مقدمة: هيكل السيارة الكهربائية - "الهيكل" للسيارة الكهربائية، والناقل الأساسي لقاعدة السيارة الكهربائية ومحور عجلة السيارة الكهربائية

مقدمة: هيكل السيارة الكهربائية - "الهيكل العظمي" للسيارة الكهربائية، وهو الحامل الأساسي لقاعدة السيارة الكهربائية ومحور عجلة السيارة الكهربائية

مع تجزئة سوق مركبات الطاقة الجديدة، تتزايد أهمية الاختلافات التقنية بين المركبات الكهربائية منخفضة السرعة (مثل مركبات التنقل اليومي ومركبات الجنازير) والمركبات الكهربائية عالية السرعة (سيارات الركاب والمركبات التجارية). وباعتباره الهيكل الأساسي للمركبة الكهربائية، لا يقتصر دور الشاسيه على تحديد استقرار قيادة المركبة وسلامتها وراحتها فحسب، بل يرتبط أيضًا ارتباطًا مباشرًا بمنطق اختيار قاعدة المركبة الكهربائية (المكون الأساسي لحمل الشاسيه) ومحور عجلة المركبة الكهربائية (المكون الرئيسي لنقل الطاقة). ستُحلل هذه المقالة الاختلافات بين هياكل المركبات الكهربائية منخفضة السرعة وعالية السرعة من ثلاثة جوانب: الاختلافات الأساسية، والمتطلبات التقنية، وسيناريوهات التطبيق، لمساعدة القراء على فهم مبادئ تكيف قواعد وعجلات المركبات الكهربائية في مختلف السيناريوهات.

أولاً: اختلافات في وضعية الهيكل: بالنسبة لهيكل السيارة الكهربائية منخفضة السرعة، "التطبيق العملي يأتي أولاً"؛ أما بالنسبة لهيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة، "الأداء هو الأساس"

1. هيكل السيارة الكهربائية منخفضة السرعة: مناسب للتنقل لمسافات قصيرة، وتركز قاعدة السيارة الكهربائية وعجلاتها على الاقتصاد

المتطلبات الأساسية للسيارات الكهربائية منخفضة السرعة هي "التكلفة المنخفضة والمتانة العالية وسهولة الصيانة"، ويتم تطبيقها بشكل أساسي في سيناريوهات مثل التنقل لمسافات قصيرة في المدن، والاتصال في المواقع ذات المناظر الخلابة والخدمات اللوجستية في مناطق المصانع، بسرعة لا تتجاوز عادة 50 كم / ساعة. لذلك، يركز تصميم هيكلها على "تبسيط الهيكل والتحكم في التكاليف":

قاعدة المركبات الكهربائية: تعتمد بشكل أساسي على قاعدة فولاذية متكاملة مُشكَّلة بالختم، تتميز ببنية بسيطة وقدرة تحمل متوسطة. لا تتطلب تصميمات معقدة لامتصاص الصدمات والحماية، وتلبي بشكل أساسي متطلبات التركيب الأساسية للبطاريات والمحركات، مع مراعاة خفة الوزن والكفاءة الاقتصادية.

محور السيارة الكهربائية: عجلات صلبة في الغالب أو عجلات بسيطة من الألومنيوم المصبوب، بأحجام أصغر (عادةً ١٢-١٤ بوصة)، مما يُعزز مقاومة التآكل وانخفاض معدل الأعطال. لا داعي للتعامل مع مقاومة الرياح وضغط تبديد الحرارة الناتج عن القيادة بسرعات عالية. يُعد ضبط التكلفة الاعتبار الأساسي.

2. هيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة: سعياً لتحقيق الأداء الفائق، تركز قاعدة السيارة الكهربائية وعجلاتها على السلامة والاستقرار

تتطلب المركبات الكهربائية عالية السرعة (التي تزيد سرعتها عن 100 كم/ساعة) التعامل مع ظروف الطريق المعقدة، وثبات القيادة بسرعات عالية، وسلامة التصادم، وغيرها من المتطلبات الصارمة. يتمحور تصميم الهيكل حول "القوة والدقة والتكامل العاليين"، ويُستخدم على نطاق واسع في سيارات السيدان العائلية، وسيارات الدفع الرباعي، والمركبات التجارية العاملة بالطاقة الجديدة، وغيرها من المجالات.

قاعدة السيارة الكهربائية: هيكل مدمج مصنوع من سبائك الألومنيوم أو مواد مركبة من ألياف الكربون (مثل القاعدة المدمجة للمكونات الهيكلية لبطارية تسلا 4680)، وهو لا يتحمل وزن حزمة البطارية والمحرك ونظام التحكم الإلكتروني فحسب، بل يتميز أيضًا بقدرته على مقاومة الالتواء والصدمات. وفي الوقت نفسه، يحقق الهيكل خفة الوزن من خلال تحسينه، مما يقلل من استهلاك الطاقة. كما ستُدمج بعض الطرازات المتطورة عوارض مضادة للتصادم وألواح حماية للبطارية في القاعدة لتعزيز أداء السلامة السلبية.

محور السيارة الكهربائية: عجلات مصنوعة في الغالب من سبائك الألومنيوم المطروقة، ذات حجم كبير نسبيًا (16-22 بوصة)، مصممة لمراعاة الديناميكية الهوائية (تقليل مقاومة الرياح)، وأداء تبديد الحرارة (التعامل مع ارتفاع درجة حرارة محور العجلة أثناء القيادة بسرعات عالية)، وقوة تحمل الأحمال. بعض الطرازات عالية الأداء مزودة أيضًا بمحركات محور العجلة، تُدمج نظام الطاقة مباشرةً في محور العجلة لتحسين استغلال مساحة الهيكل.

ثانيًا. اختلافات المتطلبات الفنية: من الهيكل إلى المادة، ومنطق التوافق بين قاعدة السيارة الكهربائية ومحور عجلاتها.

1. القوة الهيكلية: تتضاعف متطلبات الصلابة لقاعدة السيارة الكهربائية لهيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة

هيكل السيارة الكهربائية منخفضة السرعة: مع سرعة قيادة منخفضة وتأثير أقل على الطريق، فإن متطلبات قوة الشد لقاعدة السيارة الكهربائية تبلغ حوالي 200-300 ميجا باسكال، وهو ما يحتاج فقط إلى تلبية قدرة تحمل الحمولة الأساسية للقيادة اليومية لمسافات قصيرة.

هيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة: عند القيادة بسرعات عالية، يجب أن يتحمل الهيكل حمولات متعددة، مثل مطبات الطريق، وقوة الطرد المركزي عند المنعطفات، والكبح المفاجئ. يجب أن تتجاوز قوة شد قاعدة السيارة الكهربائية 500 ميجا باسكال. حتى أن بعض الطرازات الفاخرة تستخدم سبائك الألومنيوم أو ألياف الكربون المستخدمة في صناعة الطائرات لضمان عدم التواء الهيكل أو تشوهه، مما يضمن سلامة القيادة.

2. امتصاص الصدمات والتعامل معها: يعتمد هيكل السيارة الكهربائية عالي السرعة على التنسيق بين محور عجلة السيارة الكهربائية ونظام التعليق

هيكل السيارة الكهربائية منخفضة السرعة: نظام امتصاص الصدمات مُبسَّط، ويستخدم في الغالب نوابض صفائحية أو أنظمة تعليق ماكفيرسون بسيطة. متطلبات امتصاص الصدمات لعجلات السيارة الكهربائية منخفضة نسبيًا، حيث تقتصر على تصفية اهتزازات الطريق الطفيفة.

هيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة: مزودة بتكوينات متطورة، مثل نظام التعليق المستقل متعدد الوصلات والتعليق الهوائي، يجب أن يتوافق محور العجلة بدقة مع نظام التعليق. من خلال تحسين إزاحة محور العجلة وقيمة ET، يمكن تحسين سرعة استجابة توجيه السيارة وثبات القيادة. في الوقت نفسه، يجب أن تكون دقة التوازن الديناميكي لمحور العجلة عالية للغاية (خطأ ≤ 5g) لمنع الاهتزاز أثناء القيادة بسرعات عالية.

3. درجة التكامل: يعمل هيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة على دفع عملية تكامل قاعدة السيارة الكهربائية والبطارية

هيكل السيارة الكهربائية منخفضة السرعة: تم تصميم قاعدة السيارة الكهربائية والبطارية والمحرك بشكل منفصل في الغالب، وهو مناسب للتثبيت ولكنه يتميز بمعدل استخدام منخفض للمساحة.

هيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة: يعتمد النظام السائد تقنية "تكامل البطارية مع الهيكل" (CTC/CTB)، حيث تعمل قاعدة السيارة الكهربائية مباشرةً كغطاء سفلي لحزمة البطارية. هذا لا يُحسّن استغلال المساحة فحسب (يزيد المدى)، بل يُعزز أيضًا صلابة الهيكل من خلال التكامل الهيكلي. في الوقت نفسه، يُشكّل محور عجلة السيارة الكهربائية وحدة تحكم مُنسّقة مع المحرك ونظام التحكم الإلكتروني لتحقيق ضبط دقيق لاستجابة الطاقة.

ثالثًا: سيناريوهات التطبيق واقتراحات الاختيار: كيف يُمكن تكييف قواعد وعجلات السيارات الكهربائية مع هياكل مختلفة؟

1. سيناريوهات المركبات الكهربائية منخفضة السرعة (التنقل، خدمات النقل، الخدمات اللوجستية)

جوهر الاختيار: الاقتصاد والمتانة يأخذان الأولوية.

قاعدة EV: يوصى باستخدام قاعدة من قطعة واحدة مصنوعة من لوحة فولاذية مختومة، وهي فعالة من حيث التكلفة، وسهلة الصيانة، ومتوافقة مع بطاريات الرصاص الحمضية أو بطاريات الليثيوم الصغيرة.

جنوط السيارات الكهربائية: اختر جنوط الألمنيوم المصبوب الصلب أو جنوط الأسلاك البسيطة، بحجم 12-14 بوصة، لضمان أن قدرة تحمل الحمل تلبي الاستخدام اليومي.

2. سيناريوهات السيارات الكهربائية عالية السرعة (المنزلية، والتجارية، وعالية الأداء)

النقاط الرئيسية للاختيار: السلامة والاستقرار وتحسين عمر البطارية؛

قاعدة السيارة الكهربائية: يفضل استخدام قاعدة متكاملة مصنوعة من سبائك الألومنيوم أو مادة مركبة من ألياف الكربون، والتي تدعم تكامل البطارية والهيكل لتعزيز الصلابة واستغلال المساحة.

محاور السيارات الكهربائية: يُنصح باستخدام عجلات من سبائك الألومنيوم المطروقة، بمقاس يزيد عن 16 بوصة. تُركز هذه العجلات على التصميم الانسيابي وأداء تبديد الحرارة. يمكن تجهيز الطرازات عالية الأداء بمحركات محاور العجلات أو محاور مطروقة خفيفة الوزن.

الاستنتاج: إن التطوير المتباين لهيكل السيارة الكهربائية يدفع إلى الترقية التكنولوجية لقواعد السيارات الكهربائية ومحاور السيارات الكهربائية

الفرق الجوهري بين هيكل السيارة الكهربائية منخفضة السرعة وعالية السرعة يكمن في جوهره في اختلاف تكنولوجي قائم على الطلب: إذ يركز هيكل السيارة الكهربائية منخفضة السرعة على "التوفير العملي"، بينما تُركز قواعد وعجلات السيارة الكهربائية على الوظائف الأساسية. أما هيكل السيارة الكهربائية عالية السرعة، الذي يُركز على "الأداء والسلامة"، فيُعزز تطوير قواعد السيارة الكهربائية نحو التكامل والمتانة العالية، ويُحسّن عجلات السيارة الكهربائية نحو خفة الوزن والتكامل. ومع تطور تكنولوجيا مركبات الطاقة الجديدة، ستواصل قاعدة السيارة الكهربائية ومحور عجلاتها، باعتبارهما المكونين الأساسيين للهيكل، التكيف مع متطلبات مختلف السيناريوهات، ليصبحا العاملين الرئيسيين المؤثرين على أداء وتجربة السيارات الكهربائية. سواءً للتنقل بسرعات منخفضة أو عالية، فإن التوافق الدقيق بين قاعدة السيارة الكهربائية وعجلاتها الكهربائية بناءً على نوع الهيكل هو الشرط الأساسي لضمان التشغيل المستقر للسيارة.