التكنولوجيا الصناعية والمعلومات تساعد التكنولوجيا المبتكرة في فرص الأعمال الكبيرة للسيارات الكهربائية

يقدر السوق أنه بحلول عام 2035 ، ستظهر مبيعات السيارات الكهربائية ومركبات الوقود تقاطعًا ذهبيًا. في مواجهة سوق السيارات الكهربائية المتنامي بسرعة ، في "معرض تايبيه الدولي لقطع غيار السيارات وإلكترونيات السيارات" الذي اختتم مؤخرًا ، معرض ITRI الاقتصادي. تعرض وزارة الشؤون الخارجية أحدث التقنيات البارزة ، بما في ذلك العديد من تطبيقات المنتجات المتزامنة مع الاتجاهات الدولية ، مما يدل على القوة التقنية القوية لتايوان.

mTARC ، التي أنشأتها إدارة التكنولوجيا في وزارة الشؤون الاقتصادية ، تغطي 9 مؤسسات للبحث والتطوير بما في ذلك معهد بحوث التكنولوجيا الصناعية. منذ عام 2008 ، جمعت أكثر من 1000 براءة اختراع تتعلق بالسيارات ذاتية القيادة والمركبات الكهربائية. يمكن القول أن المصنعين التايوانيين دخلوا في سلسلة صناعة السيارات الكهربائية والسيارات ذاتية القيادة. مستودع الذخيرة هو أيضًا نتيجة مشاريع علمية وتكنولوجية تدعم الابتكار الصناعي والبحث والتطوير. في الوقت الحاضر ، هناك أكثر من 100 شركة مصنعة لبراءات الاختراع معتمدين ، مع إجمالي أكثر من 257 براءة اختراع ، مما يساعد الشركات المصنعة على إنشاء ما يقرب من 100 مليار من فوائد قيمة الإنتاج.

وفقًا لبيانات سوق صناعة السيارات العالمي (Marklines) ، فقد وصلت المبيعات العالمية للسيارات الكهربائية في عام 2020 إلى 3 ملايين ، بمعدل نمو 46.3٪ ، وتبلغ القيمة الإجمالية لسوق إلكترونيات السيارات العالمية ما يقرب من 360 مليار دولار أمريكي. كلاهما معدل نمو يبلغ 13٪ ، مما أوجد قيمة إنتاج تبلغ 270 مليار دولار تايواني جديد في عام 2020. والآن بعد انضمام شركات المعلومات والاتصالات الكبرى ، من المتوقع أن يكون التطوير أكثر قوة. وتشير التقديرات إلى أن قيمة الإنتاج في عام 2025 ستصل إلى 500 مليار إلى 600 مليار يوان.

أول جهاز تحكم في سائق محرك SiC للسيارات في تايوان

هذا العام ، عرض ITRI العديد من التقنيات البراقة ، من بينها أول "سائق محرك كربيد السيليكون" للسيارات في تايوان الذي جذب أكبر قدر من الاهتمام. في الوقت الحاضر ، طور عدد قليل فقط من الشركات المصنعة في العالم والمصنع الدولي للسيارات الكهربائية Tesla (TESLA) هذه التقنية بنجاح. أوضح Zhang Xinhong ، مدير معهد الآلات بمعهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية ، أن "وحدة التحكم في المحرك" و "المحرك" تلعبان أدوارًا مختلفة ، وكهربة المركبات بعد ذلك ، توفر البطارية تيارًا مباشرًا (DC) ، ولكن المحرك يعمل على التيار المتردد (AC). "لجعل المحرك يتحرك ، يجب أن يكون هناك جسر في المنتصف لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. هذا الجسر هو المتحكم في المحرك."

كربيد السيليكون (SiC) هو جيل جديد من مواد أشباه الموصلات المركبة التي تم استثمارها بكثافة في العالم. تتميز بخصائص القطع بالتردد العالي والكفاءة العالية ومقاومة الجهد العالي ومقاومة درجات الحرارة العالية. يستخدم على نطاق واسع في إلكترونيات السيارات. هذه المرة ، استخدم معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية كربيد السيليكون لمكونات الطاقة في وحدة تحكم السائق ، لأنه في تطبيقات السيارات الكهربائية ، يكون جهد وطاقة جهاز تحكم سائق المحرك هو الأعلى. قال تشانغ شين هونغ: "تستخدم مكونات كربيد السيليكون في هذه الأجزاء ذات الجهد العالي والتيار العالي والطاقة العالية يمكن أن تظهر معظم المزايا ، والتي يمكن أن تقلل إلى حد كبير من وزن وحجم وحدة التحكم في القيادة".

على الرغم من أن كربيد السيليكون له مزايا مادية متأصلة ، لا يزال هناك العديد من التصميمات الطرفية التي يجب أن تتوافق مع بعضها البعض. بادئ ذي بدء ، على الرغم من أن تردد التبديل العالي يمكن أن يقلل من فقدان التبديل ويحسن كفاءة التحكم في المحرك ، فإنه سيؤدي أيضًا إلى حدوث مشاكل تداخل كهرومغناطيسي ، لذلك يجب اعتماد تصميم دائرة محرك الأقراص عالية التردد المضادة للضوضاء ؛ ثانيًا ، نظرًا لأنه أكثر مقاومة للحرارة ، يجب أن يكون نظام التبريد أكثر صرامة. يضمن تصميم ITRI درجة حرارة الوحدة من خلال تطوير تقدير درجة الحرارة النشطة وتقنية التعويض.

من خلال تصميم هيكل الوحدة الشاملة ، تم أيضًا تحسين كثافة الطاقة لوحدة التحكم في محرك SiC. تبلغ كثافة طاقة المحرك العام حوالي 20 كيلو وات / لتر ، لكن محرك محرك كربيد السيليكون الذي طوره معهد تكنولوجيا المعلومات والاتصالات لديه كثافة طاقة عالية تبلغ 40 كيلو وات / لتر وكفاءة عالية تبلغ 99٪ ، وهو مستوى دولي.

أشار Zhang Xinhong إلى أن تقنية وحدة الطاقة من كربيد السيليكون لها عتبة عالية ، ولا يوجد حاليًا العديد من الشركات المصنعة التي تستثمر فيها في مختلف البلدان ، ولا تستخدمها سوى Tesla في المركبات ذات الإنتاج الضخم. التكنولوجيا الخاصة بمعهد بحوث التكنولوجيا الصناعية هي حاليًا في مرحلة منصة الاختبارات المعملية ، ومن المتوقع إجراء اختبارات حقيقية للمركبة في أوائل العام المقبل. في المستقبل ، يمكن تطبيقه على الشاحنات الكهربائية أو الحافلات الكهربائية ، مما يوفر حلولًا محلية كاملة لوحدات التحكم في محرك الطاقة ، والتي ستكون مفتاحًا لتايوان في مجال السيارات الكهربائية. سوق قطع غيار ، غزا المدينة.


محرك محرك كربيد السيليكون الذي طورته ITRI لديه كثافة طاقة عالية تبلغ 40kW / L وكفاءة عالية تصل إلى 99٪ ، وهو معيار دولي.

تكنولوجيا التغليف المتكاملة ، التحكم في محرك المحرك يشبه أربعة أو قرصين

بالإضافة إلى المركبات الكهربائية ، حقق معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية أيضًا تقدمًا في وحدة التحكم في محرك السيارات الكهربائية ، وأصدر أول وحدة طاقة متكاملة عالية الكثافة في العالم أعلى من 8 كيلو وات. قال Zhang Daozhi ، رئيس معهد البصريات الكهربية في معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية ، إن أجهزة التحكم في المحركات التقليدية تستخدم في الغالب مكونات منفصلة ، أي الدوائر المتكاملة المعبأة بشكل فردي. أكبر عيب هو أنه من الصعب تقليل حجم لوحة الدائرة. بناءً على حجم جهاز التحكم في المحرك للقاطرة الكهربائية التايوانية الحالية ، فإن طاقة الخرج للمحرك تتراوح بين 3kW و 6kW.

يتبنى معهد بحوث التكنولوجيا الصناعية طريقة تكامل ، باستخدام تقنية تغليف رقائق أشباه الموصلات ، لدمج المزيد من الرقائق في الوحدة النمطية. تحتاج العملية إلى التغلب على الحواجز التقنية مثل موقع الرقاقة ، وتصميم التوجيه ، وتبديد الحرارة المنتظم ، وفي النهاية تحقيق نفس الحجم. تتجاوز قوة محرك القيادة 8 كيلو واط ، وهو ما يعادل 2 إلى 3 أضعاف قوة مصنع القاطرة الكهربائية المحلي الحالي ، وهو ما يعادل مستوى الإنتاج للآلة الثقيلة الكبيرة ذات البطاقة الصفراء.

بالإضافة إلى وحدات الطاقة المتكاملة عالية الكثافة ، يشتمل نظام التحكم في محرك المحرك بأكمله أيضًا على لوحات متحكم دقيقة ولوحات إمداد الطاقة ولوحات التشغيل. يمكن لنظام تشغيل المحرك أعلاه تقليل الحجم بمقدار الثلث.

وأشار Zhang Daozhi إلى أن مثل هذا التصميم يمكن أن يحل أيضًا "قلق الأميال" الذي غالبًا ما يقلق المستخدمون بشأنه عندما تنفد بطارية السيارة. في الماضي ، كان فقدان بعض الطاقة أمرًا لا مفر منه عند تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد. بشكل عام ، تبلغ كفاءة التحويل لنظام التحكم في محرك المحرك حوالي 90٪ إلى 92٪. ومع ذلك ، فإن التصميم المتكامل لـ ITRI يختصر المسار الحالي ويمكن أن تصل كفاءة التحويل إلى 97٪. تحسين القدرة على التحمل للمركبات الكهربائية بشكل فعال. في السابق ، قبل معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية تفويض الشركات المصنعة للسيارات الكهربائية المحلية ، ومن المتوقع أن يتم شحنها في النصف الثاني من العام. في الآونة الأخيرة ، تعاونت أيضًا مع تايوان ومصانع المحركات اليابانية ، ولديها فرصة لتطبيقها على المركبات الثقيلة الكهربائية الكبيرة.


باستخدام تقنية تغليف رقائق أشباه الموصلات ، يتم دمج المزيد من الرقائق في الوحدة (على اليمين) ، وتتجاوز طاقة المحرك التي يمكن تشغيلها 8 كيلو واط. يتم تقليل حجم وحدة التحكم في محرك المحرك بالكامل من خلال تصميم متكامل يمكن تقليله بمقدار الثلث (على اليسار).

تتحقق تقنية ربط الأسلاك شبه الموصلة من سلامة البطارية

التركيز الآخر للسيارات الكهربائية هو سلامة البطارية. قال Zhang Daozhi إن بطاريات السيارة الكهربائية الحالية تستخدم في الغالب تكنولوجيا اللحام. صفائح النحاس أو النيكل ملحومة بالليزر لتوصيل خلايا البطارية واحدة تلو الأخرى. بمجرد أن ترتفع درجة حرارة إحدى خلايا البطارية وتبدأ في الاحتراق ، لا توجد آلية حماية. ، مما أدى إلى حدوث ظروف احتراق.

تحتوي لوائح سلامة المركبات الكهربائية الحالية على متطلبات صارمة بشكل متزايد لمنع احتراق البطارية. من أجل حل هذه المشكلة ، استبدلت "حزمة البطارية القابلة لإعادة الشحن" التي عرضها معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية تقنية اللحام النقطي السابقة بتقنية Ultrasonic Wire Bond. آلية حماية يمكن الوصول إليها.

ما يسمى بربط الأسلاك هو استبدال الألواح النحاسية بأسلاك الألمنيوم ، واستخدام الاهتزازات فوق الصوتية عالية التردد لتحقيق الترابط القوي من خلال احتكاك السطح. إنها طريقة شائعة لتعبئة أشباه الموصلات. قال Zhang Daozhi إن اختيار أسلاك الألمنيوم يرجع إلى شعبية المادة ؛ والثاني لأن درجة انصهار الألومنيوم هي 660 درجة. بمجرد أن تبدأ البطارية في السخونة الزائدة ، ستصل إلى درجة الحرارة التي يذوب عندها سلك الألمنيوم. . "

ومع ذلك ، فإن سماكة سلك الألمنيوم لا يتجاوز 250 ميكرون ، أي حوالي عرض 5 شعيرات. تكمن أكبر عتبة فنية لربط الأسلاك في مراقبة الجودة الشاملة ، والتحكم بدقة في قوة الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية ، ويجب أن يتم ثقب كل سلك بشكل متساوٍ وصحيح تمامًا: قد تؤدي القوة الزائدة إلى إتلاف أساس البطارية ، ويتم تشغيلها خفيف جدًا ، وقوة الاتصال ليست كافية. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تصميم طريقة توصيل أسلاك الألمنيوم بحيث يمكن توزيع التيار بالتساوي. قال Zhang Daozhi: "طريقة الاتصال مختلفة ، والتدفق الحالي مختلف ، ووضع توليد الحرارة مختلف أيضًا".

في الوقت الحاضر ، لا يزال هناك عدد صغير من الشركات المصنعة في تايوان التي استثمرت في هذه التكنولوجيا. حصل ITRI أيضًا على العديد من مصانع البطاريات التي تم تكليفها بتصميم وحدة البطارية بأكملها. في المستقبل ، بالإضافة إلى القاطرات الكهربائية ، يمكن أيضًا استخدامها في المركبات الكهربائية الخفيفة ، مثل عربات الجولف ، لإيجاد فرص عمل للبطاريات للسيارات الكهربائية الخفيفة.


تستخدم "حزمة البطارية القابلة لإعادة الشحن" التي يعرضها معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية تقنية اللحام بالموجات فوق الصوتية لتحل محل تقنية اللحام النقطي السابقة لتحقيق آلية الحماية.

تعمل وحدة النقل ذات السرعتين على تحسين عمر البطارية بشكل فعال

اختراقًا للأسطورة القائلة بأن السيارات الكهربائية لا تحتاج إلى علب تروس ، أصدر معهد بحوث التكنولوجيا الصناعية مؤخرًا "تصميم وحدة نقل المركبات الكهربائية وتكنولوجيا النقل متعدد السرعات" بدعم من الإدارة الفنية بوزارة الشؤون الاقتصادية ، وساعد التروس قامت الشركة المصنعة "Local Co.، Ltd. Company" بتطوير أول "وحدة نقل ثنائية السرعة للسيارات الكهربائية" ذاتية التصميم والمصممة في تايوان ، والتي يمكن استخدامها في سيارات السيدان عالية الأداء وسيارات الدفع الرباعي وسيارات الركاب والبضائع في المستقبل.

أشار Hu Zhusheng ، مدير معهد الأنظمة الميكانيكية والميكاترونيك في معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية ، إلى أنه مع مراعاة اتجاه تطوير المركبات الكهربائية في السنوات الأخيرة ، استثمر كبار مصنعي ناقل الحركة الدوليين على التوالي في البحث والتطوير في ناقل الحركة ثنائي السرعات. الوحدات النمطية ، وتطوير نظام طاقة ثلاثي في واحد يعتمد على هذا لتحسين أداء التسارع للمركبة والسرعة القصوى ، وتحقيق التوازن بين استهلاك الطاقة وأداء الطاقة لنظام طاقة السيارة الكهربائية عند التحميل العالي والسرعة العالية.

بالمقارنة مع علبة التروس أحادية السرعة ، فإن وحدة النقل ذات السرعتين تستخدم ترسين مع نسب تروس عالية ومنخفضة لتحسين تسريع السيارة وأداء السرعة القصوى. يمكنه الحفاظ على خرج طاقة عالي الكفاءة في جميع الظروف ، مما يزيد بشكل فعال من نطاق الانطلاق للمركبة بنسبة 10٪. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للنظام ثنائي السرعات استخدام محرك طاقة أصغر مع الحفاظ على نفس الأداء لتحقيق الغرض من تصغير نظام الطاقة ، واستخدام هذه الميزة لدخول سوق السيارات الكهربائية المتطورة.

قال Zhang Nengkai ، رئيس قسم إدارة التكنولوجيا بوزارة الشؤون الاقتصادية ، إنه في الماضي ، كانت صناعة نقل المركبات في تايوان تعمل بشكل أساسي في إنتاج مكونات التروس ومصنعي المعدات الأصلية ، مع التركيز قليلاً على تصميم أنظمة الوحدات. إن التعاون بين ITRI والشركات المحلية لا يكمل فقط القدرات الفنية المحلية لتصميم وحدة النقل والتحليل والتحقق ، وفي نفس الوقت يساعد مصنعي قطع غيار السيارات المحليين على التحول إلى مصانع وحدات النظام.

يستخدم هذا المنتج كأساس لنظام الطاقة ثلاثة في واحد للسيارات الكهربائية. ويمكنه أيضًا دمج موارد وحدة تحكم المحرك والمحرك المحلية لتشكيل سلسلة قيمة صناعية. لديها الفرصة لدخول سلسلة التوريد الدولية لصناعة السيارات الكهربائية وتحسين صناعة أنظمة الطاقة الكهربائية المحلية. . أخذ معهد بحوث التكنولوجيا الصناعية زمام المبادرة في الاستثمار في التقنيات الرئيسية التي تحتاجها صناعة السيارات الكهربائية في تايوان من خلال نهج متعدد الجوانب ، وتحديد الوظائف الشاغرة في السوق ، واكتساب الفرصة للفوز في عصر السيارات الكهربائية.


يمكن لوحدة النقل ذات السرعتين تلبية متطلبات الطاقة للمركبات الكهربائية في ظل ظروف عالية السرعة وعالية الحمل في نفس الوقت ، وتمكين المحرك من الحفاظ على خرج طاقة عالي الكفاءة في كلتا الحالتين ، مما يزيد بشكل فعال من نطاق الإبحار السيارة بنسبة 10٪.

من: https://news.cnyes.com/news/id/4650946
※إذا كان هناك أي خطأ، يرجى الاتصال بنا في أقرب وقت ممكن للقيام بمعالجة الحذف. شكرًا لك※