Jak fungují elektrická auta? Objevte hlavní součásti a jejich funkce

Většina výrobců automobilů se snaží, aby jejich elektrická vozidla vypadala konvenčně, aby neodradili tradiční kupce, ale elektrická vozidla fungují zcela odlišně ve srovnání se spalovacími vozy. Jejich pohon se opírá o zcela jiné systémy než u vozidel na kapalné palivo.

To je důvod, proč automechanici obvykle odmítnou pracovat na EV, pokud nemají speciální školení. Chcete-li co nejlépe využít své zkušenosti s vlastnictvím elektromobilu, je důležité vědět, co dělá elektromobil a jaké jsou jeho hlavní součásti.

Zde jsou hlavní komponenty a systémy, které EV potřebuje ke svému provozu.

1. Balíček baterií

Jediným největším, nejtěžším a nejdražším komponentem, který se používá při výrobě elektromobilu, je jeho baterie. Jeho úlohou je uchovat značné množství elektřiny a také odolat opakovaným cyklům nabíjení a vybíjení v divoce se měnících povětrnostních podmínkách. U některých elektromobilů funguje baterie také jako konstrukční prvek podvozku vozidla.

Akumulátory pro elektromobily se skládají ze stovek jednotlivých článků propojených dohromady a jejich velikost se liší od méně než 40 kWh u menších vozidel až po více než 200 kWh v některých elektrické pickupy. GMC Hummer EV má jednu z největších baterií v oboru, sadu 205 kWh, která poskytuje uváděný dojezd 329 mil. Na druhém konci žebříčku máme Mini Cooper SE, jehož malé 32 kWh baterie dokážou na jedno nabití dojet pouze 114 mil.

Za zmínku také stojí, že výrobci uvádějí jak celkovou, tak čistou (použitelnou) kapacitu baterie, a proto někdy vidíte různé kapacity uvedené pro stejné EV. Kromě toho dva elektromobily se stejnou kapacitou baterie pravděpodobně nenabídnou stejný dojezd, protože je také potřebujete zohlednit, jak lehká jsou vozidla a jaký mají valivý odpor, což se nakonec promítá do toho, jak efektivně využívají elektřina.

2. Monitorovací systém baterie

Baterie EV by byla k ničemu (a nebezpečná) bez toho, co je známé jako systém monitorování baterie nebo zkráceně BMS. Plní extrémně důležitou roli při monitorování bateriové sady a regulaci její teploty, napětí a proudu. Je to také BMS, který vám poskytuje odhady dojezdu a stavu nabití, které vypočítává na základě toho, kolik proudu zbývá v baterii.

BMS také monitoruje stav baterie, a to jak jako celku, tak každého jednotlivého článku baterie. Pokročilejší uživatelé EV mají také přístup k protokolům BMS, které sledují výkon baterie a vzorce používání. Ty pak lze velmi podrobně analyzovat, abyste viděli, jak baterie funguje a co lze optimalizovat.

3. Systém tepelného managementu

Další důležitou rolí, kterou zastává BMS, je řízení systému řízení teploty baterie. To platí pro všechny elektromobily, které dokážou řídit teplotu balení, což zahrnuje většinu moderních elektromobilů. Vozidla jako na začátku generace Nissanu Leaf a BMW i3, stejně jako Renault Zoe a Volkswagen e-Golf, všechny byly bez teplotních řízení.

Řízení teplot v EV funguje v podstatě stejným způsobem jako chladicí systém vašeho spalovacího vozu. Spoléhá na kapalinu, která je pumpována kolem sady baterií řadou hadic a kanálů cílem je odebírat teplo z těchto životně důležitých součástí, aby mohly fungovat lépe a déle život.

Někteří výrobci EV doporučují kontrolu a výměna chladicí kapaliny každých několik let, zatímco jiní (jako Tesla) říkají, že se jedná o plně utěsněný systém, který nepotřebuje pravidelnou údržbu.

Tepelná čerpadla jsou také stále běžnější v EV. Tyto důležité součásti hardwaru pomáhají co nejúčinněji vytápět kabinu pomocí zbytkového tepla z baterie a motoru. Pomáhají také s chlazením, protože jejich chod lze obrátit, takže mohou fungovat v podstatě jako klimatizační jednotky.

4. Elektrický motor

Hardware, který ve skutečnosti zajišťuje pohon v EV, je jeho elektromotor. Přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii která pohání kola.

Existuje několik typů elektromotorů, z nichž každý má své silné a slabé stránky, ale všechny se skládají ze dvou hlavních částí nazývaných rotor a stator. První je v podstatě jedinou pohyblivou částí elektromotoru, zatímco druhá je v podstatě tou pouzdro rotoru a obsahuje kanály, kterými je kapalina čerpána, aby pomohla jednotce odlévat teplo.

Mnoho EV je poháněno tím, co je známé jako stejnosměrný motor, který běží na stejnosměrný proud a je dodáván v kartáčové a bezkomutátorové konfiguraci, přičemž ta druhá je podstatně běžnější. Tento typ motoru je známý svým vysokým točivým momentem a životností, ale má také nevýhody, jako je velikost, hmotnost a spolehlivost (zejména v případě kartáčovaných motorů).

Indukční motory jsou také docela běžné v EV a přinášejí několik výhod oproti stejnosměrným motorům. Jsou menší, jednodušší a snadněji se udržují, ale zároveň se nemohou rovnat výkonu nebo účinnosti stejnosměrných motorů, zejména těch, které používají permanentní magnety.

Některé elektromobily vyšší třídy také používají to, co je známé jako synchronní motory s permanentním magnetem (PMSM), které jsou lepší než jiné typy indukčních motorů, pokud jde o hustotu výkonu a účinnost. Jejich největší nevýhodou je větší složitost a vyšší cena.

5. Přenos

Elektromobily nepotřebují tradiční převodovku. Jejich vysoký točivý moment, který je dodáván při velmi nízkých otáčkách, neguje potřebu mít více převodových stupňů, mezi kterými je možné řadit s narůstající rychlostí.

Protože však elektromotory mají podobnou rychlost otáčení (nebo dokonce vyšší) ve srovnání s vozidly ICE, stále potřebují redukční převod, který jim pomůže dosáhnout dobré rovnováhy mezi zrychlením a vrcholem Rychlost. Diferenciály jsou v EV přítomny a fungují stejně jako ve vozidle ICE.

Jedinými moderními sériovými elektromobily, které skutečně mají převodovku s převodovkou, jsou Porsche Taycan a Audi E-Tron GT, které mají pro své zadní motory dvoustupňovou automatickou převodovku. Není jasné, zda bude toto řešení zachováno i v budoucnu, protože čelilo kritice za zbytečnou přílišnou komplikaci.

Ostatní výrobci neoznámili plány na implementaci podobných řešení, i když existují společnosti jako specialista na nápravy Dana Incorporated v USA, kteří prodávají dvoustupňovou převodovku navrženou pro práci s elektrickým motor.

6. Palubní nabíječka

Všechny elektromobily mají nějaký druh palubní nabíječky, jejíž výkon obvykle určuje maximální rychlost nabíjení vozidla při použití nabíječky AC (střídavý proud). Jeho úlohou je také převádět jej na DC (stejnosměrný proud), který je pak regulován BMS.

Výkon palubních nabíječek v EV se pohybuje od 3,7 kW do 22 kW a dokážou také zjistit, zda proud, který jimi prochází, je jednofázový nebo třífázový střídavý proud.

7. Regenerační brzdový systém

Protože většina typů elektromotorů může fungovat také jako generátory elektřiny, mají všechny elektromobily takzvaný rekuperační brzdový systém. To závisí pouze na jejich motorech, na které lze použít vyčistěte rychlost a vložte šťávu zpět do baterie ve stejnou dobu.

Tím se dramaticky prodlouží interval výměny brzdových destiček u plně elektrických a některých hybridních vozidel. Umožňuje také elektromobilům nabízet to, co je známé jako jízda jedním pedálem, což v podstatě znamená, že řidič může akcelerovat i brzdit. vozidlo používá pouze plynový pedál, protože když se zcela zvednou, vozidlo začne automaticky zpomalovat motorem odpor.

8. Invertory, konvertory a ovladače

Elektromobily mají také různý počet střídačů, konvertorů a ovladačů. To vše je životně důležité pro správný chod hnacího ústrojí, protože pomáhá maximalizovat výkon a účinnost díky optimálnímu využití dostupného proudu.

Střídače jsou zodpovědné za přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý, zatímco měniče mají za úkol převádět vysokonapěťové stejnosměrné napětí odebrané z baterie do proudu s nižším napětím, který vozidlo potřebuje k provozu různé systémy. Ovladače jsou životně důležité pro distribuci energie, protože pomáhají řídit tok elektřiny do az baterie; jsou také tím, co umožňuje regenerativní brzdění v EV.

Elektromobily jsou napájeny velmi odlišně

Elektromobily mohou mít méně pohyblivých částí ve srovnání se spalovacími vozy, ale to neznamená, že se nejedná o složité konstrukční prvky. Ve skutečnosti je tomu přesně naopak, protože potřebují řadu systémů, které budou spolupracovat, aby poskytovaly výkon, účinnost, dosah a spolehlivost, které spotřebitelé požadují.

Průlomy a pokroky v technologii EV jsou běžné a je nejlepší mít alespoň základní znalosti o tom, jak fungují a co přesně se zlepšuje. Tyto znalosti jsou také důležité, pokud vlastníte EV a máte zájem vědět, jak jej správně udržovat a jak se to liší od vozidla ICE.