Teknologi Kereta Elektrik Mengubah Industri Automotif Dunia

Fungsi kereta elektrik tidak sama seperti kereta yang menggunakan kuasa bahan api fosil seperti petrol atau diesel kerana kereta ini tidak mempunyai enjin pembakaran dalaman tradisional. Sebaliknya, kereta elektrik dilengkapi dengan satu atau lebih motor elektrik yang dikuasakan oleh pek bateri yang besar.

Sebuah kereta petrol mempunyai enjin pembakaran dalaman yang menghantar kuasanya ke roda melalui kotak gear. Kereta jenis ini menukarkan kuasa bahan api seperti petrol kepada tenaga, manakala kereta elektrik menggunakan kuasa elektrik yang berpunca daripada tenaga bateri yang telah disimpan.

Disebabkan oleh motor elektrik berupaya menghidupkan tork (daya pulasan) secara serta-merta, maka secara teorinya kereta elektrik mempunyai tahap pemacuan yang lebih baik daripada kereta petrol.

Tork merupakan daya kilasan atau daya motor yang berfungsi untuk memutarka objek pada suatu paksi. Dalam bentuk persamaan matematik, tork ialah daya yang didarab silang dengan panjang lengan tuas yang menyebabkan putaran.

Dalam perspektif yang lebih mudah sebagaimana yang ditulis oleh Mersita dalam penulisannya yang bertajuk Kuasa Kuda vs. Tork: Adakah Tork Itu Penting? yang tersiar dalam laman sesawang WapCar pada 27 Ogos 2020, tork diumpamakan sebagai daya seseorang yang hendak membuka penutup balang kaca.

Tangan orang dewasa sudah tentu mempunyai daya yang lebih tinggi untuk memulas penutup balang tersebut berbanding dengan tangan kanak-kanak. Semakin ketat penutup balang itu, semakin banyak tork yang perlu digunakan untuk membukanya.

Bagi sesebuah kereta pula, lebih tinggi tork itu bermakna enjin bagi kereta tersebut boleh menjana daya kilasan yang lebih tinggi untuk memusingkan roda kereta dan menjadikannya lebih cekap untuk dipandu dalam situasi yang mencabar seperti mendaki bukit, pemecutan tangkas dan ketika membawa muatan.

Tork perlu dibezakan dengan kuasa kuda. Dalam bahasa yang mudah difahami, tork penting untuk menangani masalah muatan berat, manakala kuasa pula penting untuk kelajuan.

Selain itu, apabila arus mengalir melalui motor elektrik, cas elektrik yang berkaitan menyebabkan dinamo berputar. Putaran di dalam medan magnet dalaman ini menyebabkan sesuatu yang dipanggil daya gerak elektrik balik (back emf) menentang voltan bekalan. Daya gerak elektrik balik umpama daya brek semula jadi yang terdapat di dalam enjin pembakaran dalaman tradisional.

Daya bersih keseluruhan yang dikenakan pada roda merujuk perbezaan antara voltan bekalan dengan daya gerak elektrik. Daya gerak elektrik balik adalah berkadar dengan kelajuan. Oleh itu, semakin tinggi kelajuan, semakin kecil daya bersih keseluruhan. Hal ini menunjukkan keluk tork mula berkurangan pada graf dinamometer kereta elektrik apabila motor elektrik kereta ditolak ke julat atas had prestasinya.

Ketika motor elektrik hendak dihidupkan, kelajuannya mungkin sangat kecil atau sifar sejak mula dihidupkan, yakni terdapat sedikit sahaja atau tiada daya gerak elektrik balik. Hal ini bermakna voltan bekalan pada ketika itu adalah sama dengan keluaran tork. Jika pendikit dinaikkan, voltan maksimum digunakan dan menyebabkan tork maksimum tersedia.

Faktor terpenting yang perlu diambil kira dalam mempertimbang penggunaan kereta elektrik ialah julat bateri. Faktor ini jugalah yang telah melonjakkan penjualan model kereta elektrik paling popular di dunia pada masa ini, iaitu Tesla yang menyumbang kepada 60 peratus jualan kereta model pengeluar tersebut.

Walaupun terdapat beberapa laporan mengenai kebakaran bateri, Tesla telah berulang kali menenggelamkan saingannya, iaitu pembuat kereta tradisional dengan meneroka teknologi baharu dan struktur yang lebih padat untuk mengimbangi isu awal dalam proses pembangunan bateri yang boleh dipercayai, ringkas, berteknologi tinggi dan tahan lama.

Sebagai contohnya, model Tesla S tidak seperti kenderaan elektrik lain yang menggunakan bateri bersaiz besar. Sebaliknya, kereta ini menggunakan sebanyak 7000 bateri ion litium bersaiz kecil yang berbentuk silinder dan disusun menjadi sebanyak 16 sel. Antara sel tersebut termasuklah tiub logam yang dipenuhi dengan bahan penyejuk glikol bagi memastikan bateri berada dalam keadaan sejuk dan dapat memanjangkan hayatnya.

Penggunaan sel individu yang lebih kecil dan bukannya sel tunggal yang besar bermakna penyejukan yang berkesan akan lebih terjamin. Kaedah ini meminimumkan titik panas terma dan mewujudkan taburan suhu yang berkesan ke seluruh kawasan.

Satu lagi sel bateri yang lebih berat dan dianggap sebagai kelebihan yang terdapat pada model Tesla S disimpan di bahagian bawah casis untuk merendahkan pusat graviti setiap kereta. Sel bateri ini berperanan meningkatkan pengendalian dan melindungi kereta semasa berlakunya kemalangan.

Motor elektrik yang terdapat pada kereta elektrik tidak bergantung pada struktur rumit sebagaimana kereta yang bergantung pada enjin pembakaran tradisional yang disebut sebagai enjin pembakaran dalam (ICE).

Struktur rumit yang dimaksudkan adalah kerana ICE memerlukan aci engkol dengan pemberat pengimbang untuk memaksa omboh bergerak melakukan putaran; roda tenaga untuk melancarkan output kuasa, motor arus terus untuk menghidupkan kuasa; alternator untuk memastikan bateri dicas; dan sistem penyejukan dalaman.

Sebaliknya, motor aruhan yang digunakan di dalam kenderaan elektrik hanya perlu bergantung pada dua bahagian utama, iaitu pemutar dan pemegun untuk menghasilkan gerakan putaran secara langsung yang jauh lebih kecil dan ringan daripada motor tradisional.

Jadual 1 Perbezaan utama antara motor aruhan dengan ICE.

Beberapa istilah penting yang perlu diketahui tentang kereta elektrik sebagaimana yang disarankan oleh Mohamad Hanif dalam penulisannya yang berjudul EV 101: Mari Kita Belajar Istilah Berkaitan Kereta Elektrik (EV) di laman sesawang Careta.my pada 15 Januari 2019 adalah seperti yang berikut:

Bateri Ion Litium
Bateri yang digunakan secara meluas dalam peranti mudah alih seperti telefon pintar dan komputer riba turut digunakan di dalam kenderaan elektrik.

Bateri ini merupakan komponen terpenting untuk menyimpan tenaga elektrik sebelum menyalurkannya kembali kepada sistem elektrik untuk menggerakkan kereta.

Terdapat cadangan daripada beberapa kerajaan di sesetengah negara yang menyarankan agar pengeluar memberikan jaminan bateri selama lapan tahun atau bagi 100 ribu kilometer atau yang mana-mana yang lebih dahulu.

Brek Regeneratif
Sistem yang berfungsi untuk memberhentikan kenderaan tetapi pada masa yang sama mampu memulihkan kuasa yang hilang ketika proses nyahpecutan dan pembrekan serta disalurkan kembali kepada pek bateri.

Sistem ini turut digelar sebagai pemanduan pedal tunggal (one pedal operation) dan digunakan pada model tertentu seperti Chevrolet Bolt EV dan Nissan Leaf.

Kilowatt per Jam (kWh)
Kilowatt per jam (kWh) merupakan unit pengukuran tenaga elektrik yang bersamaan dengan penggunaan tenaga yang dihasilkan oleh 1000 watt dalam masa satu jam. Kapasiti bateri kenderaan elektrik diukur dalam unit kWh. Satu kW adalah bersamaan dengan 1.34 kuasa kuda.

Proses Pengecasan
Proses ini terdiri daripada tiga tahap, iaitu tahap pertama menggunakan slot kuasa dinding standard 110 voltan yang memerlukan masa antara lapan jam hingga 24 jam untuk mengecas penuh bateri, yakni proses paling perlahan untuk mengecas sebuah kenderaan.

Tahap kedua pula kebanyakannya boleh diperoleh di tempat pengecasan umum seperti di pejabat dan pusat beli-belah dengan menggunakan litar elektrik berkuasa 240 voltan. Masa pengecasan juga lebih pantas berbanding dengan tahap pertama.

Seterusnya, tahap ketiga yang dikenali sebagai DC Fast Charging ialah cara yang paling pantas kerana kemampuannya mengecas bateri hingga 80 peratus dalam masa setengah jam sahaja.

Sementara itu, antara kelebihan yang dimiliki oleh kereta elektrik menurut Arziana Mohmad Azaman dalam penulisannya yang berjudul Kenapa Kita Perlu Guna Kereta Elektrik? yang disiarkan dalam Sinar Harian pada 10 Julai 2019 termasuklah kenderaan tersebut boleh dicaskan semula menggunakan soket rumah. Hal ini bermaksud bahawa alat pengecasnya boleh diserasikan dengan piawaian palam tiga pin; cas penuh boleh meliputi jarak yang agak jauh sebelum perlu dicaskan semula; dan tempoh penggunaan bekalan kuasa adalah sekitar 30 minit hingga lapan jam sebelum dicaskan semula.

Selain itu, penggunaan bekalan kuasa dapat menjimatkan sebanyak 69 peratus penjimatan kos pembelian petrol. Hal ini menjadikan pengguna kereta elektrik tidak perlu lagi berhadapan dengan situasi jangkaan kenaikan harga petrol sebanyak enam peratus pada setiap tahun serta menjimatkan sebanyak 64 peratus kos penyelenggaraan sebagaimana yang dihadapi oleh kenderaan yang menggunakan ICE.

Sebenarnya, jika ditelusuri dari sudut sejarah, pembangunan automotif berasaskan motor elektrik telah pun bermula sejak tahun 1828. Pada ketika itu, seorang warga Hungary bernama Ányos Jedlik berjaya mencipta model kereta kecil yang mirip kepada papan selaju yang dikuasakan oleh motor elektrik.

Pada tahun 1835, Profesor Sibrandus Stratingh daripada Groningen, Belanda bersama-sama pembantunya, Christopher Becker mencipta sebuah kereta elektrik berskala kecil yang dikuasakan oleh sel primer tetapi tidak boleh dicas semula.

Ahli fizik berbangsa Perancis, Gaston Planté pula telah berjaya mencipta sel asid plumbum pada tahun 1859 yang dianggap sebagai bateri pertama yang boleh dicaskan semula. Bateri inilah yang menjadi asas kepada bateri yang digunakan untuk menghidupkan kereta elektrik pada hari ini. Tidak banyak perubahan lain yang berlaku, kecuali aspek keselamatan bateri dan saiznya.

Bateri asid plumbum yang asal ini dikatakan sangat besar dan sukar untuk dialihkan. Namun dari sudut positif, bateri yang besar itu berupaya menghasilkan arus yang tinggi agar dapat menghasilkan tenaga elektrik untuk jangka masa yang panjang.

Walau bagaimanapun, seorang penginovasi dan usahawan daripada Jerman bernama Andreas Flocken telah diangkat sebagai pencipta kereta elektrik yang pertama berikutan kejayaannya membina sebuah kenderaan yang pertama di dunia dengan menggunakan empat roda yang digerakkan oleh motor elektrik. Kenderaan ini dikenali sebagai Flocken Elektrowagen pada tahun 1888.