عندما تجلس في سيارة تعمل بالطاقة الجديدة، يتم ضبط المقعد تلقائيًا على وضعك المضبوط مسبقًا، ويوفر مكيف الهواء الهواء بدرجة حرارة مثالية، وتدور شاشة الكونسول المركزي بصمت في مواجهتك، وتخرج مقابض الأبواب تلقائيًا. وراء هذه الإجراءات التي تبدو بسيطة يكمن "بطل الرواية غير المرئي": المحرك بدون فرش.
يتم تعريف محركات السيارات بدون فرش على وجه التحديد على أنها محركات مدمجة ذات طاقة خرج عادة أقل من بضع مئات من الواط. ويتم توزيعها على نطاق واسع عبر المناطق الثلاثة الرئيسية للمركبة-وهي مجموعة نقل الحركة (نظام القيادة الكهربائية)، والهيكل، والجسم-وكذلك في العديد من الملحقات. كم عدد هذه المحركات بالضبط التي تم تركيبها في مركبة واحدة تعمل بالطاقة الجديدة؟ الجواب هو: أكثر بكثير مما تتخيل.
I. الاستخدام لكل مركبة: نطاق من 20 إلى أكثر من مائة
يتناسب عدد المحركات بدون فرش المستخدمة بشكل مباشر مع فئة السيارة. حسب إحصائيات الصناعة:
يتم تجهيز سيارات السيدان القياسية بما لا يقل عن 20 إلى 30 محركًا بدون فرش، في حين أن سيارات السيدان الفاخرة-تتطلب من 60 إلى 70 محركًا، أو حتى أكثر من مائة. على الصعيد العالمي، بلغ متوسط عدد المحركات بدون فرش لكل مركبة 41.8 في عام 2024 ومن المتوقع أن يرتفع إلى 53.1 بحلول عام 2029. وفي الصين، بلغ المتوسط 49.4 في عام 2024 ومن المتوقع أن يصل إلى 64 بحلول عام 2029.
تستخدم مركبات الطاقة الجديدة محركات بدون فرش أكثر بكثير من مركبات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية. لماذا؟ لأن مركبات الطاقة الجديدة لديها متطلبات أكبر للمحركات في أنظمة القيادة الخاصة بها، وإدارة الطاقة، والوظائف المساعدة، إلى جانب مستويات أعلى من الاستثمار في الذكاء والأتمتة.
ثانيا. أربعة أنظمة تطبيقية رئيسية لمحركات السيارات بدون فرش
يمكن تصنيف المحركات بدون فرش الموجودة في مركبات الطاقة الجديدة إلى أربعة قطاعات رئيسية: مجموعة نقل الحركة، ونظام الهيكل، ونظام الجسم، وقمرة القيادة الذكية.
(ط) نظام توليد القوة
هذا هو "مركز القوة" لمركبة الطاقة الجديدة. على عكس المركبات التقليدية ذات محركات الاحتراق الداخلي، يعتمد نظام القيادة الكهربائية بشكل أكبر على المحركات بدون فرش:
محرك الدفع الرئيسي: مصدر الطاقة الأساسي لدفع السيارة (عادةً وحدة واحدة أو وحدتان).
محرك التحكم في ناقل الحركة الأوتوماتيكي: يتحكم في آلية نقل التروس-. مضخة الزيت الكهربائية: دورة التشحيم والتبريد لمحاور القيادة الكهربائية.
مضخة المياه الكهربائية: دوران سائل التبريد لحزمة البطارية والإدارة الحرارية للمحرك الكهربائي.
محرك مروحة التبريد: التهوية وتبديد الحرارة للمشعات وحزم البطاريات.
(ثانيا) نظام الهيكل
يعد الهيكل أحد المجالات التي تتمتع بأعلى كثافة في تطبيقات المحركات بدون فرش للسيارات، بما في ذلك التعامل مع السيارة والفرملة والتعليق:
محرك التوجيه الكهربائي: يوفر المساعدة في التوجيه؛ تؤثر الدقة بشكل مباشر على سرعة استجابة التوجيه.
محرك فرامل الانتظار الإلكترونية: لتمكين وظيفة فرامل الانتظار الإلكترونية.
الفرامل-بواسطة-محرك سلكي: تحل محل الفرامل الهيدروليكية التقليدية؛ زمن الاستجابة أقل من 200 مللي ثانية.
محرك مضخة التعليق الهوائي: يقوم بتشغيل ضاغط الهواء لضبط ارتفاع ركوب السيارة.
محرك الرفع الهيدروليكي للهيكل: ينفذ رفع العجلات بشكل مستقل لأنظمة التعليق النشطة.
محرك ABS: يتحكم في نظام الفرامل المانعة للانغلاق-.
(ثالثا) نظام الجسم
تتعامل المحركات بدون فرش في نظام الجسم مع وظائف الراحة المختلفة:
محرك رفع النافذة: يعمل على تشغيل عملية رفع وخفض النوافذ الجانبية الأربعة كهربائيًا.
محرك ضبط المقعد: يتيح عمليات ضبط الاتجاهات المتعددة-(الأمام-الخلف، والعمودي، وزاوية مسند الظهر، وما إلى ذلك).
محرك المساحات: يقوم بتشغيل مساحات الزجاج الأمامي والخلفي.
محرك الباب الخلفي الكهربائي: يقوم تلقائيًا بفتح وإغلاق صندوق الأمتعة/باب صندوق الأمتعة.
محرك فتح الباب الجانبي الكهربائي-: يدير الأبواب المنزلقة أو أبواب جناح النورس-.
محرك مقبض الباب المتساطح: يعمل على تمديد مقابض الأبواب المثبتة بشكل متساطح-تلقائيًا.
محرك تعديل مرآة الرؤية الخلفية: يضبط زاوية مرايا الرؤية الخلفية الكهربائية.
محرك فتحة السقف الكهربائي: يتحكم في فتح وإغلاق فتحة السقف.
(رابعا) نظام قمرة القيادة الذكي
تعد قمرة القيادة الذكية القطاع-الأسرع نموًا بالنسبة لمحركات السيارات بدون فرش في مركبات الطاقة الجديدة:
محرك تدوير/رفع شاشة الكونسول المركزي: يضبط زاوية الشاشة وموضعها.
محرك قلب HUD: يضبط زاوية شاشة عرض الرأس لأعلى.
محرك تنفيس الهواء الكهربائي: يقوم تلقائيًا بضبط اتجاه تدفق الهواء لفتحات مكيف الهواء.
تدليك المقعد أو محرك التهوية: يعمل على تشغيل وظائف راحة المقعد.
محرك ضبط عجلة القيادة: يتيح إمكانية ضبط عجلة القيادة كهربائيًا-بأربعة اتجاهات.
محرك التحكم في الإضاءة المحيطة: يقوم بتشغيل مكونات الإضاءة المحيطة المتحركة. فيما يتعلق بالجلوس وحده، تعني الاختلافات في وظائف الضبط أن أنظمة المقاعد الكهربائية تستخدم عادة أربعة محركات بدون فرش، مع وصول العدد إلى ثمانية في بعض التكوينات.
ثالثا. الاتجاهات التكنولوجية: تحول شامل من المحركات المصقولة إلى المحركات بدون فرش
في عصر مركبات محرك الاحتراق الداخلي التقليدية، كانت محركات التيار المستمر المصقولة هي المعيار، حيث تعمل على تشغيل الوظائف الأساسية مثل مساحات الزجاج الأمامي، ومراوح التبريد، والنوافذ الكهربائية. ومع ذلك، نظرًا لأن مركبات الطاقة الجديدة تتطلب مستويات أعلى بشكل متزايد من كفاءة الطاقة والموثوقية والتشغيل الهادئ، فإن محركات التيار المستمر بدون فرش تحل محل نظيراتها المصقولة بسرعة.
بفضل كفاءتها العالية، وعمر الخدمة الطويل، ومستويات الضوضاء المنخفضة، أصبحت المحركات بدون فرش هي الخيار السائد لتطبيقات مثل تعديل المقعد، والنوافذ الكهربائية، ونظام التوجيه الكهربائي (EPS)، ومضخات المياه الإلكترونية. في عالم مشغلات الهيكل، تتطور المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم ومحركات التيار المستمر بدون فرش نحو كثافة طاقة أعلى وتكامل أكبر وقدرات تحكم ذكية.
