يسعى مطورو السيارات إلى زيادة مدى سير الموديلات الكهربائية حتى تكون محل ثقة بالنسبة إلى المستخدمين وذلك من خلال الاعتماد على حلول مختلفة يرى المختصون أنه تبدو مفيدة، على غرار زيادة كفاءة المحرك وترشيد استهلاك الطاقة واستعادة طاقة الكبح وتحسين خصائص الأيروديناميكية.
برلين- تعكف شركات السيارات الكهربائية على اعتماد مجموعة من الحلول حتى تقطع المركبة مسافة أطول بدل الاستعانة ببطاريات بسعات أكبر نظرا إلى أنها تؤدي إلى زيادة الوزن وارتفاع كلفتها مما قد يحد من انتشارها على النحو المأمول.
ويوضح ماركوس لينكامب، أستاذ هندسة السيارات في الجامعة التقنية بمدينة ميونخ الألمانية، أنه يمكن تحسين استهلاك الطاقة من خلال بعض التعديلات.
ولكن هناك عدة جوانب يجب مراعاتها، ومنها أن السيارة خفيفة الوزن تكون لديها مقاومة تدحرج منخفضة، كما هو الحال مع الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران.
وقال لينكامب لوكالة الأنباء الألمانية تعمل المكابح ومحامل العجلات ذات الاحتكاك المنخفض على زيادة مدى السير أيضا، كما أن الأجهزة الاقتصادية المستهلكة للكهرباء مثل التدفئة ومكيف الهواء والإضاءة يمكن أن تساعد في خفض معدل استهلاك الطاقة.
ماركوس لينكامب: يجب مراعاة عدة سلبيات أثناء زرع الميزات الجديدة
وتطمح الشركات الأوروبية إلى خفض معدل استهلاك الطاقة الكهربائية بدرجة كبيرة في الأجيال القادمة. وتقدم بي.أم.دبليو ومرسيدس خلال هذا العام منصات جديدة للسيارات الكهربائية تمتاز بأنها أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.
وقال أوليفر زولكيه، مدير مشروع تطوير بنية أم.أم.أي بشركة مرسيدس، نحن على مقربة من الوصول إلى معدل 12 كيلوواط ساعة لكل 100 كيلومتر، وهو ما يعني أن هذا الموديل يمكنه السير لمسافة تصل إلى 750 كيلومترا.
ويعتبر هذا المعدل قيمة مثالية لدورة القيادة دبليو.أل.تي.بي القياسية. وأوضح لينكامب أنه في الحياة الواقعية يصعب الوصول إلى هذا المعدل لأنه يتم تحقيقه مع السير بأحمال وسرعات منخفضة ودون أجهزة مستهلكة للتيار وفي ظل درجات حرارة متوسطة.
ولكن المستخدمين، وفق الخبير، غالبا ما يقودون سياراتهم الكهربائية بسرعات أعلى، وخاصة على الطرق السريعة وفي ظل الطقس البارد.
وتؤدي كل هذه العوامل إلى زيادة معدل استهلاك الطاقة الكهربائية، ولذلك فإن معدل 12 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر يعتبر قيمة متفائلة إلى حدّ ما، ويعتقد البروفيسور الألماني أن معدل الاستهلاك الحقيقي بصورة جيدة يبلغ 15 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر.
ويعمل المهندسون في بنية مرسيدس أم.أم.أي، المقرر طرح 4 موديلات اعتمادا عليها خلال فصل الخريف المقبل، على تطوير جميع المكونات للوصول إلى معدل منخفض لاستهلاك الكهرباء.
وقال زولكيه ينصبّ تركيزنا على كفاءة استهلاك الطاقة منذ بداية التطوير لأن الاستهلاك الأقل بمقدار 55 واط يعني زيادة مدى السير بمقدار واحد في المئة.
وتعمل مرسيدس على توفير استهلاك الطاقة بنسبة 10 في المئة من خلال استعمال إطارات ذات مقاومة منخفضة للدوران.
كما يضمن ناقل الحركة ثنائي السرعات دوران المحرك الكهربائي بعدد لفات أقل عند السير بسرعات عالية بدءا من 70 كيلومترا في الساعة، وهو ما يساعد بدوره على التوفير في استهلاك الطاقة.
وعلاوة على ذلك، يمكن إعادة شحن البطارية من خلال الاعتماد على أربعة مستويات لاستعادة طاقة الكبح، وهو ما يحدث عند رفع القدم عند دواسة الطاقة.
ويؤكد زولكيه أنه يتم تنفيذ جميع مناورات الكبح تقريبا عن طريق استعادة طاقة الكبح، وتعمل هذه الوظيفة بكفاءة خاصة، حيث يتم توليد الحد الأقصى للطاقة قبيل انغلاق العجلات، حتى الوصول إلى حد التحكم لنظام المكابح المانع لانغلاق العجلات (أي.بي.أس).
أوليفر زولكيه: على مقربة من طراز جديد يسير لمسافة 750 كيلومترا
وأثبتت شركة تسلا منذ سنوات مدى كفاءة السيارات الكهربائية، إذ يبلغ معدل استهلاك موديل 3 في دورة القيادة دبليو.أل.تي.بي حوالي 12.5 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر.
في المقابل، يبلغ معدل استهلاك لوسيد أير ذات المحرك المزدوج بور آر.دبليو.دي حاليا 13 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر، وهو نفس معدل استهلاك سيارة فيات إي – ريد 500 الأصغر حجما.
ولا يعتقد البروفيسور الألماني لينكامب أن معدل استهلاك سيارات الركوب يمكن أن يقل عن 10 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر لأن ذلك يعتبر الحد الفيزيائي الأقصى.
وتعمل بي.أم.دبليو مع منصة السيارات للفئة الجديدة على خفض معدل استهلاك الطاقة الكهربائية مع كل مكون في السيارة.
ويبدأ ذلك من أنظمة التحكم، التي تطلق عليها بي.أم.دبليو اسم “الأدمغة السوبر”، فبدلا من وجود الكثير من أجهزة التحكم تعتمد الشركة الألمانية حاليا على أربعة حواسيب مركزية.
ويشدد فرانك فيبر مدير التطوير بالشركة على أن من المهم بالنسبة إلينا عدم إهدار أي كيلوواط، فلا يوجد شيء أكثر إزعاجا من تطوير بطارية بسعة كبيرة، ثم إهدار الطاقة بسبب عدم الكفاءة. وتمتاز البطاريات الحالية بأنها تتمتع بسعة كبيرة. وأكد أنه يتم الاعتماد على جميع مكونات السيارة للحد من معدل استهلاك الطاقة، حيث يقوم الحاسوب في وحدة التحكم بعمليات حسابية للقيادة حتى ألف مرة في الثانية.
وفي ضوء ذلك يعمل بشكل أسرع عشر مرات من الأنظمة السابقة، وهو ما يعني أن الأجهزة الإلكترونية القوية والبطارية والمحرك تعمل معا بكفاءة أكبر.
ويستعيد المحرك الكهربائي طاقة الكبح قبيل نطاق التحكم الخاص بنظام المكابح المانع للانغلاق، ويعمل أثناء عمليات الكبح أو اجتياز المنعطفات، وبالتالي يضمن زيادة مدى السير بمقدار 15 كيلومترا تقريبا.
وعلى الجانب الآخر تلعب البنية الخفيفة دورا ثانويا في السيارات الكهربائية، لأن الكتلة، التي يتم تسريعها، تتم استعادتها بشكل جزئي لاحقا في صورة طاقة عن طريق وظيفة استعادة طاقة الكبح.
ولذلك، فإن الاتجاه نحو خفض وزن السيارة فقد أهميته مع السيارات الكهربائية على عكس الموديلات المزودة بمحركات احتراق داخلي.
وقال فيبر لا يزال الوزن الخفيف من العوامل المهمة لديناميكا القيادة، ولكن ليس للكفاءة المجردة. وبدلا من السعي نحو خفض وزن السيارة ينصبّ اهتمام التطوير في كل نطاق حاليا على معدل استهلاك الطاقة بوحدة وات في الساعة.
وتعتبر الأيروديناميكية (الديناميكا الهوائية) من العوامل المهمة لكفاءة الطاقة في السيارات الكهربائية، حيث تزداد مقاومة الهواء بشكل تربيعي مع السرعة، ويمكن ملاحظتها بوضوح خارج حدود المدينة.
ويرى لينكامب أنه مع السرعات العالية تشكل الأيروديناميكية الجيدة ما يزيد على 60 في المئة من معدل استهلاك الطاقة.
وتقلل المركبات الطويلة ذات المقدمة الصغيرة، مثل موديلات الصالون، مُعامل السحب إلى ما يقرب من القيمة المثالية والتي تبلغ 0.2 في المئة.
من جهته، أوضح نادي السيارات الألماني (أي.دي.أي.سي) أنه يمكن لأصحاب السيارات الكهربائية ترشيد استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 20 في المئة، ومن ثم زيادة مدى السير من خلال اتخاذ بعض التدابير المهمة.
ومن بين ذلك الاستخدام المكثف لوظيفة استعادة طاقة الكبح والقيادة الحذرة الكاشفة للطريق، مع استعمال الأجهزة المستهلكة للتيار بدرجة أقل مثل التدفئة وتدفئة المقاعد وتدفئة المقود ومكيف الهواء.
برلين- تعكف شركات السيارات الكهربائية على اعتماد مجموعة من الحلول حتى تقطع المركبة مسافة أطول بدل الاستعانة ببطاريات بسعات أكبر نظرا إلى أنها تؤدي إلى زيادة الوزن وارتفاع كلفتها مما قد يحد من انتشارها على النحو المأمول.
ويوضح ماركوس لينكامب، أستاذ هندسة السيارات في الجامعة التقنية بمدينة ميونخ الألمانية، أنه يمكن تحسين استهلاك الطاقة من خلال بعض التعديلات.
ولكن هناك عدة جوانب يجب مراعاتها، ومنها أن السيارة خفيفة الوزن تكون لديها مقاومة تدحرج منخفضة، كما هو الحال مع الإطارات ذات المقاومة المنخفضة للدوران.
وقال لينكامب لوكالة الأنباء الألمانية تعمل المكابح ومحامل العجلات ذات الاحتكاك المنخفض على زيادة مدى السير أيضا، كما أن الأجهزة الاقتصادية المستهلكة للكهرباء مثل التدفئة ومكيف الهواء والإضاءة يمكن أن تساعد في خفض معدل استهلاك الطاقة.
ماركوس لينكامب: يجب مراعاة عدة سلبيات أثناء زرع الميزات الجديدة
وتطمح الشركات الأوروبية إلى خفض معدل استهلاك الطاقة الكهربائية بدرجة كبيرة في الأجيال القادمة. وتقدم بي.أم.دبليو ومرسيدس خلال هذا العام منصات جديدة للسيارات الكهربائية تمتاز بأنها أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.
وقال أوليفر زولكيه، مدير مشروع تطوير بنية أم.أم.أي بشركة مرسيدس، نحن على مقربة من الوصول إلى معدل 12 كيلوواط ساعة لكل 100 كيلومتر، وهو ما يعني أن هذا الموديل يمكنه السير لمسافة تصل إلى 750 كيلومترا.
ويعتبر هذا المعدل قيمة مثالية لدورة القيادة دبليو.أل.تي.بي القياسية. وأوضح لينكامب أنه في الحياة الواقعية يصعب الوصول إلى هذا المعدل لأنه يتم تحقيقه مع السير بأحمال وسرعات منخفضة ودون أجهزة مستهلكة للتيار وفي ظل درجات حرارة متوسطة.
ولكن المستخدمين، وفق الخبير، غالبا ما يقودون سياراتهم الكهربائية بسرعات أعلى، وخاصة على الطرق السريعة وفي ظل الطقس البارد.
وتؤدي كل هذه العوامل إلى زيادة معدل استهلاك الطاقة الكهربائية، ولذلك فإن معدل 12 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر يعتبر قيمة متفائلة إلى حدّ ما، ويعتقد البروفيسور الألماني أن معدل الاستهلاك الحقيقي بصورة جيدة يبلغ 15 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر.
ويعمل المهندسون في بنية مرسيدس أم.أم.أي، المقرر طرح 4 موديلات اعتمادا عليها خلال فصل الخريف المقبل، على تطوير جميع المكونات للوصول إلى معدل منخفض لاستهلاك الكهرباء.
وقال زولكيه ينصبّ تركيزنا على كفاءة استهلاك الطاقة منذ بداية التطوير لأن الاستهلاك الأقل بمقدار 55 واط يعني زيادة مدى السير بمقدار واحد في المئة.
وتعمل مرسيدس على توفير استهلاك الطاقة بنسبة 10 في المئة من خلال استعمال إطارات ذات مقاومة منخفضة للدوران.
كما يضمن ناقل الحركة ثنائي السرعات دوران المحرك الكهربائي بعدد لفات أقل عند السير بسرعات عالية بدءا من 70 كيلومترا في الساعة، وهو ما يساعد بدوره على التوفير في استهلاك الطاقة.
وعلاوة على ذلك، يمكن إعادة شحن البطارية من خلال الاعتماد على أربعة مستويات لاستعادة طاقة الكبح، وهو ما يحدث عند رفع القدم عند دواسة الطاقة.
ويؤكد زولكيه أنه يتم تنفيذ جميع مناورات الكبح تقريبا عن طريق استعادة طاقة الكبح، وتعمل هذه الوظيفة بكفاءة خاصة، حيث يتم توليد الحد الأقصى للطاقة قبيل انغلاق العجلات، حتى الوصول إلى حد التحكم لنظام المكابح المانع لانغلاق العجلات (أي.بي.أس).
أوليفر زولكيه: على مقربة من طراز جديد يسير لمسافة 750 كيلومترا
وأثبتت شركة تسلا منذ سنوات مدى كفاءة السيارات الكهربائية، إذ يبلغ معدل استهلاك موديل 3 في دورة القيادة دبليو.أل.تي.بي حوالي 12.5 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر.
في المقابل، يبلغ معدل استهلاك لوسيد أير ذات المحرك المزدوج بور آر.دبليو.دي حاليا 13 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر، وهو نفس معدل استهلاك سيارة فيات إي – ريد 500 الأصغر حجما.
ولا يعتقد البروفيسور الألماني لينكامب أن معدل استهلاك سيارات الركوب يمكن أن يقل عن 10 كيلوواط ساعة لكل مئة كيلومتر لأن ذلك يعتبر الحد الفيزيائي الأقصى.
وتعمل بي.أم.دبليو مع منصة السيارات للفئة الجديدة على خفض معدل استهلاك الطاقة الكهربائية مع كل مكون في السيارة.
ويبدأ ذلك من أنظمة التحكم، التي تطلق عليها بي.أم.دبليو اسم “الأدمغة السوبر”، فبدلا من وجود الكثير من أجهزة التحكم تعتمد الشركة الألمانية حاليا على أربعة حواسيب مركزية.
ويشدد فرانك فيبر مدير التطوير بالشركة على أن من المهم بالنسبة إلينا عدم إهدار أي كيلوواط، فلا يوجد شيء أكثر إزعاجا من تطوير بطارية بسعة كبيرة، ثم إهدار الطاقة بسبب عدم الكفاءة. وتمتاز البطاريات الحالية بأنها تتمتع بسعة كبيرة. وأكد أنه يتم الاعتماد على جميع مكونات السيارة للحد من معدل استهلاك الطاقة، حيث يقوم الحاسوب في وحدة التحكم بعمليات حسابية للقيادة حتى ألف مرة في الثانية.
وفي ضوء ذلك يعمل بشكل أسرع عشر مرات من الأنظمة السابقة، وهو ما يعني أن الأجهزة الإلكترونية القوية والبطارية والمحرك تعمل معا بكفاءة أكبر.
ويستعيد المحرك الكهربائي طاقة الكبح قبيل نطاق التحكم الخاص بنظام المكابح المانع للانغلاق، ويعمل أثناء عمليات الكبح أو اجتياز المنعطفات، وبالتالي يضمن زيادة مدى السير بمقدار 15 كيلومترا تقريبا.
وعلى الجانب الآخر تلعب البنية الخفيفة دورا ثانويا في السيارات الكهربائية، لأن الكتلة، التي يتم تسريعها، تتم استعادتها بشكل جزئي لاحقا في صورة طاقة عن طريق وظيفة استعادة طاقة الكبح.
ولذلك، فإن الاتجاه نحو خفض وزن السيارة فقد أهميته مع السيارات الكهربائية على عكس الموديلات المزودة بمحركات احتراق داخلي.
وقال فيبر لا يزال الوزن الخفيف من العوامل المهمة لديناميكا القيادة، ولكن ليس للكفاءة المجردة. وبدلا من السعي نحو خفض وزن السيارة ينصبّ اهتمام التطوير في كل نطاق حاليا على معدل استهلاك الطاقة بوحدة وات في الساعة.
وتعتبر الأيروديناميكية (الديناميكا الهوائية) من العوامل المهمة لكفاءة الطاقة في السيارات الكهربائية، حيث تزداد مقاومة الهواء بشكل تربيعي مع السرعة، ويمكن ملاحظتها بوضوح خارج حدود المدينة.
ويرى لينكامب أنه مع السرعات العالية تشكل الأيروديناميكية الجيدة ما يزيد على 60 في المئة من معدل استهلاك الطاقة.
وتقلل المركبات الطويلة ذات المقدمة الصغيرة، مثل موديلات الصالون، مُعامل السحب إلى ما يقرب من القيمة المثالية والتي تبلغ 0.2 في المئة.
من جهته، أوضح نادي السيارات الألماني (أي.دي.أي.سي) أنه يمكن لأصحاب السيارات الكهربائية ترشيد استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 20 في المئة، ومن ثم زيادة مدى السير من خلال اتخاذ بعض التدابير المهمة.
ومن بين ذلك الاستخدام المكثف لوظيفة استعادة طاقة الكبح والقيادة الحذرة الكاشفة للطريق، مع استعمال الأجهزة المستهلكة للتيار بدرجة أقل مثل التدفئة وتدفئة المقاعد وتدفئة المقود ومكيف الهواء.
