Kereta elektrik

Kereta elektrik () ialah kereta yang digerakkan oleh satu atau lebih motor elektrik dengan menggunakan tenaga yang disimpan dalam bateri. Bateri tersebut boleh diisi semula di stesen pengecas yang boleh dipasang di rumah atau tempat awam. Kenderaan elektrik juga lebih senyap dan cekap bagi menggerakkan kenderaan berbanding enjin pembakaran dalam. 

Beberapa buah negara telah memberikan insentif untuk pemilik kereta elektrik seperti subsidi dan kredit cukai untuk mengalakkan pemilikan kereta elektrik.

Sejarah

Kenderaan elektrik awal
Pencipta kenderaan elektrik pertama tidak dapat dikenal pasti kerana beberapa pencipta telah diberikan penghargaan. Pada 1828, Ányos Jedlik dari Hungary telah membina model kereta berskala kecil yang digerakkan oleh motor elektrik rekaannya. Antara tahun 1832 hingga 1839 (tahun sebenar tidak dapat dipastikan), Robert Anderson dari Scotland membina gerabak berkuasa elektrik. Pada 1835, Professor Stratingh dari Bandar Duct, Groningen, Belanda telah melukis rekaan model kereta elektrik dan dibina oleh pembantunya Christopher Becker. Pada tahun 1835 juga, Thomas Davenport telah membina sebuah kereta elektrik kecil di Amerika Syarikat. 

Pada 1842, Thomas Davenport dan Robert Davidson, seorang lelaki Scotland menigkatkan keupayaan kereta elektrik dengan menggunakan bateri yang mempunyai tempoh hayat yang lebih lama dan lebih berkuasa. Walaupun dengan kemajuan ini, kereta elektrik kurang popular kerana bateri yang digunakan tidak boleh dicas semula dan tidak mempunyai jarak pemanduan yang jauh sebelum perlu ditukar. 

Dengan penciptaan bateri boleh dicas semula pada tahun 1865 oleh seorang lelaki Perancis, Gaston Plante, dan kemajuan oleh Camille Faure pada 1881, hal ini telah menyebabkan kereta elektrik menjadi lebih praktikal.

Kereta elektrik praktikal yang pertama telah dihasilkan pada 1880-an. Pada bulan November 1881, Gustave Trouvé mempamerkan kereta elektriknya di "Exposition internationale d'Électricité de Paris". 

Pada 1884, lebih 20 tahun sejak penghasilan Ford Model T, Thomas Parker telah menghasilkan kereta elektrik pengeluaran besar-besaran di Wolverhampton menggunakan bateri berkapasiti tinggi yang direka khas olehnya. Namun, satu-satunya pendokumenanya ialah sekeping gambar dari 1895. "Flocken Elektrowagen" ciptaan Andreas Flocken pada 1888 dikenal pasti sebagai kereta elektrik pertama yang sebenar.

Pada 1897, kereta elektrik digunakan secara komersial sebagai teksi di Britain dan Amerika Syarikat. Di London, Teksi Elektrik Walter Bersey merupakan teksi bergerak sendiri yang pertama yang mana majoriti teksi pada masa itu ditarik oleh kuda. Di Bandar New York, 12 teksi hansom dan satu teksi brougham telah diubah suai untuk menggunakan elektrik yang berasaskan reka bentuk Electrobat II yang merupakan sebahagian projek yang dibiayai oleh Syarikat Bateri Simpanan Elektrik dari Philadelphia. Pada abad ke-20, penghasil utama kenderaan elektrik di Amerika Syarikat ialah Anthony Elektrik, Baker, Columbia, Anderson, Edison, Riker, Milburn, Bailey Elektrik, Detroit Elektrik dan lain-lain. Kereta elektrik lebih senyap berbanding kereta petrol dan tidak memerlukan penukaran gear.

Terdapat enam kereta elektrik yang telah memecahkan rekod kelajuan dunia di atas darat dengan yang terakhir ialah kereta La Jamais Contente yang dibina di Belgium pada 1899. Kereta tersebut dipandu oleh Camille Jenatzy pada 29 April 1899 dan telah memecahkan rekod 100 km/j (62 batu/j) dengan mencapai kelajuan 105.88 km/j (65.79 batu/j)

Kereta elektrik merupakan jenis kereta yang popular antara 1890-an hingga 1920-an berbanding kereta petrol. Kemerosotan penggunaan kereta elektrik berlaku kerana kemajuan enjin pembakaran dalam dan penghasilan besar-besaran kereta petrol dan diesel yamg lebih murah. Tempoh pengisisan semula yang lebih cepat juga menggalakkan pembelian kereta petrol. Walau bagaimanapun, penciptaan motor penghidup elektrik pada 1912 telah menyebabkan enjin pembakaran dalam menjadi popular kerana memudahkan proses menghidupkan enjin yang lebih sukar seperti memutarkan menggunakan tangan.

Kereta elektrik moden
Kemunculan teknologi semikonduktor logam oksida (Metal-Oxide-Semiconductor, MOS) mengakibatkan kemajuan kenderaan elektrik moden. MOSFET (MOS field-effect-transistor atau transistor MOS) yang dicipta oleh Mohamed M. Atalla dan Dawon Kahng di Bell Labs pada 1959 yang menyebabkan penghasilan power MOSFET oleh Hitachi pada 1969 dan pemproses mikro dalam sekeping cip oleh Federico Faggin, Marcian Hoff, Masatoshi Shima dan Stanley Mazor di Intel pada 1971. Power MOSFET dan pengawal mikro, sejenis pemproses mikro sekeping cip, menyebabkan kemajuan yang signifikan dalam teknologi kenderaan. Penukar kuasa MOSFET membenarkan operasi pada kekerapan penukaran yang tinggi, memudahkan pemanduan, mengurangkan pembaziran kuasa dan mengurangkan harga secara signifikan, manakala pemproses mikro mampu mengawal kesemua aspek pengawalan pemanduan dan menguruskan bateri. Penciptaan bateri ion litium oleh John Goodenough, Rachid Yazami dan Akira Yoshino pada 1980 membenarkan kereta elektrik digunakan untuk perjalanan jarak jauh.

Pada awal 1990-an, Badan Sumber Udara California (CARB) memulakan pengesaan untuk kenderaan lebih efisen dan kurang pencemaran dengan matlamat utama untuk berubah kepada kenderaan sifar pencemaran seperti kenderaan elektrik. Tambahan pula, pada tahun 1992, pihak Kongres Amerika meluluskan Akta Polisi Kecemasan Kebangsaan yang ditandatangani oleh Presiden Bush yang menyatakan antara lain bahawa penggunaan petrol di A.S. akan dikurangkan sehingga sepuluh peratus menjelang tahun 2000 dan tiga puluh peratus menjelang 2030. Pembuat kereta mula mengeluarkan model elektrik termasuk Chrysler TEVan, Ford Ranger EV, GM EV1 dan S10 EV, Honda EV Plus, Nissan Altra EV dan Toyota RAV4 EV sebagai maklum balas. Syarikat Electricar dan Solectria dari Amerika Syarikat menghasilkan kereta elektrik AC 3 Fasa dengan bantuan GM, Hughes dan Delco. Kereta awal ini lama-kelamaan dikeluarkan dari pasaran Amerika Syarikat.

Pada 2004, Tesla Motors memulakan penghasilan Tesla Roadster yang dikeluarkan pada 2008. Kereta tersebut merupakan kereta elektrik sepenuhnya yang sah digunakan di lebuh raya yang pertama untuk menggunakan bateri ion litium dan kereta elektrik pengeluaran yang pertama untuk menempuh lebih 320 km dengan setiap pengecasan. Mitsubishi i-MiEV yang dilancarkan pada 2009 di Jepun merupakan kereta elektrik ertama untuk menjual lebih 10,000 unit (termasuk model yang dijual di Eropah sebagai Citroën C-Zero dan Peugeot iOn) pada Februari 2011. Beberapa bulan selepas itu, Nissan Leaf yang dilancarkan pada 2010 melepasi rekod jualan i-MiEV sebagai kereta elektrik terlaris.
 
Bermula pada 2008, peningkatan dalam penghasilan kereta elektrik berlaku akibat kemajuan bateri dan keinginan untuk mengurangkan pembebasan gas rumah hijau dan meningkatkan kualiti udara di kawasan bandar.

Pada Julai 2019, Majalah Motor Trend yang berasas di Amerika Syarikat menganugerahi kereta Tesla Model S sebagai kereta terunggul tahun tersebut. Pada Mac 2020, Tesla Model 3 telah mengatasi Nissan Leaf untuk menjadi kereta elektrik terlaris di dunia dengan 500,000 unit dijual. Nissan Leaf melepasi 500,000 jualan pada Disember 2020. Pada Jun 2021, kereta tersebut telah melepasi jualan sebanyak 1,000,000 di seluruh dunia.

Ekonomi

Kos pemilikan
Pada 2020, kos untuk memiliki kereta elektrik di Amerika Syarikat adalah lebih rendah berbanding kereta petrol yang setara disebabkan kos pengisian semula dan penyelengaraan yang lebih rendah.

Lebih tinggi jarak yang dipandu setiap tahun, lebih berkemungkinan jumlah kos pemilikan kereta elektrik menjadi lebih rendah berbanding kereta petrol setara. Jarak pertengahan berbeza mengikut negara dan bergantung kepada cukai, subsidi dan kos penjanaan tenaga yang berbeza. Di beberapa negara, perbezaan boleh wujud antara bandar kerana bandar berbeza mengenakan caj berbeza untuk memasukinya; sebagai contoh, bandar London mengenakan caj yang lebih tinggi pada kereta petrol berbanding Birmingham.

Kos pembelian
Beberapa kerajaan nasional dan setempat telah memberikan insentif kepada kereta elektrik untuk mengurangkan harga penjualan kereta elektrik dan kenderaan yang dicas.

Apabila mereka bentuk kereta elektrik, pengeluar akan mendapati bahawa untuk pengeluaran rendah, pengubahsuaian platform sedia ada adalah lebih murah kerana kos penghasilan yang lebih rendah; walau bagaimanapun, untuk pengeluaran tinggi, platform yang tersendiri dipilih untuk mengoptimumkan reka bentuk dan kos. Pada 2020, bateri kereta elektrik ialah sesuku daripada jumlah kos kereta elektrik. Harga penjualan dijangka untuk jatuh lebih rendah daripada kereta petrol baharu apabila kos bateri jatuh bawah $100 setiap kWh.

Sewaan atau langganan amat popular di sesetengah negara, bergantung kepada cukai dan subsidi, dan kereta hujung sewaan telah mengembangkan pasaran kereta terpakai.

Kos pengoperasian
Tenaga elektrik akan mempunyai kos yang lebih rendah berbanding petrol bagi setiap kilometer yang dilalui, namun tarif elektrik berbeza mengikut negara, kawasan serta waktu kereta dicas. Penjimatan juga berubah-ubah mengikut harga petrol yang berbeza.

Kos pembuatan
Kos tertinggi dalam pembuatan kereta elektrik ialah baterinya. Harganya berkurang daripada €600 (RM 2,616.60) setiap kWh pada 2010, kepada €170 (RM 811.04) pada 2017, kepada €100 (RM 470.72) pada 2019.

Aspek alam sekitar

Kereta elektrik mempunyai beberapa kelebihan berbanding kereta petrol, termasuk pengurangan signifikan pencemaran udara tempatan, kerana tidak membebaskan bahan pencemar secara terus.

Bergantung kepada cara penghasilan elektrik dan sumber tenaga elektrik untuk mengecas kenderaan, pembebasan bahan pencemar dapat dialihkan dari kawasan bandar ke kawasan stesen janakuasa yang menghasilkan tenaga elektrik serta kilang yang menghasilkan kereta tersebut dan pengangkutan bahan untuk membina kereta tersebut. Jumlah karbon dioksida yang dibebaskan bergantung kepada pembebasan karbon dioksida dari stesen janakuasa dan kecekapan kereta tersebut. Bagi tenaga elektrik dari grid tenaga, pembebasan amat bergantung kepada kawasan, kehadiran sumber tenaga boleh diperbaharui dan kecekapan penjanaan daripada bahan api fosil. 

Bergantung kepada cara penghasilan elektrik dan sumber tenaga elektrik untuk mengecas kenderaan, pembebasan bahan pencemar dapat dialihkan dari kawasan bandar ke kawasan stesen janakuasa yang menghasilkan tenaga elektrik serta kilang yang menghasilkan kereta tersebut dan pengangkutan bahan untuk membina kereta tersebut. Jumlah karbon dioksida yang dibebaskan bergantung kepada pembebasan karbon dioksida dari stesen janakuasa dan kecekapan kereta tersebut. Bagi tenaga elektrik dari grid tenaga, pembebasan amat bergantung kepada kawasan, kehadiran sumber tenaga boleh diperbaharui dan kecekapan penjanaan dari bahan api fosil.

Kereta elektrik juga membebaskan zarahan dari tayar dan penghausan brek, walau bagaimanapun pembrekan jana semula bermaksud kurang habuk brek. Penyumberan bahan api fosil (pelantar minyak ke tangki petrol) menyebabkan pencemaran yang lebih teruk di samping penggunaan sumber semasa proses mengekstrak dan memproses minyak mentah termasuk menggunakan tenaga elektrik yang banyak.

Kos memasang infrastruktur pengecasan telah dianggarkan untuk  dibayar oleh penjimatan kos perubatan dalam tempoh kurang dari 3 tahun.

Berdasarkan kajian yang dibuat pada 2020, menyeimbangi bekalan dan permintaan litium untuk keseluruhan abad ke-21 ini memerlukan sistem kitar semula yang bagus dan integrasi kenderaan ke grid yang cekap.

Kerisauan tentang impak alam sekitar
Beberapa aktivis dan journalis menunjukkan kebimbangan terhadap kurangnya kesan yang diberikan oleh kereta elektrik dalam menyelesaikan isu perubahan iklim berbanding dengan kaedah lain yang kurang popular. Kebimbangan ini berpusat pada kewujudan pengangkutan yang lebih cekap dan  kurang membebaskan karbon seperti pengangkutan seperti transit massa dan e-skuter serta penyambungan sistem yang diutamakan untuk kereta

Prestasi
Motor elektrik dapat memberikan nisbah kuasa ke berat (PWR) yang tinggi. Bateri boleh direka membekalkan arus elektrik yang diperlukan untuk menampung motor tersebut. Motor elektrik mempunyai lengkungan tork yang rata hingga sifar kelajuan. Untuk memudahkan pengguna serta meningkatkan kebolehpercayaan, kereta elektrik menggunakan kotak gear nisbah tetap dan tidak mempunyai klac. 

Kebanyakan kereta elektrik mempunyai pecutan yang lebih tinggi berbanding kereta petrol yang sederhana disebabkan oleh pengurangan geseran rangkaian pemacu dan tork motor elektrik yang dibekalkan dengan cepat.

Kereta elektrik juga boleh menggunakan konfigurasi sambungan terus motor ke roda yang meningkatkan kuasa sedia ada. Dengan pemasangan motor secara terus kepada setiap tayar membenarkan motor tersebut digunakan untuk bergerak serta memperlahankan kenderaan. 
Kereta elektrik yang tidak mempunyai gandar, transmisi atau gear pembeza boleh mengurangkan inersia pemacu rangkaian.

Kecekapan tenaga

Enjin pembakaran dalam mempunyai had termodinamik kepada kecekapannya yang ditunjukkan sebagai peratus tenaga yang digunakan untuk menggerakkan kenderaan berbanding yang dihasilkan oleh pembakaran bahan api. Enjin petrol hanya menggunakan 15% daripada jumlah tenaga dalam bahan api untuk menggerakkan kereta; enjin diesel boleh mencapai kecekapan sehingga 20% manakala kereta elektrik mempunyai kecekapan sehingga 69-72%, jika dibandingkan dengan tenaga kimia yang disimpan, atau sekitar 59-62% jika dibandingkan dengan jumlah tenaga yang diperlukan untuk mengecas semula.

Motor elektrik adalah lebih cekap berbanding enjin pembakaran dalam untuk menukar tenaga yang disimpan untuk membawa kenderaan. Walau bagaimanapun, motor elektrik mempunyai kecekapan yang tidak konsisten pada kelajuan yang berbeza. Untuk mengelakkan kehilangan kecekapan, sesetengah kereta dipasang dengan dua motor elektrik dengan satu motor dioptimumkan untuk kelajuan rendah, dan motor kedua yang khas untuk kelajuan tinggi. Sistem elektronik akan memilih motor yang mempunyai kecekapan terbaik bagi kelajuan semasa serta pecutan. 
Pembrekan janaan semula dalam kebanyakan kereta elektrik berupaya untuk mengembalikan sebanyak satu per lima daripada tenaga yang hilang semasa membrek.

Pemanasan dan penyejukan kabin
Walaupun pemanasan boleh dibekalkan dengan elemen pemanas, kecekapan pemanasan yang lebih tinggi serta keupayaan penyejukan boleh diperoleh dengan pam haba berbalik seperti dalam Nissan Leaf.Sistem penyejukan simpangan koefisien suhu positif juga dilihat sebagai alternatif yang menarik kerana kemudahannya. Sistem ini diguna pakai pada Tesla Roadster 2008.

Untuk mengelakkan pengurangan jarak pemanduan berbanding penggunaan tenaga bateri untuk pemanasan, sesetengah kereta membenarkan kabin dipanaskan semasa kereta sedang dicas. Antara contoh, Nissan Leaf, Mitsubishi i-MiEV, Renault Zoe dan Kereta Tesla boleh dipanaskan terlebih dahulu semasa pengecasan.

Sesetengah kereta elektrik seperti Citroën Berlingo Electrique menggunakan sistem pemanas tambahan tetapi mengorbankan gelaran "hijau". Penyejukan kabin boleh ditambah baik dengan penggunaan panel suria, kipas atau penyejuk USB atau membenarkan udara luar memasuki kereta semasa meletakkan kenderaan.

Bateri

Bateri ion litium biasanya digunakan untuk menyimpan tenaga kerana mempunyai ketumpatan kuasa dan tenaga. Namun, bateri dengan komposisi kimia yang berbeza mula digunakan seperti bateri litium besi fosfat yang tidak bergantung kepada kobalt dan nikel yang terhad. Oleh itu, bateri yang dihasilkan adalah lebih murah. Jika anda mempunyai masalah dengan bateri kereta, segera semak di tempat yang dipercayai, salah satunya di kedai bateri kereta.

Pengecasan

Penyambungan
Kebanyakan kereta elektrik menggunakan sambungan berwayar untuk membekalkan tenaga elektrik untuk mengecas. Palam pengecas kereta elektrik tidak seragam antara pengeluar kenderaan. Walau bagaimanapun, penyesuai palam membenarkan kereta menggunakan pengecas yang berbeza.

Penyambung Jenis 2 ialah palam yang paling biasa digunakan, namun versi berbeza digunakan di China dan Eropah.

Penyambung Jenis 1 (dikenali sebagai SAE J1772) biasanya digunakan di Amerika Syarikat dan jarang dijumpai di tempat lain kerana tidak membenarkan pengecasan tiga fasa.

Pengecas tanpa wayar, samada untuk kereta yang diletakkan atau sebagai jalan raya elektrik jarang-jarang dijumpai, tetapi digunakan di beberapa bandar untuk teksi.

Pengecasan di rumah
Kereta elektrik biasanya dicas semalaman menggunakan stesen pengecas rumah yang dipasang di dalam garaj atau di luar rumah. Kebiasaannya pengecas ini mempunyai kuasa sebanyak 7kW, namun bukan semua mempunyai pengecasan pintar. Berbanding dengan kenderaan bahan api fosil, keperluan untuk mengisi semula menggunakan infrastruktur awam berkurang kerana terdapat peluang untuk mengecas di rumah. Pengecasan dari palam standard rumah boleh dilakukan tetapi amat perlahan.

Pengecasan di tempat awam
Stesen pengecasan awam adalah lebih pantas daripada pengecas rumah, dengan kebanyakan pengecas membekalkan arus terus untuk mengelakkan had kuasa apabila menukarkan daripda arus ulang-alik ke arus terus dengan yang terpantas membekalkan 350kW kuasa.

Sistem pengecas gabungan (CCS) merupakan standard pengecasan yang paling meluas, manakala standard GB/T 27930 digunakan di China dan CHAdeMO di Jepun. Amerika Syarikat pula tidak mempunyai standard yang ditetapkan, dengan campuran stesen pengecas CCS, Superpengecas Tesla dan CHAdeMO.

Mengecas semula kereta elektrik di stesen pengecasan awam mengambil masa lebih lama berbanding mengisi semula kereta bahan api fosil. Kelajuan kereta dapat dicas bergantung kepada kuasa yang dapat dibekalkan oleh stesen pengecas dan diterima oleh kereta tersebut. Menyambung kereta yang mampu menggunakan pengecasan pantas membolehkan kereta tersebut dicas semula ke 80% dalam 15 minit. Kenderaan dan stesen yang lebih perlahan boleh mengambil masa 2 jam untuk ke 80%. Seperti telefon pintar, 20% yang terakhir mengambil masa lebih lama kerana sistem diperlahankan untuk mengecas bateri dengan selamat dan mengelak kerosakan.

Sesetengah syarikat membina stesen penukaran bateri untuk mengurangkan tempoh efektif mengecas.

Kawalan
, kebanyakan kereta elektrik mempunyai sistem kawalan yang serupa dengan kereta konvensional. Walaupun motor disambung secara kekal kepada roda menggunakan gear bernisbah tetap dan tidak mempunyai tuas parkir, mod "P" dan "N" masih wujud pada panel pilihan. Motor akan dimatikan pada "N" dan brek dipasang pada mod "P".

Pada sesetengah kereta, motor elektrik akan berputar dengan perlahan untuk memberikan kesan pergerakan yang serupa dengan kereta penghantaran automatik.

Kenderaan elektrik biasanya dipasang dengan pembrekan janaan yang memperlahankan kenderaan dan mengecas bateri dengan sedikit. Sistem pembrekan janaan juga mengurangkan penggunaan brek konvensional lalu mengurangkan kehausan brek dan kos penyelenggaraan.

Keselamatan

Isu keselamatan berkaitan kereta elektrik kebanyakannya dikendalikan menggunakan standard ISO 6469. Dokumen ini dibahagikan kepada tiga bahagian berkaitan isu spesifik :

 Penyimpanan tenaga elektrik atas kenderaan (bateri)
 Sistem keselamatan dan perlindungan daripada kemalangan
 Perlindungan individu terhadap bahaya elektrikal

Risiko kebakaran
Seperti kereta enjin pembakaran dalam, kereta elektrik boleh terbakar selepas kemalangan atau kerosakan mekanikal. Insiden kebakaran kenderaan elektrik pasang masuk pernah berlaku. Kebakaran yang disebabkan kemalangan moden pertama dilaporkan di China pada Mei 2012, selepas kereta berkelajuan tinggi merempuh teksi BYD e6 di Shenzhen.

Keselamatan kenderaan
Berat bateri menyebabkan kereta elektrik lebih berat berbanding kenderaan petrol yang setara. Semasa pelanggaran, penumpang kenderaan berat secara purata akan mengalami kecederaan yang kurang serta tidak serius berbanding penumpang kenderaan yang lebih ringan. Oleh itu, berat tambahan meningkatkan keselamatan penumpang. Bergantung kepada kedudukan bateri dipasang di dalam kereta, pusat graviti kereta tersebut akan direndahkan. Dengan ini, kestabilan pemanduan dapat ditingkatkan lantas mengurangkan risiko kemalangan disebabkan kehilangan kawalan.

Rujukan

 
Teknologi mampan