Hogyan működnek az elektromos autók? Fedezze fel a fő összetevőket és azok funkcióit

A legtöbb autógyártó igyekszik hagyományos megjelenésűvé varázsolni elektromos járműveit, nehogy elidegenítse a hagyományos vásárlókat, de az elektromos járművek egészen másképpen működnek, mint a belsőégésű autók. Meghajtásuk teljesen más rendszerekre épül, mint a folyékony üzemanyaggal működő járműveké.

Ez az oka annak, hogy az autószerelők általában megtagadják az elektromos járműveken való munkát, hacsak nem kaptak speciális képzést. Ha a legtöbbet szeretné kihozni az elektromos autók tulajdonosi tapasztalataiból, akkor fontos tudnia, mitől válik jóvá egy elektromos autó, és melyek a fő alkotóelemei.

Íme a fő összetevők és rendszerek, amelyekre egy elektromos járműnek szüksége van.

1. Akkumulátor csomag

A legnagyobb, legnehezebb és legdrágább alkatrész, amely az elektromos járművek gyártásához felhasználható, az akkumulátorcsomag. Szerepe az, hogy jelentős mennyiségű villamos energiát tároljon, és ellenálljon az ismételt töltési-kisütési ciklusoknak vadul változó időjárási körülmények között. Egyes elektromos járművekben az akkumulátorcsomag a jármű alvázának szerkezeti elemeként is működik.

Az elektromos járművek akkumulátorai több száz, egymáshoz kapcsolt egyedi cellából állnak, amelyek mérete a kisebb járművek 40 kWh alattitól a 200 kWh felettiig terjedhet. elektromos kisteherautók. A GMC Hummer EV az iparág egyik legnagyobb akkumulátorával rendelkezik, egy 205 kWh-s csomaggal, amely 329 mérföldes hatótávolságot biztosít. A skála másik végén a Mini Cooper SE áll, melynek kisméretű, 32 kWh-s akkucsomagjai csak 114 mérföldet bírnak meg egy töltéssel.

Azt is érdemes megjegyezni, hogy a gyártók a teljes és a nettó (használható) akkumulátorkapacitást is megadják, ezért néha mást látunk ugyanazon elektromos járművekhez felsorolt ​​kapacitások. Ezenkívül két azonos kapacitású akkumulátorral rendelkező elektromos autó valószínűleg nem kínálja ugyanazt a hatótávolságot, mivel Önnek is szüksége van rá figyelembe venni, hogy mennyire könnyűek a járművek és mekkora gördülési ellenállásuk van, ami végső soron azt jelenti, hogy milyen hatékonyan használják őket elektromosság.

2. Akkumulátorfigyelő rendszer

Az elektromos járművek akkumulátorcsomagja haszontalan (és veszélyes) lenne az akkumulátorfigyelő rendszer vagy röviden BMS nélkül. Rendkívül fontos szerepét tölti be az akkumulátorcsomag monitorozásában, hőmérsékletének, feszültségének és áramerősségének szabályozásában. A BMS emellett becsléseket ad a hatótávolságról és a töltöttségi állapotról, amelyet az alapján számít ki, hogy mennyi áram maradt az akkumulátorban.

A BMS emellett figyeli az akkumulátor állapotát, mind a teljes egészében, mind az egyes akkumulátorcellákban. A haladóbb elektromos járművek felhasználói is hozzáférhetnek a BMS naplóihoz, amelyek nyomon követik az akkumulátor teljesítményét és használati mintáit. Ezeket aztán nagyon részletesen ki lehet elemezni, hogy lássuk, hogyan működik az akkumulátor, és mit lehet optimalizálni.

3. Hőgazdálkodási rendszer

A BMS másik fontos szerepe az akkumulátorcsomag hőkezelési rendszerének vezérlése. Ez minden elektromos járműre vonatkozik, amely szabályozni tudja a csomaghőmérsékletét, beleértve a legtöbb modern elektromos járművet is. A járművek, mint a korai a Nissan Leaf és a BMW i3, valamint a Renault Zoe és a Volkswagen e-Golf generációi hőszigetelés nélkül jöttek menedzsment.

Az elektromos autók hőmérsékletének kezelése nagyjából ugyanúgy működik, mint a belsőégésű autó hűtőrendszere. Folyadékra támaszkodik, amelyet az akkumulátorcsomag körül pumpálnak egy sor tömlőn és csatornán keresztül célja, hogy elvonja a hőt ezektől a létfontosságú összetevőktől, hogy jobban működjenek és hosszabb ideig működjenek élet.

Egyes elektromos járművek gyártói azt javasolják, hogy ellenőrizze és néhány évente cserélje ki a hűtőfolyadékot, míg mások (például a Tesla) szerint ez egy teljesen zárt rendszer, amely nem igényel rendszeres karbantartást.

A hőszivattyúk egyre gyakoribbak az elektromos járművekben is. Ezek a fontos hardverelemek az akkumulátorcsomagból és a motorból származó maradékhő felhasználásával segítik a fülke lehető leghatékonyabb fűtését. A hűtést is segítik, hiszen működésük megfordítható, így lényegében klímaberendezésként működhetnek.

4. Elektromos motor

Az a hardver, amely ténylegesen hajtja az elektromos járműveket, az az elektromos motor. Az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja ami hajtja a kerekeket.

Többféle villanymotor létezik, mindegyiknek megvannak a maga erősségei és gyengeségei, de mindegyik két fő részből áll, a rotorból és az állórészből. Előbbi lényegében egy villanymotor egyetlen mozgó alkatrésze, míg az utóbbi lényegében a a rotor háza, és olyan csatornákat tartalmaz, amelyeken keresztül a folyadékot átszivattyúzzák, hogy segítsék a berendezést hőség.

Sok elektromos autót úgynevezett DC motor hajt meg, amely egyenárammal működik, és kefés és kefe nélküli konfigurációkban kapható, az utóbbi sokkal gyakoribb. Ez a motortípus nagy nyomatékáról és tartósságáról ismert, de vannak árnyoldalai is, mint például a méret, a súly és a megbízhatóság (különösen a kefés motorok esetében).

Az indukciós motorok szintén meglehetősen gyakoriak az elektromos járművekben, és számos előnnyel járnak az egyenáramú motorokkal szemben. Kisebbek, egyszerűbbek és könnyebben karbantarthatók, ugyanakkor nem érik el az egyenáramú motorok teljesítményét vagy hatékonyságát, különösen az állandó mágneseket használó motoroké.

Egyes felsőkategóriás elektromos járművek úgynevezett állandó mágneses szinkronmotorokat (PMSM) is használnak, amelyek teljesítménysűrűség és hatásfok tekintetében jobbak a többi indukciós motornál. Legnagyobb hátrányuk a bonyolultságuk és a magasabb költségük.

5. Terjedés

Az elektromos járműveknek nincs szükségük hagyományos sebességváltóra. A nagyon alacsony fordulatszámon leadott nagy nyomaték miatt szükségtelenné válik a több fokozat közötti váltáshoz a fordulatszám növekedésével.

Mivel azonban az elektromos motorok fordulatszáma hasonló (vagy még nagyobb) az ICE járművekhez képest, még mindig szükségük van egy reduktorra, hogy segítsen nekik jó egyensúlyt elérni a gyorsulás és a csúcs között sebesség. A differenciálművek jelen vannak az elektromos járművekben, és ugyanúgy működnek mint egy ICE járműben.

Az egyetlen modern sorozatgyártású EV-k, amelyek ténylegesen sebességváltóval rendelkeznek, a Porsche Taycan és az Audi E-Tron GT, amelyek hátsó motorjaihoz kétfokozatú automata sebességváltó tartozik. Nem világos, hogy ezt a megoldást a jövőben is megtartják-e, mivel kritikák érte, hogy szükségtelen túlbonyolítás.

Más gyártók nem jelentettek be hasonló megoldások bevezetésének tervét, bár vannak hasonló cégek tengelyspecialista Dana Incorporated az Egyesült Államokban, amely kétfokozatú sebességváltót árul, amelyet elektromos motorral való együttműködésre terveztek motor.

6. Fedélzeti töltő

Minden elektromos jármű rendelkezik valamilyen beépített töltővel, amelynek teljesítménye általában meghatározza a jármű maximális töltési sebességét AC (váltóáramú) töltő használatakor. Szerepe az is, hogy ezt DC-vé (egyenárammá) alakítsa, amit aztán a BMS szabályoz.

Az elektromos járművek beépített töltőinek teljesítménye 3,7 kW-tól 22 kW-ig terjed, és azt is érzékelik, hogy a rajtuk áthaladó áram egy- vagy háromfázisú váltóáram-e.

7. Regeneratív fékrendszer

Mivel a legtöbb villanymotor elektromos generátorként is működhet, minden elektromos jármű rendelkezik úgynevezett regeneratív fékrendszerrel. Ez kizárólag a motorjaikra támaszkodik, amelyeket fel lehet használni dörzsölje le a sebességet, és öntse vissza a gyümölcslevet az akkumulátorcsomagba ugyanabban az időben.

Ez drámaian megnöveli a fékbetét-csere intervallumát a teljesen elektromos és egyes hibrid járművek esetében. Lehetővé teszi az elektromos járművek számára az úgynevezett egypedálos vezetést is, ami lényegében azt jelenti, hogy a vezető képes gyorsítani és fékezni is. csak a gázpedált használja, mivel amikor azok teljesen felemelkednek, a jármű automatikusan lassítani kezd a motoron keresztül ellenállás.

8. Inverterek, átalakítók és vezérlők

Az elektromos járművekben változó számú inverter, konverter és vezérlő is található. Ezek mind létfontosságúak a hajtáslánc megfelelő működéséhez, mivel a rendelkezésre álló áram optimális felhasználásával segítik a teljesítmény és a hatékonyság maximalizálását.

Az inverterek felelősek a DC váltóárammá alakításáért, míg az átalakítók feladata az átalakítás nagyfeszültségű egyenáram, amelyet az akkumulátorcsomagból a jármű működéséhez szükséges alacsonyabb feszültségű árammá vonnak le különféle rendszerek. A vezérlők létfontosságúak az áramelosztásban, mivel segítik az akkumulátorcsomagba irányuló és onnan kiinduló elektromos áram áramlását; ezek teszik lehetővé a regeneratív fékezést is az elektromos járművekben.

Az elektromos járművek teljesítménye nagyon eltérő

Lehet, hogy az elektromos járműveknek kevesebb mozgó alkatrésze van, mint a belsőégésű autóknak, de ez nem jelenti azt, hogy ne lennének bonyolult mérnöki darabok. Éppen ellenkezőleg, mivel egy sor rendszerre van szükségük, hogy együtt működjenek, hogy biztosítsák a fogyasztók által igényelt teljesítményt, hatékonyságot, hatótávolságot és megbízhatóságot.

Az elektromos járművek technológiájában tapasztalható áttörések és fejlesztések gyakoriak, és a legjobb, ha legalább alapvető ismeretekkel rendelkezik arról, hogyan működnek, és pontosan mit fejlesztenek. Ez a tudás akkor is fontos, ha van elektromos járműve, és szeretné tudni, hogyan kell megfelelően karbantartani, és miben különbözik az ICE járműtől.