تقنية مبتكرة لتقليل مخاطر الصعق الكهربائي بعد تعطل السيارة الكهربائية

تقنية جديدة تقلل من مخاطر الصعق الكهربائي بعد تعطل السيارة الكهربائية يمكن أن تحافظ بعض المكونات على جهد كهربائي خطير لمدة تصل إلى 5 دقائق بعد الانهيار.

على الرغم من أن الفرص قليلة، يمكن أن تشتعل النيران في السيارات التي تعمل بالغاز في بعض الأحيان بعد الاصطدام. ولكن مع تحول السوق أكثر نحو السيارات الكهربائية (EVs)، هل ثمة مشكلة سلامة مماثلة، حيث قد يتعرض الركاب للصعق بالكهرباء بعد وقوع حادث؟

هناك بعض المخاطر من أن المركبات الكهربائية (التي تعتمد على بطاريات ذات جهد كهربائي مرتفع للغاية) يمكن أن تصعق الركاب بالكهرباء بعد الاصطدام. في دراسة نشرت في مجلة IEEE Transactions on Power Electronics ، وصف الباحثون تقنية لتقليل فرص حدوث ذلك بشكل كبير.

شارك ييهوا هو، وهو قارئ (يعادل أستاذًا مشاركًا) في جامعة يورك في المملكة المتحدة، في الدراسة. ويشير إلى أن أنظمة الدفع للسيارات الكهربائية تعتمد على بطاريات ذات جهد عالٍ للغاية، بين 346 و 800 فولت. لأسباب تتعلق بالسلامة، حددت لائحة اللجنة الاقتصادية لأوروبا التابعة للأمم المتحدة (UNECE) R94 بالفعل أنه بعد وقوع حادث، يجب أن تنخفض الفولتية في أي من مكونات السيارة، باستثناء البطارية نفسها، إلى مستوى آمن (60 فولت) في أقل من دقيقة.

لاستيعاب ذلك، تتم برمجة السيارات الكهربائية بوضع حماية يتم تشغيله فورًا بعد الاصطدام. يوضح هو جين تاو قائلاً: “سيتم تعطل القاطع فورًا لعزل البطارية عن المكونات الأخرى، وسيتم فصل المحور عن محرك الجر بواسطة صندوق التروس، و[نظام الدفع] يدور بدون حمل”. “ومع ذلك، في هذه الحالة، سيتم الاحتفاظ بالطاقة الكهربائية والميكانيكية المتبقية المخزنة في المكثف والمحرك، على التوالي، داخل ناقل التيار المستمر عند المستوى الأولي لفترة طويلة – ما يزيد عن 5 دقائق (وليس فقط انتهاك) متطلبات سلامة الجهد مع زيادة احتمالية حدوث صدمة كهربائية “.

لمعالجة هذه المشكلة، صمم فريق Hu نهجًا هجينًا يعتمد على كل من لفات الماكينة الداخلية ودوائر التسييل الخارجية لتحقيق التفريغ السريع والآمن. “من خلال النهج الهجين، يمكن اعتماد لفات الماكينة كمصنع مساعد لدارات النازف الخارجية لتقليل حجمها، وتحقيق تقنية تفريغ خفيفة الوزن نسبيًا وفعالة من حيث التكلفة مناسبة لأي محركات كهربائية”، يوضح تشاو غونغ، عضو في فريق هو وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ألبرتا في كندا.

اختبروا هذا النهج، الذي يتضمن ثلاث خوارزميات مختلفة، اعتمادًا على سرعة السيارة وقت وقوع حادث، من خلال المحاكاة والتجارب التي أجريت على نظام محرك كهربائي في مختبرهم. تظهر النتائج أن الجمع بين نفاثات الدائرة ولفات الآلة الداخلية يمكن أن يخفض بأمان جهد ناقل التيار المستمر إلى 60 فولت في 5 ثوانٍ فقط، وهو من بين أسرع أوقات التفريغ التي تمت ملاحظتها، وضمن إرشادات السلامة الخاصة بلجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا.

يلاحظ Hu أن الطريقة التي اقترحها فريقه منخفضة التكلفة، وتتضمن هيكلًا مضغوطًا، وموثوقية عالية. يتعاون حاليًا مع Dynex Semiconductor و Lotus Cars لاختبار التكنولوجيا في إعدادات العالم الحقيقي.

” ستكون هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق لمعالجة المشاكل المتعلقة بالسلامة عند الاصطدام، سواء فيما يتعلق بسلامة الركاب أو حماية المكونات الهشة في السيارة الكهربائية. قد يتضمن ذلك استخدام المزيد من الخوارزميات لتحسين موثوقية ميزات السلامة، “كما يقول هو، مشيرًا إلى أنه سيتعين أيضًا القيام بعمل إضافي لتطبيق هذا النهج على أنظمة النقل المكهربة الأخرى ، مثل السفن الكهربائية أو القطارات.