الهندسة والآليات > المركبات والآليات
شحن بطارية السّيارة من خلال نظام التّعليق
وحدة نظام التعليق في السيارة هي الوحدة المسؤولة عن جعل السيارة مريحة في القيادة وعلى الطريق وتأمين توجيه مستقر وأكثر سهولة، ويتكون هذا النظام بشكل أساسي من النابض والمُخمِّد.
عندما تتحرك العجلات فوق مطبٍ ما، تنضغط النوابض وتتمدد. يمتص المُخمد الطاقة ليخفف من حالة اهتزاز السيارة صعوداً وهبوطاً. ينتج عن عمل المُخمد حرارة ضائعة تتبدد في الهواء. أكثر من 5% من وقود السيارة يستهلك من قبل المخمد وهذه النسبة تزداد بازدياد حجم السيارة.
تم تطوير نظام التعليق SALi الجديد بحيث يحول الطاقة المأخوذة من قبل المخمد إلى كهرباء بدلاً من هدرها، وتستخدم الكهرباء الناتجة في شحن البطارية مما يزيد من مستوى طاقة البطارية.
تمتلك آلية توفير الطاقة الموجودة في هذه البطارية الجديدة عدة فوائد من ناحية:
• مسافة الرحلة التي يمكن قطعها.
• وزن البطارية.
• عدد مرات الشحن.
• تكاليف شراء البطارية.
إذا تم استخدام بطاريات السيارة من نوع (ليثيوم –أيون)، فإن ذلك سيؤدي لانخفاض في أسعار بطاريات الليثيوم في السوق ويقلل الطلب على شبكة الكهرباء عندما تشحن البطارية بهذه الطريقة.
سنشرح آلية عمل نظام التعليق SALi ومن ثم نتكلم عن استخدامه في توليد الكهرباء:
أساسيات نظام التعليق SALi:
بإمكان الكبسولات المرنة أن تنضغط مثل النوابض، كما تولد تخامد نتيجة تغير حجمها وحصول احتكاك داخلي فيما بينها. كما ينتج تخميد إضافي من حركة السائل الهيدروليكي المحيط بالكبسولات نتيجة تقلص وتمدد للكبسولات.
إضافة مخمد إضافي في شوط التوسع (التصميم التقليدي):
يمكن للسائل الهيدروليكي المرور على حافة شبكة التخميد خلال شوط الانضغاط. ولكنه يجبر على المرور من ثقوب الشبكة خلال شوط التمدد
فوائد نظام التعليق SALi:
* لا يتطلب دقة في التصنيع مما يجعل تكاليف الإنتاج منخفضة.
* الوزن المنخفض.
* يقلل التصميم البسيط من تكاليف إعادة التدوير في نهاية حياة (انتهاء فترة الاستخدام) النظام.
وحدة حفظ الطاقة في نظام التعليق:
بدلاً من إجبار السوائل الهيدروليكية على المرور من خلال ثقوب الشبكة، (كما في الصورة 4) يتم إغلاق الثقوب وتوجيه السائل إلى الأعلى من خلال مسار عليه عنفة.
توصل العنفة إلى المولد الذي ينتج الكهرباء في شوط التمدد.
يمكن أن يكون عدد الأجزاء المتحركة في السيارات الصغيرة قليلاً فيمكن الاستعاضة عن نموذج (العنفة -مولد) بمصفوفة من العناصر البيزوكهربائية.
أداء نظام التعليق:
يوفر التصميم طرقاً بسيطة لتحقيق التوافق بين القساوة والتخميد المطلوب في نظام التعليق
تقليل ارتفاع نظام التعليق:
يمكن على سبيل المثال أن تصمم الحجرة الفولاذية حول المحور، مما يقلل من بعد وحدة التعليق عن المحور وبالتالي يختزل الحجم. تساهم هذه الوضعية المختزلة لجهاز التعليق الخلفي بتوفير مساحة إضافية لحجرة الركاب، ويعطي في الجهة الأمامية مساحة إضافية تحت غطاء محرك السيارة، إن هذا الإجراء قد يزيد بشكل غير مباشر من نسبة الأمان للمشاة، حيث يؤمن انخفاض مستوى غطاء المحركة إمكانية اصطدام ذو احتمالية نجاة أعلى مما لو كان الاصطدام بمقدمة السيارة.
يمتلك المصمم الحرية في اختيار موضع وشكل الجدران الفولاذية (الصلبة)، بسبب الضغط الهيدروليكي غير المباشر على الكبسولات
تحسين تصميم الكبسولات المرنة:
عند فحص المقطع العرضي لكبسولة تبين أنها ذات بنية معقدة جداً، كما في الشكل التالي:
صورة 10: صورة مجهرية للأجزاء الخارجية للكبسولة
تمتاز وحدة نظام التعليق SALi بأن صلابة الكبسولات تزداد بزيادة الضغط عليها، وتعطي هذه الوحدة بشكل عام قيادة مريحة عند المرور فوق المطبات. يظهر المخطط التالي سبب زيادة الصلابة stiffness بزيادة الضغط:
يزيد الضغط من صلابة الكبسولات المطاطية وذلك لأن الغاز الموجود ضمن الكبسولات قابل للانضغاط، ولكن المطاط الصناعي صلب لذا يزداد الحجم النسبي له
الدراسات الأولية:
تم إجراء هذه الدراسات في جامعة كارديف للهندسة. من قبل الطالب: بين روبرتسون. وإشراف الدكتور. Huw Davies، وكان هدف المشروع إثبات أن الفكرة البسيطة لوحدة التعليق SALi تعمل بشكل فعال.
صورة 13: النموذج الأولي لوحدة نظام التعليق SALi
استخدمت قطع من الكبسولات ذات الجدران الرقيقة والمكونة من خلايا فردية مأخوذة من ورقة من البوليتين polythene وتكون الكبسولات مضغوطة بشكل متساوي من قبل السائل الهيدروليكي المحيط بها ، لذا لايوجد خوف من ظهورها
اختبار وحدة التعليق عند ترددات من رتبة 1 هرتز.
صورة 16: المخطط:
النتائج:
1- أعطت وحدة النموذج الأولي نفس الأداء خلال عدة اهتزازات (ذبذبات).
2- ينتج التخميد عند نفخ وتغير شكل المطاط، ودوران السائل الهيدروليكي حول الكبسولات المطاطية. إن كمية التخميد يمكن أن تحسب من مساحة الحلقات المغلقة.
المرجع:
مصادر الصور:
