يبدو أن عملية تبريد المحرك الكهربائي علمًا كبيرا ومتقدما .وليس كما كما نظن أن كل ما عليك فعله هو سوى وضع سائل للتبريد في بعض الأنابيب، والتأكد من أن الهواء يمر عبر تلك الأنابيب للتبريد. ولكن هناك علم دقيق يُعنى بتبريد كل مُكوّن بالكمية المناسبة وفي الأماكن المُناسبة.
قررت شركة الهندسة “مونرو وشركاؤه” التابعة لساندي مونرو مؤخرًا تفكيك محركي جر كهربائيين. أحدهما من سيارة تسلا سايبرترك والآخر من سيارة شيفروليه إكوينوكس، أظهرت عملية الفحص أن هناك اختلافات كبيرة في استراتيجيات شركات صناعة السيارات لتبريد محركات الدفع للسيارات الكهربائية.
تقنية جنرال موتورز في تبريد المحرك الكهربائي
لنبدأ بنهج جنرال موتورز في تبريد المحرك. حيث تتميز عملية التبريد ببراعة كبيرة تكمن في بساطة آلية التبريد، فبدلاً من استخدام أنظمة ومضخات معقدة، تستخدم جنرال موتورز المحرك نفسه كنظام تروس مبتكر لدفع الزيت لأعلى في قنوات مصبوبة، ثم تستخدم الجاذبية لتمطره على المحرك. هذا يُبرّد اللفات والمغناطيسات والمعدن المصبوب دفعةً واحدة.
هذه الطريقة رخيصة التكلفة وبسيطة، نظرًا لقلة الأجزاء المتحركة التي قد تتعطل. كما أنها لا تتطلب استهلاك طاقة إضافية من بطارية السيارة لتشغيل أي جهاز تبريد خارجي (المزيد عن هذا لاحقًا مع نهج تيسلا). إنها أيضًا حيلة قديمة استخدمتها تويوتا منذ أكثر من عقد في سيارة بريوس سي.
لكن هذا النظام الذكي له حدود. فهو يعتمد على سرعة المحرك، أي على ضبط الزيت تلقائيًا عند القيادة على الطريق السريع، ولكن ليس مفيدا عندما يكون المحرك متوقفًا في حركة المرور. أو إذا كنت على تلة شديدة الانحدار أو تتسابق على حلبة، فقد تنحرف طريقة التبريد “المطرية” للنظام عن هدفها، وهو ما قد لا يكون مثاليًا لمحرك كهربائي يدور بسرعة حوالي 10,000 دورة في الدقيقة.
تقنية تسلا في تبريد المحرك الكهربائي
من ناحية أخرى، تستخدم تسلا طريقة تبريد أكثر دقة. تستخدم مضخة عالية الضغط لدفع الزيت إلى قنوات حيث يتدفق فوق مكونات محددة مثل اللفات الكهربائية والمغناطيسات للحفاظ عليها باردة وجيدة. هذا النهج في التبريد هو أيضًا ما يدفع تسلا لاستخدام مغناطيسات نيوديميوم أرخص في محركاتها بدلًا من المعادن الأرضية النادرة.
من خلال عدم الإفراط في تبريد المحرك نفسه (بل وضع الزيت بدقة على النقاط الأكثر أهمية لدرجة الحرارة)، يعني نهج تسلا أن غلاف المحرك يبقى عند درجة حرارة أعلى على الرغم من برودة أجزائه الداخلية. هذا يزيد من المقاومة الكهربائية للغلاف ويقلل من تشكل التيارات الدوامية الكهربائية.
التيارات الدوامية، لمن لا يعرفها، هي في الأساس دوامات كهربائية صغيرة تنشأ مع تغير المجالات المغناطيسية لمحرك السيارة الكهربائية أثناء دورانه. هذه ليست مشكلة خاصة بالسيارات الكهربائية على الإطلاق، ولكننا نتحدث عنها اليوم لأنها تستخدم المغناطيس لتشغيل محركات الدفع. في كل مرة ينقلب فيها المجال المغناطيسي داخل المحرك أثناء دورانه، تتشكل دوائر صغيرة من الكهرباء غير المرغوب فيها وتتسرب إلى المكونات المعدنية التي تُغلف المحرك. تُولّد هذه المجالات الصغيرة حرارة إضافية وتُهدر الطاقة، مما يُسبب مشكلة في الكفاءة يمكن الحد منها عن طريق الحفاظ على دفء غلاف المحرك وزيادة مقاومته للكهرباء بشكل طبيعي.
المقابل هو أن المضخة تستهلك طاقة البطارية لمجرد تبريدها. وكذلك المقاومة الفيزيائية الناتجة عن طريقة جنرال موتورز. مع ذلك، الأمر أكثر تعقيدًا بعض الشيء، حيث يتطلب الأمر تشغيلًا إضافيًا للمسارات المحددة في محرك تسلا، بالإضافة إلى قطع إضافية، وأنابيب، والمضخة نفسها.
فيديو المقارنة بين تقنيات تسلا وجنرال موتورز
الخلاصة
باختصار: جنرال موتورز تثق بالفيزياء بينما تسلا تثق بالضخ. ولكن بطريقة غير مباشرة، تُعدّ الطريقة الأكثر تعقيدًا – طريقة تسلا – أكثر ريادةً من الناحية التكنولوجية. فهي تُمكّن العلامة التجارية من خفض التكاليف داخل المحرك بفضل بعض التقنيات الكهربائية المبتكرة، وتحقيق أقصى استفادة من الأداء.
كلا الطريقتين ذكيتان، وكلاهما ناجحتان بالتأكيد. على أقل تقدير، هذا دليل على وجود العديد من الطرق لتحقيق نفس المهمة في عالم السيارات الكهربائية باستخدام أساليب مختلفة تمامًا. السؤال هو: هل تُعطي شركة صناعة السيارات الأولوية للكفاءة أم البساطة؟ هذا ما يُشكّل الحل.
شركة Mahle تبتكر المحرك SCT الكهربائي والذي يعمل إلى اجل غير مسمى وبكفاءة عالية
شاهد سيارة Zeekr 7X الجديدة بمحرك كهربائي أقوى وبطارية أكبر
