EN
روابط سريعة
يُعيد المزيد والمزيد من أساطيل المركبات التجارية التحول إلى بطاريات ليثيوم أيون بجهد 48 فولت بدلاً من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية، لأن هذه الأنظمة الأحدث توفر كثافة طاقة أفضل وتعمل بكفاءة مع الملحقات التي تستهلك طاقة كبيرة. انظر إلى الأرقام: حوالي 85 بالمئة من عربات التوصيل الكهربائية الجديدة التي تخرج من خطوط الإنتاج اليوم مزودة بأنظمة 48 فولت مدمجة مباشرة. وتساعد هذه الأنظمة في تشغيل أشياء مثل التوجيه الكهربائي، ووحدات التدفئة والتبريد، بالإضافة إلى أنظمة التتبع المتطورة، دون الحاجة إلى إحداث تحول كامل نحو التعديل الكهربائي للمركبة بأكملها. ولكن ما يهم أصحاب الأعمال حقًا هو المدى الذي توفره هذه الأنظمة من ناحية التكلفة على المدى الطويل. بعد مرور خمس سنوات فقط من الاستخدام على الطرق، لا تزال الأنظمة القائمة على الليثيوم بجهد 48 فولت تحتفظ بنسبة 60 إلى 70 بالمئة من قيمتها الأصلية، مقارنة بنحو 20 إلى 30 بالمئة فقط للبطاريات الرصاصية التقليدية. ويؤدي هذا النوع من الفروقات إلى وفورات سريعة جدًا عند إدارة أساطيل كبيرة من المركبات.
يتيح التحول إلى أنظمة الجهد 48 فولت ما يقارب أربع مرات من الطاقة مقارنةً بالأنظمة التقليدية البالغة 12 فولت، وكل ذلك مع الحاجة فقط إلى ربع كمية أسلاك النحاس. ويؤدي هذا إلى تقليل وزن المركبة والنفقات التي يتكبدها المصنعون في تصنيعها. كما أن الجهد الأعلى يجعل من السهل إضافة ميزات مثل أنظمة الكبح الاسترجاعية والشواحن التربينية الكهربائية. ووفقاً لأحدث البيانات الواردة من تقارير كفاءة الأساطيل، يمكن لهذه الترقيات أن تعزز توفير الوقود بنسبة تتراوح بين 12٪ و18٪ للعديد من المركبات التجارية الهجينة الموجودة حالياً. وما يميز نظام 48 فولت عن تقنية الـ12 فولت القديمة هو قابليته العالية على التوسع عند الحاجة. ومع عمل بطاريات متعددة معاً على نحو متوازٍ، فإن هذا التكوين يعمل بشكل ممتاز في تطبيقات مثل الشاحنات المبردة التي تحتاج إلى كميات مختلفة من الطاقة طوال عملياتها، أو الآلات الثقيلة المستخدمة في مواقع البناء حيث تتغير متطلبات الطاقة باستمرار أثناء المهام المختلفة.
شركة لوجستية كبيرة مقرها ألمانيا، قامت مؤخراً بتحديث جميع الشاحنات الـ 500 في أسطول التوصيل الخاص بها بهذه البطاريات الجديدة من الليثيوم ذات 48 فولت. رأوا شيئاً مثيراً للإعجاب يحدث بعد إجراء هذا التبديل - انخفض استهلاك الوقود بنحو 22% لكل ميل تم قياده. هذه الأنظمة البطارية تعمل في الواقع على رفع الشحنات الكهربائية وأجهزة الكمبيوتر الداخلية التي تحدد أفضل الطرق. يمكن للسائقين الآن أن يقطعوا حوالي 31 ميلًا إضافيًا كل يوم قبل الحاجة إلى التزود بالوقود، بالإضافة إلى أن المحركات تقضي وقتًا أقل في التوقف عن العمل دون داع. لكن المغيّر الحقيقي للعبة؟ تلك الأنظمة المدمجة لإدارة البطارية التي تراقب كل شيء في الوقت الحقيقي. خلال السنة والنصف الماضية، هذه التقنية خفضت من التعطيلات غير المتوقعة في مراكز الخدمة بنحو 40٪، مما يوفر الوقت والمال للشركة.
إزالة الملحقات التي تعمل بالحزام مع تقليل دورة الحمل على المحرك يعني أن أنظمة الجهد 48 فولت تقلل من التآكل الميكانيكي بنسبة تقارب 27 بالمئة أثناء رحلات القيادة المتقطعة في المدينة التي تتسم بالتوقف والانطلاق. تأتي بطاريات 48 فولت الحديثة مزودة بنظام ذكي لإدارة الحرارة يحافظ على التشغيل السلس عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، من حوالي ناقص 20 درجة مئوية حتى 55 درجة مئوية. ويساعد ذلك في الحماية من فقدان سعة البطارية بسرعة عند التعرض لظروف جوية قاسية للغاية. وتشير البيانات المستمدة من عمليات الأسطول إلى أمر مثير للإعجاب أيضًا، حيث أدى دمج التحليلات التنبؤية داخل أنظمة إدارة البطاريات إلى خفض أعطال الطرق الناجمة عن مشاكل في البطارية بما يقرب من الثلثين منذ أوائل عام 2021.
يعني الانتقال إلى أنظمة بطاريات 48 فولت أن المركبات التجارية يمكنها الآن تشغيل مكوناتها الثقيلة كهربائيًا بدلاً من الاعتماد على الأنظمة الميكانيكية. فكّر في أشياء مثل التوجيه المعزز، وضواغط تكييف الهواء، وجميع أنواع المعدات المساعدة. عندما يستبدل المصنعون الأجزاء الميكانيكية القديمة بنظيرتها الكهربائية، فإنهم يوفرون بالفعل حوالي 18٪ من الطاقة المهدرة، مع تحقيق تحكم أفضل بكثير في هذه الأنظمة. خذ على سبيل المثال أنظمة التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (HVAC). مع طاقة 48 فولت، لا يحتاج السائقون إلى إبقاء المحركات تعمل فقط للحفاظ على درجات حرارة مريحة داخل شاحنات التوصيل، مما يُترجم إلى وفورات حقيقية عند المضخة تتراوح بين 3٪ إلى 5٪. ولا ننسَ أيضًا أنظمة التوجيه. فالتحول إلى الدفع الكهربائي يفتح الباب أمام تقنيات مساعدة السائق الأكثر ذكاءً، ويخلصنا من جميع أعمال صيانة السوائل الهيدروليكية المزعجة التي كان الفنيون يكرهونها بشدة.
تعمل أنظمة الجهد المنخفض 48 فولت بشكل جيد حقًا عند دمجها مع أنظمة الهجين عالية الجهد. فهي تتولى تشغيل جميع الأحمال الإضافية بشكل مستقل، مما يخفف الضغط عن حزم البطاريات الرئيسية. نحن نتحدث هنا عن تمديد عمر البطارية بنسبة تتراوح بين 15 إلى 20 بالمئة تقريبًا في ظل ظروف القيادة العادية. ما يجعل نظام الجهد المزدوج هذا مميزًا هو قدرته على استخدام الطاقة المستمدة من كبح السيارة لتشغيل عناصر مثل المصابيح والمراوح والأجزاء الصغيرة الأخرى. تُظهر الاختبارات أن كفاءة تشغيل المركبات ترتفع بنسبة 8 نقاط مئوية تقريبًا مقارنة باستخدام جهد 12 فولت فقط أو الاعتماد الكامل على الجهد العالي في جميع أنحاء النظام. بالإضافة إلى ذلك، يُقدّر مديرو الأساطيل حقيقة أن أنظمة 48 فولت هذه تسهّل كثيرًا عملية ترقية الشاحنات القديمة التي تعمل بالديزل إلى أنظمة ذات قدرة كهربائية دون الحاجة إلى إعادة بنائها بالكامل من الصفر.
تلعب أنظمة إدارة البطاريات أو BMS دورًا حيويًا في استخلاص أقصى استفادة من بطاريات 48 فولت المستخدمة في البيئات التجارية. تحافظ هذه الأنظمة الحديثة على تتبع جهود الخلايا الفردية، وقراءات درجة الحرارة، ومقدار التيار المتدفق بدقة تصل إلى حدود 1%. كما تمنع حدوث مشكلات مثل الشحن الزائد والأحداث الحرارية الخطرة، مع ضمان توزيع الطاقة بشكل متساوٍ عبر الخلايا. ووفقًا لبحث نُشر بواسطة SAE العام الماضي، فإن الشركات التي تستخدم هذه الأنظمة المتقدمة لإدارة بطاريات 48 فولت شهدت زيادة عمر بطارياتها بنسبة تقارب 40% مقارنة بتلك التي لا تزال تعتمد على الأنظمة القديمة ذات 12 فولت. ويحدث هذا لأن الأنظمة الأحدث تدير مستويات الشحن بشكل أفضل بكثير.
تحتوي أنظمة إدارة البطاريات 48 فولت من الجيل التالي على خوارزميات تعلُّم آلي تحلل دورات الشحن التاريخية والظروف البيئية للتنبؤ باحتياجات الصيانة. يُبلغ مشغلو الأساطيل الذين يستخدمون هذه الأنظمة عن انخفاض بنسبة 22٪ في أوقات التوقف غير المخطط لها (Frost & Sullivan 2024)، ويساهم التوزيع التكيفي للحمل في إطالة عمر المكونات بنسبة 18٪.
في البيئات الصناعية، تتعرض بطاريات الجهد 48 فولت لتقلبات حرارية كبيرة، حيث تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون 30 درجة مئوية وتصل إلى 60 درجة مئوية في الأحوال الشديدة. وهذا يعني أن هذه البطاريات تحتاج فعليًا إلى أنظمة إدارة حرارية جيدة. تتعامل الشركات الخبيرة مع هذه التحديات باستخدام عدة أساليب. أولًا، هناك مواد تغيير الطور الخاصة التي تمتص حوالي 25 بالمئة أكثر من الحرارة مقارنة بالخيارات التقليدية. ثم تأتي أنظمة التبريد السائل لحوامل البطاريات التي تقلل من مناطق الحرارة العالية بنحو 15 إلى 20 درجة مئوية تقريبًا. وأخيرًا، يعتمد العديد من المصنّعين الآن نماذج تنبؤية لإدارة الحرارة تسهم في تقليل تكاليف الطاقة المرتبطة بالتحكم المناخي، وتقلل الهدر بنسبة تصل إلى نحو 30 بالمئة. تضمن هذه الاستراتيجيات المتكاملة بقاء البطاريات ضمن نطاقات تشغيل آمنة على الرغم من الظروف القاسية.
تُظهر دراسات الحالة أن الهياكل المركزية لنظام إدارة البطارية (BMS) تقلل تعقيد الأسلاك بنسبة 35٪ في المركبات التجارية الخفيفة، في حين تتيح الأنظمة الموزعة عزل الأعطال أسرع بنسبة 50٪ في الآلات الثقيلة. وفقًا لتقرير Telematic Insights لعام 2024، فإن النهج الهجينة التي تجمع بين الاستراتيجيتين تحقق معدل توفر للنظام بنسبة 92٪ في عمليات الأسطول المختلط.
تعتمد أنظمة البطاريات الأحدث بجهد 48 فولت على محولات تيار مستمر-تيار مستمر متطورة للتعامل مع الفرق في مستويات الجهد بين الأجزاء الرئيسية عالية الجهد في المركبة وتلك المكونات الأصغر التي تعمل بجهود منخفضة. تقلل هذه الأنظمة تدفق التيار بنحو ثلاثة أرباع مع الحفاظ على نفس كمية الطاقة المنقولة، ما يعني تقليل الفقد الناتج عن المقاومة وانخفاض التسخين الكلي بشكل عام. عند ضبطها بشكل صحيح، يمكن لشبكات 48 فولت هذه مع محولات التيار المستمر الثنائية الاتجاه أن تصل إلى كفاءة تتراوح بين 92٪ و95٪ أثناء التشغيل الفعلي في الميدان. وهذا يعادل هدرًا أقل للطاقة بنسبة تتراوح بين 18٪ و22٪ مقارنة بالتكنولوجيا القديمة. تُحدث الكفاءة المحسّنة فرقًا كبيرًا في أنظمة مثل الكبح الاسترجاعي والشواحن التوربينية الكهربائية التي تحتاج إلى إمداد طاقة مستقر للعمل بموثوقية يومًا بعد يوم.
عند نقل مكونات مثل ضواغط أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، ووحدات التوجيه الكهربائية، ومضخات المبردات للعمل بجهد 48 فولت بدلاً من الاعتماد على الأنظمة التقليدية، نلاحظ انخفاضًا يبلغ حوالي 15٪ في ما يُعرف بمقاومة المحرك العرضية. وقد أظهرت دراسة حديثة أجريت العام الماضي على أساطيل الشاحنات الحقيقية أمرًا مثيرًا للاهتمام. فقد تبين أن هذه المركبات من الفئة 6 التي تعمل أنظمتها الفرعية بجهد 48 فولت استهلكت بالفعل نحو 1,200 لتر أقل من الوقود سنويًا مقارنة بالطرازات القياسية. وسر فعالية هذه التكنولوجيا هو قدرتها على إدارة الأحمال الكهربائية بشكل ذكي. وفي اللحظات الصعبة التي تحتاج فيها الشاحنة إلى طاقة إضافية للتسارع أو صعود التلال، يمكن للنظام توزيع الطاقة على الوحدات الأكثر أهمية، ما يعني أن السائقين يعتمدون أقل على المحرك التقليدي للبنزين لأداء كل العمل.
تساعد بنية 48 فولت على تزويد أنظمة العادم الكهربائية المُحسّنة بالطاقة التي تعالج انبعاثات التشغيل البارد، وهي مشكلة حقيقية لمشغلي المركبات التجارية. عندما تحصل الحفازات ونواقل اليوريا على طاقتها مباشرة من بطارية 48 فولت بدلاً من النظام القياسي البالغ 12 فولت، فإنها تسخن بسرعة تقارب النصف. وهذا أمر مهم لأن المحركات الباردة تطلق ملوثات أكثر حتى تصبح درجة الحرارة كافية للعمل بشكل صحيح. أظهرت الشاحنات المبردة التي تعمل بهذه الأنظمة الحديثة تحسنًا ملحوظًا في الاختبارات الفعلية على الطرق. نحن نتحدث عن انخفاض يبلغ حوالي 34 بالمئة في أكاسيد النيتروجين وانخفاض يقارب 30 بالمئة في الجسيمات العالقة مقارنةً بالأنظمة القديمة. علاوةً على ذلك، تظل هذه الأنظمة ذات الجهد 48 فولت باردة تحت الضغط أيضًا. فهي تعمل بدرجة حرارة أقل بنحو 20 إلى 25 درجة مئوية مقارنةً بالأنظمة العادية عندما تكون الظروف قاسية على الطرق السريعة، مما يعني أن القطع تدوم لفترة أطول قبل الحاجة إلى الاستبدال.
تشهد العمليات الصناعية تغييرات كبيرة بفضل أنظمة البطاريات ذات الجهد 48 فولت، خاصةً في مجالات مثل الرافعات الشوكية الكهربائية والمركبات الموجهة آليًا التي نراها في المستودعات. توفر هذه البطاريات استقرارًا أفضل في الجهد وتحقن طاقة أكبر في حزم أصغر، ما يعني قدرة الآلات على رفع أحمال أثقل والعمل لفترات أطول خلال الورديات. على سبيل المثال، تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون 48 فولت في تشغيل مركبات المستودعات الموجهة آليًا (AGVs) طوال يوم العمل بالكامل دون الحاجة إلى إعادة الشحن. هذا النوع من الأداء يقلل من تكاليف الصيانة والاستبدال بشكل كبير، بنحو 25٪ أقل مما كانت تدفعه الشركات سابقًا مقابل البطاريات الرصاصية الحمضية القديمة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تصميم هذه البطاريات يجعل من السهل زيادة سعتها أو تقليلها حسب الحاجة. سواءً كان الأمر يتعلق بسيور النقل التي تنقل المنتجات أو الذراع الروبوتية التي تجمع القطع، فإن توفر طاقة موثوقة ومستمرة له أهمية كبيرة لضمان سير العمليات بسلاسة يومًا بعد يوم.
في الوقت الحاضر، يتجه عدد متزايد من مراكز البيانات نحو أنظمة البطاريات 48 فولت لأنها تحتاج إلى إدارة أفضل للطاقة وتسعى لخيارات احتياطية أكثر موثوقية. يؤدي التحول إلى نظام تيار مستمر بجهد 48 فولت إلى تقليل خسائر التحويل المزعجة التي نراها في الأنظمة الأقدم ذات الجهد 12 فولت، أحيانًا بنسبة تصل إلى حوالي 30٪. وهذا يُحدث فرقًا كبيرًا في الحفاظ على تشغيل الخوادم بسلاسة عند حدوث أي عطل كهربائي. وقد بدأت مزوّدو الخدمات السحابية الكبار في دمج بطاريات الـ 48 فولت هذه مع حلول تبريد ذكية لضمان استمرارية عملياتهم حتى عند تعثّر شبكة الكهرباء الرئيسية. ولا يتعلق الانتقال إلى جهد أعلى بالموثوقية فقط، بل يدعم أيضًا المبادرات البيئية، لأنه يعمل بكفاءة أكبر مع الألواح الشمسية ومصادر الطاقة النظيفة الأخرى، ما يسهّل إدراج مصادر الطاقة المتجددة في البنية التحتية القائمة.