تغییر سیم کشی؛ راهکار تازه برای بهبود مصرف انرژی در خودروهای برقی!

چگونه دانشمندان با نوآوری در سیم‌کشی، توان پیمایش و بازدهی خودروهای الکتریکی را افزایش می‌دهند؟ امروزه راه‌کارهای خلاقانه و مواد مختلف در سیم‌ها، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

جزییات کوچک در خودروهای برقی، بر توان پیمایش و مصرف انرژی الکتریکی تاثیرگذار هستند. دانشمندان تلاش می‌کنند با بهبود شیوه‌های سیم‌کشی و جنس سیم‌ها، شرایط را بهتر کنند.

در مقایسه با خودروهای بنزینی هم‌اندازه، وسایل نقلیه الکتریکی تقریباً همیشه سنگین‌تر (و گاهی بسیار سنگین‌تر) هستند. به عنوان مثال، شورولت سیلورادو EV را در نظر بگیرید. این وانت شاسی‌بلند با وزنی نزدیک به ۴۰۸۲ کیلوگرم واقعا سنگین است. این مشکل از بسته‌های باتری خودروهای الکتریکی ناشی می‌شود که بسیار بزرگ و فوق‌العاده سنگین هستند. با این حال، همانند هر وسیله نقلیه دیگری، کاهش وزن می‌تواند برای EVها مفید باشد و این دقیقاً چیزی است که دانشمندان نروژی روی آن کار می‌کنند.

بر اساس گزارش Interesting Engineering، محققان بنیاد تحقیقات صنعتی و فنی (SINTEF) و دانشگاه علم و صنعت نروژ (NTNU) در حال کار بر روی کاهش وزن خودروهای الکتریکی با استفاده از هادی‌های متفاوت هستند.

گزارش‌ها نشان می‌دهد سیم‌های مسی حدود ۸۳ کیلوگرم از وزن یک خودروی الکتریکی سواری و تا ۳۶۹ کیلوگرم از وزن یک اتوبوس برقی را تشکیل می‌دهند. اگرچه این مقدار درصد کمی از وزن کلی خودرو است، اما هر کاهش وزنی می‌تواند مفید باشد و بهینه‌سازی‌های هوشمندانه قطعاً امکان‌پذیر است.

چرا مس؟ مزایا و معایب

مس به دلیل رسانایی عالی، در سیم‌کشی استفاده می‌شود. این ماده همچنین به راحتی در دسترس، نسبتاً مقرون‌به‌صرفه و به اندازه‌کافی انعطاف‌پذیر است تا به اشکال مختلف مانند سیم‌پیچ‌های متراکم در موتورهای الکتریکی تبدیل شود. با این حال، مس نسبتاً سنگین است و طبیعتاً به وزن خودرو می‌افزاید.

برای حل این مشکل، محققان به استفاده از آلومینیوم در برخی بخش‌ها توجه کرده‌اند. این فلز سبک تنها یک‌سوم چگالی مس را دارد.

آلومینیوم: راه‌حلی نهایی نیست

به طور کلی، آلومینیوم یک رسانای عالی نیست اما ارزان‌تر و سبک‌تر از مس است. این یک مزیت بزرگ برای آلومینیوم محسوب می‌شود، اما مانند تقریباً همه چیز در زندگی، معایبی نیز دارد. جوشکاری این ماده می‌تواند آن را شکننده کند و باعث مشکلات اتصال شود. برای رفع این مشکل، محققان به تکنیک‌های جوشکاری سرد توجه کرده‌اند که می‌توانند از تشکیل “ترکیبات بین‌فلزی” عامل این مشکلات جلوگیری کنند.

دانشمندان NTNU روش جدیدی به نام اکستروژن و پیوند هیبریدی فلز توسعه داده‌اند. این فرآیند “پیوندهای بین‌فلزی نازک و کم‌رشد در فصل‌های مشترک مس و آلومینیوم ایجاد می‌کند”. این امر با استفاده از اصطکاک و فشار مکانیکی حاصل می‌شود، نه با ذوب کردن دو فلز. گزارش‌ها حاکی از آن است که این پیوندهای بین‌فلزی قوی‌تر از جوشکاری سنتی هستند.

اما آلومینیوم، اگرچه به مراتب سبک‌تر است، بسیار ضعیف‌تر از مس نیز هست و می‌تواند به گرمای شدید حساس‌تر باشد. بهبود آلیاژهای فلزی می‌تواند این مشکلات را حل کند – چیزی که محققان نیز روی آن کار می‌کنند.

چشم‌انداز آینده

تقریباً همه خودروهای الکتریکی مشکل وزن دارند – البته برخی بسیار بیشتر از دیگران. تلاش برای سبک‌تر و کارآمدتر کردن سیم‌کشی در خودروها، راهی هوشمندانه برای بهبود بازدهی است، اگرچه هنوز مشخص نیست چه مقدار از وزن را می‌توان با این روش کاهش داد.

ساخت خودروهای الکتریکی با بسته‌های باتری کوچک‌تر، خصوصا باتری حالت جامد، احتمالاً راه‌حل منطقی‌تری برای کاهش وزن، پایین آوردن قیمت و کاهش سایش لاستیک‌ها به نظر می‌رسد. همچنین باید زیرساخت‌های شارژ به اندازه کافی توسعه یابند تا شاید مشتریان ترجیح دهند، خودروهایی با ظرفیت باتری کمتر که سبک‌تر هستند را انتخاب کنند. طبیعتا هرچه یک خودروی برقی وزن کمتری داشته باشد، کمتر انرژی مصرف می‌کند و هزینه شارژ آن در دراز مدت، کم‌تر می‌شود.