الاتجاهات الناشئة في الدفع الكهربائي للمركبات الكهربائية الشخصية

وتتقدم تكنولوجيا الدفع الكهربائي بسرعة، مما يغير كيف نفكر في التنقل الشخصي، أما المركبات الكهربائية الشخصية - وهي فئة تشمل الدراجات الكهربائية، والزجاجات، واللوحات التزلجية، وأجهزة توليد الطاقة الكهربائية في الأحياء المترابطة، فتستفيد من الانقطاعات في البطاريات والسيارات والمواد والوصلات، حيث أن المدن تسعى إلى نقل أنظف، ويطالب المستهلكون بزيادة كفاءة استخدام الطاقة الكهربائية.

السلف في مجال صناعة الكيمياء في البطاريات وتخزين الطاقة

ولا تزال تكنولوجيا البطاريات هي أهم عامل واحد في أداء واعتماد المركبات الثنائية الفينيل المتعددة الكلور، وبينما تهيمن بطاريات الليثيوم - اليون على السوق، فإن التحولات الكبيرة تجري حالياً وتبشر بمجالات أطول، وتعجل في شحنها، وتحسن السلامة.

بطاريات الدولة الصلبة

(ب) يمكن أن تؤدي البطاريات ذات الطاقة الصلبة إلى زيادة كثافة الطاقة بمقدار 500 وغم أو أكثر مقارنة بـ 250 وكيلوغرام في أفضل مجموعات الليثيوم الحالية مع إزالة التسرب والحد من مخاطر الحريق.

Lithium — Sulfur and Sodium —Ion Alternatives

كما يقوم الباحثون باستكشاف الكبريت الليثيوم والكيمياويات الصوديومية كخيارات أقل تكلفة وأكثر استدامة، ويمكن أن تخزن البطاريات السائلة من الناحية النظرية طاقة أكبر بخمسة أضعاف من طاقة الليثيوم، ولكنها تعاني من مشاكل تتعلق بالحياة الدائرية، وتزيد من الانجازات الأخيرة في تصميم الكاثودية والبدائل الكهروليتية تدريجياً هذه العقبات.

المراكب المعمارية السريعة

وتتجه مجموعات البطاريات بشكل متزايد إلى قبول الشحنات فوق البنفسجية دون تردي، فالابتكارات في مجال الكيمياء الكهرومغناطيسية، واستخدام الأنوفيدية المتطورة، ونظم الإدارة الحرارية المتقدمة تسمح للمركبات العضوية الثابتة بأن تشحن بمعدلات تتجاوز 4C (أي رسوم كاملة في 15 دقيقة) وقد أظهرت الشركات مثل ستوريدو اتجاهاً بالغاً في النمو السريع (XFC) في المناطق الحضرية.

Sophisticated Regenerative Braking and Energy Recovery

وقد كان المكابح الإبداعي منذ وقت طويل مجموعة من المركبات الكهربائية، ولكن النظم الحديثة أكثر ذكاء بكثير، وبدلا من مجرد الحصول على نسبة ثابتة من الطاقة المُتَفَلِّقة، يمكن للأجهزة المراقبة الجديدة أن تُقلِّد من جديد استنادا إلى ظروف القيادة، وحالة البطارية، وحتى التضاريس.

الاستحقاق الإيجابي والتقديري

وباستخدام البيانات من أجهزة التكتل، والجهاز العالمي لتحديد المواقع، والمعلومات المتعلقة بالحركة في الوقت الحقيقي، يمكن للمركبات أن تتنبأ بالتوقفات والتلال القادمة، مع تعديل مستوى المكابح التجددية لتعظيم استعادة الطاقة، مثلاً، يمكن للجهاز الإلكتروني الذي يقترب من الضوء الأحمر أن يزيد تدريجياً من قوة التجدد لتباطؤها بسلاسة مع إعادة تغذية الطاقة في البطارية، وهذا النهج يمكن أن يعزز الكفاءة العامة بنسبة 15 إلى 25 في المائة مقارنة بالنظم التقليدية.

Regen on All Wheels

وهناك العديد من تصميمات المركبات الجديدة التي تتجه إلى ما وراء الريشات الوحيدة التي تعمل بالعجلات، حيث تقوم الآن محركات العجلات الإلكترونية وأجهزة التكتل الكهربائي بتنفيذ مكابح متجددة على الفكتين، وأحياناً مع التحكم في العجلات الفردية للاستقرار، وهذا لا يستعيد طاقة أكبر فحسب بل يحسن أيضاً من المسافات ويتوقف عن المسافات، ولا سيما على السطح الزلق.

مواد الوزن الخفيف والكفاءة الدينامية

ويمثل خفض الوزن والسحب هدفا دائما في تصميم المركبات، وتستفيد المركبات من المكاسب الصغيرة أيضا مباشرة، وتتطلب المركبات الخفيفة قدرا أقل من الطاقة للتعجيل باستخدام البطاريات الأصغر حجما لنفس النطاق.

Carbon Fiber and Composites

ويتزايد استخدام الألياف الكربونية، بعد أن تُخصص للسيارات الرياضية العالية الجودة، في إطارات PEV، والعجلات، وعناصر التعليق، وقد استحدث المصانع مثل المخصّصين والمدافعين، مركبات الكربون الإلكترونية التي تقل وزنها عن 12 كيلوغراما (26 كيلو مترا)، أما بالنسبة للمفترقات الحضرية، فتستخدم الشركات البوليمرات المكلورة الكثيفة لتقليل الوزن بينما تحافظ على تقلّدّد التكاليف.

الديناميكية الهوائية المتقدمة

ويكتسي الحد من السحب أهمية حاسمة بالنسبة للمركبات العضوية الثابتة، ولا سيما بالسرعة العالية (أكثر من 20 ميلاً مربعاً). وتُظهر الآن المزمار المدمجة للبطارية التي تضاعف كعيادات، بينما يستخدم المفترسون الجبهات وتُستخدم تصميمات الشوكة المثلى للتقليل إلى أدنى حد من مقاومة الرياح، وتُدرج مفاهيم التراكم الأحيائي التراكمي، مثل البرمجيات الفوقية، في الحد الأدنى، في إنتاج السائل المتحرك، مما يتيح إمكانية الحصول على قدر ضئيل من السائل.

النظم التالية لحركة الجينات وتكنولوجيات المحركات

وتتطور محركات الكهرباء إلى ما وراء المحركات المركزية الموحدة والمحركات المتوسطة، وتعود الطبقات الجديدة بكثافة أعلى من الضجيج، وانخفاض الوزن، وزيادة مرونة التغليف.

Axial Flux Motors

وعلى عكس محركات التدفق الإشعاعي التقليدية، فإن المحركات ذات التدفق الحاد لها دوارة ومحرك ممزقين ينتجان المزيد من الارتداد لكل وحدة من وزنها، بينما تقدم شركات مثل ياسا (وهو الآن جزء من مرسيدس - بينز) وماغناكس تصميمات ذات تدفق محوري يمكن إدماجها مباشرة في مركز التسلق المتحرك أو توضع داخل الإطار.

In-Wheel Motors with Integrated Regen

وتقضي المحركات ذات الدرعات على الحاجة إلى السلاسل أو الأحزمة أو صناديق التروس، مما يقلل من الصيانة ويحسن الكفاءة، إذ تستخدم التصميمات الجديدة من بروتيندريف واللافي مركبا داخل حافة العجلات، ودوارا في منطقة العجلات، ويحقق قوة ذروة تبلغ 80 كيلوواط لكل عجلة، مما يتيح لكل عجلات بحرية مثل أجهزة التكلور الكهربائية والسيارات الصغيرة.

أجهزة الدفع اللاسلكية ومؤسسات المحركات المتعددة

وتختبر بعض المركبات الثنائية الفينيل المتعددة الكلور المتقدمة تشكيلات مزدوجة أو حتى أربعة أجهزة يمكن تنشيطها على أساس الطلب، فعلى سبيل المثال، قد تستخدم دراجة نارية كهربائية محركا محوريا صغيرا لاستبدال المدن ذات السرعة المنخفضة وحركة متوسطة الحجم لتسارع الطرق السريعة، ويحقق هذا النهج الكفاءة المثلى من خلال تشغيل أفضل السيارات المناسبة للسرعة والشحن الداخليين الحاليين، على غرار محرك التكتل.

التكامل الذكي، والترابط، وإدارة الطاقة

وتتزايد وصل أجهزة تقييم الطاقة الحديثة باستخدام أجهزة الاستشعار على متن السفن والخدمات القائمة على السحاب من أجل الاستفادة المثلى من استخدام الطاقة وخبرة المستعملين.

إدارة الطاقة الافتراضية باستخدام مبادرة AI

(أ) يمكن لجهاز للتعلم الميكانيكي أن يتعلم طريقة استخدام الطاقة في تحليل السلوك، وتاريخ السير، والطقس، والحركة لتكييف عمليات تسليم الطاقة وإعادة استخدامها في الوقت الحقيقي، مثلاً، يمكن لجهاز للمسح الإلكتروني أن يتعلم أسلوباً يومياً للمستعملين ويضع على نحو استباقي طريقة " الأمان البعيد " إذا كشف أن البطارية ستكون منخفضة قبل الوصول إلى محطة شحن معروفة.

Overthe —-Air Updates and Diagnostic Monitoring

ويمكن لتحديثات البرمجيات التي يتم تسليمها دون تليفزيون أن تتيح للمصنعين تحسين أجهزة التحكم بالسيارات، وأجهزة التدوير بالبطارية، وملامح السلامة بعد بيعها بفترة طويلة، مثلا، يمكن أن يتيح تحديث البرامجيات وضع صورة جديدة أو وضع طريقة أقل للقوى بحيث يمتثل للأنظمة الجديدة في منطقة معينة، ويمكن للتشخيص عن بعد أن يخطر الراكب (ومركز الخدمات) على اختلال خلايا البطارية المحتملة أو التسخين قبل حدوث الفشل.

التكامل مع حكام الدخان و V2X

وفي حين أن المركبات التي تُستخدم في شكل مركبات متحركة (V2G) عادة ما تناقش بالنسبة للسيارات، فإن البطاريات الصغيرة يمكن أن تؤدي دوراً أيضاً، ويمكن أن تكون البطاريات التي تستخدم في محطة ما، عند القذف في محطة، بمثابة تخزين موزع للمساعدة في توازن الطلب على الشبكات المحلية خلال ساعات الذروة، كما أن بعض البرامج النموذجية في أوروبا تقوم بالفعل باختبار أجهزة الإنذار V2G مع أجهزة استنشاق مشتركة.

نظم الشحن اللاسلكية والإلكترونية

فالإسقاطها يمكن أن يكون غير ملائم، لا سيما بالنسبة للمركبات الصغيرة المخزنة في الشقق أو الرف العام، إذ أن فرض رسوم على المركبات يزيل الكابلات ويرتدي الوصلات، مما يوفر تجربة بسيطة " مسدودة وشحن " .

تركيبة موحّدة من أجل المركبات العضوية الثابتة

ويمكن للشحنات التي تُرسَل في أماكن الرصيف أو وقوف السيارات أن تنقل 300 إلى 500 دبليو إلى جهاز استقبال مجهز على جانب مخزن أو كحولي، وقد أظهرت الشركات مثل شركة ويتيريكتي وشركة هيفوفوغيت كفاءة تبلغ 90 في المائة في مسافات تتراوح بين 10 و20 سم.

الشحنات اللاسلكية الدينامية (الحركة)

وهناك مفهوم أكثر جدوى وهو التلاعب في الوقت الذي يتحرك فيه باستخدام الفحم المكسور في سطح الطريق، ومع ذلك، فإن الشحن الديناميكي لا يزال في مرحلة البحث المبكر يمكن أن يتيح للمصابين بطاريات أصغر لأنهم يتلقون تواتراً من أعلى المستويات، فالمشاريع الرائدة في السويد وإسرائيل تجري اختباراً للشحن الدينامي للحافلات والضرائب، ويمكن للتكنولوجيا أن تتوسع في نهاية المطاف إلى مركبات الإي بيكسيد والزبائن على الممرات المخصصة.

استدامة المواد والتصميم العلماني

ومع تزايد انتشار المركبات العضوية الثابتة، فإن الأثر البيئي لصناعة هذه المركبات والتخلص من النفايات في نهاية العمر يلقى مزيدا من التدقيق، وتركز الاتجاهات الناشئة على استخدام المواد المعاد تدويرها والمستندة إلى البيئة، فضلا عن تصميمها من أجل الإصلاح وإعادة التدوير.

المركبات ذات القاعدة البيولوجية والمعاد تدويرها

وتستبدل المصانع البلاستيكية بالنفط بالمركبات ذات الليبرالية الطبيعية (مثلاً، الهموم، الفلفل، الخيزران، الخيزران) للوحات الجسم والعناصر غير الهيكلية، وعلى سبيل المثال، فإن صانع النسيج الألماني (زيواي) يستخدم البلاستيك المقوى على النسيج في جسمه المحتوي على التخدير، كما أن الأطار الألومنيومية التي تُصنع من الخردة المعاد تدويرها تقلل عن استهلاك الطاقة.

البطاريات النموذجية والتطبيقات الحية الثانية

وبدلا من إدماج البطاريات بصورة دائمة، تستخدم التصميمات الجديدة نماذج بطارية موحدة قابلة للتعديل يمكن إزالتها بسهولة من أجل الإصلاح أو الترفيع، مما يوسع نطاق عمر المركبة ويتيح إعادة استخدام البطاريات القديمة لتخزين الطاقة الثابتة للمنازل أو الأعمال التجارية، وتقوم الشركات مثل غوغورو وسوبي بالفعل بتشغيل شبكات تبادل البطاريات من أجل أجهزة الإرسال، كما أن شركات التصنيع الرئيسية تعتمد وصلات موحدة مثل نظام " أكيرا " .

فيتامينات مستقلة ذاتياً وشبه مستقلة

While full autonomy is a long way off for PEVs, emerging trends include driver----assist features that enhance safety and convenience, particularly for last-mile deliveryroids and shared scooters.

الموازنة الذاتية والتخلي عن العائق

وقد أصبحت نظم التوازن في الصواريخ، التي تشبه تلك الموجودة في لوحات القفزات وأجهزة العجلات الواحدة، أكثر تقدما، مما يتيح للمصابين بالتوترات البيئية أن يظلوا على صواب عندما يكونون ثابتين، حيث يمكن لبعض المراوح الإلكترونية، مجتمعين مع الدرك أو الاكتشاف القائم على العقبة القائمة على الرؤية، أن يتفادى التصادم أو يتحكم في ذلك، وهذه السمات قيمة خاصة بالنسبة للأساطيل المشتركة التي قد تكون فيها المركبات غير المتفرّة في خطر أكبر.

العملية من بعد وإدارة أسطول المركبات

ويستخدم المشغلون المتقاسمون للمركبات في الهواء عن بعد والتمركز الجغرافي لمراقبة سرعة المركبات والامتثال لوقوف السيارات، ويمكن للمشغل عن بعد أن يتولى مهمة مراقبة مشغل للسيارات في الوقت الحقيقي من أجل نقله إلى منطقة غير متوقعة أو إعادة تشغيله فيها، مما يقلل من الحاجة إلى شاحنات جمع مادية ويحسن من خبرة المستعملين عموما.

الاستنتاج: وجود اتساق في الاتجاهات

إن مستقبل الدفع الكهربائي في المركبات الكهربائية الشخصية يتكون من تقارب قوي في الاتجاهات - من البطاريات الصلبة والسيارات ذات التدفق الحاد إلى إدارة الطاقة اللاسلكية التي تحركها منظمة العفو الدولية، والشحن اللاسلكي، وكل ابتكار يتناول حاجزا محددا للتبني: النطاق، التكلفة، الملاءمة، الاستدامة، وبما أن هذه التكنولوجيات ناضجة وحجمية، فإن المركبات العضوية المتطورة في الطاقة الكهربائية سوف تصبح أكثر قدرة وسهلة، وتزيد من سرعة الانتقال من مرحلة الاستعداد للوقود الأحفور.