הצגת תפריט 
טיפול בצלילים הבלתי מוכרים בכלי רכב חשמליים
בעשור האחרון צמח מאוד מספר כלי הרכב החשמליים. לפי סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA), עד שנת 2030, 140 מיליון רכבים יצוידו בהנעה היברידית (הנעת כלאיים) או חשמלית. בהתאם לכך, כדי לעמוד בתקני פליטה מחמירים יותר מהקיים, יצרני ציוד מקורי (OEM) משקיעים רבות בפיתוח של מנועים חשמליים, יחידות חשמל אלקטרוניות, תמסורות ורכיבים אחרים המייצרים מעט מאוד פחמן דו-חמצני (CO2). יחידות ההנעה ברכב החשמלי (EV) מפיקות מעט מאוד רעשים במהלך פעולתן, ויש לכך תופעת לוואי שאינה מאוד מוכרת: רעשים נסתרים מגיעים ממערכת המיזוג/חימום, מהצמיגים או מהכבישים. הדבר עשוי להשפיע על חוויית הנסיעה של משתמשי הקצה.
בבריטניה, נתוני איגוד SMMT (Society of Motor Manufacturers & Traders) הראו שיאים חדשים וחיוביים במכירת הרכבים ההיברידיים והרכבים החשמליים. על פי דיווח של הקונגלומרט ההולנדי, חברת ההשקעות ING, המגמה בענף הרכב היא מכירות של 100 אחוזים מכוניות עם סיוע חשמלי כלשהו עד שנת 2035. נכון להיום, סין רושמת את המספר הגדול ביותר של מכירות רכב חשמלי בעולם, ואחריה אירופה וארצות הברית.
צמיחת השוק לעולם אינה ודאית (ראה לדוגמה נגיף קורונה). למרות זאת פוטנציאל הצמיחה העצום של מכירת רכב חשמלי הוא סיבה טובה ליצרנים להתייחס לנושא ברצינות רבה. לדוגמה, בנורווגיה, בזכות תוכנית תמריצים, כמעט שליש מכל המכוניות החדשות שנמכרות כיום הן חשמליות או היברידיות.
יצרני רכב מפחיתים רעשים
איך מתמודדים יצרני הרכב עם הפחתה של רעשים, רעידות ונקישות (NVH)?
צלילי מנוע של מנועי בעירה פנימית קונבנציונליים, מסווים את הרעשים המרובים המובאים בחשבון במהלך תכנון של רכב חשמלי. הרכיבים החשמליים המורכבים ברכב החשמלי מכילים פחות חלקים נעים, ויוצרים למהנדסים צלילי אתגר חדשים. קשה לחזות במדויק את סוגי הרעשים החדשים, מכיוון שהם בדרך כלל נוצרים ברמת תדר גבוהה עם השפעה של כוח אלקטרומגנטי (דחייה ומשיכה בין חלקיקים נושאי מטען חשמלי בתנועה). כל זה מחייב מחקר וניתוח הנדסי מעמיקים.
מעבדת NVH (Noise Vibration Harshness)
יחידות הנעה ברכב חשמלי מורכבות ממנוע חשמלי ומתמסורת אלקטרונית/חשמלית. כדי לחשב נכון את הרעש שמפיקים המכלולים החשמליים, יש לנתח יחד את המאפיינים הדינמיים והתכונות של גלים מכניים (תורת הקול) הן בעבור המנוע החשמלי הן בעבור התמסורת.
ברכבים חשמליים צלילי התמסורת מתרחשים כאשר כוחות מסוימים פועלים על המנגנון הפנימי של התמסורת ושל גלגל שיניים אחד בזמן העברת המומנט לגלגל שיניים אחר או לרכיב משונן אחר. רעש הוא תוצאה של המומנט אשר מופעל על רכיבי התמסורת. רעשים אחרים עשויים להיגרם על ידי מגוון גורמים: שינוי בקשיחות של גלגל שיניים, שחיקה של ראש השן (אדנדום), פגיעה במשטח ובפאות שלו או עיוות השן בגלגל השיניים. זאת למרות ששיני הגלגל מעוצבות באופן שהחיכוך, הרטט והרעש יהיו מזעריים, ואילו העברת הכוח תהיה מרבית. צוותי ההנדסה עוסקים רבות במידע ובמחקר של התנהגות והשפעה פיזיקלית, ומחשבים חישובים רבים של עומסים דינמיים והשפעה אקוסטית של מכלולים.
אתגרים אקוסטיים ליחידות הנעה חשמליות
בעת תכנון של מכלולים, מהנדסים מחפשים דרכים להשיג תוצאות מוקדמות הקשורות להתנהגות ולהשפעה קולית אקוסטית של רכיבים לחיזוי מוקדם - כיצד הם יישמעו בסיום הבנייה וההרכבה ובשעת פעולה. בתהליכים הנדסיים ומסורתיים נכללים תהליך פיתוח מבוסס מודלים, MBD (Model-Based Design), אנליזה בשיטת האלמנטים הסופיים, FEA (Finite Element Analysis) ומדידות אקוסטיות וטכנולוגיות להפחתת רעשים.
אנליזה בשיטת האלמנטים הסופיים
נכון להיום אפשר להשתמש בשיטת סימולציה משותפת כדי לבצע הדמיה בממשק ה-MBD בלי להשתמש בתוכנות אקוסטיות כלשהן. צוותי פיתוח הנדסי יכולים כעת לחשב את התוצאות האקוסטיות שמוצגות בממשק ה-MBD תוך כדי קבלת מידע של לחץ הקול באזורים ובנקודות שנבחרו ויצירת קבצי קול (שמע) של גלים אקוסטיים להזנה קולית.
התקדמות טכנולוגית ושיטות עבודה אלה מפחיתות מאוד את העלויות הנלוות ואת שעות העבודה הרבות הנחוצות לביצוע ניתוח אקוסטי ומחקרים נוספים. הדבר מאפשר לבצע איטרציות (חזרה על חישובים) רבות יותר לעומת השיטות הקודמות והמסורתיות. מתודולוגיה זו הופכת את שיטת הפעולה לאוטומטית לחלוטין על ידי הכנסת חומרה ופותר אקוסטי בממשק ה-MBD. נוסף על כך, כאשר עולה הצורך אפשר להתעמק בתוצאות הניסוי ולנתחן באמצעות כרטיסים וקבצים אקוסטיים, או להשתמש בתוצאות אחרות לאחר עיבודן, וכך לבחון את התוצאות לפי הנתונים שהוגדרו. מודל זה מלווה את רוב הפרויקטים והתכנונים משלב הבחינה של הרעיון הראשוני ועד שלב הוולידציה של האבטיפוס.
צלילו הייחודי של המנוע
לרעש של המנוע החשמלי מאפיינים משלו. מקור הרעשים נמצא בתוך המכלול עצמו ונובע מכוחות אלקטרומגנטיים פנימיים הקיימים בין הרוטור (החלק הנע במנוע חשמלי) לסטטור (מערכת סלילים). טענה אחרת היא שאם תדירות הכוחות הרדיאליים על שיני הסטטור קרובה או שווה לכל אחת מתדירויות התנודה הטבעיות של בית הסטטור, יתרחש רזוננס (תהודה). תופעה זו גורמת לעיוות הסטטור, ובסופו של דבר לרעידות ורעשים. כדי להעריך את עוצמת הרעש מהתמסורת החשמלית, נדרש ניתוח מורכב של תנודות הנגרמות מכוחות אלקטרומגנטיים. פותחו שיטות סימולציה הנדסית לחיזוי רעשים ממנועים חשמליים. שיטות אלו מבוססות על שילוב של שלושה שלבים בתהליך: חישוב של כוחות אלקטרומגנטיים, רעידות וקרינה אקוסטית.
צוותי ההנדסה עוקבים אחר תהליכים אלו כדי לאמת את תכנונם בעבור המכלולים החשמליים לרכבים החשמליים, בכלל זה ממשקים ליצירת אובייקטים וירטואליים דו-ממדיים של גלים אלקטרומגנטיים, יישומים לאבחון וחיזוי של דפורמציית המכלול ושינויים אקוסטיים. שיטות אלו מאפשרות למדוד השפעה ועוצמה של גלי הקול ביחידות ההנעה במהירויות של עד עשרה קילו-הרץ (יחידת מידה לתדירות) כדי לבחון את התכנון של המנועים החשמליים.
תכונות והשפעה של רכב חשמלי
לפוליטיקה תפקיד מכריע: המדינות המובילות במעבר לרכב חשמלי נוקטות מגוון אמצעים, כגון סטנדרטים של חיסכון בדלק בשילוב תמריצים, הפחתת המיסוי על רכבים בעלי פליטה אפסית ונמוכה, תוכניות כלכליות המסייעות לגשר על פער העלויות בין כלי רכב חשמליים לרכבים קונבנציונליים ותמיכה בפריסת תשתיות טעינה.
התקדמות טכנולוגית: זו תורמת רבות לצמצום עלויות. גורמי הצלחה עיקריים הם התפתחויות בתחום הכימיה של הסוללות (גרירה ועזר) והרחבת יכולות הייצור במפעלים תעשייתיים. פתרונות אחרים הם שדרוג פלטפורמות לייצור כלי רכב באמצעות שיטת בנייה והרכבה פשוטה וחדשנית יותר.
תגובת המגזר הפרטי: התגובה של המגזר הפרטי לאותות המעבר מאשרת את הדינמיקה ההולכת וגוברת של תחבורה חשמלית, ובפרט ההודעות האחרונות של יצרני הרכב, שניכרת בהן שאפתנותם להפוך את שוק הרכב והתחבורה הציבורית לחשמלי. גם ייצור הסוללות עובר שינויים, ובכללם השקעות רבות להרחבת הייצור. נקודות טעינה, יצרני ציוד טעינה ובעלי עניין אחרים בענף האנרגיה, מגדילים אף הם את השקעותיהם בתשתיות. עלייה בביקוש לרכבים חשמליים מלווה בייצור מוגבר של סוללות ובעלייה מוגברת של ייצור ואספקה של חומרי גלם. כמו כן חיי הסוללות מוארכים, ובכלל זה מיחזור הסוללות.
"לחץ לאורך זמן" של הקלטה של 20 מילישניות של צליל מדגים את שני האלמנטים הבסיסיים של הצליל: לחץ וזמן
אירועים דינמיים אלה נמצאים בבסיס של השקפה חיובית על הרחבת הייצור של רכבים חשמליים ותשתיות טעינה. על פי תרחיש לשנת 2030, המכירות העולמיות של כלי רכב חשמליים יגיעו לעשרות מיליונים, והשוק יעלה ל-140 מיליון כלי רכב (למעט רכבים דו-גלגליים). תרחיש זה יפחית מאוד את הביקוש למוצרי נפט. ההפחתה מוערכת בארבעה מיליון חביות ביום.
ללא ספק, רכבים חשמליים מעמידים אתגרים חדשים לצוותי ההנדסה, אשר עוסקים בהפחתה של רעשים, רעידות ונקישות. משימות ואתגרים אלו הם רק חלק מהרשימה הארוכה של אתגרים נוספים הקיימים בעולם הרכב החשמלי. כמו בכל מעבר למשהו חדש, חשוב לבצע את השינויים וההתאמות באופן שבו לקוח הקצה לא ירגיש בשינוי.
נהיגה שקטה ושלווה במכונית חשמלית היא יתרון בעל משמעות בהשוואה לנהיגה במכונית עם מנוע בעירה פנימית. לפיכך פתרון לצלילים שלא מוכרים לאוזנינו נמצא בעדיפות עליונה. צמיחת המכירות של כלי הרכב החשמליים היא בין השאר כלי "שכנוע" להתחבר למהפכת הרכב החשמלי.
עמכם הסליחה
