كيف يعمل نظام المحور الكهربائي؟ نظرة عميقة على المحركات الكهربائية الحديثة

مع تسارع صناعة السيارات نحو التحول إلى الكهرباء، ظهرت أنظمة محور القيادة الكهربائية (وتسمى أيضًا المحاور الإلكترونية) باعتبارها حجر الزاوية في الجيل التالي من السيارات الكهربائية. تحل هذه المكونات المدمجة عالية الكفاءة محل إعدادات محرك الاحتراق الداخلي التقليدي (ICE) بمحركات كهربائية مدمجة، مما يوفر تسارعًا أسرع وصيانة أقل وكفاءة محسنة في استخدام الطاقة. ولكن ما الذي يميز نظام محور القيادة الكهربائية بالضبط؟ في هذا الدليل، سنقوم بتفصيل مكوناته ووظائفه وسبب تغيير قواعد اللعبة بالنسبة للمركبات الكهربائية الحديثة - مع رؤى من قادة الصناعة مثل Pumbaa EV.

ما هو نظام المحور الكهربائي؟

في جوهره، يعد نظام محور القيادة الكهربائي وحدة قائمة بذاتها تجمع بين محرك كهربائي وإلكترونيات الطاقة ومجموعة نقل الحركة في مجموعة واحدة مثبتة مباشرة على محور السيارة. على عكس إعدادات السيارات الكهربائية التقليدية حيث تنتشر المحركات وعلب التروس وأجهزة التحكم عبر الهيكل، تعمل المحاور الإلكترونية على مركزية هذه المكونات، مما يقلل من التعقيد ويوفر مساحة للبطاريات أو كبائن الركاب.

المكونات الرئيسية لنظام محور القيادة الكهربائية

لفهم كيفية عمله، دعونا نحلل أجزائه المهمة:

1. محرك كهربائي

قلب المحور الإلكتروني عبارة عن محرك متزامن ذو مغناطيس دائم ذو عزم دوران عالي ومنخفض السرعة (PMSM) أو محرك حثي. يقوم هذا المحرك بتحويل الطاقة الكهربائية من البطارية إلى طاقة ميكانيكية دورانية. على عكس محركات ICE، التي تحتاج إلى ناقل حركة متعدد السرعات، توفر المحركات الكهربائية ذروة عزم الدوران على الفور بسرعات منخفضة - وهي مثالية لتسريع السيارات الكهربائية.

2. المخفض/ناقل الحركة

نظرًا لأن المحركات الكهربائية تعمل عند عدد دورات مرتفع في الدقيقة، فإن مخفض السرعة (غالبًا ما يكون علبة تروس أحادية السرعة) يخفض السرعة مع زيادة عزم الدوران قبل إرسال الطاقة إلى العجلات. على سبيل المثال، تستخدم المحاور الإلكترونية في سيارة Pumbaa EV نسب تروس محسنة لتحقيق التوازن بين الكفاءة والأداء، مما يضمن الحد الأدنى من فقدان الطاقة أثناء النقل.

3. التفاضلية

مثل المحاور التقليدية، تشتمل المحاور الإلكترونية على ترس تفاضلي لتوزيع عزم الدوران بين العجلات اليسرى واليمنى. تعمل الأنظمة المتقدمة (مثل تلك الموجودة في Pumbaa EV) على دمج توجيه عزم الدوران وضبط الطاقة على العجلات الفردية لتحسين التعامل على المنحنيات أو الطرق الزلقة.

4. ​إلكترونيات القوى ووحدة التحكم​

يقوم العاكس المدمج بتحويل طاقة التيار المستمر من البطارية إلى طاقة تيار متردد للمحرك، بينما تقوم وحدة التحكم (ECU) بإدارة خرج عزم الدوران والسرعة والكبح المتجدد. يلغي هذا التكامل الحاجة إلى وحدات تحكم منفصلة أسفل غطاء المحرك، مما يؤدي إلى تبسيط بنية السيارة.

كيف يعمل كل شيء معًا؟

دعونا نسير عبر التدفق التشغيلي:

تدفق الطاقة:

عندما يضغط السائق على دواسة الوقود، ترسل وحدة التحكم الإلكترونية الرئيسية في السيارة إشارة إلى وحدة التحكم في المحور الإلكتروني.

تحويل الطاقة:

يقوم العاكس بتحويل طاقة بطارية التيار المستمر إلى تيار متردد، مما يؤدي إلى تنشيط المحرك الكهربائي.

تسليم عزم الدوران:

يدور المحرك، ويقوم المخفض بضبط السرعة/عزم الدوران قبل إرسال الطاقة إلى الترس التفاضلي.

الدفع بالعجلات:

يقوم الترس التفاضلي بتقسيم عزم الدوران بين العجلات، مما يدفع السيارة إلى الأمام. أثناء الكبح، يعمل المحرك كمولد، حيث يحول الطاقة الحركية مرة أخرى إلى كهرباء (الكبح المتجدد) لإعادة شحن البطارية.

لماذا تعتبر المحاور الإلكترونية مكسبًا للمركبات الكهربائية؟

توفر أنظمة محور القيادة الكهربائية ثلاث مزايا تغير قواعد اللعبة:

توفير المساحة والوزن:

من خلال دمج المكونات، تعمل المحاور الإلكترونية على توفير مساحة أسفل غطاء المحرك لبطاريات أكبر أو مناطق للركاب، وهو أمر بالغ الأهمية لمجموعة السيارات الكهربائية والتصميم الداخلي.

كفاءة أعلى:

تعني أنظمة التبريد المتكاملة والفقد الميكانيكي المنخفض وصول المزيد من الطاقة إلى العجلات، مما يؤدي إلى توسيع النطاق بنسبة تصل إلى 15% مقارنة بمحركات الدفع الموزعة (المصدر: SAE International).

الصيانة المبسطة:

يؤدي عدد أقل من الأجزاء المتحركة (بدون القابض أو ناقل الحركة متعدد السرعات أو مكونات ICE المعقدة) إلى انخفاض تكاليف الملكية.

Pumbaa EV: الريادة في ابتكار المحور الإلكتروني

في Pumbaa EV، نحن متخصصون في تصميم أنظمة محاور الدفع الكهربائية عالية الأداء والمصممة خصيصًا للسيارات الكهربائية الخفيفة والأساطيل التجارية وتطبيقات الطرق الوعرة. تتميز محاورنا الإلكترونية بما يلي:

البصمة المدمجة:

أصغر بنسبة 30% من متوسطات الصناعة، مما يجعلها مثالية للسيارات الكهربائية الحضرية.

​85% + كفاءة النظام:

تعظيم المدى وتقليل هدر الطاقة.

عزم الدوران للتخصيص:

من 1500 نيوتن متر لسيارات السيدان إلى 4000 نيوتن متر للمركبات الثقيلة.

سواء كنت صانع سيارات يبحث عن حل للمحور الإلكتروني أو من عشاق التكنولوجيا الذين لديهم فضول بشأن المحركات الكهربائية، فإن الفريق الهندسي في Pumbaa EV جاهز للمساعدة.

الأفكار النهائية

تعد أنظمة محور القيادة الكهربائية أكثر من مجرد مكون، فهي تمثل قفزة إلى الأمام في تصميم السيارات الكهربائية، مما يتيح نقلًا أنظف وأسرع وأكثر ذكاءً. ومن خلال مركزية توصيل الطاقة والاستفادة من أحدث التقنيات، تمهد هذه الأنظمة الطريق لمستقبل مكهرب بالكامل.

هل أنت مستعد لاستكشاف كيف يمكن للمحاور الإلكترونية لـ Pumbaa EV الارتقاء بمشروعك؟

تفضل بزيارة www.pumbaaev.com لمعرفة المزيد حول الحلول التي نقدمها أو اطلب استشارة اليوم.