Čeprav so električna vozila od zunaj morda videti kot običajni avtomobili, dejansko delujejo precej drugače kot vozila z motorjem z notranjim izgorevanjem.
Večina proizvajalcev avtomobilov se trudi, da bi njihova električna vozila izgledala konvencionalno, da ne bi odtujila tradicionalnih kupcev, vendar električna vozila delujejo precej drugače kot avtomobili z notranjim zgorevanjem. Njihov pogon sloni na popolnoma drugačnih sistemih kot pri vozilu na tekoče gorivo.
Zato bodo avtomehaniki običajno zavrnili delo na EV, razen če so imeli posebno usposabljanje. Če želite kar najbolje izkoristiti svojo lastniško izkušnjo električnega vozila, je pomembno vedeti, zakaj gre električni avtomobil in katere so njegove glavne komponente.
Tukaj so glavne komponente in sistemi, ki jih mora EV uporabljati.
1. Baterijski paket
Največja, najtežja in najdražja komponenta, ki je vključena v izdelavo EV, je baterija. Njegova vloga je shranjevanje znatnih količin električne energije in tudi vzdrži ponavljajoče se cikle polnjenja in praznjenja v zelo različnih vremenskih razmerah. Pri nekaterih električnih vozilih baterijski paket deluje tudi kot strukturni člen šasije vozila.
Baterije za električna vozila so sestavljene iz več sto posameznih celic, povezanih skupaj, in se razlikujejo po velikosti od manj kot 40 kWh pri manjših vozilih do več kot 200 kWh pri nekaterih električni tovornjaki. GMC Hummer EV ima eno največjih baterij v industriji, paket 205 kWh, ki zagotavlja zahtevani doseg 329 milj. Na drugem koncu lestvice je Mini Cooper SE, katerega majhne baterije z zmogljivostjo 32 kWh zmorejo le 114 milj z enim polnjenjem.
Omeniti velja tudi, da proizvajalci navajajo tako skupno kot neto (uporabno) kapaciteto baterije, zaradi česar včasih vidite različne zmogljivosti, navedene za ista električna vozila. Poleg tega dva električna vozila z baterijo enake zmogljivosti verjetno ne bosta nudila enakega dosega, saj ga potrebujete tudi vi upoštevati, kako lahka so vozila in kolikšen kotalni upor imajo, kar se na koncu odraža v tem, kako učinkovito uporabljajo elektrika.
2. Sistem za nadzor baterije
Akumulator EV bi bil neuporaben (in nevaren) brez tako imenovanega sistema za spremljanje akumulatorja ali na kratko BMS. Služi izjemno pomembni vlogi nadzora baterije in uravnavanja njene temperature, napetosti in toka. BMS je tudi tisti, ki vam poda ocene dosega in stanja napolnjenosti, ki jih izračuna na podlagi preostalega toka v bateriji.
BMS spremlja tudi zdravje baterijskega paketa, tako kot celote in vsake posamezne baterijske celice. Naprednejši uporabniki električnih vozil lahko dostopajo tudi do dnevnikov BMS, ki spremljajo delovanje baterije in vzorce uporabe. Te je nato mogoče zelo podrobno analizirati, da vidimo, kako baterija deluje in kaj je mogoče optimizirati.
3. Sistem toplotnega upravljanja
Druga pomembna vloga, ki jo ima BMS, je nadzor nad sistemom za upravljanje toplote baterije. To velja za vsa električna vozila, ki lahko nadzorujejo temperaturo svojega paketa, kar vključuje večino sodobnih električnih vozil. Vozila, kot so zgodnja generacije nissana leafa in BMW i3 ter renaulta zoe in volkswagna e-golfa so bile vse brez toplotne upravljanje.
Upravljanje temperatur v EV deluje skoraj enako kot hladilni sistem vašega avtomobila z notranjim zgorevanjem. Zanaša se na tekočino, ki se črpa po baterijskem paketu skozi vrsto cevi in kanalov cilj odvzema toplote tem vitalnim komponentam, tako da lahko delujejo bolje in imajo daljšo življenjsko dobo življenje.
Nekateri proizvajalci električnih vozil priporočajo preverjanje in menjava hladilne tekočine vsakih nekaj let, medtem ko drugi (kot je Tesla) pravijo, da je to popolnoma zaprt sistem, ki ne potrebuje rednega vzdrževanja.
Toplotne črpalke so vse pogostejše tudi v električnih vozilih. Ti pomembni kosi strojne opreme pomagajo čim bolj učinkovito ogrevati kabino z uporabo preostale toplote iz akumulatorja in motorja. Pomagajo tudi pri hlajenju, saj je njihovo delovanje mogoče obrniti, tako da lahko v bistvu delujejo kot klimatske naprave.
4. Električni motor
Kos strojne opreme, ki dejansko zagotavlja pogon v EV, je njegov električni motor. Pretvarja električno energijo v mehansko ki poganja kolesa.
Obstaja več vrst elektromotorjev, vsak ima svoje prednosti in slabosti, vendar so vsi sestavljeni iz dveh glavnih delov, imenovanih rotor in stator. Prvi je v bistvu edini gibljivi del elektromotorja, medtem ko je drugi v bistvu ohišje rotorja in vsebuje kanale, skozi katere se prečrpava tekočina, ki pomaga pri odvajanju enote toplota.
Številna električna vozila poganja tako imenovani enosmerni motor, ki deluje na enosmerni tok in je na voljo v konfiguracijah s krtačkami in brez krtačk, pri čemer je slednji precej pogostejši. Ta vrsta motorja je znana po visokem izhodnem navoru in vzdržljivosti, vendar ima tudi slabosti, kot so velikost, teža in zanesljivost (zlasti v primeru krtačenih motorjev).
Indukcijski motorji so prav tako precej pogosti v električnih vozilih in prinašajo številne prednosti pred enosmernimi motorji. So manjši, enostavnejši in lažji za vzdrževanje, hkrati pa se ne morejo kosati z izhodno močjo ali učinkovitostjo enosmernih motorjev, še posebej tistih, ki uporabljajo trajne magnete.
Nekatera električna vozila višjega razreda uporabljajo tudi tako imenovane sinhrone motorje s trajnimi magneti (PMSM), ki so glede gostote moči in učinkovitosti boljši od drugih vrst indukcijskih motorjev. Njihova največja slabost je njihova dodatna zapletenost in višji stroški.
5. Prenos
Električna vozila ne potrebujejo tradicionalnega menjalnika. Njihov visok izhodni navor, ki se zagotavlja pri zelo nizkih vrtljajih, izniči potrebo po več prestavah za menjavanje med naraščanjem hitrosti.
Ker pa imajo električni motorji podobne vrtilne hitrosti (ali celo višje) v primerjavi z vozili na ICE, še vedno potrebujejo reduktor, ki jim pomaga doseči dobro ravnovesje med pospeševanjem in vrhom hitrost. Diferenciali so prisotni v električnih vozilih in delujejo enako kot v vozilu ICE.
Edina sodobna serijska električna vozila, ki imajo dejansko prestavni menjalnik, sta Porsche Taycan in Audi E-Tron GT, ki imata za svoje zadnje motorje dvostopenjski avtomatski menjalnik. Ni jasno, ali se bo ta rešitev obdržala tudi v prihodnje, saj je naletela na kritike, da je po nepotrebnem preveč zapletena.
Drugi proizvajalci niso objavili načrtov za izvedbo podobnih rešitev, čeprav obstajajo podjetja, kot so specialist za osi Dana Incorporated v ZDA, ki prodaja dvostopenjski menjalnik, zasnovan za delo z električnim motor.
6. Vgrajen polnilec
Vsa električna vozila imajo neke vrste vgrajen polnilnik, katerega zmogljivost običajno narekuje največjo stopnjo napolnjenosti vozila pri uporabi polnilnika AC (izmenični tok). Njegova vloga je tudi, da ga pretvori v enosmerni tok (DC), ki ga nato regulira BMS.
Moč vgrajenih polnilnikov v električnih vozilih sega od 3,7 kW do 22 kW, zaznajo pa lahko tudi, ali je tok, ki teče skozi njih, enofazni ali trifazni izmenični tok.
7. Regenerativni zavorni sistem
Ker lahko večina vrst elektromotorjev deluje tudi kot generator električne energije, imajo vsa električna vozila tako imenovani regenerativni zavorni sistem. To je odvisno izključno od njihovih motorjev, ki jih je mogoče navaditi zmanjšajte hitrost in vstavite sok nazaj v baterijo ob istem času.
To dramatično poveča interval menjave zavornih ploščic za popolnoma električna in nekatera hibridna vozila. Prav tako omogoča električnim vozilom, da ponujajo tako imenovano vožnjo z enim pedalom, kar v bistvu pomeni, da lahko voznik tako pospešuje kot zavira. vozila, ki uporabljajo le pedal za plin, saj ko se popolnoma dvignejo, bo vozilo samodejno začelo zavirati z motorjem odpornost.
8. Inverterji, pretvorniki in krmilniki
EV ima tudi različno število pretvornikov, pretvornikov in krmilnikov. Vsi ti so ključni za pravilno delovanje pogonskega sklopa, saj pomagajo povečati moč in učinkovitost z optimalno uporabo razpoložljivega toka.
Inverterji so odgovorni za pretvorbo DC v AC, medtem ko imajo pretvorniki vlogo pretvorbe visokonapetostni enosmerni tok, ki se črpa iz akumulatorskega sklopa v nizkonapetostni tok, ki ga vozilo potrebuje različne sisteme. Krmilniki so ključnega pomena za distribucijo električne energije, saj pomagajo upravljati pretok električne energije v baterijski sklop in iz njega; so tudi tisto, kar omogoča regenerativno zaviranje v EV.
Električna vozila se poganjajo zelo različno
Električna vozila imajo morda manj gibljivih delov v primerjavi z avtomobili z notranjim zgorevanjem, vendar to ne pomeni, da niso zapleteni deli inženiringa. Ravno nasprotno, saj potrebujejo vrsto sistemov, ki delujejo skupaj, da bi zagotovili moč, učinkovitost, doseg in zanesljivost, ki jo zahtevajo potrošniki.
Preboji in napredek v tehnologiji električnih vozil so pogosti in najbolje je imeti vsaj osnovno razumevanje njihovega delovanja in kaj natančno se izboljšuje. To znanje je pomembno tudi, če imate EV in vas zanima, kako ga pravilno vzdrževati in kako se to razlikuje od vozila z motorjem ICE.