Как работают электромобили? Откройте для себя основные компоненты и их функции

Большинство автопроизводителей стараются, чтобы их электромобили выглядели традиционно, чтобы не оттолкнуть традиционных покупателей, но электромобили работают совершенно иначе, чем автомобили с ДВС. Их движение основано на совершенно иных системах, чем у транспортных средств, работающих на жидком топливе.

Вот почему автомеханики обычно отказываются работать с электромобилем, если они не прошли специальную подготовку. Знание того, что заставляет электромобиль двигаться и каковы его основные компоненты, важно, если вы хотите максимально использовать свой опыт владения электромобилем.

Вот основные компоненты и системы, которые необходимы для работы электромобиля.

1. Аккумуляторная батарея

Самый большой, самый тяжелый и самый дорогой компонент, который входит в состав электромобиля, — это его аккумуляторная батарея. Его роль заключается в хранении значительного количества электроэнергии, а также в выдерживании многократных циклов зарядки-разрядки в самых разных погодных условиях. В некоторых электромобилях аккумуляторная батарея также выступает в качестве конструктивного элемента шасси автомобиля.

Аккумуляторы электромобилей состоят из сотен отдельных элементов, соединенных вместе, и различаются по размеру от менее 40 кВтч в небольших транспортных средствах до более 200 кВтч в некоторых автомобилях. электрические пикапы. GMC Hummer EV имеет один из самых больших аккумуляторов в отрасли, аккумулятор на 205 кВтч, который обеспечивает заявленный запас хода в 329 миль. На другом конце шкалы у нас есть Mini Cooper SE, чьи небольшие аккумуляторные батареи на 32 кВтч могут проехать только 180 км без подзарядки.

Также стоит отметить, что производители указывают как общую, так и чистую (полезную) емкость батареи, поэтому иногда вы видите разные емкости указаны для одних и тех же электромобилей. Кроме того, два электромобиля с аккумулятором одинаковой емкости, вероятно, не обеспечат одинаковую дальность полета, поскольку вам также потребуется учитывать, насколько легкие автомобили и какое у них сопротивление качению, что в конечном итоге приводит к тому, насколько эффективно они используют электричество.

2. Система мониторинга батареи

Аккумуляторная батарея электромобиля была бы бесполезна (и опасна) без так называемой системы мониторинга батареи или сокращенно BMS. Он выполняет чрезвычайно важную роль контроля аккумуляторной батареи и регулирования ее температуры, напряжения и тока. Это также BMS, которая дает вам оценки диапазона и состояния заряда, которые она рассчитывает на основе того, сколько тока осталось в батарее.

BMS также контролирует состояние аккумуляторной батареи, как в целом, так и каждой отдельной ячейки батареи. Более продвинутые пользователи EV также могут получить доступ к журналам BMS, в которых отслеживается производительность батареи и режимы использования. Затем их можно детально проанализировать, чтобы увидеть, как работает батарея и что можно оптимизировать.

3. Система терморегулирования

Еще одна важная роль, выполняемая BMS, — управление системой управления температурным режимом аккумуляторной батареи. Это относится ко всем электромобилям, которые могут контролировать температуру своего пакета, в том числе к большинству современных электромобилей. Транспортные средства, как ранние поколения Nissan Leaf и BMW i3, а также Renault Zoe и Volkswagen e-Golf поставлялись без тепловой защиты. управление.

Управление температурой в электромобиле работает так же, как система охлаждения вашего автомобиля внутреннего сгорания. Он основан на жидкости, которая прокачивается вокруг аккумуляторной батареи через серию шлангов и каналов с цель отвести тепло от этих жизненно важных компонентов, чтобы они могли работать лучше и иметь более длительный срок службы. жизнь.

Некоторые производители электромобилей рекомендуют проверять и замена охлаждающей жидкости каждые несколько лет, в то время как другие (например, Tesla) говорят, что это полностью герметичная система, которая не требует регулярного обслуживания.

Тепловые насосы также становятся все более распространенными в электромобилях. Эти важные элементы оборудования помогают максимально эффективно обогревать кабину, используя остаточное тепло аккумуляторной батареи и двигателя. Они также помогают с охлаждением, так как их работу можно изменить так, чтобы они могли действовать как кондиционеры.

4. Электрический двигатель

Часть оборудования, которая фактически обеспечивает движение электромобиля, — это его электродвигатель. Он преобразует электрическую энергию в механическую энергию который приводит в движение колеса.

Существует несколько типов электродвигателей, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны, но все они состоят из двух основных частей, называемых ротором и статором. Первый, по сути, является единственной движущейся частью электродвигателя, а второй, по сути, является корпус ротора, и он содержит каналы, по которым прокачивается жидкость, чтобы помочь блоку пролить нагревать.

Многие электромобили питаются от так называемого двигателя постоянного тока, который работает от постоянного тока и бывает щеточным и бесщеточным, причем последний встречается значительно чаще. Этот тип двигателя известен своим высоким выходным крутящим моментом и долговечностью, но у него есть и недостатки, такие как размер, вес и надежность (особенно в случае щеточных двигателей).

Асинхронные двигатели также довольно распространены в электромобилях и имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями постоянного тока. Они меньше, проще и проще в обслуживании, но в то же время они не могут сравниться по выходной мощности или эффективности с двигателями постоянного тока, особенно с постоянными магнитами.

В некоторых электромобилях более высокого класса также используются так называемые синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM), которые лучше других типов асинхронных двигателей с точки зрения удельной мощности и эффективности. Их самым большим недостатком является их дополнительная сложность и более высокая стоимость.

5. Передача инфекции

Электромобилям не нужна традиционная трансмиссия. Их высокий выходной крутящий момент, который достигается при очень низких оборотах, устраняет необходимость иметь несколько передач для переключения между ними по мере увеличения скорости.

Однако, поскольку электродвигатели имеют аналогичные скорости вращения (или даже выше) по сравнению с автомобилями с ДВС, им все еще нужна понижающая передача, чтобы помочь им достичь хорошего баланса между ускорением и максимальной скоростью. скорость. Дифференциалы присутствуют в электромобилях, и они работают одинаково как в автомобиле с ДВС.

Единственными современными серийными электромобилями, которые на самом деле имеют редукторную коробку передач, являются Porsche Taycan и Audi E-Tron GT, которые для своих задних двигателей имеют двухступенчатую автоматическую коробку передач. Неясно, будет ли это решение сохранено в будущем, поскольку оно подверглось критике за ненужное чрезмерное усложнение.

Другие производители не заявляли о планах внедрения подобных решений, хотя есть такие компании, как специалист по мостам Dana Incorporated в США, которые продают двухступенчатую коробку передач, предназначенную для работы с электрическим мотор.

6. Бортовое зарядное устройство

Все электромобили имеют встроенное зарядное устройство, производительность которого обычно определяет максимальную скорость зарядки автомобиля при использовании зарядного устройства переменного тока. Его роль также состоит в том, чтобы преобразовывать его в постоянный ток, который затем регулируется BMS.

Мощность бортовых зарядных устройств в электромобилях варьируется от 3,7 кВт до 22 кВт, и они также могут определять, является ли ток, проходящий через них, однофазным или трехфазным переменным током.

7. Рекуперативная тормозная система

Поскольку большинство типов электродвигателей также могут выступать в качестве генераторов электроэнергии, все электромобили имеют так называемую систему рекуперативного торможения. Это зависит исключительно от их двигателей, которые можно использовать для очистите скорость и залейте сок обратно в аккумулятор в то же время.

Это значительно увеличивает интервал замены тормозных колодок для полностью электрических и некоторых гибридных автомобилей. Это также позволяет электромобилям предлагать то, что известно как вождение одной педалью, что, по сути, означает, что водитель может как ускорять, так и тормозить. транспортное средство, использующее только педаль акселератора, поскольку, когда они полностью отрываются, транспортное средство автоматически начинает замедляться с помощью двигателя сопротивление.

8. Инверторы, преобразователи и контроллеры

Электромобили также имеют различное количество инверторов, преобразователей и контроллеров. Все это жизненно важно для правильной работы трансмиссии, поскольку помогает максимизировать мощность и эффективность за счет оптимального использования имеющегося тока.

Инверторы отвечают за преобразование постоянного тока в переменный, а преобразователи выполняют функцию преобразования. постоянный ток высокого напряжения, извлеченный из аккумуляторной батареи, в ток более низкого напряжения, который необходим транспортному средству различные системы. Контроллеры жизненно важны для распределения электроэнергии, поскольку они помогают управлять потоком электроэнергии к аккумуляторной батарее и от нее; они также делают возможным рекуперативное торможение в электромобиле.

Электромобили питаются очень по-разному

Электромобили могут иметь меньше движущихся частей по сравнению с автомобилями внутреннего сгорания, но это не значит, что они не являются сложными инженерными решениями. На самом деле, как раз наоборот, поскольку им нужен ряд систем для совместной работы, чтобы обеспечить мощность, эффективность, диапазон и надежность, которые требуются потребителям.

Прорывы и достижения в технологиях электромобилей — обычное дело, и лучше хотя бы иметь общее представление о том, как они работают и что именно улучшается. Эти знания также важны, если вы владеете электромобилем и хотите знать, как правильно его обслуживать и чем он отличается от автомобиля с ДВС.