أخبار EVsالبطاريات

بطاريات EV عالية الجهد يتهافت عليها المصنعون

بعد نجاح تجربة بورش تايكان EV

 

 

في عام 2020 ، سلمت بورش ما يزيد قليلاً عن 20000 وحدة من طراز تايكان EV الفاخر – أول سيارة من شركة كبرى لصناعة السيارات تستخدم بطارية 800 فولت (اسمية) ، وهو ما يزيد عن ضعف الجهد الكهربي لمنافسيها (وبقوة في السكك الحديدية الخفيفة و منطقة قاطرة التبديل ، في الواقع). يبدو أن العديد من المركبات الكهربائية الأخرى ستتبع قريبًا في مسارات تايكان.

قالت شركة Delphi Technologies مؤخرًا إنها ستوفر محولات بقدرة 800 فولت لثلاثة من أكبر أربع شركات تصنيع سيارات عالمية في السنوات القليلة المقبلة. أصدرت كل من كيا وهيونداي تفاصيل حول معمارية 800 فولت القادمة ، وقالت جنرال موتورز إن سيارتها Hummer EV 2022 ستتمتع بقدرة فريدة على تبديل حزمة بطاريتها من 400 فولت إلى 800 فولت للشحن.

حيث أكدت جنرال موتورز إن سيارتها Hummer EV 2022 ستتمتع “بقدرة فريدة على تبديل حزمة بطاريتها من 400 فولت إلى 800 فولت للشحن”.

ويبدو أن تقنية كربيد السيليكون (SiC) يتم تبنيها بسرعة من قبل مصنعي السيارات الكهربائية. هذا لأن النوع الآخر الوحيد من تبديل أشباه الموصلات مع تصنيف VA كافٍ للاستخدام في عاكس الجر EV هو IGBT ، و 1،200 / 1700 V IGBTs هي أجهزة بطيئة نسبيًا ، مما يحد من أقصى تردد PWM العملي إلى نطاق kHz أحادي الرقم إذا تبديل الخسائر يجب أن تبقى منخفضة بشكل مقبول. من المؤكد أن هذه ليست مشكلة كبيرة بالنسبة لعاكس الجر ، حيث يمكن إنتاج التيارات الجيبية عالية الجودة بترددات PWM منخفضة نسبيًا ، ولكن بالنسبة للشاحن وأي محولات طاقة أخرى تعمل بجهد الحزمة ، هناك دافع كبير لذلك دفع تردد التبديل أعلى بكثير ، لأن ذلك يقلل من حجم (وتكلفة) كل من المكونات المغناطيسية (المحولات والمحثات) ، وكذلك مكثفات تخزين الطاقة (على سبيل المثال لوصلة التيار المستمر ، ومرشحات الإخراج ، وما إلى ذلك).

كما هو الحال مع معظم الأشياء في الهندسة ، فإن الزيادة التعسفية لجهد العبوة ليست شيئًا جيدًا بشكل لا لبس فيه ، وهذا حتى بدون استدعاء حجة الاختزال (على سبيل المثال إذا كانت 1 كيلو فولت أفضل من 100 فولت ، فإن 10 كيلو فولت أفضل من 1 كيلو فولت ، إلخ.). ومع ذلك ، هناك بعض الفوائد لزيادة جهد الحزمة ، وأكثرها وضوحًا هو أنه ستكون هناك حاجة إلى مساحة مقطع عرضي أقل في النحاس للتعامل مع نفس المقدار من الطاقة (يقابلها زيادة في سماكة العزل لتحمل الجهد العالي – ولكن المزيد عن ذلك لاحقًا). بالنظر إلى أن بعض أجهزة الشحن السريع التي تعمل بالتيار المستمر قد لجأت بالفعل إلى التبريد السائل لكابلات الشحن للحفاظ على ارتفاع درجة الحرارة بشكل يمكن التحكم فيه ، فإن زيادة الجهد لتعزيز الطاقة المقدمة بدلاً من التيار يبدو حلًا أكثر منطقية ، بل إنه يوفر نقطة مئوية أو اثنين في الكفاءة (من انخفاض خسائر I2R في موصلات الكبل ومنافذ الشحن).

بالنظر إلى أن بعض أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر قد لجأت بالفعل إلى التبريد السائل لكابلات الشحن للحفاظ على ارتفاع درجة الحرارة بشكل يمكن التحكم فيه ، فإن زيادة الجهد لتعزيز الطاقة المقدمة يبدو أنه حل معقول ، وحتى يوفر نقطة مئوية أو نقطتين في الكفاءة.

من المزايا الأقل وضوحًا لتشغيل جهد حزمة أعلى ، والتي يمكن القول إنها أكثر في عالم النظرية ، أنه يمكن دفع RPM لمحرك الجر إلى أعلى دون فقدان عزم الدوران من إضعاف المجال. بالطبع ، ينطبق مبدأ “لا غداء مجاني” هنا أيضًا ، حيث أن خسائر التيار المتردد في المحرك – كل من النحاس (أي اللفات) والحديد (أي الدائرة المغناطيسية) – تتزايد مع عدد الدورات في الدقيقة ، وبطريقة أسية (أي إلى قوة أعلى من واحد). هناك أيضًا حد ميكانيكي لمدى الارتفاع الذي يمكنك دفعه لعدد الدورات في الدقيقة قبل أن “يتفكك الدوار ذاتيًا بسرعة”. على الرغم من ذلك ، لكي نكون منصفين ، فإن عزم الدوران يتناسب مع التيار ، كما أن الخسائر المقاومة للملفات تتناسب بشكل كبير مع التيار (أي من I2R مرة أخرى) ، لذا فإن المطالبة بمزيد من عزم الدوران للحصول على مزيد من الطاقة من محرك معين يتعارض مع قانون التناقص يعود كذلك. هذا هو السبب في أنه لا يمكنك استخراج قدر كبير من الطاقة بشكل تعسفي من محرك معين ، ولماذا قد تكون فوائد زيادة الجهد أو التيار في نفس المحرك نظرية أكثر منها فعلية. ومع ذلك ، يمكن لمعظم المحركات تحمل الأحمال الزائدة المذهلة (3x-10x ، اعتمادًا على النوع) لفترات قصيرة من الوقت ، وهي خاصية مثالية لتطبيقات جر المركبات الكهربائية.

قد لا يبدو أن زيادة جهد الحزمة سيكون لها تأثير كبير على العبوة نفسها ، ولكن هناك بعض المشكلات التي يجب أخذها في الاعتبار ، وأكثرها وضوحًا هو أن الجهد العالي من المرجح أن يتسبب في حدوث صعق كهربائي إذا وجد المرء نفسه عن غير قصد جزء من دائرة البطارية. ومما يثير القلق أيضًا أن الفولتية العالية من المرجح أيضًا أن تبدأ قوسًا ، وستتطلب الأقواس المذكورة مزيدًا من المسافة الفاصلة قبل أن تنطفئ. 

 

إقرأ أيضا:

معايير اختيار أفضل شاحن لسيارتك الكهربائية

Harley-Davidson تُعلن عن رئيس جديد للمركبات الكهربائية

تحالف كبير بين جنرال موتورز ومايكروسوفت.. أعرف التفاصيل

أفضل محطات شحن السيارات الكهربائية بالأسواق

للاطلاع على المصدر أضغط هنا

اظهر المزيد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى