Cum funcționează mașinile electrice? Descoperiți principalele componente și funcțiile acestora

Majoritatea producătorilor de automobile încearcă să-și facă vehiculele electrice să arate convenționale pentru a nu înstrăina cumpărătorii tradiționali, dar vehiculele electrice funcționează destul de diferit față de mașinile cu ardere. Propulsia lor se bazează pe sisteme complet diferite de cele ale unui vehicul care funcționează cu combustibil lichid.

Acesta este motivul pentru care mecanicii auto vor refuza, de obicei, să lucreze la un vehicul electric dacă nu au avut o pregătire specială. Este important să știți ce face ca o mașină electrică să funcționeze și care sunt componentele sale principale, dacă doriți să profitați la maximum de experiența dvs. de deținere a unui vehicul electric.

Iată principalele componente și sisteme de care un vehicul electric trebuie să ruleze.

1. Acumulator

Singura cea mai mare, mai grea și mai scumpă componentă care este utilizată în fabricarea unui EV este acumulatorul său. Rolul său este de a stoca cantități semnificative de electricitate și, de asemenea, de a rezista la cicluri repetate de încărcare-descărcare în condiții meteorologice foarte variate. În unele vehicule electrice, acumulatorul acționează și ca un membru structural al șasiului vehiculului.

Pachetele de baterii EV sunt compuse din sute de celule individuale legate între ele și variază în dimensiune de la sub 40 kWh la vehiculele mai mici până la peste 200 kWh la unele. camionete electrice. GMC Hummer EV are una dintre cele mai mari baterii din industrie, un pachet de 205 kWh, care oferă o autonomie de 329 de mile. La celălalt capăt al scalei, avem Mini Cooper SE, ale cărui baterii mici de 32 kWh îl pot parcurge doar 114 mile cu o singură încărcare.

De asemenea, merită remarcat faptul că producătorii citează atât capacitatea totală, cât și cea netă (utilizabilă) a bateriei, motiv pentru care uneori vedeți diferite capacități enumerate pentru aceleași vehicule electrice. În plus, două vehicule electrice cu aceeași capacitate a bateriei probabil nu vor oferi aceeași autonomie, deoarece aveți nevoie și de dvs pentru a lua în considerare cât de ușoare sunt vehiculele și cât de multă rezistență la rulare au, ceea ce se traduce în cele din urmă în cât de eficient le folosesc electricitate.

2. Sistem de monitorizare a bateriei

Acumulatorul unui EV ar fi inutil (și periculos) fără ceea ce este cunoscut sub numele de sistem de monitorizare a bateriei sau BMS pe scurt. Are rolul extrem de important de monitorizare a acumulatorului și de reglare a temperaturii, tensiunii și curentului acestuia. De asemenea, BMS-ul vă oferă estimări ale intervalului și stării de încărcare, pe care le calculează în funcție de cât de mult curent rămâne în baterie.

BMS monitorizează, de asemenea, starea de sănătate a acumulatorului, atât ca întreg, cât și fiecare celulă individuală a bateriei. Utilizatorii EV mai avansați pot accesa, de asemenea, jurnalele BMS care urmăresc performanța bateriei și modelele de utilizare. Acestea pot fi apoi analizate în detaliu pentru a vedea cum funcționează bateria și ce poate fi optimizat.

3. Sistem de management termic

Un alt rol important deținut de BMS este controlul sistemului de management termic al acumulatorului. Acest lucru se aplică tuturor vehiculelor electrice care își pot controla temperatura ambalajului, care include majoritatea vehiculelor electrice moderne. Vehicule ca cele devreme generațiile Nissan Leaf și BMW i3, precum și Renault Zoe și Volkswagen e-Golf, toate au venit fără termoficare. management.

Gestionarea temperaturilor într-un vehicul electric funcționează în același mod ca și sistemul de răcire al mașinii cu ardere. Se bazează pe un lichid care este pompat în jurul pachetului de baterii printr-o serie de furtunuri și canale cu scopul de a lua căldura de la aceste componente vitale, astfel încât să poată rula mai bine și să aibă o perioadă mai lungă de timp viaţă.

Unii producători de vehicule electrice recomandă verificarea și schimbând lichidul de răcire la fiecare câțiva ani, în timp ce alții (cum ar fi Tesla) spun că acesta este un sistem complet etanș care nu necesită întreținere regulată.

Pompele de căldură devin, de asemenea, din ce în ce mai frecvente în vehiculele electrice. Aceste piese importante de hardware ajută la încălzirea cabinei cât mai eficient posibil prin utilizarea căldurii reziduale de la acumulator și motor. De asemenea, ajută la răcire, deoarece funcționarea lor poate fi inversată, astfel încât să poată acționa în esență ca unități de aer condiționat.

4. Motor electric

Piesa hardware care oferă de fapt propulsia într-un EV este motorul său electric. El transformă energia electrică în energie mecanică care antrenează roțile.

Există mai multe tipuri de motoare electrice, fiecare cu propriile puncte forte și slabe, dar toate sunt formate din două părți majore numite rotor și stator. Primul este în esență singura parte în mișcare a unui motor electric, în timp ce cel de-al doilea este în esență carcasa rotorului și conține canale prin care lichidul este pompat pentru a ajuta unitatea să se scurgă căldură.

Multe EV-uri sunt alimentate de ceea ce este cunoscut sub numele de motor DC, care funcționează pe curent continuu și vine în configurații cu perii și fără perii, acesta din urmă fiind considerabil mai comun. Acest tip de motor este cunoscut pentru cuplul său ridicat și durabilitatea, dar are și dezavantaje, cum ar fi dimensiunea, greutatea și fiabilitatea (mai ales în cazul motoarelor cu perii).

Motoarele cu inducție sunt, de asemenea, destul de comune în vehiculele electrice și aduc mai multe avantaje față de motoarele de curent continuu. Sunt mai mici, mai simple și mai ușor de întreținut, dar, în același timp, nu pot egala puterea de ieșire sau eficiența motoarelor de curent continuu, în special a celor care folosesc magneți permanenți.

Unele vehicule electrice de ultimă generație folosesc, de asemenea, ceea ce sunt cunoscute sub numele de motoare sincrone cu magnet permanent (PMSM), care sunt mai bune decât alte tipuri de motoare cu inducție în ceea ce privește densitatea și eficiența puterii. Cel mai mare dezavantaj al lor este complexitatea adăugată și costul mai mare.

5. Transmitere

Vehiculele electrice nu au nevoie de o transmisie tradițională. Cuplul lor ridicat, care este furnizat la turații foarte mici, anulează nevoia de a avea mai multe trepte de viteză pentru a schimba între ele pe măsură ce viteza crește.

Cu toate acestea, deoarece motoarele electrice au viteze de rotație similare (sau chiar mai mari) în comparație cu vehiculele ICE, au nevoie în continuare de o treaptă de viteză care să îi ajute să atingă un echilibru bun între accelerație și vârf viteză. Diferențialele sunt prezente în vehiculele electrice și funcționează la fel ca într-un vehicul ICE.

Singurele vehicule electrice moderne de producție care au de fapt o transmisie cu viteze sunt Porsche Taycan și Audi E-Tron GT, care, pentru motoarele lor din spate, au o cutie de viteze automată cu două trepte. Nu este clar dacă această soluție va fi păstrată în viitor, deoarece a fost criticată pentru că este o supracomplicație inutilă.

Alți producători nu au anunțat planuri de a implementa soluții similare, deși există companii ca Specialistul pe osii Dana Incorporated din SUA, care vinde o cutie de viteze cu două trepte, concepută pentru a funcționa cu o cutie electrică. motor.

6. Încărcător de bord

Toate vehiculele electrice au un fel de încărcător la bord, a cărui performanță dictează de obicei rata maximă de încărcare a vehiculului atunci când se utilizează un încărcător AC (curent alternativ). Rolul său este, de asemenea, de a transforma acest lucru în DC (curent continuu), care este apoi reglementat de BMS.

Puterea încărcătoarelor de bord în vehiculele electrice variază de la 3,7 kW la 22 kW și, de asemenea, pot detecta dacă curentul care le trece este curent alternativ monofazat sau trifazat.

7. Sistem de frânare regenerativă

Deoarece majoritatea tipurilor de motoare electrice pot acționa și ca generatoare de electricitate, toate vehiculele electrice au ceea ce este cunoscut sub numele de sistem de frânare regenerativă. Acest lucru se bazează numai pe motoarele lor, care pot fi folosite reduceți viteza și puneți sucul înapoi în acumulator în același timp.

Acest lucru crește dramatic intervalul de schimbare a plăcuțelor de frână pentru vehiculele complet electrice și unele hibride. De asemenea, permite vehiculelor electrice să ofere ceea ce este cunoscut sub numele de conducere cu o singură pedală, ceea ce înseamnă, în esență, că șoferul este capabil să accelereze și să frâneze. vehicul folosind doar pedala de accelerație, deoarece atunci când se ridică complet, vehiculul va începe automat să decelereze prin motor rezistenţă.

8. Invertoare, convertoare și controlere

VE-urile au, de asemenea, un număr variabil de invertoare, convertoare și controlere. Toate acestea sunt vitale pentru funcționarea corectă a grupului de propulsie, deoarece ajută la maximizarea puterii și eficienței prin utilizarea optimă a curentului disponibil.

Invertoarele sunt responsabile pentru conversia DC în AC, în timp ce convertoarele au rolul de a converti DC de înaltă tensiune extras din acumulator într-un curent de tensiune mai scăzută de care vehiculul trebuie să ruleze diverse sisteme. Controlerele sunt vitale pentru distribuția energiei, deoarece ajută la gestionarea fluxului de energie electrică către și dinspre acumulator; ele sunt, de asemenea, ceea ce face posibilă frânarea regenerativă într-un vehicul electric.

VE-urile sunt alimentate foarte diferit

Vehiculele electrice pot avea mai puține piese în mișcare în comparație cu mașinile cu ardere, dar asta nu înseamnă că nu sunt piese complexe de inginerie. Dimpotrivă, de fapt, deoarece au nevoie de o serie de sisteme care să funcționeze împreună pentru a oferi puterea, eficiența, raza de acțiune și fiabilitatea pe care le solicită consumatorii.

Descoperirile și progresele în tehnologia EV sunt comune și cel mai bine este să aveți cel puțin o înțelegere de bază despre modul în care funcționează și ce anume este îmbunătățit. Aceste cunoștințe sunt, de asemenea, importante dacă dețineți un vehicul electric și sunteți interesat să știți cum să îl întrețineți corect și cum diferă de un vehicul ICE.