خودروی Hy-Wire

اتوموبیل دستگاهی فوق العاده پیچیده به نظر می رسد . اما اگر بیشتر به آن دقت کنیم این چنین نیست .اینکه کارکرد همه خودروها تقریبا شبیه هم می باشد به نظر عجیب می آید . قسمتهای مکانیکی هیدرولیکی که به هم دیگر متصل شده اند در داخل خورو پایه عملکرد خورو می باشند و موتور احتراق داخلی یا مبدل کاتالیزوری بقیۀ آن راتشکیل می دهد . اما در این مقاله قصد داریم تصویر جالبی از آینده خودروها را نشان دهیم .

ایده جالبGeneral Motor یعنی Hy-Wire. این خودرو اگر چه ممکن است به فروش نرسد ولی به طورغیر مستقیم طرحی خوب برای راههای پرورش خودروها در آینده خواهد بود.

اساس کار Hy-Wire و اجزای این اتومبیل

دراین خودرو راننده باید چند تحریک کننده را در خودرو مثل چرخ ها و ترمز و ... کنترل کند. بوسیله لینک هاو محورها و چرخ دنده ها و قسمتهای هیدرولیکی که به آن محرک های متصل شده اند . اما برخلاف خودروهای معمولی که از یک موتور احتراق داخلی و فرمان و پدال تشکیل شده است این خودرو از پیل سوختی به عنوان نیروی محرکه و یک موتور الکتریکی که به چرخ ها متصل است استفاده می کند بجای اتصالات مکانیکی از اصطلاحی بنام انتقال قدرت باسیمDrive by wire استفاده می شود . یک کامپیوتر در حقیقت اجزای اتومبیل و چرخ ها وترمزها را کنترل می کند . این همان سیستمی است که در جت جنگنده استفاده می شود.

جایگزینی این اجزا مدل های کاملا متفاوتی از خودرو را ایجاد می کند و حتی مهارت رانندگی متفاوت ازآنچه در گذشته بوده را ایجاب .

در این خودرو پدال فرمان و اجزای مکانیکی کنترل وجود ندارد و تجهیزات داخلی که باعث حرکت اتومبیل می شود در اتاقک آلومینومی با ضخامت in 28 جاسازی شده اند .

راننده و مسافران لازم نیست که پشت ابزارهای مکانیکی برای کنترل بنشینند . در نبودن تجهیزات شیشۀ جلوی اتوموبیل بسیار پهن است و یک تصویر کاملی از جاده و اطراف آن به نمایش گذاشته می شود همچنین قسمت کف آن که از فایبرگلاس و فولاد ساخته شده فضای زیادی برای مسافران مهیا می کند و باک اتومبیل ، هیدروژن یا سوخت برای پیل سوختی، که در زیرکف ماشین کار گذاشته شده احتمال چپ کردن را کم می کند.

همچنین صندلی هایی دارد که قابلیت عوض شدن دارند ومی توان خودرو را از حالت VAN به اتومبیلSport تبدیل کرد.

توان

Hy در Hy-Wire مخفف Hydrogen است که سوخت استاندارد برای پیل های سوختی می باشد. در این خودرو 200 سلول پیل سوختی بصورت سری به هم متصل هستند که جمعا 94 و در حالت ماکزیمم KW129 توان تولید می کند . محفظه پیل سوختی که به اندازه یک Case کامپیوتر است ، بوسیله رادیاتورهای معمولی که نیروی خود را از خود پیل سوختی می گیرند خنک می شود.

سلولهای پیل سوختی

سیستم خودرو ولتاژ DC در گسترده 200 – 125 ولت را دریافت می کند که بستگی به مقاومت مدار دارد و کنترل کننده موتور آن را از DC به ولتاژ AC تبدیل کرده و ولتاژ را تا 380- 250 بالا می برد ( مثل ترانسفور ماتورUnitعمل می کند که برای کاهش تلفات مقاومتی برق ژنراتور را به ولتاژ بیشتر تبدیل می کند ) این جریان برق به یک موتور AC سه فاز وارد خواهد شد تا باعث حرکت آن شود دقیقا مثل اتومبیل های الکتریکی .

موتور AC سه فاز معمولاً در مدارهایی با مصرف انرژی زیاد و دستگاههای الکتریکی خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.همچنین برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفادهمی‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهتگردش میدان به حرکت در آید.

موتور AC بدلیل تغییر سرعت به هنگام تغییر فرکانس اینجا مورد استفاده قرار می گیرد . چون کامپیوتر مرکزی با دادن سیگنال ها و تغییر فرکانس آن را کنترل می کند .

این خودرو دیفرانسیل جلو می باشد و گشتاور تولید شده از موتور الکتریکی برای چرخاندن چرخ های جلو بکار می روند.

واحد کنترل سرعت خودرو با افزایش و کاهش توان وارده بر موتور تنظیم می کند وقتی واحد کنترل بیشترین توان را از پیل سوختی دریافت می کند .روتور موتور با 12000 دور بر دقیقه می چرخد و گشتاور 159Lb.Ft تولید می کند.

جعبه دندۀ ستاره ای یک طبقه با نسبت 1: 67/8 گشتاور 1375 Lb.Ft را به هریک از چرخ ها منتقل می کند . این گشتاور برای حرکت 200, 4 Lb کافیست . و می تواند تا 161 Km/h به آن سرعت دهد .

موتورهای الکتریکی کوچکتری هم وجود دارند که نقش فرمان برای کج کردن چرخ ها به منظور دور زدن را ایفا میکنند . و ترمز های calipers که بصورت الکتریکی کنترل می شوند موجب ایستادن خودرو می شوند مخزن های هیدروژن پیل سوختی در 3 تانکر که جمعا 75 کیلوگرم می شوند نگهداری می شوند .

این مخزن ها از ماده کامپوزتی الیاف کربن ساخته شده اند که در مقابل وزنشان می توانند فشار بسیار بالایی از گاز هیدروژن را تحمل نمایند. مدل های معمولی این تانکر ها می توانند 2 کیلوگرم گاز هیدروژن را در فشارmpa 35 تحمل نمایند .اما امید است با افزایش فشار این مخزن ها در آینده تا mpa700 ظرفیت سوخت این اتومبیل افزایش یابد.

General Motorامیدوار است با کاهش اندازه پیل سوختی و تانکر ها ضخامت بدنه خود را ازin 11 بهin 6 برساند که با این کار انعطاف پذیری این خودرو بالا خواهد رفت .

کنترل

مغز Hy-Wire یک کامپیوتر مرکزی است که در وسط اتاقک کار گذاشته شده این کامپیوتر سیگنال های الکترونیکی برای موتور می فرستد و سرعت آن را تنظیم می کند .همچنین سیستم فرمان و کنترل که حرکت اتومبیل را کنترل می کند . و ترمز های سرعت ذکر شده را هم مدیریت می کند این کامپیتر همه جنبه های حرکتی و قدرت و توان اتومبیل را کنترل می کند و خود کامپیوتر توسط فرمان های راننده کنترل می شود .انتقال این سیگنال ها از طریق یک (Universal Docking Port ) صورت می گیرد که مثل (USB Port) کامپیوتر های خانگی می باشد واین کابل سیگنال های الکترونیکی را از کامپیوتر دریافت و به محرک ها می رساند و همچنین (Feedback) نتیجه را دوباره به کامپیوتر بر می گرداند. فقط 1 اتصال فیزیکی بین اتاقک و کامپیوتر وجود دارد. واحد کنترل تقربا شبیه بازی های کامپیوتری می باشد و پدال گاز و ترمز و فرمان ندارند.این کنترل کننده دارای 2 دستگیره می باشد که در دو طرف مانیتور (LCD)جای گرفته. برای کنترل ماشین حرکت بجای چرخاندن فرمان کافیست دستهایتان را روی این دستگیره ها سر بدهید بدون آنکه آنها را بچرخانید برای شتاب گرفتن ، این دستگیره را باید چرخاند (مثل فرمان موتور سیکلت گردش در یک پیچ) و برای ترمزگرفتن باید آن ها را بین دستهایتان فشار دهید یا بچرخانید.سنسور های حرکتی مثل (Joystick) کامپیوتر حرکت را به سیگنال های الکتریکی تبریل می کند که کامپیوتر مرکزی بتواند آنها را تشخیص دهد .دکمه های روی کنترل کننده به شما اجازه می دهد سریعا حرکت رو به جلو را به حرکت رو به عقب تبدیل کنید. چون همه این کارها تنها با دست انجام می شود پاهایتان آزاد خواهد بود.

مانیتور 5.8 اینچی رنگی روی کنترل کننده همه ی چیزهایی که روی داشبرد نشان داده می شد را بصورت دیجیتالی و گرافیکی نمایش می دهد . از قبیل سرعت – کیلومتر سنج و مصرف سوخت .

بجای استفاده از آیینه بغل با استفاده از دوربینهایی در پشت و بغل خودرو ، تصویری از پشت و دو طرف اتوموبیل نمایش داده می شود.

مانیتور دیگری در جای consol خودرو قرار داده شده است و اطلاعات جاده و آب و هوا و نقشه و stereo را به شما نشان می دهد.

چون کنترل کننده بصورت مکانیک به بدنه متصل نیست و انتقال قدرت از طریق کابل و سیم انجام می شود می توان کنترل کننده را از یک طرف به طرف دیگر برد. از این رو راننده اتوموبیل می تواند بجای بلند شدن از جایشان عوض شود. همچنین براحتی می توان ان را برای راحتی بالا پایین برد یا اصلا آن را جدا کرد و از خودرو بیرون برد.

یکی از بهترین مشخصه این نوع خودروها اینست که برای ارتقا عملکرد و حساس کردن اجزا و ... نیازی به اجزای مکانیکی جدیدی نیست . تنها نصب برنامه های کامپیوتری می تواند عملکرد ترمزها و شتاب را ارتقا بخشد .

معایب

بزرگترین نگرانی برای Drive by Wire یا خودروی کامپیوتری ، مشکل امنیتی است. بدلیل اینکه هیچ تماسی بین راننده و قسمتهای مکانیکی خودرو وجود ندارد اگر برنامه های کامپیوتری دچار اختلال شوند به این معنی خواد بود که اختیار کامل اتوموبیل از دست خواهد رفت برای همین داشتن Back up همچنین برق اضطراری برای این خودرو لازم خواهد بود با این تجهیزات این خودرو حتی از خودروهای معمولی هم ایمن تر خواهد شد دیگر موانع جلوی راه این خودرو مشکل کلی خودروهایی است که با پیل سوختی کار می کنند . تهیه هیدروژن با این فناوری حاضر حتی بیشتر از سوختن بنزین هوا را آلوده می کند . پخش هیدروژن و ذخیره آن بدلیل فاصله زیاد مولکولهای آن کار مشکل و پر هزینه ای خواهد بود.

General Motor اعلام کرده است تا سال 2010 این نوع خودرو را به فروش برساند . با این حال اگر تیم Hy-Wire به هدف خود برای تولید انبوه این خودرو نرسد اما گام بزرگی در ساخت نسل جدید اتوموبیل های الکتریکی برداشته اند.

مشخصات جزئی Hy-wire

·         Top speed: 100 miles per hour (161 kph)

·         Weight: 4,185 pounds (1,898 kg)

·         Chassis length: 14 feet, 3 inches (4.3 meters)

·         Chassis width: 5 feet, 5.7 inches (1.67 meters)

·         Chassis thickness: 11 inches (28 cm)

·         Wheels: eight-spoke, light alloy wheels.

·         Tires: 20-inch (51-cm) in front and 22-inch (56-cm) in back

·         Fuel-cell power: 94 kilowatts continuous, 129 kilowatts peak

·         Fuel-cell-stack voltage: 125 to 200 volts

·         Motor: 250- to 380-volt three-phase asynchronous electric motor

·         Crash protection: front and rear "crush zones" (or "crash boxes") to absorb impact energy

·         Related GM patents in progress: 30

·         GM team members involved in design: 500+