Како раде електрични аутомобили? Откријте главне компоненте и њихове функције

Већина произвођача аутомобила покушава да њихова електрична возила изгледају конвенционално како не би отуђили традиционалне купце, али електрична возила раде сасвим другачије у поређењу са аутомобилима са унутрашњим сагоревањем. Њихов погон се ослања на потпуно другачије системе од оних код возила које ради на течно гориво.

Због тога ће аутомеханичари обично одбијати да раде на ЕВ-у осим ако нису прошли посебну обуку. Знати шта покреће електрични аутомобил и које су његове главне компоненте важно је ако желите да максимално искористите своје искуство поседовања ЕВ.

Ево главних компоненти и система које ЕВ треба да ради.

1. Батерија

Највећа, најтежа и најскупља компонента која иде у прављење ЕВ је његова батерија. Његова улога је да складишти значајне количине електричне енергије и такође издржи поновљене циклусе пуњења-пражњења у веома различитим временским условима. У неким електричним возилима, батерија такође делује као структурни члан шасије возила.

Пакети батерија за ЕВ се састоје од стотина појединачних ћелија повезаних заједно и варирају у величини од испод 40 кВх у мањим возилима до преко 200 кВх у неким електрични камиони. ГМЦ Хуммер ЕВ има једну од највећих батерија у индустрији, пакет од 205 кВх, који обезбеђује домет од 329 миља. На другом крају скале, имамо Мини Цоопер СЕ, чије мале батерије од 32 кВх могу да пређу само 114 миља са једним пуњењем.

Такође је вредно напоменути да произвођачи наводе и укупан и нето (употребљиви) капацитет батерије, због чега понекад видите различите капацитети наведени за иста ЕВ. Штавише, два ЕВ са батеријом истог капацитета вероватно неће понудити исти домет јер вам је такође потребан да узме у обзир колико су возила лагана и колики отпор котрљања имају, што се на крају претвара у колико ефикасно користе електрична енергија.

2. Систем за надзор батерије

Батерија ЕВ-а била би бескорисна (и опасна) без онога што је познато као систем за праћење батерије, или скраћено БМС. Служи изузетно важној улози надгледања батерије и регулисања њене температуре, напона и струје. То је такође БМС који вам даје процене домета и стања напуњености, које израчунава на основу количине струје која је преостала у батерији.

БМС такође прати здравље комплета батерија, како у целини, тако и сваке појединачне ћелије батерије. Напреднији корисници ЕВ такође могу приступити евиденцији БМС-а који прате перформансе батерије и обрасце коришћења. Они се затим могу детаљно анализирати да би се видело како батерија ради и шта се може оптимизовати.

3. Систем управљања топлотом

Још једна важна улога коју има БМС је контрола система управљања топлотом батерије. Ово се односи на сва електрична возила која могу да контролишу температуру свог паковања, што укључује већину модерних електричних возила. Возила попут раних генерације Ниссан Леаф-а и БМВ-а и3, као и Ренаулт Зое и Волксваген е-Голф, сви су дошли без термичке менаџмент.

Управљање температурама у ЕВ-у функционише на исти начин као и систем за хлађење вашег аутомобила са унутрашњим сагоревањем. Ослања се на течност која се пумпа око батерије кроз низ црева и канала са циљ да се одузме топлота од ових виталних компоненти како би оне могле боље да раде и имају дуже живот.

Неки произвођачи електричних возила препоручују проверу и мењање расхладне течности сваких неколико година, док други (попут Тесле) кажу да је ово потпуно затворен систем који не треба редовно одржавање.

Топлотне пумпе такође постају све чешће у електричним возилима. Ови важни делови хардвера помажу да се кабина загреје што је могуће ефикасније коришћењем преостале топлоте из батерије и мотора. Они такође помажу у хлађењу, јер се њихов рад може променити тако да у суштини могу да делују као јединице за климатизацију.

4. Електрични мотор

Део хардвера који заправо обезбеђује погон у ЕВ је његов електрични мотор. Он претвара електричну енергију у механичку енергију који покреће точкове.

Постоји неколико типова електромотора, од којих сваки има своје предности и слабости, али сви се састоје од два главна дела која се називају ротор и статор. Први је у суштини једини покретни део електромотора, док је други у суштини кућиште ротора и садржи канале кроз које се пумпа течност како би помогла јединици да се одбаци топлота.

Многа електрична возила се напајају такозваним ДЦ мотором, који ради на једносмерну струју и долази у конфигурацијама са брушеним и без четкица, при чему је потоњи знатно чешћи. Овај тип мотора је познат по великом излазном моменту и издржљивости, али има и недостатке, као што су величина, тежина и поузданост (нарочито у случају брушених мотора).

Индукциони мотори су такође прилично чести у електричним возилима и доносе неколико предности у односу на ДЦ моторе. Они су мањи, једноставнији и лакши за одржавање, али у исто време не могу да одговарају излазној снази или ефикасности ДЦ мотора, посебно оних који користе трајне магнете.

Неки врхунски ЕВ такође користе оно што је познато као синхрони мотори са трајним магнетом (ПМСМ), који су бољи од других типова индукционих мотора у смислу густине снаге и ефикасности. Њихов највећи недостатак је њихова додатна сложеност и већа цена.

5. Преношење

Електричним возилима није потребан традиционални мењач. Њихов велики излазни обртни момент који се испоручује при веома ниским обртајима негира потребу за више брзина за промену како брзина расте.

Међутим, пошто електромотори имају сличне брзине ротације (или чак веће) у поређењу са ИЦЕ возилима, и даље им је потребан редуктор који ће им помоћи да постигну добар баланс између убрзања и врха брзина. Диференцијали су присутни у електричним возилима и раде исто као у ИЦЕ возилу.

Једини модерни производни ЕВ који заправо имају мењач са зупчаницима су Порсцхе Таицан и Ауди Е-Трон ГТ, који за своје задње моторе имају двостепени аутоматски мењач. Није јасно да ли ће ово решење бити задржано у будућности, јер се суочило са критикама да је непотребна прекомерна компликација.

Други произвођачи нису најављивали планове за имплементацију сличних решења, иако постоје компаније попут Специјалиста за осовине Дана Инцорпоратед у САД који продају двостепени мењач дизајниран за рад са електричним моторни.

6. Онбоард Цхаргер

Сви ЕВ имају неку врсту уграђеног пуњача, чије перформансе обично диктира максималну стопу пуњења возила када се користи пуњач наизменичне струје (наизменичне струје). Његова улога је такође да то претвори у једносмерну (једносмерну струју), коју затим регулише БМС.

Снага уграђених пуњача у електричним возилима креће се од 3,7 кВ до 22 кВ, а такође могу открити да ли је струја која пролази кроз њих једнофазна или трофазна наизменична струја.

7. Систем регенеративног кочења

Пошто већина типова електромотора може да делује и као генератор електричне енергије, сва ЕВ имају оно што је познато као систем регенеративног кочења. Ово се ослања искључиво на њихове моторе, на које се може користити смањите брзину и вратите сок у батерију истовремено.

Ово драматично повећава интервал замене кочионих плочица за потпуно електрична и нека хибридна возила. Такође омогућава електричним возилима да понуде оно што је познато као вожња са једном педалом, што у суштини значи да возач може и да убрза и кочи возила користећи само педалу гаса, јер када се потпуно подигну, возило ће аутоматски почети да успорава кроз мотор отпор.

8. Инвертори, претварачи и контролери

ЕВ такође имају различит број претварача, претварача и контролера. Све ово је од виталног значаја за исправан рад погонског склопа, јер помаже да се максимизира снага и ефикасност кроз оптимално коришћење доступне струје.

Инвертори су одговорни за претварање једносмерне у наизменичну струју, док претварачи имају улогу претварања високонапонска једносмерна струја која се извлачи из батерије у струју нижег напона коју возило треба да покрене разних система. Контролери су од виталног значаја за дистрибуцију енергије јер помажу у управљању протоком електричне енергије до и из батерије; они су такође оно што омогућава регенеративно кочење у ЕВ.

ЕВ се напајају веома различито

Електрична возила могу имати мање покретних делова у поређењу са аутомобилима са унутрашњим сагоревањем, али то не значи да нису сложени делови инжењеринга. Управо супротно, заправо, јер им је потребан низ система који ће радити заједно како би обезбедили снагу, ефикасност, домет и поузданост које потрошачи захтевају.

Пробоји и напредак у ЕВ технологији су уобичајени и најбоље је барем имати основно разумевање о томе како функционишу и шта се тачно побољшава. Ово знање је такође важно ако поседујете ЕВ и заинтересовани сте да знате како да га правилно одржавате и како се то разликује од ИЦЕ возила.