على الصعيد العالمي، يتزايد عدد السيارات الكهربائية يوماً بعد يوم. ففي الفترة من يناير إلى سبتمبر 2023، بلغت مبيعات السيارات الكهربائية في الصين 4.468 مليون وحدة، بحصة سوقية تزيد عن 201 تيرابايت في عام 2023.
ومع ذلك، لا يزال مدى الانطلاق بالسيارات الكهربائية مسألة تثير القلق على نطاق واسع. في السيارات الكهربائية، ليس المحرك هو الجهاز الوحيد المتعطش للطاقة. ففي فصل الشتاء على وجه الخصوص، تستهلك كل وسائل الراحة الموجودة على متن السيارة الكهرباء، وتدفع ثمن القدرة على حساب المدى.
وتشارك شركة شايفلر بعمق في هذا المجال. قال ماتيس زينك، الرئيس التنفيذي لقسم تكنولوجيا السيارات في مجموعة شايفلر: "تساعد الحلول المبتكرة التي طورتها شركة شايفلر في القضاء على قلق السائقين بشأن المسافات التي تقطعها السيارة. نحن نوفر أنظمة القيادة الكهربائية النقية والحلول التقنية الذكية والمكونات والأنظمة المختلفة لتحسين التطبيق العملي للسيارات الكهربائية من خلال تقليل استهلاك الطاقة وإطالة مدى السير".
حلول تحمل فعالة
تعتمد جميع السيارات على المحامل - والسيارات الكهربائية ليست استثناءً.
ولذلك، فإن إحدى طرق تحسين مدى سير السيارات الكهربائية هي تقليل فقد الاحتكاك في المحامل، حيث إن الطاقة المستخدمة أصلاً في قيادة السيارة ستفقد على شكل حرارة بسبب الاحتكاك في المحامل.
طورت شركة شايفلر حلولاً مستهدفة لهذا الغرض.
على سبيل المثال، يمكن لمحامل علبة التروس عالية الكفاءة من Schaeffler أن تقلل الاحتكاك بشكل كبير وتوفر حوالي 50 واط من الكهرباء مقارنة بحلول المحامل التقليدية. ويمكن استخدام هذه الطاقة مباشرةً لتحسين القدرة على التحمل.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضاً استخدام 50 واط من الكهرباء في فصل الشتاء لتدفئة مرايا الرؤية الخلفية الخارجية أو عجلة القيادة دون التأثير على عمر البطارية.
وبنفس القدر من الأهمية، تم تحسين محامل ناقل الحركة Schaeffler e-Drive خصيصاً لتناسب سرعات الدوران العالية لعمود إدخال ناقل الحركة في المحور الإلكتروني، وبالتالي ضمان قدرة حمل مثالية.
ومن أجل تحسين القدرة على التحمل بشكل أكبر، طوّرت Schaeffler أيضاً محمل محور العجلات ثلاثي الصفوف TriFinity.
تُعد محامل محور العجلات أحد المكونات المهمة في نظام هيكل السيارة الكهربائية. فهي مسؤولة عن توجيه ودعم عمود الإدارة والمحور، مما يضمن دوران العجلات بأقل قدر من المقاومة حتى في ظل الأحمال الميكانيكية العالية.
أثناء القيادة العادية، تتحمل محامل محور العجلات أحمالاً واحتكاكاً هائلاً. فهي تدور باستمرار، حيث تدور حوالي 100 مليون مرة كل 180,000 كيلومتر تقطعها.
بالمقارنة مع المحامل التقليدية، يمكن لمحامل محور العجلات ثلاثية الصفوف من Schaeffler أن تقلل بشكل كبير من خسائر الاحتكاك بمقدار 67% وتوفر أكثر من 200 واط من الكهرباء، وهو ما يعادل سيارة دفع رباعي كهربائية بسعة بطارية 120 كيلوواط ساعة بعد شحنها بالكامل. مما يمكن أن يزيد من مدى الانطلاق بحوالي 20 كيلومتراً.
بالإضافة إلى ذلك، في فصل الشتاء، يمكن استخدام 200 واط إضافية من الطاقة لتدفئة المقاعد دون التأثير على عمر البطارية. عند التسخين المستمر، يمكن أن يستهلك المقعد الواحد المسخّن ما يصل إلى 100 واط في الساعة.
تحت نفس الأبعاد، تكون محامل محور العجلات ثلاثية الصفوف TriFinity ثلاثية الصفوف أخف وزنًا بحوالي 10% من المحامل الكروية القياسية ثنائية الصفوف وتتمتع بعمر خدمة أطول. بالإضافة إلى ذلك، تزداد صلابة المحامل بأكثر من 20% ويمكنها نقل أحمال أكبر، وهي ميزة رئيسية للمركبات الكهربائية الثقيلة.
تخلص من القلق بشأن عمر البطارية مع الإدارة الحرارية
توفر الإدارة الحرارية إمكانات هائلة لتحسين قوة الإبحار - تعمل شركة Schaeffler في هذا المجال منذ حوالي 15 عاماً.
تقدم شركة Schaeffler حلول الإدارة الحرارية لعملاء السيارات منذ عام 2011.
قال الدكتور يوخن شرودر، رئيس قسم القيادة الكهربائية في مجموعة شايفلر: "ترتبط الإدارة الحرارية ارتباطاً مباشراً بمدى الإبحار وراحة القيادة، خاصة في السيارات الكهربائية، وبالتالي أصبحت تدريجياً وسيلة لتعزيز القدرة التنافسية للطرازات."
وتحقيقًا لهذه الغاية، تعمل Schaeffler على تطوير حلول متنوعة، بدءًا من المكونات متعددة الوظائف ومتعددة الأغراض إلى أنظمة الإدارة الحرارية المتكاملة للغاية إلى أنظمة أربعة في واحد التي تدمج المحرك والمخفض والتحكم الإلكتروني والإدارة الحرارية في جسر وحدة واحدة.
يلغي جسر الأربعة في واحد الحاجة إلى الخراطيم والكابلات الإضافية التي يتطلبها نظام الإدارة الحرارية اللامركزي، مما يؤدي إلى فقدان أقل للطاقة، وأجزاء أقل، ووزن أخف، وتركيب أسهل.
يمكّن هذا الحل المتكامل للغاية من الحفاظ على نظام مجموعة نقل الحركة بالكامل، بما في ذلك البطارية، ضمن نطاق درجة الحرارة المناسبة، مما يحسّن نطاق القيادة وسرعة الشحن. كما يمكن للنظام أيضاً التحكم في درجة الحرارة داخل المقصورة ضمن نطاق مناسب، وبالتالي تحسين راحة القيادة.
وبفضل التفاعل بين مختلف الأنظمة الفرعية، يمكن للمحور الكهربائي توفير حوالي 1 كيلوواط/ساعة من الطاقة لسيارة كهربائية مدمجة مزودة ببطارية 75 كيلوواط/ساعة لكل 100 كيلومتر تقطعها، وهو ما يعادل إطالة وقت القيادة بحوالي 71 تيرابايت (أو 36 كيلومتراً.) ) مدى الإبحار.
كما تعمل شركة شايفلر أيضاً على تطوير مضخة حرارية جديدة يمكن استخدامها في جسر رباعي في واحد وكمكون مستقل.
تقوم هذه المضخة الحرارية بتحويل الطاقة الحرارية في الهواء المحيط والحرارة المهدرة الناتجة عن المحرك وأجهزة التحكم الإلكترونية والبطاريات إلى طاقة حرارية قابلة للاستخدام، وبالتالي توفير طاقة البطارية.
تعتبر طاقة البطارية ثمينة بشكل خاص في فصل الشتاء البارد.
بالمقارنة مع سيارة مدمجة مزودة ببطارية بقدرة 75 كيلوواط/ساعة ومكونات إدارة حرارية لا مركزية، يستهلك الطراز نفسه المزود بمحور كهربائي رباعي في واحد ونظام مضخة حرارية طاقة أقل بحوالي 4 كيلوواط/ساعة لكل 100 كيلومتر (عند درجة حرارة خارجية تبلغ 7 درجات مئوية تحت الصفر). في ظل ظروف درجة الحرارة، فإن اختيار حالة التشغيل WLTC) يعادل إطالة مدى الإبحار بمقدار 17% (أو 48 كيلومتراً).
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الطاقة الموفرة لتحسين الراحة والسلامة أثناء القيادة، مثل تدفئة المقاعد وعجلة القيادة والمرايا الخارجية والزجاج الخلفي (تستهلك هذه الأنظمة حوالي 410 واط*).
ومن المزايا الأخرى لأنظمة المضخات الحرارية من شايفلر استخدام ثاني أكسيد الكربون المبرد الطبيعي (R744)، وهو أقل ضرراً بالبيئة من المبردات التقليدية (Rf1234yf). كما أن R744 غير قابل للاشتعال، وله قدرة منخفضة على إحداث تأثيرات الاحتباس الحراري ولن يسبب ضررًا لطبقة الأوزون في الغلاف الجوي. بالنسبة لمصنعي السيارات ومالكي السيارات، هذا يعني أيضًا أنها تساهم في حماية المناخ والتنمية الخضراء.
