على الرغم من أن المركبات الكهربائية قد تبدو مثل السيارات العادية من الخارج ، إلا أنها في الواقع تعمل بشكل مختلف تمامًا مقارنة بمركبات محرك الاحتراق.
يحاول معظم صانعي السيارات جعل سياراتهم الكهربائية تبدو تقليدية حتى لا تنفر المشترين التقليديين ، لكن المركبات الكهربائية تعمل بشكل مختلف تمامًا مقارنة بسيارات الاحتراق. يعتمد دفعها على أنظمة مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في السيارة التي تعمل بالوقود السائل.
هذا هو السبب في أن ميكانيكي السيارات يرفضون عادة العمل على EV ما لم يكن لديهم تدريب خاص. من المهم معرفة ما الذي يجعل السيارة الكهربائية تعمل وما هي مكوناتها الرئيسية إذا كنت ترغب في تحقيق أقصى استفادة من تجربة امتلاك السيارة الكهربائية.
فيما يلي المكونات والأنظمة الرئيسية التي تحتاجها السيارة الكهربائية للتشغيل.
1. علبة بطاريات
المكون الفردي الأكبر والأثقل والأغلى الذي يدخل في صنع EV هو حزمة البطارية. يتمثل دورها في تخزين كميات كبيرة من الكهرباء وأيضًا تحمل دورات الشحن والتفريغ المتكررة في ظروف الطقس المتغيرة بشكل كبير. في بعض المركبات الكهربائية ، تعمل حزمة البطارية أيضًا كعضو هيكلي في هيكل السيارة.
تتكون حزم بطاريات EV من مئات الخلايا الفردية المرتبطة ببعضها البعض وتتنوع في الحجم من أقل من 40 كيلو واط في الساعة في المركبات الأصغر إلى أكثر من 200 كيلو واط في الساعة في بعض شاحنات بيك آب كهربائية. تمتلك GMC Hummer EV واحدة من أكبر البطاريات في الصناعة ، عبوة تبلغ 205 كيلووات في الساعة ، والتي توفر نطاقًا يبلغ 329 ميلًا. في الطرف الآخر من المقياس ، لدينا ميني كوبر إس إي ، التي لا يمكن لحزم البطاريات الصغيرة التي تبلغ 32 كيلو واط في الساعة أن تأخذها إلا 114 ميلاً بشحنة واحدة.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الشركات المصنّعة تقتبس كل من سعة البطارية الإجمالية والصافية (الصالحة للاستخدام) ، وهذا هو سبب اختلافك في بعض الأحيان القدرات المدرجة لنفس المركبات الكهربائية. علاوة على ذلك ، من المحتمل ألا تقدم مركبتان EV بنفس سعة البطارية نفس النطاق لأنك تحتاج أيضًا لتحديد مدى ضوء المركبات ومدى مقاومة التدحرج التي تمتلكها ، الأمر الذي يترجم في النهاية إلى مدى كفاءة استخدامها كهرباء.
2. نظام مراقبة البطارية
ستكون حزمة بطارية السيارة الكهربائية عديمة الفائدة (وخطيرة) بدون ما يعرف بنظام مراقبة البطارية أو BMS باختصار. إنه يؤدي دورًا مهمًا للغاية في مراقبة حزمة البطارية وتنظيم درجة الحرارة والجهد والتيار. إنه أيضًا نظام إدارة المباني الذي يمنحك تقديرات النطاق وحالة الشحن ، والتي تحسبها بناءً على مقدار التيار المتبقي في البطارية.
يراقب نظام إدارة المباني أيضًا صحة حزمة البطارية ، ككل وكل خلية بطارية فردية. يمكن أيضًا لمستخدمي EV الأكثر تقدمًا الوصول إلى سجلات BMS التي تتعقب أداء البطارية وأنماط الاستخدام. يمكن بعد ذلك تحليلها بتفصيل كبير لمعرفة كيفية عمل البطارية وما يمكن تحسينه.
3. نظام الإدارة الحرارية
دور مهم آخر يضطلع به نظام إدارة المباني هو التحكم في نظام الإدارة الحرارية لحزمة البطارية. ينطبق هذا على جميع المركبات الكهربائية التي يمكنها التحكم في درجة حرارة عبواتها ، والتي تشمل معظم المركبات الكهربائية الحديثة. المركبات مثل في وقت مبكر أجيال من Nissan Leaf و BMW i3 ، بالإضافة إلى Renault Zoe و Volkswagen e-Golf ، جاءت جميعها بدون حرارة إدارة.
تعمل إدارة درجات الحرارة في السيارة الكهربائية كثيرًا بالطريقة نفسها التي يعمل بها نظام تبريد سيارة الاحتراق. وهي تعتمد على سائل يتم ضخه حول البطارية عبر سلسلة من الخراطيم والقنوات بهدف إبعاد الحرارة عن هذه المكونات الحيوية حتى تعمل بشكل أفضل ولديها فترة أطول حياة.
توصي بعض الشركات المصنعة للمركبات الكهربائية بفحص و تغيير المبرد كل بضع سنوات، بينما يقول آخرون (مثل Tesla) إن هذا نظام مغلق تمامًا ولا يحتاج إلى صيانة دورية.
أصبحت المضخات الحرارية شائعة بشكل متزايد في المركبات الكهربائية. تساعد هذه القطع المهمة من الأجهزة في تسخين المقصورة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة باستخدام الحرارة المتبقية من مجموعة البطارية والمحرك. كما أنها تساعد في التبريد ، حيث يمكن عكس عملها بحيث يمكن أن تعمل بشكل أساسي كوحدات تكييف هواء.
4. محرك كهربائي
قطعة الأجهزة التي توفر الدفع في الواقع للمركبة الكهربائية هي محركها الكهربائي. يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية الذي يقود العجلات.
هناك عدة أنواع من المحركات الكهربائية ، لكل منها نقاط قوتها وضعفها ، ولكن جميعها تتكون من جزأين رئيسيين يسمى الدوار والجزء الثابت. الأول هو في الأساس الجزء المتحرك الوحيد للمحرك الكهربائي ، في حين أن الأخير هو في الأساس غلاف الدوار ، ويحتوي على قنوات يتم ضخ السائل من خلالها لمساعدة الوحدة على الانسكاب حرارة.
يتم تشغيل العديد من المركبات الكهربائية بواسطة ما يُعرف بمحرك DC ، والذي يعمل بالتيار المباشر ويأتي بتكوينات بدون فرش ، مع كون الأخير أكثر شيوعًا. يُعرف هذا النوع من المحركات بإنتاجه العالي من عزم الدوران والمتانة ، ولكن له أيضًا جوانب سلبية ، مثل الحجم والوزن والموثوقية (خاصة في حالة المحركات المصقولة).
تعد المحركات الحثية شائعة جدًا في المركبات الكهربائية ، وهي توفر العديد من المزايا مقارنة بمحركات التيار المستمر. إنها أصغر حجمًا وأبسط وأسهل في الصيانة ، ولكنها في الوقت نفسه لا يمكنها مطابقة خرج الطاقة أو كفاءة محركات التيار المستمر ، خاصة تلك التي تستخدم مغناطيسًا دائمًا.
تستخدم بعض المركبات الكهربائية المتطورة أيضًا ما يُعرف باسم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSM) ، والتي تعد أفضل من الأنواع الأخرى من المحركات الحثية من حيث كثافة الطاقة والكفاءة. أكبر عيبها هو تعقيدها الإضافي وتكلفتها الأعلى.
5. الانتقال
لا تحتاج السيارات الكهربائية إلى ناقل حركة تقليدي. إن ناتج عزم الدوران المرتفع الذي يتم تسليمه عند عدد دورات منخفضة للغاية في الدقيقة يلغي الحاجة إلى وجود تروس متعددة للتبديل بينها مع زيادة السرعة.
ومع ذلك ، نظرًا لأن المحركات الكهربائية لها سرعات دوران مماثلة (أو حتى أعلى) مقارنة بمركبات ICE ، لا يزالون بحاجة إلى ترس تخفيض لمساعدتهم على تحقيق توازن جيد بين التسارع والقمة سرعة. التفاضلات موجودة في المركبات الكهربائية ، وهي تعمل بنفس الطريقة كما هو الحال في مركبة ICE.
السيارات الكهربائية الحديثة الوحيدة التي تحتوي بالفعل على ناقل حركة مُجهز هي بورش تايكان وأودي إي ترون جي تي ، والتي تمتلك ، بالنسبة لمحركاتها الخلفية ، علبة تروس أوتوماتيكية ذات سرعتين. ليس من الواضح ما إذا كان سيتم الاحتفاظ بهذا الحل في المستقبل ، لأنه واجه انتقادات لكونه تعقيدًا مفرطًا غير ضروري.
لم تعلن الشركات المصنعة الأخرى عن خطط لتنفيذ حلول مماثلة ، على الرغم من وجود شركات مثل المتخصصة في المحور Dana Incorporated في الولايات المتحدة التي تبيع علبة تروس ذات سرعتين مصممة للعمل مع كهربائي محرك.
6. شاحن على متن الطائرة
تحتوي جميع المركبات الكهربائية على نوع من الشاحن على متنها ، والذي يحدد أداؤه عادةً الحد الأقصى لمعدل شحن السيارة عند استخدام شاحن تيار متردد (تيار متردد). يتمثل دورها أيضًا في تحويل ذلك إلى تيار مستمر (تيار مباشر) ، والذي يتم تنظيمه بعد ذلك بواسطة BMS.
تتراوح قوة أجهزة الشحن المدمجة في المركبات الكهربائية من 3.7 كيلو واط إلى 22 كيلو واط ، ويمكنها أيضًا اكتشاف ما إذا كان التيار الذي يمر بها هو تيار متناوب أحادي أو ثلاثي الطور.
7. نظام الكبح التجديدي
نظرًا لأن معظم أنواع المحركات الكهربائية يمكن أن تعمل أيضًا كمولدات كهرباء ، فإن جميع المركبات الكهربائية لديها ما يعرف بنظام الكبح المتجدد. هذا يعتمد فقط على محركاتهم ، والتي يمكن استخدامها فرك السرعة وأعد العصير إلى البطارية في نفس الوقت.
هذا يزيد بشكل كبير من الفاصل الزمني لتغيير وسادة الفرامل للسيارات الكهربائية بالكامل وبعض المركبات الهجينة. كما أنه يسمح للمركبات الكهربائية بتقديم ما يعرف بالقيادة بدواسة واحدة ، مما يعني أن السائق قادر على تسريع وكبح السيارة. السيارة باستخدام دواسة الوقود فقط ، لأنه عندما تنطلق تمامًا ، ستبدأ السيارة تلقائيًا في التباطؤ من خلال المحرك مقاومة.
8. العاكسون والمحولات وأجهزة التحكم
تحتوي المركبات الكهربائية أيضًا على عدد متفاوت من المحولات والمحولات وأجهزة التحكم. كل هذه العناصر حيوية للتشغيل الصحيح لمجموعة نقل الحركة ، لأنها تساعد على زيادة الطاقة والكفاءة إلى أقصى حد من خلال الاستخدام الأمثل للتيار المتوفر.
العواكس هي المسؤولة عن تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد ، بينما تقوم المحولات بدور التحويل يتم سحب التيار المستمر عالي الجهد من حزمة البطارية إلى تيار منخفض الجهد تحتاجه السيارة للتشغيل أنظمة مختلفة. تعتبر أدوات التحكم ضرورية لتوزيع الطاقة لأنها تساعد في إدارة تدفق الكهرباء من وإلى حزمة البطارية ؛ هم أيضًا ما يجعل الكبح المتجدد ممكنًا في EV.
تعمل المركبات الكهربائية بشكل مختلف تمامًا
قد تحتوي السيارات الكهربائية على أجزاء متحركة أقل مقارنةً بسيارات الاحتراق ، لكن هذا لا يعني أنها ليست قطعًا هندسية معقدة. على العكس تمامًا ، في الواقع ، لأنهم يحتاجون إلى سلسلة من الأنظمة للعمل معًا من أجل توفير الطاقة والكفاءة والمدى والاعتمادية التي يطلبها المستهلكون.
الاختراقات والتطورات في تكنولوجيا السيارات الكهربائية شائعة ، ومن الأفضل على الأقل أن يكون لديك فهم أساسي لكيفية عملها وما يتم تحسينه بالضبط. هذه المعرفة مهمة أيضًا إذا كنت تمتلك EV وتهتم بمعرفة كيفية صيانتها بشكل صحيح وكيف يختلف ذلك عن سيارة ICE.
