تصفح الكمية:0 الكاتب:محرر الموقع نشر الوقت: 2024-08-13 المنشأ:محرر الموقع
تمثل السيارات الكهربائية أحدث تقنيات السيارات، حيث تتميز ببطاريات الليثيوم أيون المتطورة التي تعمل على تشغيل المحركات الكهربائية عالية الأداء. يمكن لهذه المحركات المتقدمة أن توفر تسارعًا يشبه السيارات الخارقة ونطاقات قيادة مذهلة. ومع ذلك، هناك مفارقة مثيرة للدهشة داخل هذه الأعجوبة الحديثة: فمعظم السيارات الكهربائية لا تزال تعتمد على بطارية حمض الرصاص التقليدية بقوة 12 فولت، على غرار تلك الموجودة في المركبات التقليدية التي تعمل بالبنزين.
وتستمر هذه التكنولوجيا التي تبدو قديمة إلى جانب بطاريات الليثيوم أيون الحديثة التي يمكنها تخزين مئات الكيلوواط/ساعة من الطاقة. إن وجود تقنية البطاريات القديمة هذه في المركبات المصممة لإحداث ثورة في وسائل النقل يثير تساؤلات حول ضرورة ودور بطاريات الرصاص الحمضية في عصر الكهرباء.
تستخدم السيارات الكهربائية نظام بطارية مزدوج لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة بكفاءة وأمان. تكون حزمة بطارية الليثيوم أيون الأساسية عالية الجهد، والتي تعمل عادةً بجهد 375-800 فولت، مسؤولة عن دفع السيارة. تقوم هذه البطارية الكبيرة بتخزين الطاقة اللازمة للمحركات الكهربائية في السيارة، مما يوفر الطاقة اللازمة للتسارع والحفاظ على السرعة لمسافات طويلة.
وإلى جانب هذا النظام عالي الجهد، تشتمل المركبات الكهربائية على بطارية حمض الرصاص منفصلة بقدرة 12 فولت. تعمل هذه البطارية الأصغر حجمًا على تشغيل الأنظمة المساعدة للسيارة وتعمل كجسر بين المكونات ذات الجهد العالي والإلكترونيات ذات الجهد المنخفض في السيارة. يسمح نظام البطارية المزدوج للمركبات الكهربائية بالاستفادة من المكونات الكهربائية الموجودة في السيارة مع الحفاظ على السلامة والكفاءة في توزيع الطاقة.
تلعب بطارية الرصاص الحمضية بقوة 12 فولت الموجودة في السيارة الكهربائية دورًا حاسمًا في تشغيل الأنظمة المساعدة والملحقات المختلفة. وتشمل هذه:
أنظمة المعلومات والترفيه
التحكم في المناخ
نوافذ كهربائية وأقفال للأبواب
الإضاءة الداخلية والخارجية
ماسحات الزجاج الأمامي
مقاعد ومرايا كهربائية
تم تصميم هذه المكونات، المشتركة بين السيارات الكهربائية والتقليدية، للعمل على أنظمة 12 فولت. ومن خلال الحفاظ على هذا الجهد المألوف، يمكن لمصنعي السيارات الكهربائية استخدام المكونات الحالية والفعالة من حيث التكلفة دون الحاجة إلى إعادة تصميم واسعة النطاق.
تلعب بطارية 12 فولت دورًا حيويًا في ضمان سلامة المركبات الكهربائية. يعمل على تشغيل أنظمة السلامة الأساسية مثل:
أنظمة نشر الوسائد الهوائية
أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)
أضواء الطوارئ والتحذيرات من المخاطر
التحكم الإلكتروني بالثبات
بالإضافة إلى ذلك، يتحكم نظام 12 فولت في الموصلات التي تربط وتفصل حزمة البطارية ذات الجهد العالي. تعتبر هذه الوظيفة بالغة الأهمية لعزل نظام الجهد العالي في حالة حدوث تصادم أو عندما لا تكون السيارة قيد الاستخدام، مما يعزز السلامة العامة بشكل كبير.
إحدى أهم وظائف بطارية الرصاص الحمضية بقوة 12 فولت هي بدء تسلسل بدء تشغيل السيارة الكهربائية. عندما يدخل السائق إلى السيارة ويضغط على زر التشغيل، تعمل بطارية 12 فولت على تشغيل أجهزة الكمبيوتر وأنظمة التحكم في السيارة. تقوم هذه الأنظمة بعد ذلك بتشغيل الموصلات التي تربط حزمة البطارية ذات الجهد العالي ببقية نظام الدفع.
إن الاحتفاظ ببطاريات الرصاص الحمضية بقدرة 12 فولت في السيارات الكهربائية يرجع إلى حد كبير إلى اعتبارات التكلفة ومعرفة الصناعة. إن تصميم وتطوير نظام جديد عالي الجهد لتشغيل جميع ملحقات السيارة من شأنه أن يزيد بشكل كبير من التكلفة الكبيرة بالفعل للمركبات الكهربائية. تتمتع صناعة السيارات بعقود من الخبرة في مجال أنظمة 12 فولت، مما يجعلها تقنية موثوقة ومفهومة جيدًا. وتمتد هذه المعرفة إلى إجراءات الصيانة والإصلاح، مما يتيح خدمة أسهل من قبل فنيي السيارات الحاليين.
تعتبر السلامة من أهم الاهتمامات في تصميم السيارات الكهربائية، ويلعب نظام 12 فولت دورًا حاسمًا في هذا الجانب. يعد الجهد المنخفض بطبيعته أكثر أمانًا في العمل مقارنة بأنظمة الجهد العالي المستخدمة في الدفع. في حالة حدوث تصادم أو أثناء الصيانة الروتينية، فإن المخاطر المرتبطة بالتعرض لنظام 12 فولت أقل بكثير من خطر التعرض لنظام الجهد العالي. بالإضافة إلى ذلك، تعمل البطارية بقوة 12 فولت على تشغيل مكونات السلامة المهمة، بما في ذلك الموصل الذي يفصل البطارية عالية الجهد في حالات الطوارئ، مما يعزز السلامة العامة للمركبة.
يتيح استخدام أنظمة 12 فولت لمصنعي السيارات الكهربائية الاستفادة من مجموعة واسعة من مكونات السيارات الموجودة. تم تصميم معظم ملحقات السيارة، بدءًا من أنظمة المعلومات والترفيه وحتى النوافذ الكهربائية، للعمل بقوة 12 فولت. ومن خلال الحفاظ على هذا المعيار، يمكن للمركبات الكهربائية أن تشتمل على مكونات مثبتة ومتوفرة بسهولة دون الحاجة إلى إعادة تصميم واسعة النطاق أو تطوير بدائل جديدة عالية الجهد. يعمل هذا التوافق على تبسيط الإنتاج وتقليل التكاليف ويضمن سلسلة توريد موثوقة للأجزاء.
تعد بطاريات AGM خيارًا شائعًا للعديد من الشركات المصنعة للمركبات الكهربائية. توفر هذه البطاريات العديد من المزايا:
عملية خالية من الصيانة
أداء ممتاز في المركبات ذات الأنظمة الإلكترونية المتقدمة
إمكانية إعادة الشحن السريع
عمر أطول مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية المغمورة التقليدية
مقاومة أفضل للاهتزاز والإجهاد البدني
تعتبر بطاريات AGM مناسبة تمامًا لمتطلبات المركبات الكهربائية الحديثة، مما يوفر طاقة موثوقة للأنظمة المساعدة مع تحمل الظروف الفريدة لتشغيل المركبات الكهربائية.
تمثل بطاريات EFB تطورًا لبطاريات الرصاص الحمضية التقليدية المغمورة، مما يوفر أداءً محسنًا للمركبات الكهربائية:
تصميم داخلي محسّن، يتضمن غالبًا إضافات الكربون في عملية تصنيع الألواح
تحسين الاستقرار الدوري وقبول الشحن
أداء أفضل عند التشغيل بحالة شحن منخفضة
حل وسط بين البطاريات المغمورة التقليدية وبطاريات AGM من حيث التكلفة والأداء
توفر بطاريات EFB توازنًا بين الأداء المحسن وفعالية التكلفة، مما يجعلها خيارًا جذابًا لبعض الشركات المصنعة للمركبات الكهربائية.
على الرغم من أنها أقل شيوعًا في المركبات الكهربائية، إلا أن بعض الشركات المصنعة تختار بطاريات الدورة العميقة:
مصممة بألواح داخلية أكثر سمكًا لتحسين امتصاص الطاقة
مرونة أكبر ضد التآكل الناتج عن التصريفات العميقة
أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب دورات تفريغ عميقة ومتكررة
عمر افتراضي أطول محتمل في بعض تطبيقات المركبات الكهربائية
يمكن أن تكون بطاريات الدورة العميقة مفيدة في المركبات الكهربائية التي تستخدم نظامها بجهد 12 فولت بشكل متكرر لفترات طويلة أو في التصميمات التي تفرض متطلبات أعلى على نظام الطاقة الإضافي.
مع تقدم تكنولوجيا السيارات الكهربائية، بدأت بعض الشركات المصنعة في استكشاف بطاريات الليثيوم أيون كبديل لبطاريات الرصاص الحمضية التقليدية 12 فولت:
انخفاض كبير في الوزن مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية
كثافة طاقة أعلى، مما يسمح بزيادة السعة بنفس الحجم المادي
عمر أطول، ومن المحتمل أن يدوم عدة سنوات أطول من نظيراتها من حمض الرصاص
تحسين الأداء في درجات الحرارة القصوى
توافق أفضل مع التكنولوجيا الشاملة المعتمدة على الليثيوم للمركبات الكهربائية
على عكس المركبات التقليدية ذات محركات الاحتراق الداخلي التي تستخدم مولدات كهربائية لشحن بطارية 12 فولت، تستخدم المركبات الكهربائية طرقًا مختلفة:
محول DC-DC: تعمل حزمة البطارية الرئيسية ذات الجهد العالي على تشغيل محول يعمل على خفض الجهد لشحن بطارية 12 فولت.
الشحن المتجدد: تستخدم بعض المركبات الكهربائية الطاقة المستردة أثناء الكبح للمساعدة في الحفاظ على شحن بطارية 12 فولت.
الشحن الإضافي: عندما يتم توصيل السيارة الكهربائية لشحن بطاريتها الرئيسية، غالبًا ما يتم شحن بطارية 12 فولت في وقت واحد.
الشحن المتقطر بالطاقة الشمسية: تشتمل بعض المركبات الكهربائية على ألواح شمسية صغيرة لتوفير شحن متتابع للبطارية ذات 12 فولت.
تضمن هذه الطرق بقاء بطارية 12 فولت مشحونة دون الحاجة إلى نظام مولد كهربائي تقليدي.
يمكن أن يكون لبطارية 12 فولت فارغة في السيارة الكهربائية عواقب وخيمة:
عدم القدرة على تشغيل السيارة: حتى مع وجود بطارية رئيسية مشحونة بالكامل، فإن بطارية 12 فولت فارغة تمنع السيارة من بدء التشغيل لأنها تعمل على تشغيل الأنظمة التي تبدأ نظام الجهد العالي.
فقدان الوظائف الأساسية: لن تعمل الأقفال الكهربائية والنوافذ والملحقات الأخرى.
فشل نظام السلامة: قد يتم اختراق ميزات السلامة الهامة.
عدم القدرة على الشحن: في بعض المركبات الكهربائية، يمكن لبطارية 12 فولت فارغة أن تمنع شحن البطارية الرئيسية.
لحسن الحظ، كما هو الحال مع السيارات التقليدية، يمكن في كثير من الأحيان تشغيل المركبات الكهربائية ذات البطاريات 12 فولت باستخدام الإجراءات القياسية.
لزيادة عمر وأداء بطارية 12 فولت في السيارة الكهربائية:
عمليات التفتيش المنتظمة: التحقق من عدم وجود تآكل في الأجهزة الطرفية والتأكد من التوصيلات الآمنة.
تجنب التفريغ العميق: يمكن لفترات طويلة من عدم النشاط أن تستنزف البطارية. فكر في استخدام شاحن قليل للتخزين على المدى الطويل.
حافظ على نظافة البطارية: يمكن للأوساخ والأوساخ أن تخلق مسارات لمصارف التيار الصغيرة.
مراقبة صحة البطارية: تحتوي العديد من السيارات الكهربائية على أنظمة مدمجة لتنبيه السائقين إلى مشكلات بطارية 12 فولت المحتملة.
الشحن المناسب: تأكد من قيادة السيارة الكهربائية أو شحنها بانتظام للحفاظ على شحن بطارية 12 فولت.
اعتبارات درجة الحرارة: يمكن أن تؤثر درجات الحرارة القصوى على أداء البطارية. عندما يكون ذلك ممكنًا، قم بركن السيارة في المناطق التي يتم التحكم في درجة حرارتها.
مع تطور تكنولوجيا السيارات الكهربائية، يتم استكشاف العديد من البدائل لبطاريات الرصاص الحمضية التقليدية 12 فولت:
بطاريات ليثيوم أيون 12 فولت: تتميز بوزن أخف وعمر أطول وأداء أفضل، وقد تم اعتمادها بالفعل من قبل بعض الشركات المصنعة.
أنظمة الطاقة المتكاملة: تستكشف بعض شركات صناعة السيارات طرقًا للتخلص من بطارية 12 فولت المنفصلة من خلال دمج وظائفها في نظام البطارية الرئيسي عالي الجهد.
المكثفات الفائقة: يمكن أن تحل محل بطاريات 12 فولت أو تكملها في بعض التطبيقات، مما يوفر إمكانات الشحن والتفريغ السريع.
بطاريات الحالة الصلبة: مع تطور هذه التكنولوجيا لبطاريات السيارات الكهربائية الرئيسية، يمكن أيضًا تكييفها مع أنظمة 12 فولت، مما يوفر سلامة محسنة وكثافة طاقة.
تعمل صناعة السيارات بشكل مستمر على تحسين الأنظمة الكهربائية للمركبات الكهربائية:
أنظمة الجهد العالي: تنتقل بعض الشركات المصنعة إلى أنظمة جهد 800 فولت أو حتى أنظمة جهد أعلى، مما قد يؤدي إلى تغييرات في احتياجات الطاقة المساعدة.
الإدارة الذكية للطاقة: يجري تطوير أنظمة متقدمة لإدارة توزيع الطاقة بشكل أكثر كفاءة بين أنظمة الجهد العالي والمنخفض.
أنظمة الطاقة اللاسلكية: الأبحاث مستمرة في مجال نقل الطاقة لاسلكيًا لأنظمة المركبات، مما قد يحدث ثورة في كيفية تزويد المكونات المساعدة بالطاقة.
جهود التقييس: مع نمو سوق السيارات الكهربائية، هناك جهود متزايدة لتوحيد الأنظمة الكهربائية عبر الشركات المصنعة، مما قد يؤدي إلى أساليب جديدة للطاقة المساعدة.
تقنيات حصاد الطاقة: قد تشتمل السيارات الكهربائية المستقبلية على أنظمة أكثر تقدمًا لاستعادة الطاقة لتشغيل المكونات المساعدة، مما يقلل الحمل على البطارية الرئيسية.
على الرغم من التقدم السريع في تكنولوجيا السيارات الكهربائية، لا تزال بطاريات الرصاص الحمضية 12 فولت تلعب دورًا حاسمًا في السيارات الكهربائية الحديثة. إن استمرارهم في هذه المركبات المتطورة لا يرجع إلى الافتقار إلى الابتكار، بل نتيجة لاعتبارات هندسية دقيقة وضرورات عملية. تؤدي هذه البطاريات عدة وظائف مهمة:
تشغيل الأنظمة المساعدة الأساسية وميزات السلامة
توفير مصدر طاقة موثوق ومألوف لمكونات السيارات التقليدية
العمل كجسر بين أنظمة الجهد العالي والجهد المنخفض
ضمان أداء السيارة وسلامتها في ظروف التشغيل المختلفة
يوضح الاستخدام المستمر لبطاريات الرصاص الحمضية في المركبات الكهربائية أنه حتى في خضم التغيير الثوري، تظل بعض التقنيات التقليدية ذات قيمة ويصعب استبدالها بالكامل.
إن وجود بطاريات الرصاص الحمضية بقوة 12 فولت في السيارات الكهربائية يجسد التوازن الدقيق الذي يجب على شركات صناعة السيارات تحقيقه بين تبني التقنيات الجديدة والاستفادة من الحلول التي أثبتت جدواها. وهذا التوازن مهم لعدة أسباب:
فعالية التكلفة: يساعد استخدام المكونات الحالية بجهد 12 فولت في الحفاظ على تكاليف إنتاج المركبات الكهربائية تحت السيطرة، مما يجعل الوصول إلى السيارات الكهربائية أكثر سهولة في السوق الأوسع.
الموثوقية: تضمن الخبرة الواسعة لصناعة السيارات مع أنظمة 12 فولت مستوى عالٍ من الموثوقية لوظائف السيارة المهمة.
السلامة: يوفر الجهد المنخفض لبطاريات الرصاص الحمضية طبقة إضافية من الأمان في تصميم المركبات وصيانتها.
التطبيق العملي: يعمل التوافق مع البنية التحتية الحالية للسيارات على تبسيط أعمال الصيانة والإصلاحات.
الانتقال التدريجي: يؤدي الاحتفاظ ببعض العناصر المألوفة إلى تسهيل انتقال المستهلكين والصناعة ككل نحو التنقل الكهربائي بالكامل.
في حين أن مستقبل تصميم السيارات الكهربائية قد يؤدي في النهاية إلى التخلص التدريجي من بطاريات الرصاص الحمضية لصالح حلول أكثر تقدمًا، فإن استخدامها الحالي يسلط الضوء على أهمية الهندسة العملية. مع استمرار صناعة السيارات في ثورتها الكهربائية، يجب عليها دائمًا تقييم العناصر التقليدية التي يجب الاحتفاظ بها والعناصر التي يجب استبدالها، مع التركيز دائمًا على تحسين الأداء والسلامة وتجربة المستخدم.
يعد الوجود المستمر لبطاريات الرصاص الحمضية في المركبات الكهربائية بمثابة تذكير بأن الابتكار لا يعني دائمًا الاستبدال الكامل للتقنيات القديمة. وبدلاً من ذلك، غالبًا ما يتضمن التقدم الحقيقي إيجاد المزيج الأمثل من الحلول التي أثبتت جدواها والتطورات المتطورة. ومع استمرار تطور السيارات الكهربائية، فمن المرجح أن يوجه هذا المبدأ تطوير حلول نقل كهربائية أكثر كفاءة وآمنة وسهلة الاستخدام.
