Kako rade električni automobili? Otkrijte glavne komponente i njihove funkcije

Većina proizvođača automobila pokušava učiniti da njihova električna vozila izgledaju konvencionalno kako ne bi otuđili tradicionalne kupce, ali električna vozila rade sasvim drugačije u usporedbi s automobilima s unutarnjim izgaranjem. Njihov pogon se oslanja na potpuno drugačije sustave od pogona vozila na tekuće gorivo.

To je razlog zašto će automehaničari obično odbiti raditi na EV-u osim ako nisu prošli posebnu obuku. Znati što pokreće električni automobil i koje su njegove glavne komponente važno je ako želite maksimalno iskoristiti svoje iskustvo vlasništva EV-om.

Ovdje su glavne komponente i sustavi koje EV treba za rad.

1. Pakovanje baterija

Najveća, najteža i najskuplja komponenta koja se koristi za izradu EV-a je njegova baterija. Njegova je uloga pohraniti značajne količine električne energije i također izdržati ponovljene cikluse punjenja i pražnjenja u vrlo različitim vremenskim uvjetima. U nekim električnim vozilima, baterija također djeluje kao strukturni član šasije vozila.

Paketi baterija za električna vozila sastoje se od stotina pojedinačnih ćelija povezanih zajedno i variraju u veličini od ispod 40 kWh u manjim vozilima do preko 200 kWh u nekim električni kamioneti. GMC Hummer EV ima jednu od najvećih baterija u industriji, paket od 205 kWh, koji osigurava navedeni domet od 329 milja. Na drugom kraju ljestvice nalazi se Mini Cooper SE, čije male baterije od 32 kWh mogu prevesti samo 114 milja s jednim punjenjem.

Također je vrijedno napomenuti da proizvođači navode i ukupni i neto (iskoristivi) kapacitet baterije, zbog čega ponekad vidite različite navedeni kapaciteti za ista električna vozila. Nadalje, dva električna vozila s baterijom istog kapaciteta vjerojatno neće ponuditi isti domet budući da i vama treba uzeti u obzir koliko su vozila lagana i koliki otpor kotrljanja imaju, što se u konačnici prevodi u njihovu učinkovitost struja.

2. Sustav nadzora baterije

Paket baterija EV-a bio bi beskoristan (i opasan) bez onoga što je poznato kao sustav za nadzor baterije ili skraćeno BMS. Služi iznimno važnoj ulozi nadzora baterije i reguliranja njezine temperature, napona i struje. BMS je također taj koji vam daje procjene dometa i stanja napunjenosti, koje izračunava na temelju preostale struje u bateriji.

BMS također nadzire ispravnost baterije, kako u cjelini, tako i svake pojedinačne baterije. Napredniji korisnici električnih vozila također mogu pristupiti zapisnicima BMS-a koji prate performanse baterije i obrasce upotrebe. Oni se zatim mogu vrlo detaljno analizirati kako bi se vidjelo kako baterija radi i što se može optimizirati.

3. Sustav upravljanja toplinom

Još jedna važna uloga koju ima BMS je kontrola sustava upravljanja toplinom baterije. Ovo se odnosi na sva električna vozila koja mogu kontrolirati temperaturu svog pakiranja, što uključuje većinu modernih električnih vozila. Vozila poput ranih generacije Nissan Leafa i BMW-a i3, kao i Renault Zoe i Volkswagen e-Golf, sve su dolazile bez toplinske upravljanje.

Upravljanje temperaturama u električnom vozilu funkcionira gotovo na isti način kao i rashladni sustav vašeg automobila s unutarnjim izgaranjem. Oslanja se na tekućinu koja se pumpa oko baterije kroz niz crijeva i kanala sa cilj oduzimanja topline tim vitalnim komponentama kako bi bolje radile i imale dulje vrijeme život.

Neki proizvođači električnih vozila preporučuju provjeru i mijenjanje rashladne tekućine svakih nekoliko godina, dok drugi (poput Tesle) kažu da je ovo potpuno zatvoreni sustav koji ne treba redovito održavanje.

Dizalice topline također postaju sve češće u električnim vozilima. Ovi važni dijelovi hardvera pomažu grijati kabinu što je moguće učinkovitije koristeći zaostalu toplinu iz baterije i motora. Oni također pomažu u hlađenju, budući da se njihov rad može obrnuti tako da u biti mogu djelovati kao klimatizacijske jedinice.

4. Električni motor

Dio hardvera koji zapravo osigurava pogon u EV-u je njegov električni motor. Pretvara električnu energiju u mehaničku koji pokreće kotače.

Postoji nekoliko vrsta elektromotora, svaki sa svojim prednostima i slabostima, ali svi se sastoje od dva glavna dijela koji se nazivaju rotor i stator. Prvi je u biti jedini pokretni dio elektromotora, dok je drugi u biti kućište rotora i sadrži kanale kroz koje se pumpa tekućina kako bi se jedinica ispustila toplina.

Mnoga električna vozila pokreće ono što je poznato kao istosmjerni motor, koji radi na istosmjernu struju i dolazi u konfiguracijama s četkicama i bez četkica, pri čemu je potonji znatno češći. Ovaj tip motora poznat je po visokom izlaznom momentu i izdržljivosti, ali ima i nedostatke, kao što su veličina, težina i pouzdanost (posebno u slučaju brušenih motora).

Indukcijski motori također su česti u električnim vozilima i donose nekoliko prednosti u odnosu na istosmjerne motore. Manji su, jednostavniji i lakši za održavanje, ali u isto vrijeme ne mogu parirati izlaznoj snazi ​​ili učinkovitosti istosmjernim motorima, posebno onima koji koriste trajne magnete.

Neka skuplja električna vozila također koriste ono što je poznato kao sinkroni motori s trajnim magnetima (PMSM), koji su bolji od drugih vrsta indukcijskih motora u smislu gustoće snage i učinkovitosti. Njihova najveća mana je dodatna složenost i veća cijena.

5. Prijenos

Električnim vozilima nije potreban tradicionalni prijenos. Njihov veliki okretni moment koji se isporučuje pri vrlo niskim okretajima u minuti negira potrebu za višestrukim stupnjevima prijenosa za promjenu kako brzina raste.

Međutim, budući da elektromotori imaju slične brzine vrtnje (ili čak veće) u usporedbi s vozilima s pogonskim motorom, i dalje im je potreban reduktor koji će im pomoći da postignu dobru ravnotežu između ubrzanja i vrha ubrzati. Diferencijali su prisutni u električnim vozilima i rade isto kao u ICE vozilu.

Jedina moderna serijska električna vozila koja zapravo imaju prijenos sa zupčanicima su Porsche Taycan i Audi E-Tron GT, koji za svoje stražnje motore imaju automatski mjenjač s dvije brzine. Nije jasno hoće li se ovo rješenje zadržati u budućnosti, budući da je naišlo na kritike da je nepotrebno prekomplicirano.

Drugi proizvođači nisu najavili planove za implementaciju sličnih rješenja, iako postoje takve tvrtke stručnjak za osovine Dana Incorporated u SAD-u koji prodaje dvobrzinski mjenjač dizajniran za rad s električnim motor.

6. Ugrađeni punjač

Sva električna vozila imaju neku vrstu ugrađenog punjača, čija izvedba obično diktira maksimalnu stopu punjenja vozila kada se koristi AC (izmjenična struja) punjač. Njegova je uloga također pretvoriti to u DC (istosmjernu struju), koju zatim regulira BMS.

Snaga ugrađenih punjača u električnim vozilima kreće se od 3,7 kW do 22 kW, a oni također mogu otkriti je li struja koja prolazi kroz njih jednofazna ili trofazna izmjenična struja.

7. Sustav regenerativnog kočenja

Budući da većina vrsta elektromotora može djelovati i kao generator električne energije, sva električna vozila imaju ono što je poznato kao sustav regenerativnog kočenja. To se oslanja isključivo na njihove motore, na koje se može naviknuti izbrišite brzinu i vratite sok natrag u bateriju u isto vrijeme.

To dramatično povećava interval izmjene kočionih pločica za potpuno električna i neka hibridna vozila. Također omogućuje električnim vozilima da ponude ono što je poznato kao vožnja s jednom pedalom, što u biti znači da vozač može i ubrzati i kočiti vozilo koje koristi samo papučicu gasa, jer kada se potpuno podignu, vozilo će automatski početi usporavati pomoću motora otpornost.

8. Inverteri, pretvarači i kontroleri

Električna vozila također imaju različit broj pretvarača, pretvarača i kontrolera. Svi su oni vitalni za ispravan rad pogonskog sklopa, budući da pomažu maksimizirati snagu i učinkovitost kroz optimalno korištenje dostupne struje.

Inverteri su odgovorni za pretvaranje DC u AC, dok pretvarači imaju ulogu pretvarača istosmjerna struja visokog napona izvučena iz baterije u struju nižeg napona koju vozilo treba pokretati raznih sustava. Upravljači su vitalni za distribuciju energije jer pomažu u upravljanju protokom električne energije prema i od baterije; oni su također ono što omogućuje regenerativno kočenje u električnom vozilu.

Električna vozila imaju vrlo različite pogone

Električna vozila možda imaju manje pokretnih dijelova u usporedbi s automobilima s unutarnjim izgaranjem, ali to ne znači da nisu složeni dijelovi inženjeringa. Upravo suprotno, jer im je potreban niz sustava koji rade zajedno kako bi pružili snagu, učinkovitost, domet i pouzdanost koju potrošači zahtijevaju.

Proboji i napredak u EV tehnologiji su uobičajeni, a najbolje je imati barem osnovno razumijevanje o tome kako rade i što se točno poboljšava. Ovo znanje također je važno ako posjedujete EV i želite znati kako ga ispravno održavati i kako se to razlikuje od ICE vozila.