سيارات BYD: اختراقات تكنولوجيا البطاريات

من شركة تصنيع سيارات إلى رائدة في ابتكار البطاريات

بدأت شركة BYD عام 2005 كشركة متخصصة في بطاريات الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، ثم غيرت تركيزها تدريجياً نحو المركبات الكهربائية بعد أن قامت باستثمارات كبيرة في مجال البحث والتطوير. وقد أثمرت هذه الخطوة نتائج كبيرة، وبحلول عام 2023 أصبحت BYD أكبر شركة مصنعة للسيارات الكهربائية في الصين. وتشتمل البطاريات الخاصة بها الآن على ربع جميع المركبات الكهربائية في البلاد تقريباً. ما يميزها عن العديد من الشركات المنافسة هو نهجها الفريد في التصميم. فبينما تعتمد الشركات الأخرى اعتماداً كبيراً على موردين خارجيين، طوّرت BYD نظاماً متكاملاً يمكنها من خلاله العمل على تحسين سعة البطارية، التي تصل إلى حوالي 150 كيلوواط ساعة، وكفاءة قطع السيارة للهواء في الوقت نفسه. وهذا يمنحها ميزة حقيقية في السوق.

تكامل السلسلة الإمدادية الرأسية في عمليات سيارات BYD

تمتلك BYD سيطرة على حوالي 90٪ مما يدخل في تصنيع سياراتها، بدءًا من استخراج الليثيوم وحتى تجميع المركبات النهائية في نهاية خط الإنتاج. إن نهج الشركة فريد إلى حد ما في مجال تصنيع السيارات في الوقت الراهن. كما تمتلك الشركة مصنعًا خاصًا لتصنيع الرقائق الإلكترونية، حيث تنتج حوالي 50 ألف وحدة من نوع IGBT يوميًا. وهذه الوحدات هي رقائق شبه موصلة خاصة تُستخدم في المركبات الكهربائية. ويقلل هذا الترتيب من التأخيرات التي تحدث عادةً مع الموردين التقليديين، وقد يوفر للشركة ما يقارب 40٪ من الوقت الضائع في انتظار القطع. ومن الناحية المالية، يوفر هذا النظام بأكمله نحو 3200 دولار أمريكي لكل مركبة يتم إنتاجها. وهناك فائدة إضافية لا يتحدث عنها الكثيرون لكنها مهمة جدًا، ألا وهي التحكم في الجودة. أما بالنسبة للعيوب، فإن BYD تنجح في الحفاظ على حدوث هذه المشكلات بنسبة تقل عن الثلث مقارنة بمعظم الشركات المصنعة الأخرى بشكل عام.

التحول الاستراتيجي نحو تطوير البطاريات داخليًا

في عام 2018، توقفت شركة BYD عن شراء البطاريات من موردين خارجيين، وبدأت باستثمار حوالي 1.4 مليار دولار سنويًا في تطوير خلايا بطارياتها الخاصة. وقد أدى هذا التحوّل الاستراتيجي إلى عدد مثير للإعجاب من الابتكارات، حيث تم تقديم 127 براءة اختراع جديدة خصيصًا لإدارة حرارة البطارية في الفترة من 2020 إلى 2023. ومن خلال استحواذها على أنظمة الطاقة الخاصة بها، أصبح بإمكان الشركة الآن تخصيص تركيبة بطاريات فوسفات الليثيوم الحديدي (LFP) حسب طرازات السيارات المختلفة. والنتائج تتحدث عن نفسها: هذه البطاريات المخصصة تشحن أسرع بنسبة 22٪ تقريبًا، وتحتوي على طاقة أكثر بنسبة 15٪ لكل وحدة حجم مقارنة بما كانت تحصل عليه سابقًا من المصنّعين الخارجيين. ويمنح هذا المستوى من التخصيص شركة BYD ميزة حقيقية في سوق السيارات الكهربائية التنافسية.

تكنولوجيا بطارية Blade: إعادة تعريف السلامة والكفاءة في سيارات BYD

فهم التصميم الهيكلي لبطارية Blade

بطارية BYD بليد تُغيّر الطريقة التي نفكر بها في تخزين الطاقة بفضل تركيبها الخاص من فوسفات الحديد الليثيومي ونهجها الهيكلي المبتكر. بدلاً من التصاميم التقليدية للخلايا الأنبوبية أو الرباعية، تقوم هذه البطارية بترتيب خلايا LFP الرفيعة جدًا بشكل رأسي تشبه صفوفًا من الشفرات. والنتيجة؟ كفاءة في استغلال المساحة بنسبة تقارب 50٪ أكثر داخل حزمة البطارية مقارنة بالأنظمة التقليدية. ما يجعلها أكثر إثارة للاهتمام هو كيف تصبح البطارية جزءًا من هيكل السيارة نفسه. يؤدي هذا الدمج إلى تقوية الهيكل الكلي للمركبة، كما يجعلها أخف وزنًا في الوقت ذاته، وهي نقطة مهمة جدًا عندما نتحدث عن تحسين مدى المركبات الكهربائية.

أداء اختبار الثقب ومزايا الاستقرار الحراري

خضعت بطارية بليد من BYD لاختبارات ضغط شديدة لإثبات مدى سلامتها الحقيقية. قاموا بإجراءات مثل ثقب البطارية بالمسامير وسحقها، وهي أمور تبدو جنونية لكنها تماثل ما يحدث في الحوادث الحقيقية. وكانت النتائج مثيرة للإعجاب: حتى بعد الثقب، لم تُصدر حزم بطاريات بليد أي دخان أو تشتعل نهائياً. كما بقيت درجة الحرارة منخفضة، ولم تتجاوز السطح 60 درجة مئوية. وبالمقارنة مع البطاريات التقليدية المصنوعة من النيكل والمنغنيز والكوبالت، والتي ارتفعت حرارتها بشكل كبير في نفس ظروف الاختبار، أحياناً تصل إلى أكثر من 500 درجة! وهذا يوضح لماذا تتمتع كيمياء فوسفات الليثيوم الحديدي بخصائص مقاومة حرارية جيدة. وقد تم عرض جميع هذه النتائج بالتفصيل في تقرير السلامة لعام 2024 الخاص بـ BYD حول بطارية بليد، وهو ما يشكل حجة قوية على أن هذه التكنولوجيا قد تساعد في منع الحرائق الخطرة في المركبات الكهربائية.

مقارنة بين البطاريات التقليدية من نوع NMC وبطاريات بليد من نوع LFP

بينما تُعطي بطاريات NMC أولوية لكثافة الطاقة، فإن بطارية Blade من BYD القائمة على LFP توفر مزايا واضحة:

المتر	بطارية Blade (LFP)	NMC التقليدية
عمر الدورة (80% من السعة)	أكثر من 3000 شحنة	من 1000 إلى 1500 شحنة
خطر التصاعد الحراري	ضئيل (<60°م بعد الثقب)	مرتفع (>500°م بعد الثقب)
الاعتماد على الكوبالت/النيكل	لا شيء	مطلوب

يقلل هذا التحوّل الاعتماد على المعادن النادرة ويُخفض تكاليف الإنتاج بنسبة 15–20%، بما يتماشى مع أهداف التصنيع المستدام.

تبسيط البنية لتقليل عيوب البطارية

الطريقة التي تُجمع بها شركة BYD بطارياتها من البداية إلى النهاية تقلل من خطوات التجميع المعقدة، مما ساهم في خفض العيوب بنسبة تقارب 30٪ مقارنةً بالبطاريات المصنوعة باستخدام وحدات منفصلة. وعندما أزالت هذه الأجزاء الإضافية مثل الموصلات الكهربائية والدعامات المعدنية، أصبح التصميم بأكمله أبسط بكثير بالنسبة لبطارية Blade Battery. هذا التبسيط منطقي تمامًا لأنه يقلل من عدد العناصر التي يمكن أن تتعرض لخلل داخل حزمة البطارية نفسها. ودعونا لا ننسى الفحوصات الذكية للجودة المدعومة بالذكاء الاصطناعي. تحافظ هذه الأنظمة على معدلات العيوب بأقل من 5 حالات لكل مليون خلية متراصة — وهي نتيجة يتمناها معظم مصنعي المركبات الكهربائية في مصانعهم الخاصة.

تعظيم عمر البطاريات وأدائها العملي في سيارات BYD

عمر الدورة الذي يتجاوز 3,000 شحنة باستخدام كيمياء LFP

تستخدم شركة BYD كيمياء فوسفات الليثيوم الحديدي (LFP) لبطارياتها، مما يجعلها تدوم لأكثر من 3000 دورة شحن كاملة. وهذا يعادل تقريبًا قيادة تزيد عن مليون كيلومتر قبل الحاجة إلى الاستبدال. ومقارنةً بالبطاريات الأقدم التي تعتمد على النيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC)، والتي تبدأ عادةً في إظهار علامات التآكل بعد نحو 2000 دورة، ما الذي يجعل بطاريات LFP أفضل؟ حسنًا، هذه البطاريات تتحمل الحرارة بشكل أفضل وتُخضع نفسها لإجهاد أقل أثناء الشحن. ونتيجة لذلك، تفقد فقط حوالي 2٪ من سعتها كل عام، وهي نسبة ممتازة إذا نظرنا إلى الأداء الطويل الأمد.

أداء البطارية في ظروف القيادة الواقعية

تشير الاختبارات الميدانية إلى أن حزم بطاريات BYD تحتفظ بنحو 92٪ من سعتها الأصلية بعد خمس سنوات من الاستخدام في ظروف مناخية طبيعية، وتتراجع قليلاً إلى حوالي 88٪ في المناطق ذات درجات الحرارة القاسية. إن تقنية التحكم الخاصة بالشركة في درجة الحرارة تحافظ على التشغيل السلس ضمن نطاق يتراوح بين -30 درجة مئوية و60 درجة مئوية. ويساعد ذلك في تجنب مشاكل مثل ترسيب الليثيوم عند انخفاض الحرارة الشديد، ويمنع تحلل الإلكتروليت أثناء موجات الحر. أما من حيث كمية الطاقة المستخدمة فعلاً، فإن هذه البطاريات تُظهر أداءً ثابتاً نسبياً بغض النظر عن نوع الطريق. حتى عند صعود التلال والجبال، يفقد السائقون نحو 5٪ فقط من مدى القيادة المتوقع مقارنةً بالقيادة على طرق مستوية.

تصنيع مُحسَّن بالذكاء الاصطناعي لضمان جودة بطاريات متسقة

تُستخدم تقنية الشبكة العصبية الحديثة الآن للتحقق من أكثر من 2300 عامل مختلف خلال عملية تصنيع الخلايا، حيث تكتشف عيوبًا طفيفة في سماكة الطلاءات الكهربائية عند مستوى الميكرون. وقد قللت هذه الأنظمة الذكية الاصطناعية من عدد البطاريات المعيبة بنسبة تقارب الأربعين بالمئة منذ أوائل عام 2022. وفي الوقت نفسه، جعلت كثافة الطاقة أكثر اتساقًا بين الخلايا، حيث خفضت التباين إلى أقل من واحد في المئة. وعند دمجها مع تلك الأنظمة الآلية الجديدة التي يمكنها إصلاح نفسها أثناء حقن الإلكتروليت، فإن هذه التقنيات التصنيعية تمد فعليًا عمر البطارية المتوقع بنسبة تقارب العشرين في المئة مقارنة بالطرق التقليدية لتجميع البطاريات.

توسيع المدى والكفاءة من خلال تصميم بطارية ذكي

انطلاقة في كفاءة الحزمة-إلى-الخلية في تصميم سيارات BYD

يقلل تصميم BYD من الحزمة إلى الخلية من مكونات الغلاف غير الضرورية، مما يوفر حوالي 27٪ من المساحة المهدرة سابقًا، ويجعل الهيكل بأكمله أكثر متانة. وبفضل هذا التصميم الموحّد، تمكنوا من رفع كثافة الطاقة لتصل إلى 360 واط في الساعة لكل لتر. وهذا يعني الحصول على طاقة بطارية إضافية تبلغ نحو 20٪ دون الحاجة إلى مساحة أكبر داخل المركبات مقارنة بالحزم التقليدية. كما يساعد التخطيط الأنظف في تقليل النقاط التي قد تتجمع فيها الكهرباء أثناء انتقالها عبر النظام. ويؤدي انخفاض المقاومة إلى تشغيل أ cooler عند استخدام الشحن السريع بقوة، وهو ما يكتسب أهمية كبيرة بالنسبة للسيارات الكهربائية التي تحاول إعادة الشحن بسرعة في محطات الراحة على الطرق السريعة.

تحقيق مدى يزيد عن 600 كم في طرازات سلسلة ديناستي

تُظهر الاختبارات على الطرق الفعلية أن سيارة السيدان BYD Seal يمكنها قطع مسافة تبلغ حوالي 610 كيلومترات عندما تكون درجة الحرارة الخارجية حوالي 25 مئوية. وعادةً ما تكون هناك فروق بنسبة 5 في المئة تقريبًا مقارنة بالنتائج التي تُحصل عليها في البيئات المعملية الخاضعة للرقابة مقابل القيادة الحقيقية على الطرق السريعة. تحتوي السيارة على أنظمة متقدمة لإعداد البطارية تحافظ على شدة الإلكتروليت مناسبة بحيث لا يصبح سميكًا جدًا أو رقيقًا جدًا. ويساعد ذلك في الحفاظ على معظم مدى القيادة حتى في الطقس البارد، مع بقاء نحو 78 في المئة من المدى الطبيعي عند درجات حرارة تصل إلى ناقص 15 مئوية. وقد أجرى باحثون مستقلون أيضًا تحقيقات في هذا الشأن، وأيدت نتائجهم ما تدعيه شركة BYD. وبعد قطع مسافة 50 ألف كيلومتر في حركة المرور داخل المدن حيث تتوقف السيارات وتنطلق باستمرار، فقدت البطارية أقل من 2 في المئة فقط من سعتها الإجمالية وفقًا لهذه الاختبارات.

التوازن بين التصميم الخفيف والسلامة الإنشائية

تتميز حزم بطاريات BYD بهياكل سبائك الألومنيوم السباعية على شكل خلية نحل، والتي تقلل الوزن الكلي بنحو 19 كيلوغرامًا مقارنة بالإطارات الفولاذية التقليدية. كما أن فواصلها المصنوعة من ألياف الكربون المدعمة مميزة جدًا، حيث تتحمل ضغطًا جانبيًا يصل إلى 18 ميجا باسكال دون التأثير على قدرة الأيونات على توصيل الكهرباء بشكل صحيح. من حيث المواد، يُعد هذا تقدمًا كبيرًا. والنتيجة؟ توفير في الوزن بنسبة تقارب 13 بالمئة لكل كيلوواط في الساعة، مع الالتزام في الوقت نفسه بمتطلبات السلامة الصارمة وفقًا للمعيار ECE R100 الخاصة بالمقاومة عند التصادم بسرعات تصل إلى 70 كيلومترًا في الساعة. يحتاج المصنعون حقًا إلى هذا النوع من الابتكارات بينما يسعون لجعل المركبات الكهربائية أخف وزنًا وأكثر أمانًا دون التضحية بالأداء.

الأداء في الطقس البارد وابتكارات الشحن لسيارات BYD

إدارة الحرارة لأداء بطارية موثوق في المناخات الباردة

تتعامل نظام إدارة الحرارة من BYD مع المشكلة الشائعة المتمثلة في انخفاض مدى البطارية عندما تتعرض بطاريات الليثيوم أيون لدرجات الحرارة المتجمدة. فمعظم المركبات الكهربائية تعاني من انخفاض بنسبة حوالي 40٪ في مدى القيادة خلال الظروف الباردة، ولكن شركة BYD دمجت مواد تغيير الطور الخاصة (PCM) في تصميمها للتحكم بشكل أفضل في انتشار الحرارة عبر حزمة البطارية. تُظهر الأبحاث التي أجرتها جهات خارجية أن هذه المواد تقلل بالفعل من تقلبات درجة الحرارة القصوى بنحو 17.7 درجة مئوية حتى في البيئات الشتوية القاسية للغاية، مما يسمح للمركبة بالاستمرار في العمل بسلاسة عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى ناقص 20 درجة مئوية. ما يجعل هذه التكنولوجيا فعالة بشكل خاص هو أنها تمنع محلول الإلكتروليت في البطارية من التجمد الكامل، والذي قد يؤدي إلى تلف الخلايا، كما تقلل أيضًا من كمية الطاقة الإضافية الكبيرة التي عادةً ما تكون مطلوبة فقط لتسخين البطارية قبل القيادة.

الشحن السريع بأدنى حد من التدهور

تشمل ابتكارات الشركة المصنعة للسيارات في الشحن تحت الظروف الباردة هياكل إلكترودية تحافظ على معدلات الشحن السريع 6C عند درجة حرارة -10°م، أي بسرعة تفوق ضعف سرعة الأنظمة التقليدية، دون حدوث ترسب لليثيوم أو فقدان السعة. تُظهر الأبحاث أن هذا النهج يحتفظ بنسبة 95٪ من سعة الشحن بعد 3000 دورة، وذلك من خلال استخدام أنودات ذات بنية ثلاثية الأبعاد وواجهات صلبة اصطناعية بين الإلكتروليت والأقطاب.

أنظمة التسخين الاسترجاعية للحفاظ على مدى القيادة في الشتاء

يقوم نظام خاضع لشبكة عصبية بالاستعادة من جديد للحرارة المهدرة الناتجة عن المحركات والإلكترونيات الكهربائية، مما يقلل استهلاك الطاقة اللازمة لتسخين المقصورة بنسبة 32%. وعند دمج هذا النظام مع وحدات بطارية ذاتية التسخين تنشط أثناء الوقوف، فإنه يتم تمديد مدى القيادة الفعلي في الشتاء ليصبح ضمن 12% من أداء السيارة في الظروف الجوية المعتدلة.

قسم الأسئلة الشائعة

لماذا توقفت BYD عن استخدام موردي البطاريات الخارجيين؟

انتقلت BYD من الموردين الخارجيين إلى تطوير البطاريات داخليًا في عام 2018 للحصول على سيطرة أكبر على إنتاج البطاريات، مما مكّنها من تخصيص تركيبة بطاريات فوسفات الليثيوم الحديدي (LFP) لتناسب مختلف طرازات السيارات. وقد أدى هذا التحوّل إلى تقليل أوقات الشحن وزيادة كثافة الطاقة مقارنةً بالبطاريات الخارجية.

كيف تضمن BYD سلامة البطارية؟

تُجري BYD اختبارات إجهاد صارمة، مثل اختبارات الثقب على بطارية Blade Battery، لإثبات السلامة. وتوفّر تركيبة فوسفات الليثيوم الحديدي في بطارية Blade Battery استقرارًا حراريًا متفوقًا، مما يمنع مخاطر الاشتعال حتى في الظروف القصوى.

ما ميزة تكامل سلسلة التوريد الرأسي لدى BYD؟

يتيح تكامل سلسلة التوريد الرأسي لـ BYD التحكم بنحو 90٪ من عمليات تصنيع سياراتها، مما يقلل من التأخيرات والعُيوب ويوفّر التكاليف في كل مركبة. كما يعزز هذا التكامل من ضبط الجودة عبر تقليل العيوب.

هل تحتاج بطارية Blade Battery من BYD إلى الكوبالت أو النيكل؟

لا، بطارية بليد تعتمد على كيمياء فوسفات الحديد الليثيوم، والتي تُلغي الحاجة إلى الكوبالت أو النيكل، بما يتماشى مع ممارسات التصنيع المستدامة.