أنواع المركبات الكهربائية وتقنيات البطاريات المستخدمة فيها وطريقة عمل منظومة إدارة البطارية
Image Source: Ocw.tudelft.nl
مما لا شك فيه أن المركبات الكهربائية تقلل من استهلاك الوقود الأحفوري في قطاع النقل, الشيء الذي يجعل هذه التقنية صديقة للبيئة نظرا لانعدام انبعاثات ثاني أكسيد الكربون منها على عكس المركبات ذات محركات الاحتراق التي تزيد الانبعاثات وبالتالي المساهمة بشكل ملحوظ في ظاهرة الاحتباس الحراري. لذلك فإن الاهتمام بتقنيات السيارات الكهربائية وتطويرها أصبح من الأولويات للحد من التأثيرات البيئية السلبية الناتجة عن قطاع النقل وتعزيز استخدام الطاقة الخضراء أو الطاقة النظيفة في هذا القطاع.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية للمركبات الكهربائية:
– المركبات الكهربائية بالكامل (Electric vehicle): وهي المركبات التي تحتوي على محركات كهربائية التي يتم تزويدها بالطاقة الكهربائية عن طريق البطاريات.
– المركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن (Plug-in Hybrid): وهي عبارة عن مركبات مزودة بمحرك احتراق وآخر كهربائي يتم تزويده بالكهرباء عن طريق بطاريات يتم شحنها بواسطة المقابس الكهربائية.
– المركبات الكهربائية الهجينة الغير قابلة للشحن (Hybrid): وهي المركبات المزودة بمحرك احتراق وآخر كهربائي مزود بالكهرباء عن طريق بطاريات يتم شحنها بواسطة محرك الاحتراق للمركبة.
Image Source: Chargewizard
تعتبر المركبات الكهربائية بالكامل هي مركبات المستقبل لعدة أسباب, منها: تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري, تحقيق الاستدامة في قطاع النقل, تقليل انبعاثات غاز ثاني أوكسيد الكربون وبالتالي التخفيف من ظاهرة الاحتباس الحراري.
في الواقع, تعتبر البطاريات إحدى المكونات التالية للمركبات الكهربائية بالكامل التي لا يمكن الاستغناء عنها لأنها المزود الطاقي الرئيسي والوحيد للمحركات الكهربائية والتي بدورها تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية الواصلة من البطاريات إلى طاقة حركية التي تساعد على انتقال المركبة.
يتم تقييم البطارية من حيث مؤشرات الأداء التالية مثل: سعة البطارية, عمر الخدمة, طاقة البطارية, السلامة والسعر. يتم التركيز على تطوير وتحسين هذه المؤشرات في مجال صناعة المركبات الكهربائية وذلك لتحقيق الاعتمادية المثل لتلبية حاجة المستهلك.
نظرا لتقدم تقنية البطاريات وعملها كقلب كهربائي للمركبة, يشكل سعرها تقريبا ثلث سعر المركبة الكلي. كل بطارية تتكون من وحدات أساسية متعددة تدعى الخلايا. كل خلية من هذه الخلايا معرضة للانحسار والتآكل بسبب الاستهلاك الذي بدوره يؤثر على عمر البطارية وأدائها. لذلك من الضروري وجود منظومة لمراقبة الأداء والتحكم فيه, هذه المنظومة تدعى منظومة إدارة البطارية (Battery management system), وهي عبارة عن جهاز إلكتروني مدمج فيه تقنيات الأجهزة والبرمجيات, والتي تعنى بمراقبة أداء الخلايا وانحسارها مع الزمن والتحكم بالشحن والتفريغ وبالتالي الحفاظ على أداء البطارية واستقلاليتها وسلامتها طوال عمر المركبة الكهربائية.
حالياً, تقنية أيونات الليثيوم في البطاريات هي الأكثر انتشارا والمعتمدة في المركبات الكهربائية نظرا لاحتوائها على الكثافة الطاقية العلى إذا ما قورنت بالتقنيات الأخرى كبطاريات حمض الرصاص.
في الوقت الحالي تجري دراسات و أبحاث على تقنية أيونات الصوديوم, هذه التقنية الجديدة أظهرت تقدما في بعض مؤشرات الأداء الأساسية على تقنية أيونات الليثيوم ولكنها تتطلب المزيد من الأبحاث والتطوير للوصول إلى اعتمادية و تلمة أفضل وبالتالي إذا ما تم التوصل إلى نتائج مرضية ستكون هذه التقنية خطوة ثورية في قطاع المركبات الكهربائية وقطاع النقل بشكل عام.
المصدر
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775323007255
