Ako fungujú elektrické autá? Objavte hlavné komponenty a ich funkcie

Väčšina výrobcov automobilov sa snaží, aby ich elektrické vozidlá vyzerali konvenčne, aby neodcudzili tradičných kupujúcich, ale elektrické vozidlá fungujú úplne inak v porovnaní so spaľovacími autami. Ich pohon sa spolieha na úplne iné systémy, ako majú vozidlá na kvapalné palivo.

To je dôvod, prečo automechanici zvyčajne odmietnu pracovať na EV, pokiaľ nemajú špeciálne školenie. Ak chcete z vlastníctva elektromobilu vyťažiť maximum, vedieť, čo robí elektromobil chod a aké sú jeho hlavné komponenty, je dôležité.

Tu sú hlavné komponenty a systémy, ktoré EV potrebuje na prevádzku.

1. Balenie batérií

Jediným najväčším, najťažším a najdrahším komponentom, ktorý sa používa pri výrobe EV, je jeho batéria. Jeho úlohou je uchovávať značné množstvo elektriny a tiež odolávať opakovaným cyklom nabíjania a vybíjania v divoko sa meniacich poveternostných podmienkach. V niektorých elektromobiloch funguje batéria aj ako konštrukčný prvok podvozku vozidla.

Batérie pre elektromobily sa skladajú zo stoviek jednotlivých článkov, ktoré sú navzájom prepojené a ich veľkosť sa líši od menej ako 40 kWh v menších vozidlách až po viac ako 200 kWh v niektorých elektrické pickupy. GMC Hummer EV má jednu z najväčších batérií v tomto odvetví, balenie 205 kWh, ktoré poskytuje dojazd 329 míľ. Na druhom konci rebríčka máme Mini Cooper SE, ktorého malé 32 kWh batérie dokážu prejsť iba 174 míľ na jedno nabitie.

Za zmienku tiež stojí, že výrobcovia uvádzajú celkovú aj čistú (použiteľnú) kapacitu batérie, a preto niekedy vidíte rozdielne kapacity uvedené pre rovnaké EV. Okrem toho dva elektromobily s rovnakou kapacitou batérie pravdepodobne neponúkajú rovnaký dojazd, pretože ich tiež potrebujete zohľadniť, aké ľahké sú vozidlá a aký majú valivý odpor, čo sa v konečnom dôsledku premieta do toho, ako efektívne využívajú elektriny.

2. Monitorovací systém batérie

Batéria EV by bola zbytočná (a nebezpečná) bez toho, čo je známe ako systém monitorovania batérie alebo skrátene BMS. Plní mimoriadne dôležitú úlohu monitorovania batérie a regulácie jej teploty, napätia a prúdu. Je to tiež BMS, ktorý vám poskytuje odhady dojazdu a stavu nabitia, ktoré vypočítava na základe toho, koľko prúdu zostáva v batérii.

BMS tiež monitoruje stav batérie, a to ako celku, tak aj každého jednotlivého článku batérie. Pokročilejší používatelia EV majú tiež prístup k protokolom BMS, ktoré sledujú výkon batérie a vzorce používania. Tie je potom možné veľmi podrobne analyzovať, aby ste videli, ako batéria funguje a čo je možné optimalizovať.

3. Systém tepelného manažmentu

Ďalšou dôležitou úlohou, ktorú má BMS, je kontrola systému tepelného manažmentu batérie. Týka sa to všetkých elektromobilov, ktoré dokážu ovládať teplotu balenia, vrátane väčšiny moderných elektromobilov. Vozidlá ako prvé generácie Nissan Leaf a BMW i3, ako aj Renault Zoe a Volkswagen e-Golf, všetky boli bez tepelnej ochrany. zvládanie.

Riadenie teploty v EV funguje veľmi podobne ako chladiaci systém vášho spaľovacieho auta. Spolieha sa na kvapalinu, ktorá sa pumpuje okolo batérie cez sériu hadíc a kanálov Cieľom je odobrať teplo týmto životne dôležitým komponentom, aby mohli lepšie bežať a mať dlhší čas života.

Niektorí výrobcovia EV odporúčajú skontrolovať a výmena chladiacej kvapaliny každých pár rokov, zatiaľ čo iní (ako Tesla) tvrdia, že ide o úplne utesnený systém, ktorý nepotrebuje pravidelnú údržbu.

Tepelné čerpadlá sú čoraz bežnejšie aj v elektromobiloch. Tieto dôležité časti hardvéru pomáhajú čo najefektívnejšie vykurovať kabínu pomocou zvyškového tepla z batérie a motora. Pomáhajú aj pri chladení, keďže ich chod je možné obrátiť tak, že môžu fungovať v podstate ako klimatizačné jednotky.

4. Elektrický motor

Kus hardvéru, ktorý v skutočnosti zabezpečuje pohon v EV, je jeho elektromotor. Premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu ktorý poháňa kolesá.

Existuje niekoľko typov elektromotorov, z ktorých každý má svoje silné a slabé stránky, ale všetky sa skladajú z dvoch hlavných častí nazývaných rotor a stator. Prvý je v podstate jedinou pohyblivou časťou elektromotora, zatiaľ čo druhý je v podstate kryt rotora a obsahuje kanály, cez ktoré sa prečerpáva kvapalina, aby sa jednotka odliala teplo.

Mnohé elektromobily sú poháňané tým, čo je známe ako jednosmerný motor, ktorý beží na jednosmerný prúd a je dodávaný v kartáčovaných a bezkefkových konfiguráciách, pričom druhý je podstatne bežnejší. Tento typ motora je známy svojim vysokým krútiacim momentom a odolnosťou, ale má aj nevýhody, ako je veľkosť, hmotnosť a spoľahlivosť (najmä v prípade motorov s kefou).

Indukčné motory sú v EV tiež celkom bežné a oproti jednosmerným motorom prinášajú niekoľko výhod. Sú menšie, jednoduchšie a ľahšie sa udržiavajú, no zároveň sa nemôžu rovnať výkonu ani účinnosti jednosmerných motorov, najmä tých, ktoré používajú permanentné magnety.

Niektoré elektromobily vyššej kategórie používajú aj to, čo je známe ako synchrónne motory s permanentným magnetom (PMSM), ktoré sú z hľadiska hustoty výkonu a účinnosti lepšie ako iné typy indukčných motorov. Ich najväčšou nevýhodou je väčšia zložitosť a vyššia cena.

5. Prenos

Elektrické vozidlá nepotrebujú tradičnú prevodovku. Ich vysoký krútiaci moment, ktorý je dodávaný pri veľmi nízkych otáčkach, neguje potrebu mať viacero prevodových stupňov, medzi ktorými by sa dalo prepínať pri zvyšovaní rýchlosti.

Keďže však elektromotory majú podobné rýchlosti otáčania (alebo dokonca vyššie) v porovnaní s vozidlami ICE, stále potrebujú redukčný prevod, ktorý im pomôže dosiahnuť dobrú rovnováhu medzi zrýchlením a vrcholom rýchlosť. Diferenciály sú v EV a fungujú rovnako ako vo vozidle ICE.

Jedinými modernými sériovými elektromobilmi, ktoré skutočne majú prevodovku s prevodovkou, sú Porsche Taycan a Audi E-Tron GT, ktoré majú pre svoje zadné motory dvojstupňovú automatickú prevodovku. Nie je jasné, či sa toto riešenie zachová aj v budúcnosti, pretože čelilo kritike za zbytočnú nadmernú komplikáciu.

Ostatní výrobcovia neoznámili plány na implementáciu podobných riešení, aj keď existujú spoločnosti ako špecialista na nápravy Dana Incorporated v USA, ktorí predávajú dvojrýchlostnú prevodovku určenú na prácu s elektrickým motor.

6. Palubná nabíjačka

Všetky elektromobily majú nejaký druh palubnej nabíjačky, ktorej výkon zvyčajne určuje maximálnu rýchlosť nabíjania vozidla pri použití nabíjačky AC (striedavý prúd). Jeho úlohou je tiež premieňať ho na jednosmerný prúd (DC), ktorý potom reguluje BMS.

Výkon palubných nabíjačiek v EV sa pohybuje od 3,7 kW do 22 kW a dokážu tiež zistiť, či prúd, ktorý nimi prechádza, je jednofázový alebo trojfázový striedavý prúd.

7. Regeneračný brzdový systém

Keďže väčšina typov elektromotorov môže fungovať aj ako generátory elektriny, všetky elektromobily majú takzvaný rekuperačný brzdový systém. To závisí výlučne od ich motorov, na ktoré sa dá zvyknúť znížte rýchlosť a vložte šťavu späť do batérie v rovnakom čase.

To výrazne zvyšuje interval výmeny brzdových doštičiek pre plne elektrické a niektoré hybridné vozidlá. Umožňuje tiež elektromobilom ponúkať to, čo je známe ako jazda jedným pedálom, čo v podstate znamená, že vodič môže zrýchľovať aj brzdiť. vozidlo používa iba plynový pedál, pretože keď sa úplne zdvihnú, vozidlo začne automaticky spomaľovať pomocou motora odpor.

8. Invertory, prevodníky a ovládače

Elektromobily majú tiež rôzny počet meničov, konvertorov a ovládačov. Všetky sú životne dôležité pre správny chod hnacieho ústrojenstva, pretože pomáhajú maximalizovať výkon a účinnosť prostredníctvom optimálneho využitia dostupného prúdu.

Invertory sú zodpovedné za konverziu jednosmerného prúdu na striedavý prúd, zatiaľ čo meniče majú za úlohu konvertovať vysokonapäťový jednosmerný prúd odvádzaný z akumulátora do prúdu s nižším napätím, ktorý vozidlo potrebuje na prevádzku rôzne systémy. Ovládače sú životne dôležité pre distribúciu energie, pretože pomáhajú riadiť tok elektriny do a z batérie; sú tiež tým, čo umožňuje regeneratívne brzdenie v EV.

EV sú napájané veľmi odlišne

Elektrické vozidlá môžu mať v porovnaní so spaľovacími autami menej pohyblivých častí, ale to neznamená, že nejde o zložité technické prvky. V skutočnosti je to presne naopak, pretože potrebujú sériu systémov, ktoré budú spolupracovať, aby poskytli výkon, účinnosť, dosah a spoľahlivosť, ktoré spotrebitelia požadujú.

Prelomy a pokroky v technológiách EV sú bežné a je najlepšie mať aspoň základné znalosti o tom, ako fungujú a čo presne sa zlepšuje. Tieto znalosti sú tiež dôležité, ak vlastníte EV a máte záujem vedieť, ako ho správne udržiavať a ako sa to líši od vozidla ICE.