری را سخت‌تر کنند. مطالعات دیگری نیز نشان داده‌اند که رفتار راننده، دما و نرخ تخلیه از جمله عواملی هستند که با فرایند فرسودگی باتری ارتباط دارند.
البته نمی‌توان گفت هر بار شتاب‌گیری شدید مستقیماً درصد مشخصی از عمر باتری را از بین میبرد؛ فرسودگی باتری فرایندی پیچیده است و به عوامل متعددی وابسته است.
اگر سبک رانندگی تغییر کند چه اتفاقی می‌افتد؟
پژوهشگران یک سناریوی دیگر را نیز مدل‌سازی کردند. در این حالت، سایر داده‌های رانندگی ثابت نگه داشته شد و تنها رفتار راننده از حالت تهاجمی به سبک اقتصادی تغییر کرد.
نتیجه نشان داد فشار کوتاه‌مدت واردشده به باتری می‌تواند حدود ۹۱.۳ درصد کاهش پیدا کند.
این نتیجه به این معنا نیست که با تغییر سبک رانندگی، عمر باتری دقیقاً ۹۱.۳ درصد افزایش پیدا می‌کند؛ بلکه نشان می‌دهد رفتار راننده می‌تواند تأثیر بسیار زیادی بر میزان استرس لحظه‌ای واردشده به باتری داشته باشد.
آیا این یعنی رانندگی سریع همیشه باتری را خراب می‌کند؟
خیر. یکی از نکات مهم پژوهش این است که سرعت به‌تنهایی معیار مناسبی برای ارزیابی فشار واردشده به باتری نیست.
در این مطالعه، تفاوت اصلی به شدت شتاب‌گیری، ترمزگیری و میزان جریان موردنیاز باتری مربوط بود. بنابراین رانندگی با سرعت ثابت در بزرگراه الزاماً معادل رانندگی تهاجمی شهری با شتاب‌گیری و ترمزگیری‌های مکرر نیست.
مطالعات پیشین نیز نشان داده‌اند که رفتار رانندگی تهاجمی می‌تواند مصرف انرژی خودروهای برقی را افزایش دهد؛ برای نمونه، یک پژوهش مبتنی بر رانندگی واقعی افزایش مصرف انرژی تا حدود ۱۶ درصد را در مقایسه با رانندگی آرام‌تر گزارش کرده است.
برای افزایش عمر باتری خودروی برقی چه کار کنیم؟
بر اساس نتایج این پژوهش، کاهش فشارهای شدید و مکرر روی باتری می‌تواند رویکرد مناسبی برای کاهش استرس آن باشد. در عمل، رانندگان می‌توانند چند عادت ساده را در نظر بگیرند:
- از شتاب‌گیری‌های ناگهانی و مکرر تا حد امکان پرهیز کنید.
- ترمزگیری و تغییر سرعت را نرم‌تر انجام دهید.
- در ترافیک، از تغییرات شدید و پی‌درپی سرعت خودداری کنید.
- به شرایط دمایی باتری توجه داشته باشید.
- برای استفاده روزمره، سبک رانندگی اقتصادی‌تری داشته باشید.
البته این توصیه‌ها به معنای آن نیست که راننده باید همیشه بسیار آهسته حرکت کند؛ هدف اصلی، کاهش فشارهای شدید و غیرضروری روی سامانه باتری است.
یک نکته مهم درباره نتایج این پژوهش
عدد ۵۳.۲۲ درصد کاهش ظرفیت، نتیجه مشاهده مستقیم فرسودگی ۱۵ خودرو پس از ۱۰۰۰ چرخه شارژ و تخلیه نیست. پژوهشگران این مقدار را با استفاده از مدل فرسودگی باتری و داده‌های مربوط به سبک‌های رانندگی محاسبه کرده‌اند. خود مقاله ScienceAlert نیز تأکید می‌کند که نرخ نهایی فرسودگی یک پیش‌بینی مدل است، نه نتیجه یک آزمایش هزارچرخه‌ای روی هر گروه.
به همین دلیل، نباید نتیجه گرفت که تمام خودروهای برقی با رانندگی تهاجمی دقیقاً ۵۳.۲۲ درصد از ظرفیت خود را پس از ۱۰۰۰ چرخه از دست خواهند داد.
جمع‌بندی
پژوهش جدید درباره تأثیر رانندگی تهاجمی بر باتری خودروهای برقی نشان می‌دهد سبک رانندگی می‌تواند سرعت فرسودگی باتری را به شکل محسوسی تغییر دهد. در مدل این مطالعه، کاهش ظرفیت باتری پس از ۱۰۰۰ چرخه برای تهاجمی‌ترین سبک ۵۳.۲۲ درصد و برای رانندگی اقتصادی ۲۱.۱۵ درصد برآورد شد؛ یعنی حدود ۲.۵ برابر اختلاف. با وجود این، این ارقام پیش‌بینی مدل هستند و نباید آن‌ها را برای تمام خودروهای برقی یکسان دانست.
منابع
- ScienceAlert
- Scientific Reports
- ScienceDirect
- SAE International
