تمثل أنظمة نقل الحركة الكهربائية تحولًا محوريًا في مشهد السيارات. وبالتالي، فإن العديد من الأجزاء الموجودة في سيارة محرك الاحتراق الداخلي (ICE) تصبح غير ضرورية في السيارة الكهربائية. تحتفظ بعض المكونات بوظائف مماثلة، بينما يتولى البعض الآخر أدوارًا جديدة. تهدف هذه المقالة إلى تحديد الاختلافات الرئيسية بين ICE والسيارات الكهربائية.
ما الذي تغير؟
لنبدأ بالعنصر الوحيد الذي تنفرد به السيارات الكهربائية: البطارية ذات الجهد العالي. تعمل هذه البطارية بمثابة النظير الكهربائي لخزان وقود السيارة التي تعمل بمحرك ICE، حيث توفر الطاقة الكهربائية الأساسية للمحرك الكهربائي.
عنصر آخر مميز في السيارة الكهربائية هو المحرك الكهربائي. وظيفتها هي تحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية لدفع السيارة. ومع ذلك، فإن التفاعل ليس بسيطًا، لأن المحرك والبطارية يعملان بـ "لغات" كهربائية مختلفة: تستخدم البطارية ذات الجهد العالي التيار المستمر (التيار المباشر)، بينما يعمل المحرك على تيار متردد ثلاثي الطور (التيار المتردد).
ومن الواضح أننا بحاجة إلى "مترجم" بين هذين الجزأين. يتم تولي هذا الدور بواسطة جهاز إلكترونيات الطاقة المعروف باسم العاكس.
تعد إلكترونيات الطاقة مسؤولة عن تحويل التيار المستمر من بطارية الجهد العالي إلى تيار متردد ثلاثي الطور للمحرك الكهربائي أثناء الدفع. ويحدث العكس أثناء الكبح المتجدد - حيث يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر من أجل شحن البطارية ذات الجهد العالي.
تلعب كفاءة العاكس دورًا حاسمًا في الكفاءة الشاملة للسيارة الكهربائية. ومع ذلك، فإن إلكترونيات الطاقة ليست "المترجم" الوحيد في السيارة الكهربائية. الشاحن الموجود على متن الطائرة هو جهاز التوصيل الثاني. يقوم بتحويل مرحلة التيار المتردد 1 أو 3 من الشبكة إلى التيار المستمر من أجل شحن البطارية. عندما نستخدم شحن DC عالي الطاقة، يتم تجاوز الشاحن الموجود على اللوحة.
هناك مجال آخر مختلف تمامًا وهو تسخين مقصورة EV - سخانات PTC (معامل درجة الحرارة الإيجابية) والمضخات الحرارية. تلك الأجهزة غير موجودة في مركبات ICE، التي لديها الكثير من الطاقة الحرارية المهدرة (بسبب انخفاض الكفاءة الحرارية لمحركاتها)، ومن السهل استخدام بعضها لتدفئة كبائنها.
لكن هذا غير ممكن في السيارات الكهربائية. وتعني الكفاءة العالية لنظام نقل الحركة أن الطاقة الحرارية المنتجة ضئيلة للغاية. ولهذا السبب هناك حاجة إلى أجهزة مختلفة لإنتاج الحرارة اللازمة للمقصورة وكذلك للبطارية.
يعد محول DC/DC مكونًا جديدًا تمامًا. هذا الجهاز مسؤول عن تحويل التيار المستمر عالي الجهد من البطارية إلى 12 فولت لمستهلكي الجهد المنخفض في السيارة (الأضواء، نظام المعلومات والترفيه، النوافذ الكهربائية، المرايا).
وأخيرًا، يعد مقبس الشحن أيضًا مكونًا فريدًا نواجهه في السيارة الكهربائية.
ما هو المختلف؟
بينما تستخدم كل من سيارات ICE والسيارات الكهربائية ضاغط تكييف الهواء، فإن الطريقة التي يتم بها تشغيل هذا المكون مختلفة تمامًا. في السيارة الكهربائية، يعد ضاغط تكييف الهواء جهازًا عالي الجهد ويتم تشغيله بواسطة البطارية. ومع ذلك، في سيارة ICE، هذا جزء ميكانيكي يستمد الطاقة من العمود المرفقي للمحرك. ولهذا السبب، عندما نقوم بتشغيل مكيف الهواء في سيارة ICE، قد نشعر بفقدان طفيف للطاقة حيث يقوم ضاغط تكييف الهواء بسحب بعض الطاقة من المحرك.
يستخدم كلا النوعين من السيارات علب التروس، ولكن الأمر أبسط بكثير في السيارة الكهربائية، مع بعض الاستثناءات الملحوظة) وعادة ما تأتي بسرعة واحدة فقط. في سيارات الركاب الحديثة ICE، تنتشر بالفعل ناقل الحركة الأوتوماتيكي ذو 9 سرعات. يتم تناول سبب حدوث ذلك في هذه المقالة.
تختلف فلسفة نظام الكبح أيضًا بين ICE والسيارات الكهربائية. في معظم السيارات الكهربائية، عندما يضغط السائق على دواسة الفرامل، يعمل المحرك الكهربائي كمولد يقوم بالفرملة الأولية ويعيد شحن البطارية في نفس الوقت - ولهذا السبب نسميها "الكبح المتجدد".
إذا كان السائق يحتاج إلى المزيد من قوة التوقف، فهناك حد معين يقوم النظام الهيدروليكي التقليدي بعده بفرامل السيارة. في معظم المواقف اليومية، لا تستخدم السيارات الكهربائية نظام الفرامل التقليدي على الإطلاق، مما يؤدي إلى إطالة عمر خدمة وسادات وأقراص الفرامل. ومع ذلك، في سيارات ICE، يتم استخدام الفرامل الهيدروليكية في كل مرة يضغط فيها السائق على دواسة الفرامل.
هناك اختلاف آخر بين السيارات التي تعمل بالوقود والسيارات الكهربائية وهو بساطة المحرك نفسه. لا يحتاج المحرك الكهربائي في الغالب إلى صيانة ويتكون من جزأين متحركين فقط. في المقابل، يحتوي محرك الاحتراق الداخلي على العديد من الأجزاء المتحركة - متوسط محرك 4 أسطوانات يحتوي على 40 قطعة على الأقل. ويحتاج إلى تغيير فلاتر الزيت والوقود بانتظام، كما أن سلسلة التوقيت أو الحزام أمر حيوي ويحتاج إلى صيانة، وتعمل أحزمة poly-v على تشغيل كل مكون مساعد - وكما تعلم من التجربة، فإن هذه القائمة تطول وتطول.
ما هو الشيء نفسه؟
كل ما يتعلق بنظام التعليق والعجلات والإطارات، يشبه إلى حد كبير سيارات ICE والسيارات الكهربائية. بدءًا من نظام التعليق، يتم استخدام نفس التصميمات في كلا النوعين من السيارات.
عادةً ما تتمتع السيارات الكهربائية التي تعتمد على منصات ICE بنفس تصميم التعليق الذي تتمتع به نظيراتها المستقرة في ICE. السيارات الكهربائية التي تعتمد على منصات مخصصة للسيارات الكهربائية، تستخدم في الغالب تصميمات تعليق مستقلة تمامًا مثل الوصلات المتعددة، وعظام الترقوة المزدوجة، ودعامات ماكفرسون.
وبطبيعة الحال، يتم تكييف ممتصات الصدمات والينابيع في السيارات الكهربائية لتتمكن من التعامل مع الوزن الزائد.
الإطارات متشابهة أيضًا في التصميم بين ICE والكهربائية. هناك إطارات لكلا النوعين من المركبات توفر خصائص مقاومة منخفضة للدوران. كانت العجلات مختلفة بين ICE والسيارات الكهربائية بسبب التصميم "الهوائي" الذي تستخدمه معظم السيارات الكهربائية لتقليل السحب الديناميكي الهوائي، ولكن ليس بعد الآن. تم تجهيز العديد من موديلات ICE الحديثة بعجلات "هوائية" تعمل على تقليل التدفق المضطرب حول العجلات أيضًا. يؤثر هذا الاختلاف البسيط في التصميم على ثلث إجمالي السحب في السيارة.
وأخيرًا، فإن نظام التوجيه في كل من ICE والمركبات الكهربائية متشابه. كلاهما مجهزان بأنظمة كهروميكانيكية مع وحدات التحكم ذات الصلة. تعد الأنظمة الكهروميكانيكية إلزامية لأنها قادرة على دعم أنظمة مساعدة السائق المتقدمة، مثل نظام المساعدة على المسار ومواقف السيارات المستقلة.
الاستنتاجات
باختصار، تنبع الفروق الأساسية بين المركبات التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي والنماذج الكهربائية من أنظمة الدفع المتباينة جوهريا، والتي تتطلب مجموعات منفصلة تماما من المكونات. وبمجرد أن نضع هذه الاختلافات جانبًا، تصبح الأرضية المشتركة واضحة، ففي نهاية المطاف، كلاهما سيارات، ويتم مشاركة العديد من الأجزاء على الرغم من اختلاف محركاتها.
وهذا التداخل مفيد؛ ولو كانت السيارات الكهربائية مختلفة عن سيارات ICE في كل النواحي، لكانت تكاليفها قد ارتفعت ولكان اعتمادها على نطاق واسع قد أبطأ بكثير.
