على عكس السيارات التي تعمل بالغاز لم تتطور السيارة الكهربائية بسهولة إلى وسيلة نقل قابلة للتطبيق، في أوائل القرن العشرين سعى الباحثون بقوة إلى السيارة الكهربائية، ومع ذلك فإنّ السيارات التي تعمل بالبنزين والتي يتم إنتاجها بكميات كبيرة بسهولة أعاقت الاهتمام بالمشروع، تضاءل البحث من 1920-1960 حتى أدت القضايا البيئية للتلوث وتناقص الموارد الطبيعية إلى إعادة تنشيط الحاجة إلى وسائل نقل أكثر صداقة للبيئة.
مواد أولية لصناعة السيارات الكهربائية:
كان وزن السيارة الكهربائية من الصعوبات المتكررة في التصميم، في السيارات الكهربائية عادةً ما تكون البطارية ونظام الدفع الكهربائي 40٪ من وزن السيارة، بينما في السيارة التي تعمل بالاحتراق الداخلي لا يتجاوز المحرك ونظام التبريد وأجهزة الطاقة المحددة الأخرى 25٪ من وزن السيارة، قد توفر التقنيات الأخرى قيد التطوير بدائل أكثر قبول للجمهور وانبعاثات منخفضة.
يُطلق على الهيكل العظمي للسيارة الكهربائية إطار الفضاء وهو مصنوع من الألمنيوم ليكون قوي وخفيف الوزن، كما أن العجلات مصنوعة أيضاً من الألمنيوم بدلاً من الفولاذ مرة أخرى كطريقة لتخفيف الوزن، تُسكب أجزاء الألومنيوم في مسبك باستخدام قوالب مصممة خصيصاً فريدة من نوعها للشركة المصنعة، إطارات المقاعد وقلب عجلة القيادة مصنوعة من المغنيسيوم وهو معدن خفيف الوزن، الجسم مصنوع من البلاستيك المركب المقاوم للصدمات والقابل لإعادة التدوير.
تتكون بطاريات السيارات الكهربائية من أغلفة بلاستيكية تحتوي على أنودات معدنية وكاثودات وسوائل تسمى الإلكتروليت، حالياً لا تزال بطاريات الرصاص الحمضية التي تستعمل بشكل أكبر، بالرغم من توفر مجموعات أخرى من السوائل والمعادن مع بطاريات هيدريد معدن النيكل (NiMH) وهي مصدر الطاقة التالي الأكثر احتمال في أفق السيارة الكهربائية، أيضاً تحتفظ بطاريات السيارات الكهربائية بسائلها في وسادات لن تتسرب إذا تمزق أثناء وقوع حادث.
البطاريات مصنوعة من قبل موردين متخصصين، سيارة كهربائية مثل جنرال موتورز EV1 تحتوي على 26 بطارية في وحدة على شكل حرف T، كما يحتوي المحرك أو نظام الجر على أجزاء معدنية وبلاستيكية لا تحتاج إلى مواد تشحيم، أيضاً يتضمن إلكترونيات متطورة تنظم تدفق الطاقة من البطاريات وتتحكم في تحويلها إلى طاقة قيادة، تعتبر الإلكترونيات من المكونات الرئيسية للوحة التحكم الموجودة في وحدة التحكم.
يعمل نظام الكمبيوتر الذي يوجد في السيارة على تشغيل الأبواب والنوافذ وفحص الإطارات وتكييف الهواء وتشغيل السيارة ومشغل الأقراص وغيرها من المرافق، كما يشكل البلاستيك والحشو الرغوي والفينيل والأقمشة غطاء لأوجه القيادة وبطانات الأبواب والمقاعد، أما الإطارات فهي من المطاط عكس الإطارات القياسية، فقد صمّمت لتتضخم إلى ضغوط أعلى بحيث تتدحرج السيارة بمقاومة أقل للحفاظ على الطاقة.
تحتوي إطارات السيارات الكهربائية أيضاً على مادة مانعة للتسرب لإغلاق أي تسرب تلقائياً وكذلك للحفاظ على الطاقة الكهربائية، كما تلغي الإطارات ذاتية الغلق الحاجة إلى إطار احتياطي وهي ميزة أخرى لتوفير الوزن والمواد، أما الزجاج الأمامي فهو عبارة عن زجاج شمسي يحمي المقصورة من الحرارة الزائدة في الشمس والصقيع من التكون في الشتاء، تقلل المواد التي توفر الحفاظ على الحرارة من استنزاف الطاقة الذي يفرضه التدفئة وتكييف الهواء على البطاريات.
تصميم السيارة الكهربائية:
توصف السيارات الكهربائية اليوم بأنّها سيارات كهربائية لإنتاج العصر الحديث لتمييزها عن سلسلة البدايات الخاطئة في محاولة تصميم سيارة كهربائية على أساس نماذج الإنتاج الحالية للسيارات، والتي تعمل بالبنزين ومن سيارات “كيت” أو السيارات الكهربائية ذات الهندسة الخاصة، قد يكون ذلك ممتع وعملي ولكن لا يستحق الإنتاج، من الستينيات إلى الثمانينيات كان الاهتمام بالسيارة الكهربائية عميق، لكن التطور كان بطيء.
تم تصميم إطار المساحة وإطارات المقاعد والعجلات والجسم لتوفير قوة عالية للسلامة وأخف وزن ممكن، وهذا يعني تكوينات جديدة توفر الدعم للمكونات والركاب بأقل كتلة واستخدام مواد عالية التقنية بما في ذلك الألمنيوم والمغنيسيوم والبلاستيك المركب المتقدم، نظراً لعدم وجود نظام عادم فإنّ الجانب السفلي مصنوع من الديناميكي الهوائي مع حوض كامل للبطن.
كان لابد من التخلُّص من جميع التفاصيل الإضافية مع ترك وسائل الراحة للسائقين مرغوبة وإضافة اعتبارات جديدة فريدة للسيارات الكهربائية، كان أحد التفاصيل التي تمّ التخلص منها هو الإطار الاحتياطي، تمت إزالة تفاصيل هوائيات الراديو، حيث يتسبب في مقاومة الرياح التي تسرق الطاقة وتستخدم الطاقة لتشغيلها لأعلى ولأسفل، كان هناك اعتبار إضافي هو نظام تحذير المشاة وأظهرت اختبارات النماذج الأولية أنّ السيارات الكهربائية تعمل لدرجة أنّ المشاة لا يسمعون اقترابها.
تعمل الأضواء الوامضة التي ينشطها السائق والصفير على تحذير المشاة من أن السيارة تقترب وتعمل تلقائياً عندما تكون السيارة في وضع الرجوع للخلف، كما كان الزجاج الأمامي من الزجاج الشمسي إضافة مهمة لتنظيم درجة الحرارة الداخلية وتقليل الحاجة إلى تكييف الهواء والتدفئة.
كيفية تصنيع السيارات الكهربائية:
تتطلب عملية التصنيع قدر كبير من الاهتمام بالتصميم مثل السيارة نفسها ويتضمن هذا التصميم الصناعة اليدوية والتبسيط بالإضافة إلى بعض الأساليب عالية التقنية، يعمل المجمّعون في فرق محطة البناء لتعزيز روح الفريق والدعم المتبادل ويتم تخزين الأجزاء في وحدات معيارية تسمى رفوف من الأنابيب البلاستيكية المرنة والمفاصل التي يسهل تعبئتها وإعادة تشكيلها لأجزاء مختلفة.
على الجانب عالي التقنية تم تجهيز كل محطة بمفتاح عزم دوران واحد برؤوس متعددة عندما يقفل المجمّع على الحجم المناسب للرأس، تحدد أدوات التحكم في الكمبيوتر للجهاز إعداد عزم الدوران الصحيح للمثبتات التي تناسب هذا الرأس، يتم وضع أجزاء من إطار الألمنيوم الفضائي معاً في أقسام تسمى التجميعات الفرعية التي يتم إنشاؤها من قطع مسبقة الصنع يتم لحامها أو لصقها معاُ.
الغراء عبارة عن مادة ربط لاصقة ويوفر اتصال أكثر متانة وصلابة من اللحام، عند اكتمال التجميعات الفرعية للهيكل السفلي للسيارة يتم ربطها ببعضها البعض حتى يتم الانتهاء من الهيكل السفلي بالكامل، كما يتم ربط المجموعات الفرعية للجزء العلوي من الجسم لعمل أقسام أكبر ويتم لحام المقاطع المكتملة أو لصقها بالمثل حتى يتم الانتهاء من إطار الجسم.
يتم بعد ذلك معالجة المادة اللاصقة المستخدمة خلال التجميع المرحلي للإطار عن طريق نقل الجسم عبر فرن ذي مرحلتين، السقف متصل مثل الأجزاء الخارجية الأخرى، فقد تم طلاؤه بالفعل وتم طلاء الجزء السفلي وبقية الإطار بمواد مانعة للتسرب واقية، ويتم نقل الجسم النهائي إلى منطقة التجميع العامة، حيث يتم الانتهاء من التجميع العام لمكونات التشغيل والجزء الداخلي للسيارة الكهربائية في ثماني محطات عمل أخرى.
في محطة التجميع الأولى تم وضع المجموعة الأولى من الإلكترونيات المعقدة للسيارة الكهربائية، كما يتضمن ذلك أسلاك ومقاعد تحتوي على وحدة التحكم في الدفع ووحدة القيادة المدمجة والراديتر الصغير، تتكون وحدة القيادة المتكاملة من المحرك التعريفي للتيار المتناوب وخفض التروس على مرحلتين والتفاضل، أيضاً يتم تجميع كل هذه الوحدات في عملية التصنيع لصنع سيارة كهربائية معقدة مثل تصميم السيارة.
في محطة العمل الثالثة يتم إدخال نظام التكييف والتدفئة والدوران ويتم ملء النظام، حيث تمت إضافة حزمة البطارية، كما تثبت الوحدة على شكل حرف T عن طريق رفع العبوة الثقيلة باستخدام رافعة خاصة لأعلى في السيارة، الحزمة متصلة بالهيكك وكذلك المحاور كاملة بالعجلات والإطارات، مع وجود كل من البطاريات ووحدة الدفع في مكانها الصحيح، لم يعد يتعين نقل السيارة من محطة إلى أخرى على دمى مصممة خصيصاً.
