تطبيقات مصادر الطاقة الصغيرة التي تعمل ببطاريات الليثيوم من باور جلوري في مجال السيارات
تطبيقات مصادر الطاقة الصغيرة التي تعمل ببطاريات الليثيوم من باور جلوري في مجال السيارات
إلى جانب بطارية الجر التي تشغل السيارة، تحتوي السيارة على العديد من البطاريات بحجم العملة المعدنية المنتشرة في جميع أنحائها - مخبأة داخل الإطارات، وسلاسل المفاتيح، ولوحات الدوائر، وتعمل بهدوء لسنوات أو حتى لأكثر من عقد من الزمان.
تُعرف هذه البطاريات الصغيرة باسم واحد: مصادر الطاقة الليثيومية الدقيقة. ورغم أنها لا تُشغّل المركبة، إلا أنها تؤدي أدوارًا حيوية في وظائف أساسية مثل أجهزة الإنذار، والتحقق من الهوية، والمراقبة في وضع الاستعداد طويل الأمد.
تُعدّ شركة باور غلوري (رمز السهم: 920237) رائدةً في مجال مصادر الطاقة الليثيومية الدقيقة لأكثر من عقدين. وهي شركة وطنية متخصصة في قطاعات محددة، وإحدى الجهات المساهمة في وضع المعايير الوطنية للبطاريات الأولية. تستعرض هذه المقالة بشكل منهجي سيناريوهات التطبيق، ومنطق اختيار الطراز، والقدرات الأساسية لمصادر الطاقة الليثيومية الدقيقة من باور غلوري في المركبات، والمُصممة خصيصًا للاستخدام في السيارات.
أولاً: توضيح الموقع: ما هي وظيفة مصادر الطاقة الصغيرة التي تعمل ببطاريات الليثيوم في السيارات؟
قبل مناقشة التطبيقات المحددة، دعونا نوضح نقطة واحدة: مصادر الطاقة الصغيرة الليثيوم في المركبات تؤدي مهام الطاقة الصغيرة، والاستعداد طويل الأمد بدلاً من وظائف مصدر الطاقة الرئيسي.
تُزوَّد الأجهزة ذات القدرة الكهربائية العالية في المركبات الذكية - مثل كاميرات وضع الحراسة، وقارئات تقنية الاتصال قريب المدى (NFC)، ووحدات ترقية البرامج عبر الهواء (OTA) - بالطاقة من بطارية مساعدة بجهد 12 فولت. في المقابل، تعمل مصادر الطاقة الليثيومية الصغيرة وفق ظروف تشغيل مختلفة: إذ تبقى الأجهزة في وضع السكون العميق معظم الوقت، ولا تُفعَّل إلا عند حدوث مُحفِّز لإتمام عملية جمع البيانات، أو ضبط التوقيت، أو إرسال إشارات الترددات اللاسلكية.
يفرض هذا الوضع التشغيلي - الذي يتميز باستهلاك منخفض للغاية (مستوى الميكرو أمبير) أثناء وضع الاستعداد وتفريغ نبضي بمستوى الميلي ثانية عند التنشيط - ثلاثة متطلبات مشتركة على البطاريات:
•عمر خدمة طويل ولا يحتاج إلى صيانةبمجرد تجميعها، غالباً ما تكون الأجهزة غير قابلة للاستبدال لسنوات، مما يتطلب معدل تفريغ ذاتي منخفض للغاية ومنصة تفريغ مستقرة طويلة الأمد؛
•نطاق واسع لدرجات الحرارة ومرونة ميكانيكيةيجب أن يتحمل دورات درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والاهتزاز، والصدمات، وقوى الطرد المركزي؛
•قدرة عالية على تفريغ النبضات: قادر على توفير تيار كافٍ عند الاستيقاظ دون انخفاض كبير في الجهد.
تعتمد حلول باور جلوري للسيارات بشكل أساسي على كيمياء الليثيوم-ثاني أكسيد المنغنيز (Li/MnO₂، أي سلسلة CR، بجهد اسمي 3 فولت). وباعتبارها واحدة من أوائل أنظمة بطاريات الليثيوم الأولية التي تم تسويقها على نطاق واسع وأكثرها استخدامًا، فإنها تتميز بمنحنى تفريغ ثابت، واستجابة نبضية سريعة، وانعدام انبعاث الغازات من المهبط الصلب، ومستوى أمان ممتاز، وفعالية عالية من حيث التكلفة، مما يجعلها الخيار الأمثل لتطبيقات الطاقة الصغيرة في السيارات.
ثانيًا: سيناريوهات التطبيق الأساسية
1. نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS): المكون الأكثر صرامة من مكونات السلامة الإلزامية
يُعد نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) أحد منتجات السلامة الإلزامية في السيارات، إلى جانب نظام منع انغلاق المكابح (ABS) والوسائد الهوائية. تتميز المركبات المجهزة بنظام TPMS المباشر بوجود مستشعر مُدمج داخل كل إطار، مُغلف ببطارية لمراقبة الضغط ودرجة الحرارة في الوقت الفعلي ونقل البيانات لاسلكيًا - عادةً أربع وحدات لكل مركبة. يُعد هذا أحد أكثر بيئات التطبيقات تطلبًا للبطاريات في صناعة السيارات.
•نطاق درجة حرارة واسع للغاية: تتقلب درجات حرارة التشغيل داخل الإطارات بشكل كبير، مما يتطلب من البطاريات أن تعمل بشكل موثوق في نطاق يتراوح بين -40 درجة مئوية و+125 درجة مئوية تقريبًا؛
•مقاومة الاهتزاز وقوة الطرد المركزي: يؤدي التدحرج عالي السرعة والتسارع/التباطؤ والانعطاف إلى توليد اهتزاز مستمر وضغط ميكانيكي، مما يتطلب بطاريات لتجنب الإزاحة أو التشقق أو التسرب؛
•عمر خدمة طويل للغاية بدون صيانة: لا يمكن استبدال أجهزة الاستشعار الموجودة داخل الإطار، مما يتطلب عمرًا تصميميًا يتراوح عادةً من 5 إلى 10 سنوات.
لمعالجة هذه الظروف القاسية، أطلقت شركة باور جلوري سلسلة بطاريات CR-HT ذات نطاق درجة الحرارة الواسع (المقاومة لدرجات الحرارة العالية). تتميز هذه السلسلة بتركيبة مواد فريدة، وعملية تصنيع متخصصة، وهيكل مضاد للتسرب حاصل على براءة اختراع، وقد تم استخدامها في تطبيقات تتطلب درجات حرارة عالية مثل وحدات مراقبة ضغط الإطارات في السيارات.
المواصفات الرئيسية لسلسلة CR-HT:
نموذج | الجهد الاسمي | السعة الاسمية | التيار القياسي | الحد الأقصى للتيار المستمر | أقصى تيار نبضي |
CR2032HT | 3 فولت | 210 مللي أمبير | 0.2mA | 5 مللي أمبير | 15 مللي أمبير |
CR2050HT | 3 فولت | 350mAh | 0.4 مللي أمبير | 5 مللي أمبير | 15 مللي أمبير |
CR2450HT | 3 فولت | 560 مللي أمبير | 0.4 مللي أمبير | 7mA | 20 مللي أمبير |
2. أجهزة التحكم عن بعد والمفاتيح الرقمية: من أجهزة التحكم عن بعد ذات الأزرار إلى تقنية النطاق العريض للغاية (UWB)
تُعدّ مفاتيح السيارات عن بُعد الاستخدام الأكثر شيوعًا لبطاريات الليثيوم الصغيرة في المركبات. تستخدم المفاتيح التقليدية في الغالب بطاريات CR2032، وتتطلب عادةً من وحدة إلى وحدتين لكل مركبة. مع انتشار أنظمة الدخول والتشغيل السلبي (PEPS) وزر التشغيل، وظهور المفاتيح الرقمية فائقة العرض النطاق (UWB)، تتطلب مفاتيح السيارات عن بُعد قدرات تفريغ نبضي أعلى بكثير من البطاريات.
عند الاقتراب لفتح القفل، أو تنشيط نظام تحديد المواقع الذكي (PEPS)، أو تنفيذ تقنية تحديد المدى عالي التردد (UWB) وإرسال إشارات الترددات اللاسلكية، تتطلب مفاتيح الجيل الجديد الذكية تيارات ترددات لاسلكية قصوى أعلى بكثير من تلك التي تتطلبها أجهزة التحكم عن بُعد التقليدية. وتكون البطاريات القياسية تحت هذه الأحمال عرضة لانخفاض مفاجئ في الجهد، أو انخفاض مدى جهاز التحكم عن بُعد، أو فقدان الإشارة.
ولحل هذه المشكلة، قدمت شركة باور جلوري سلسلة CR-PH ذات النبضات العالية والسعة العالية:
•P (طاقة عالية / نبضة عالية): من خلال تحسين تركيبة المواد والتحسينات الهيكلية، يتم زيادة تيار التفريغ النبضي الأقصى بنسبة 20٪ تقريبًا مقارنة بالنماذج القياسية من نفس الحجم؛
•H (سعة عالية): تزداد السعة الاسمية بنسبة 10٪ إلى 20٪ تقريبًا مقارنة بالنماذج القياسية من نفس الحجم، مما يوفر فترات استبدال أطول للبطارية.
أهم طرازات سلسلة CR-PH:
نموذج | الأبعاد بالمليمتر | السعة الاسمية | التطبيق النموذجي |
CR2032PH | 20×3.2 | 245 مللي أمبير | المواصفات الشائعة لمعظم سيارات الركاب والمفاتيح الذكية بتقنية النطاق العريض جدًا (UWB) |
CR2025PH | 20×2.5 | 165 مللي أمبير | سلسلة مفاتيح صغيرة الحجم |
CR2450PH | 24.5×5.0 | 620 مللي أمبير | مفاتيح ذكية سميكة ذات قطر كبير؛ غير قابلة للاستبدال من قبل سلسلة 20 |
CR2430PH | 24.5×3.0 | 300 مللي أمبير | اختر مفاتيح ذكية كبيرة الحجم |
CR1632PH | 16×3.2 | 140 مللي أمبير | سلاسل مفاتيح صغيرة القطر |
CR1620PH | 16×2.0 | 80 مللي أمبير | سلاسل مفاتيح صغيرة الحجم للغاية |
(يسلط تطور المفاتيح الرقمية الضوء على اتجاه ملحوظ آخر: فعندما يعمل الهاتف الذكي كمفتاح سيارة، حتى لو كانت بطاريته الرئيسية فارغة تمامًا، فإنه لا يزال يعتمد على مصدر طاقة احتياطي داخلي لفتح السيارة عن بُعد. وتؤكد هذه الموثوقية العالية في المرحلة الأخيرة على القيمة الحاسمة لمصادر الطاقة الصغيرة عالية الموثوقية.)
3. النسخ الاحتياطي لساعة الوقت الحقيقي (RTC) لنظام إدارة البطارية: المحرك الرئيسي للنمو في مركبات الطاقة الجديدة
تتطلب لوحة التحكم الرئيسية لنظام إدارة البطارية (BMS) بطارية صغيرة لتشغيل وحدة الساعة في الوقت الحقيقي (RTC). أثناء وضع السكون العميق للمركبة، عندما تكون وحدة التحكم الرئيسية (MCU) مطفأة، تعمل وحدة الساعة في الوقت الحقيقي باستهلاك منخفض للغاية للتيار (حوالي 0.3-0.5 ميكرو أمبير) للحفاظ على دقة الوقت، حيث تقوم بتنبيه نظام إدارة البطارية بشكل دوري لإجراء عمليات أخذ عينات من جهد/درجة حرارة الخلايا وإعادة معايرة حالة الشحن الثابتة.
يعتمد هذا التطبيق عادةً على نماذج مثل CR2032 أو BR2330. تفتقر المركبات التقليدية التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي إلى حزم بطاريات الجر ونظام إدارة البطارية، مما يجعل بطارية النسخ الاحتياطي هذه مطلبًا فريدًا لمركبات الطاقة الجديدة (NEVs).
4. نظام التحكم الإلكتروني بالقطارات والطرق السريعة الذكية
في وحدات تحصيل الرسوم الإلكترونية (ETC) المدمجة في المركبات وبطاقات النقل على الطرق السريعة، تُعدّ البطاريات ضرورية للحفاظ على وضع الاستعداد منخفض الطاقة لفترات طويلة مع توفير نبضات مستقرة أثناء عمليات الدفع. تتناسب سلسلة CR من Power Glory (بما في ذلك الطرازات ذات نطاق درجة الحرارة الواسع) مع هذه التطبيقات الذكية للطرق السريعة، حيث تلبي متطلبات وضع الاستعداد طويل الأمد والطاقة الموثوقة لإتمام المعاملات.
5. ساعة الوقت الحقيقي والطاقة الاحتياطية لوحدات التحكم الأخرى
تتطلب وحدات الاتصال T-Box الخاصة بالمركبات ووحدات التحكم في المركبات (VCUs) أيضًا ساعات RTC مستقلة أو طاقة احتياطية قصيرة المدى، وتتضمن أحيانًا بطاريات صغيرة إضافية مثل CR2032 أو CR1220، وذلك اعتمادًا على تصميم البنية الإلكترونية المحددة للمركبة.
ثالثًا: وراء الحواجز العالية أمام الدخول: قدرات باور جلوري ذات المستوى الخاص بالسيارات
تمثل تطبيقات السيارات سوقًا نموذجية للطاقة المنخفضة والحواجز العالية. ويعتمد دخول باور جلوري إلى سلسلة التوريد هذه على قدرات شاملة بمستوى السيارات بدلاً من منتج واحد مستقل.
1. نظام إدارة الجودة في صناعة السيارات
شركة باور جلوري حاصلة على شهادة نظام إدارة الجودة في صناعة السيارات IATF 16949، بالإضافة إلى شهادات أنظمة إدارة الجودة ISO 9001 وISO 14001 وISO 45001 وISO 50001 وQC080000. يُعدّ نظام IATF 16949 شرطًا أساسيًا لدخول سلسلة التوريد العالمية لقطاع السيارات، حيث يضمن أن عمليات تطوير المنتجات وتصنيعها تُلبي متطلبات الاتساق والتتبع الخاصة بصناعة السيارات.
2. مصفوفة منتجات شاملة ذات نطاق واسع من درجات الحرارة
لمعالجة البيئات الحرارية المعقدة داخل المركبات، أنشأت شركة Power Glory خط إنتاج متمايز لدرجات الحرارة: سلسلة CR-HT ذات درجات الحرارة العالية (حتى +125 درجة مئوية)، وسلسلة CR-D ذات درجات الحرارة المنخفضة (حتى حوالي -55 درجة مئوية)، وسلسلة CR-T ذات درجات الحرارة الواسعة، بالإضافة إلى سلسلتي CR وCR-PH القياسيتين، مما يتيح مطابقة دقيقة بناءً على موقع تركيب المستشعر وظروف التشغيل.
3. تراكم الخبرة في المواد والعمليات
ينبع الأداء الفائق في نطاق درجات الحرارة الواسعة والعمر الطويل من التكنولوجيا الأساسية: المعالجة الحرارية وتعديل التطعيم لأقطاب ثاني أكسيد المنغنيز الإلكتروليتي (EMD) تعمل على تحسين استقرار البنية البلورية وانتشار الأيونات في درجات الحرارة القصوى؛ تركيبات الإلكتروليت عالية الحرارة، وهياكل الختم المقاومة للحرارة، وعمليات التغليف بالليزر/الدقة تضمن مجتمعة عمر تخزين عالي الحرارة وموثوقية ضد التسرب.
4. الاعتماد، والنطاق، والاتساق
حصلت منتجاتنا على شهادات واختبارات UL وCE وRoHS وUN38.3، وتتوافق مواصفاتها الفنية مع معايير IEC الدولية ومعايير JIS C8512 اليابانية. وبقدرة إنتاجية شهرية تتجاوز 66 مليون وحدة، مدعومة بخطوط إنتاج آلية وأنظمة فحص بصرية تعمل بالذكاء الاصطناعي، تضمن الشركة جودة متسقة بدقة خلال عمليات التسليم بكميات كبيرة، وهي ميزة تحظى بتقدير كبير من قبل سلاسل التوريد من الدرجة الأولى لمصنعي المعدات الأصلية.
رابعاً: التوقعات والاتجاهات المستقبلية
يستمر كهربة السيارات وتقنياتها الذكية في توسيع نطاق استخدام مصادر الطاقة الليثيومية الصغيرة.
•التوجيهات التنظيمية تدفع إلى توسيع نطاق استخدام أنظمة مراقبة ضغط الإطاراتتُعدّ معدلات تركيب أنظمة مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) في سيارات الركاب المحلية مرتفعة بالفعل، بينما تدخل سياسات التركيب الإلزامي حيز التنفيذ في المركبات التجارية (بما في ذلك مركبات نقل المواد الخطرة). كما تستكشف الأسواق الخارجية معايير مراقبة أكثر صرامة (مثل مقترحات بنية المستشعر المزدوج)، مما يتيح مجالاً لزيادة عدد المستشعرات في كل مركبة.
•التبني المتسارع للمفاتيح الرقميةتستمر الخطط التقنية مثل UWB وNearLink، إلى جانب المعايير الوطنية، في التطور، مما يؤدي إلى زيادة انتشار المفاتيح الرقمية. تتطلب تقنيات تحديد المدى عالي التردد وحالات الجاهزية الدائمة أداءً نبضيًا أعلى ومعدلات تفريغ ذاتي أقل من البطاريات.
•انتشار المركبات الكهربائية الجديدة يعزز الطلب المتزايدستستمر المتطلبات الفريدة مثل النسخ الاحتياطي لأنظمة إدارة البطارية في الوقت الحقيقي في النمو بسرعة جنبًا إلى جنب مع قاعدة مركبات الطاقة الكهربائية المتوسعة.
تُشكل البطاريات الصغيرة أهمية بالغة في مجال السلامة. فمن أجهزة استشعار ضغط الإطارات التي تعمل كحراس داخل الإطارات منذ عقد من الزمان، إلى مصادر الطاقة الاحتياطية التي تفتح أبواب السيارة حتى عند نفاد بطارية الهاتف الذكي، توفر مصادر الطاقة الليثيومية الصغيرة من باور جلوري حلول طاقة مستقرة وموثوقة وعالية الجودة للسيارات لكل تطبيق غير مرئي ولكنه بالغ الأهمية.
في المستقبل، ستواصل شركة باور جلوري التركيز على القطاعات الرئيسية مثل إلكترونيات السيارات، والاستفادة من ابتكارات المواد والعمليات لتزويد العملاء العالميين بمجموعة أوسع من منتجات الطاقة الصغيرة والحلول المخصصة.
