التوجهات التقنية للتنقل الكهربائي: هذا ما سيتغيَّر في 2023 بالنسبة للسيارات الكهربائية

يبدو المحرك الكهربائي، للوهلة الأولى، أقل تعقيدًا من محرك الاحتراق الداخلي. وهذا صحيحٌ من النظرة الأولى، حيث ليس ثمة حاجة لتقنية المحرك المُكلفة وناقل الحركة المُعقَّد. وبالطبع، يمكن أيضًا الاستغناء عن المعالجة اللاحقة لغاز العادم. من ناحيةٍ أخرى، تشتمل مجموعة نظام الدفع الكهربائية على إلكترونيات قدرة وأنظمة معقدة لإدارة الشحن والحرارة بالقدر ذاته.

هناك طرقٌ مختلفة لإنشاء المحرك الكهربائي والأنظمة الإلكترونية للقدرة: كلٌ على حدة أو ضمن وحدة واحدة. وتعتمد العديد من الشركات المُصنِّعة للسيارات على وحدات محرك كاملة بهدف تقليل التكاليف. وهي تحتوي بجانب المحرك الكهربائي (400-800 فولت) والأنظمة الإلكترونية للقدرة، أيضًا على ناقل حركة بسرعة واحدة أو سرعتين. وفي قطاع السيارات التجارية، تعتبر بعض أنظمة الفرامل، بما في ذلك وظيفة الاسترداد، جزءًا من وحدة نظام الدفع، أي محور كهربائي كامل. ويستخدم مصنعو السيارات الرياضية على وجه الخصوص ماكينة كهربائية واحدة لكل محور لإنشاء سيارة ذات دفع رباعي. الميزة: وفقًا للحِمل والقيادة والوضع البيئي، يمكن للأنظمة الإلكترونية التحكم في المحركات بشكل فردي، ومن ثم توزيع عزم الدوران بدقة (لكل إطار فردي > توجيه عزم الدوران). في معظم الحالات، تُستخدم المحركات المتزامنة المُحفزة بشكل دائم في محور نظام الدفع. ويدعم سيارات الدفع الرباعي مُحركٌ غيرُ متزامن. وتُسهم التقنيات الجديدة، مثل أشباه الموصلات المصنوعة من مركب كربيد السيليكون أو التروس الحلزونية المُسننة الخاصة على العضو الساكن في تحسين أداء المحرك.

إلى جانب تخفيف الوزن وخفض التكلفة، تكون كثافة الطاقة هي العامل الحاسم في البطاريات. تُستخدم بطاريات أيون الليثيوم حاليًا على نطاقٍ واسع. التكنولوجيا متطورة والعمر الافتراضي مناسب وتعمل بأمان وموثوقية. ولكن ثمة عيوبٌ أيضًا: تكون بطاريات أيون الليثيوم ثقيلة الوزن نسبيًا، كما أن أوقات شحنها تعتبر طويلة بعض الشيء. يجب أن تصبح تقنيات الشحن السريع أكثر استقرارًا أولاً، ويعتمد ذلك أيضًا على أداء البنية التحتية للشبكة. كما أن التكاليف تكون مرتفعة نسبيًا. ومع ذلك، فإنها ستنخفض مع زيادة الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بطاريات أيون الليثيوم على مواد قد تكون ضارة بالبيئة، إذا لم يُعد تدويرُها بشكلٍ صحيح، إلا أن عمليات إعادة التدوير في تحسُّنٍ مستمر أيضًا.

تُعد البطاريات الثابتة بدائل واعدة لبطاريات أيون الليثيوم، حيث لا تحتوي على أي إلكتروليتات سائلة. الميزة هي ارتفاع كثافة الطاقة وزيادة الأمان. ويتم أيضًا تطوير بطاريات أيون الصوديوم وبطاريات الزنك والهواء. ومن الأمور المثيرة للاهتمام بطارية ترسيب الطبقة الذرية المكانية (Spatial Atomic Layer Deposition)، والمعروفة بالاختصار (SALD). وتُستخدم تقنيات النانو المُعتمِدة على تقنية أيون الليثيوم. في المستقبل، سيصل مدى قيادة السيارات الكهربائية إلى أكثر من 1000 كيلومتر. وسيكون وقت الشحن أسرع بخمس مرات. لذلك هناك الكثير مما يحدث في مجال تكنولوجيا البطاريات!

تتميز السيارات الكهربائية بنظام إدارة حرارة معقد ومتطور للغاية فيما يتعلق بنظام تكييف الهواء في السيارة، ويكون مجهزًا بالعديد من دوائر ووسائط التبريد المختلفة. لذلك تستخدم هيلا ما يسمى بمحور التحكم في سائل التبريد (CCH) لدمج دوائر تبريد البطارية والمحرك الكهربائي والمقصورة الداخلية للسيارة في وحدة واحدة. ومن خلال هذه المركزية، يضمن محور التحكم في سائل التبريد فعاليةً أعلى وأوقات شحن أقل، إلى جانب زيادة مدى القيادة. ويمكن توزيع الطاقة الحرارية على النحو الأمثل.

في السيارات الكهربائية الحديثة، تُستخدم السخانات الكهربائية بالهواء أو المياه، ذات الجهد المنخفض أو العالي لتدفئة المقصورة الداخلية وتكييف البطاريات عالية الجهد. وعلى نحو مشابه لمجفف الشعر، في التسخين بالهواء، يُوجَّه الهواء عبر ملفات التسخين التي تسخنه. ويتم استخدام عناصر تسخين معاملات درجة الحرارة الإيجابية (Positive Temperature Coefficients، أو PTC). أما في السخانات بالمياه، تُسخَّن المياه في دائرة كهربائية – كهربائيًا أيضًا – ومن ثم تُطلَّق الحرارة إلى داخل السيارة.

الحل الأكثر كفاءة هو الاستخدام الإضافي لمضخة الحرارة. يتم استخدام السخان الإضافي من معاملات درجة الحرارة الإيجابية فقط، إذا كانت هناك متطلبات تسخين عالية أو سريعة. تستخلص المضخة الحرارية الطاقة الحرارية من الهواء الخارجي البارد في الشتاء أيضًا. ومن ثم يمكن تحويل ما يصل إلى ثلاثة كيلوواط في الساعة من الطاقة إلى حرارة من كيلوواط واحد في الساعة من خلايا بطارية السيارة الكهربائية. ولا تزال أكثر فعالية: يولد المحرك الكهربائي والبطاريات ذاتها حرارة، وإن كان ذلك إلى حد قليل. ويمكن استخدام هذه الحرارة المهدرة للتدفئة الداخلية.

ترتبط عملية الشحن بالكهرباء بطبيعة الحال: يدعم مشغل غطاء وصلة الشحن الإلكتروني (eLA) من هيلا، عملية الشحن على سبيل المثال. وبمساعدة المُشغِّل، يمكن أيضًا دمج الوظائف الخاصة الفردية لمزيد من الراحة والأمان. تصور مكونات الإضاءة المبتكرة حالة البطارية ومستوى الشحن. بالإضافة إلى ذلك، هناك بالفعل أثر جانبي إيجابي للسيارات الكهربائية: إنها لا تصدر أي ضوضاء تذكر. ورغم ذلك، قد يؤدي ذلك إلى مخاطر تتعلق بالسلامة للمشاة وراكبي الدراجات، خاصة في المناطق الحضرية. حيث لا يشعر أحد بالسيارات. ولهذا السبب، فإن نظام التنبيه الصوتي للسيارة (AVAS) من هيلا يضمن حضورًا صوتيًا أكبر في حركة المرور على الطرق بسرعات منخفضة. إنه يحاكي ضوضاء المحرك الصادرة عن محرك الاحتراق. وبهذه الطريقة، يساهم نظام التنبيه الصوتي للسيارة في السلامة المرورية، وتتم ملاحظة السيارات.

لا يوجد اختلاف أساسي بين إطارات محركات الاحتراق والسيارات الكهربائية. حيث توجد نفس المتطلبات في دفتر الشروط. على سبيل المثال، الالتصاق الجيد في حالة البلل وأداء الفرملة الجيد لهما نفس القدر من الأهمية. ومع ذلك، يمكن الإشارة إلى أربع خصائص محددة للسيارات الكهربائية تلعب دورًا خاصًا.

- أداء دوران منخفض الضوضاء، لا تولد السيارة الكهربائية نفسها أي ضوضاء قيادة - ارتفاع عزم دوران ومقاومة للتآكل. أحيانًا يكون عزم الدوران المرتفع جدًا مرتبطًا بشكل فوري ومباشر بالسيارات الكهربائية - مقاومة التدحرج، وكلما انخفض النطاق - مؤشر الحمولة، أي سعة تحميل الإطار، والتي يعدلها بعض مصنعي الإطارات بسبب ارتفاع وزن السيارة

تحتوي السيارات الكهربائية على عدد أقل من مكونات القيادة التي تحتاج إلى فحصها وصيانتها بانتظام. ليست هناك حاجة أيضًا إلى زيت المحرك والتروس، على الرغم من استخدام الزيوت غير الموصلة للتشحيم وتبديد درجة الحرارة في وحدات القيادة الكهربائية. ومع ذلك ، فإن الأمر الأساسي هو إدارة الحرارة، والتي ستكون محور خدمة السيارات في المستقبل. عندما يتعلق الأمر بخدمة السيارات الكهربائية، يتحدث الخبراء عن "تغيير الزيت" الجديد، إذا جاز التعبير، عندما يتعلق الأمر بالحفاظ على نظام الإدارة الحرارية وتغيير وسائط التبريد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الافتراض أن مكونات الهيكل مثل المحامل أو المخمدات معرضة لتآكل أكبر. السيارات الكهربائية أثقل وزنًا وأحيانًا يكون أداؤها أعلى.

ويجب أن يخضع موظفو ورش السيارات لمزيد من التدريب لإتقان "تكنولوجيا السيارات الكهربائية". وتلزم مؤهلات مختلفة لسماح بالعمل على السيارات ذات الجهد العالي بشكل عام. تقدم هيلا تدريبًا شاملاً لهذا الغرض. وتوفر معدات الورش المناسبة بالإضافة إلى ذلك. وفي حالة الشك، يتم البدء بمنصة الرفع، التي يجب أن تتحمل وزنًا أكبر، كما يجب أن يكون مكان العمل مجهزًا باحتياطات السلامة المناسبة. وبذلك لن تتوقف أعمال ورش إصلاح السيارات. بالعكس: ستكون هناك مهام جديدة "مثيرة للاهتمام" في انتظارك!