دفعت الخصائص الفريدة للسيارات الكهربائية المطورين في شركات القطاع إلى إعادة هندسة أنظمة التعليق والعزل الصوتي والتحكم في الحركة، في مسعى لتحسين جودة القيادة والراحة، وهو ما انعكس على تطور صناعة المركبات الحديثة بأكملها.
تتميز السيارات الكهربائية بتسارع فوري وثبات عال، لكن هذا يُضخّم أي خشونة في هيكل السيارة. وفي المقابل، تُعاني سيارات محركات الاحتراق الداخلي من اهتزازات المحرك وتغييرات التروس التي تُخفي عيوب القيادة عند السرعات المنخفضة.
وبدون هذه العوامل المُشتتة، تكون السيارات الكهربائية أكثر عرضةً لتأثيرات سطح الطريق، ما يجعل ضبط نظام التعليق أكثر وضوحًا.
وفي الوقت نفسه، تُزيد كتلة البطارية الكبيرة في السيارات الكهربائية وانخفاض مركز ثقلها من تحديات ضبط نظام القيادة، كما أن وزن البطارية، إلى جانب ضعف امتصاص الصدمات في الهيكل، يُسبب ارتدادًا رأسيًا وحركات ثانوية، مثل التقطيع.
وكان على المهندسين التكيف والتحكم في حركات هيكل السيارة الكهربائية دون استخدام نوابض ومخمدات شديدة الصلابة، خاصةً عند السرعات المنخفضة حيث تكون الصدمات الحادة أكثر وضوحًا.
ونتيجةً لذلك، سعى مُصنّعو السيارات الكهربائية إلى تحقيق تحكم فائق في حركة الهيكل بدلًا من التركيز على راحة القيادة، وقد أثر هذا الجهد على صناعة السيارات بشكل عام، بحسب خبراء منصة “أوتو بلوغ”
جزء من التحدي الهندسي يتمثل في تحقيق التوازن بين الدعم الهيكلي والمرونة والموائمة بين ضوضاء الرياح ونظام الدفع
وبشكل عام، كلما زاد حجم بطارية السيارة الكهربائية، زادت الطاقة التي يمكنها تخزينها وزاد وزنها. وغالبًا ما يؤدي وزن السيارة الزائد إلى استخدام نوابض أكثر صلابة ومخمدات أقوى، مما قد يُسبب مشاكل للسيارات الكهربائية.
وتزيد النوابض الأكثر صلابة من الترددات وتُضعف راحة الركوب الأساسية، مما يجعل نقل الحركة عند المرور فوق المطبات أكثر قسوة.
وتُؤثر المخمدات الأقوى سلبًا على جودة الركوب الثانوية للسيارة الكهربائية مع زيادة ترددات الاهتزازات داخل المقصورة، كما هو الحال عند القيادة فوق الشقوق الصغيرة.
ويتمثل جزء من التحدي الهندسي الأساسي للسيارات الكهربائية في تحقيق التوازن بين الدعم الهيكلي والمرونة عند المرور فوق عيوب الطريق الصغيرة، مما جعل صلابة جدار الإطار الجانبي عاملًا حاسمًا.
ويُساعد الجدار الجانبي الأكثر صلابة في التحكم في الوزن الزائد للسيارة الكهربائية وتشوه الإطار أثناء تغيير الاتجاه. وبالإضافة إلى ذلك، أصبحت أنظمة التعليق الهوائي ومتعددة الوصلات أكثر شيوعًا في منصات السيارات الكهربائية.
ويُعوض نظام التعليق الهوائي ذاتي التسوية وزن البطارية وتغير الأحمال للحفاظ على ثبات الأداء، كما يُقلل خفض هيكل السيارة الكهربائية عند سرعات الطرق السريعة من مقاومة الهواء، مما يُحسّن مدى القيادة.
ويتعامل نظام التعليق متعدد الوصلات مع أوزان السيارات الكهربائية العالية عن طريق تقليل ميلان الهيكل وتحسين ثبات السيارة عند المنعطفات، وذلك باستخدام ثلاثة أذرع تحكم على الأقل لكل عجلة.
وفي المقابل، تستخدم أنظمة التعليق الأبسط، مثل دعامة ماكفرسون، ذراعا واحدة أو اثنتين لكل عجلة.
نظام التحكم الموحد للهيكل له دور في تحسين الحركة الرأسية عبر تنسيق العديد من المحركات، ومعالجة اهتزازات العجلات
نظام التحكم الموحد للهيكل له دور في تحسين الحركة الرأسية عبر تنسيق العديد من المحركات، ومعالجة اهتزازات العجلات
وتُكمّل هياكل السيارات الكهربائية المُصممة على شكل لوح تزلج، والتي تضم البطاريات والمحركات ونظام التعليق في هيكل مسطح، أنظمة التعليق متعددة الوصلات في السيارات الكهربائية، وذلك بوضع أثقل مكون، وهو البطارية، في أدنى مستوى ممكن.
وتقلل البطارية التي تبعد بضع بوصات عن الأرض من ميلان الهيكل وتُحسّن من التحكم. كما توزّع هياكل السيارات الكهربائية المصممة على شكل لوح التزلج البطارية على أرضية السيارة لتحقيق توازن بنسبة متساوية بين الأمام والخلف.
ومع ازدياد وضوح ضوضاء الطريق ونظام التعليق، مثل الاهتزازات الطفيفة، في السيارات الكهربائية القديمة، سنحت الفرصة للمهندسين لتحسينها، وترسخت فكرة هدوء المقصورة كرمز للفخامة.
ويتطلب جعل السيارات الكهربائية الحديثة أكثر هدوءًا تحقيق التوازن بين ضوضاء الرياح والطريق ونظام الدفع.
وتشمل أبرز الحلول مواد عزل صوتي متطورة، وأنظمة إلغاء الضوضاء النشطة، وتحسينات ديناميكية هوائية، وتقنيات إطارات محسّنة. وتتميز مواد العزل الصوتي المتطورة في السيارات الكهربائية بخفة وزنها، وتستهدف أزيز المحرك عالي التردد وضوضاء الطريق.
وتعمل تقنية إلغاء الضوضاء النشطة في السيارات الكهربائية بشكل مشابه لسماعات إلغاء الضوضاء، باستخدام الميكروفونات ومكبرات الصوت لتوليد أصوات معاكسة لتقليل الضوضاء غير المرغوب فيها.
أما في ما يتعلق بالتحسينات الديناميكية الهوائية، فتشمل أمثلة خيارات التصميم التي تقلل من ضوضاء الرياح؛ التحكم النشط في فتحات التهوية، واستبدال المرايا الجانبية بكاميرات رقمية.
ويخفف المصنعون من ضوضاء الطريق الناتجة عن الإطارات باستخدام تقنيات مثل الحشوات الرغوية التي تمتص الاهتزازات، وأنماط المداس التي تقلل من ضوضاء التدحرج، ومركبات المطاط الأحدث التي تقلل من ضوضاء الاحتكاك.
وتُعدّ النعومة عنصرًا أساسيًا للراحة العامة، وكذلك التحكم في الحركة والثبات، وفي السيارات الكهربائية السابقة، اكتسب تحسين إدارة الحركة الرأسية أهمية بالغة. وعند تقييم الحركة الرأسية، تُعدّ جوانب مثل التذبذبات الثانوية وسلوك الارتداد أساسية.
تُزيد كتلة البطارية الكبيرة في السيارات الكهربائية وانخفاض مركز ثقلها من تحديات ضبط نظام القيادة
وكانت السيارات الكهربائية السابقة مزودة بتقنية هيكل أقل تطورًا نظرًا لوزن البطارية الزائد واعتمادها على منصات محركات الاحتراق الداخلي بدلًا من الابتكارات مثل بنية الهيكل الانسيابي.
وإلى جانب مركز الثقل المنخفض وأنظمة التعليق النشطة المتخصصة، لعب نظام التحكم الموحد للهيكل دورًا محوريًا في تحسين الحركة الرأسية.
ووفقًا لدراسة أجرتها شركة لأن.دي.بي.آي، يُحسّن هذا النظام الحركة الرأسية في السيارات الكهربائية من خلال تنسيق العديد من المحركات، ومعالجة اهتزازات العجلات التي تُزعزع استقرار المنصات الثقيلة.
وتشمل المحركات الرئيسية للهيكل المحركات الكهربائية، ونظام التوجيه، ونظام التعليق. على سبيل المثال، يضمن النظام عدم تسبب عزم الدوران من إحدى العجلات في ارتداد نظام التعليق بينما يسحب التوجيه في الاتجاه المعاكس.
والنتيجة هي حركة رأسية مضبوطة وثبات في الركوب على الرغم من زيادة متوسط الكتلة. وأدت عيوب القيادة الواضحة في السيارات الكهربائية في المراحل الأولى من تطور هذا القطاع إلى إعادة النظر في هندسة الراحة.
وبينما لم تتجاهل سيارات الاحتراق الداخلي تمامًا أهمية التكامل بين الأنظمة، أدرك المهندسون مدى أهمية هذا التكامل لتحسين جودة قيادة السيارات الكهربائية.
ومقارنةً بسيارات الاحتراق الداخلي، تتميز السيارات الكهربائية بقلة المتغيرات المُخفية، وتفاعلات أقوى بين الأنظمة، ودور أكبر للبرمجيات، لذا كلما كان أداء هذه الأنظمة أكثر تكاملاً، ارتفعت إمكانية تحسين جودة القيادة.وقد امتدت مهمة تحسين جودة القيادة الدقيقة لتشمل صناعة السيارات بأكملها، وليس السيارات الكهربائية فقط.
وفي عام 2025، بلغت قيمة سوق مواد الحد من الضوضاء والاهتزازات والخشونة في قطاع السيارات العالمي 18.4 مليار دولار، ومن المتوقع أن تنمو إلى 29.6 مليار دولار بحلول عام 2034، وفقًا لشركة داتا إنتيلو.
