العديد من التقنيات المتقدمة تغير حياتنا كل يوم. ظهور ونمومركبة كهربائية (EV)يعد هذا مثالًا رئيسيًا على مدى تأثير هذه التغييرات على حياتنا العملية، وعلى حياتنا الشخصية.
يؤدي التقدم التكنولوجي والضغوط التنظيمية البيئية على مركبات محرك الاحتراق الداخلي (ICE) إلى زيادة الاهتمام بسوق السيارات الكهربائية. تقدم العديد من شركات تصنيع السيارات الراسخة نماذج جديدة من السيارات الكهربائية، جنبًا إلى جنب مع الشركات الناشئة الجديدة التي تدخل السوق. ومع مجموعة مختارة من الماركات والموديلات المتاحة اليوم، وغيرها الكثير في المستقبل، فإن احتمال قيامنا جميعًا بقيادة السيارات الكهربائية في المستقبل أصبح أقرب إلى الواقع من أي وقت مضى.
تتطلب التكنولوجيا التي تشغل المركبات الكهربائية اليوم العديد من التغييرات مقارنة بالطريقة التي يتم بها تصنيع المركبات التقليدية. تتطلب عملية بناء المركبات الكهربائية نفس القدر من الاهتمام بالتصميم الذي تتطلبه جماليات السيارة نفسها. يتضمن ذلك خطًا ثابتًا من الروبوتات المصممة خصيصًا لتطبيقات المركبات الكهربائية - بالإضافة إلى خطوط إنتاج مرنة مع روبوتات متنقلة يمكن تحريكها داخل وخارج الخط في نقاط مختلفة من الخط حسب الحاجة.
سنتناول في هذا العدد التغييرات اللازمة لتصميم وتصنيع المركبات الكهربائية بكفاءة اليوم. سنتحدث عن مدى اختلاف العمليات وإجراءات الإنتاج عن تلك المستخدمة في تصنيع المركبات التي تعمل بالغاز.
التصميم والمكونات وعمليات التصنيع
على الرغم من أن الباحثين والمصنعين يتابعون تطوير السيارات الكهربائية بقوة في أوائل القرن العشرين، إلا أن الاهتمام توقف بسبب انخفاض تكلفة المركبات التي تعمل بالبنزين والمنتجة بكميات كبيرة. تضاءلت الأبحاث منذ عام 1920 حتى أوائل الستينيات عندما خلقت القضايا البيئية المتعلقة بالتلوث والخوف من استنزاف الموارد الطبيعية الحاجة إلى وسيلة أكثر صديقة للبيئة للنقل الشخصي.
شحن السيارة الكهربائيةتصميم
تختلف المركبات الكهربائية اليوم كثيرًا عن المركبات التي تعمل بالبنزين (محرك الاحتراق الداخلي). وقد استفادت السلالة الجديدة من السيارات الكهربائية من سلسلة من المحاولات الفاشلة لتصميم وبناء السيارات الكهربائية باستخدام أساليب الإنتاج التقليدية التي استخدمتها الشركات المصنعة لعقود من الزمن.
هناك اختلافات عديدة في كيفية تصنيع المركبات الكهربائية عند مقارنتها بمركبات ICE. كان التركيز في السابق على حماية المحرك، لكن هذا التركيز تحول الآن إلى حماية البطاريات في تصنيع السيارة الكهربائية. يقوم مصممو ومهندسو السيارات بإعادة التفكير بشكل كامل في تصميم المركبات الكهربائية، بالإضافة إلى إنشاء طرق إنتاج وتجميع جديدة لبنائها. إنهم يقومون الآن بتصميم سيارة كهربائية من الألف إلى الياء مع إيلاء اهتمام كبير للديناميكا الهوائية والوزن وكفاءة الطاقة الأخرى.
An بطارية السيارة الكهربائية (EVB)هو التصنيف القياسي للبطاريات المستخدمة لتشغيل المحركات الكهربائية لجميع أنواع المركبات الكهربائية. في معظم الحالات، تكون هذه بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن ومصممة خصيصًا لسعة أمبير ساعة عالية (أو كيلووات ساعة). البطاريات القابلة لإعادة الشحن بتقنية الليثيوم أيون عبارة عن أغلفة بلاستيكية تحتوي على أنودات وكاثودات معدنية. تستخدم بطاريات الليثيوم أيون إلكتروليت بوليمر بدلاً من إلكتروليت سائل. تشكل البوليمرات شبه الصلبة (الجيلية) عالية التوصيل هذا المنحل بالكهرباء.
ليثيوم أيونبطاريات المركبات الكهربائيةهي بطاريات عميقة الدورة مصممة لتوفير الطاقة لفترات طويلة من الزمن. تعتبر بطاريات الليثيوم أيون أصغر حجمًا وأخف وزنًا، وهي مرغوبة لأنها تقلل من وزن السيارة وبالتالي تحسن أدائها.
توفر هذه البطاريات طاقة محددة أعلى من أنواع بطاريات الليثيوم الأخرى. يتم استخدامها عادةً في التطبيقات التي يكون فيها الوزن ميزة مهمة، مثل الأجهزة المحمولة والطائرات التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو، والآن المركبات الكهربائية. يمكن لبطارية ليثيوم أيون نموذجية تخزين 150 واط/ساعة من الكهرباء في بطارية تزن حوالي 1 كيلوجرام.
في العقدين الماضيين، كان التقدم في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون مدفوعًا بمتطلبات الأجهزة الإلكترونية المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والأدوات الكهربائية والمزيد. وقد جنت صناعة السيارات الكهربائية فوائد هذه التطورات في كل من الأداء وكثافة الطاقة. على عكس كيمياء البطاريات الأخرى، يمكن تفريغ بطاريات الليثيوم أيون وإعادة شحنها يوميًا وعلى أي مستوى شحن.
هناك تقنيات تدعم إنشاء أنواع أخرى من البطاريات الأخف وزنًا والموثوقة والفعالة من حيث التكلفة - وتستمر الأبحاث في تقليل عدد البطاريات اللازمة للمركبات الكهربائية اليوم. لقد تطورت البطاريات التي تخزن الطاقة وتزود المحركات الكهربائية بالطاقة إلى تقنية خاصة بها وتتغير كل يوم تقريبًا.
نظام الجر
تحتوي المركبات الكهربائية على محركات كهربائية، يشار إليها أيضًا باسم نظام الجر أو الدفع - وتحتوي على أجزاء معدنية وبلاستيكية لا تحتاج أبدًا إلى التشحيم. يقوم النظام بتحويل الطاقة الكهربائية من البطارية وينقلها إلى مجموعة القيادة.
يمكن تصميم المركبات الكهربائية بنظام دفع ثنائي أو رباعي، باستخدام محركين أو أربعة محركات كهربائية على التوالي. يتم استخدام محركات التيار المباشر (DC) والتيار المتردد (AC) في أنظمة الجر أو الدفع للمركبات الكهربائية. تعد محركات التيار المتردد أكثر شيوعًا حاليًا، لأنها لا تستخدم الفرش وتتطلب صيانة أقل.
تحكم EV
تشتمل محركات السيارات الكهربائية أيضًا على وحدة تحكم إلكترونية متطورة. تحتوي وحدة التحكم هذه على حزمة الإلكترونيات التي تعمل بين البطاريات والمحرك الكهربائي للتحكم في سرعة السيارة وتسارعها، مثلما يفعل المكربن في السيارة التي تعمل بالبنزين. لا تعمل أنظمة الكمبيوتر الموجودة على متن السيارة على تشغيل السيارة فحسب، بل تعمل أيضًا على تشغيل الأبواب والنوافذ وتكييف الهواء ونظام مراقبة ضغط الإطارات ونظام الترفيه والعديد من الميزات الأخرى المشتركة بين جميع السيارات.
مكابح كهربائية
يمكن استخدام أي نوع من الفرامل في المركبات الكهربائية، لكن أنظمة الكبح المتجددة مفضلة في السيارات الكهربائية. الكبح المتجدد هو عملية يتم من خلالها استخدام المحرك كمولد لإعادة شحن البطاريات عندما تتباطأ السيارة. تستعيد أنظمة الكبح هذه بعض الطاقة المفقودة أثناء الكبح وتوجهها مرة أخرى إلى نظام البطارية.
أثناء الكبح المتجدد، يتم تحويل بعض الطاقة الحركية التي تمتصها الفرامل عادة وتتحول إلى حرارة إلى كهرباء بواسطة وحدة التحكم - وتستخدم لإعادة شحن البطاريات. لا تعمل تقنية الكبح المتجدد على زيادة مدى السيارة الكهربائية بنسبة 5 إلى 10% فحسب، بل أثبتت أيضًا قدرتها على تقليل تآكل الفرامل وتقليل تكاليف الصيانة.
شواحن المركبات الكهربائية
هناك حاجة إلى نوعين من أجهزة الشحن. يلزم وجود شاحن كامل الحجم للتركيب في المرآب لإعادة شحن المركبات الكهربائية طوال الليل، بالإضافة إلى شاحن محمول. أصبحت أجهزة الشحن المحمولة بسرعة من المعدات القياسية من العديد من الشركات المصنعة. يتم الاحتفاظ بأجهزة الشحن هذه في صندوق السيارة بحيث يمكن إعادة شحن بطاريات المركبات الكهربائية جزئيًا أو كليًا أثناء رحلة طويلة أو في حالات الطوارئ مثل انقطاع التيار الكهربائي. وفي العدد القادم سوف نقوم بمزيد من التفصيل عن أنواعمحطات شحن السيارات الكهربائيةمثل المستوى 1 والمستوى 2 واللاسلكي.
وقت النشر: 20 فبراير 2024