Как работят електрическите коли? Открийте основните компоненти и техните функции

Повечето производители на автомобили се опитват да направят своите електрически превозни средства да изглеждат конвенционални, за да не отблъскват традиционните купувачи, но електромобилите работят доста по-различно в сравнение с автомобилите с вътрешно горене. Тяхното задвижване разчита на напълно различни системи от тези на автомобил, който работи с течно гориво.

Ето защо автомонтьорите обикновено отказват да работят върху EV, освен ако не са преминали специално обучение. Да знаете какво прави една електрическа кола и кои са нейните основни компоненти е важно, ако искате да извлечете максимума от своето преживяване като собственик на EV.

Ето основните компоненти и системи, от които едно EV трябва да работи.

1. Батерия

Единственият най-голям, най-тежък и най-скъп компонент, който се използва за направата на EV, е неговата батерия. Неговата роля е да съхранява значителни количества електроенергия и също така да издържа на повтарящи се цикли на зареждане-разреждане при изключително различни метеорологични условия. В някои електромобили батерията също действа като структурен елемент на шасито на автомобила.

EV батерийните пакети се състоят от стотици отделни клетки, свързани заедно и варират по размер от под 40 kWh в по-малките превозни средства до над 200 kWh в някои електрически пикапи. GMC Hummer EV има една от най-големите батерии в индустрията, пакет от 205 kWh, който осигурява заявен пробег от 329 мили. В другия край на скалата имаме Mini Cooper SE, чиито малки 32 kWh батерии могат да изминат само 114 мили с едно зареждане.

Също така си струва да се отбележи, че производителите цитират както общия, така и нетния (използваем) капацитет на батерията, поради което понякога виждате различни капацитети, посочени за същите електромобили. Освен това две електромобили с еднакъв капацитет на батерията вероятно няма да предложат същия обхват, тъй като вие също се нуждаете да вземе предвид колко леки са превозните средства и колко съпротивление при търкаляне имат, което в крайна сметка се изразява в това колко ефективно използват електричество.

2. Система за наблюдение на батерията

Батерията на EV би била безполезна (и опасна) без това, което е известно като система за наблюдение на батерията или накратко BMS. Той изпълнява изключително важната роля за наблюдение на батерията и регулиране на нейната температура, напрежение и ток. Освен това BMS ви дава оценки за обхвата и състоянието на зареждане, които изчислява въз основа на това колко ток остава в батерията.

BMS също така следи изправността на батерията, както като цяло, така и на всяка отделна батерия. По-напредналите потребители на EV също могат да получат достъп до регистрационните файлове на BMS, които проследяват производителността на батерията и моделите на използване. След това те могат да бъдат анализирани много подробно, за да се види как работи батерията и какво може да се оптимизира.

3. Система за термично управление

Друга важна роля на BMS е контролирането на системата за термично управление на батерията. Това важи за всички електромобили, които могат да контролират температурата на опаковката си, което включва повечето модерни електромобили. Превозни средства като ранните поколения на Nissan Leaf и BMW i3, както и Renault Zoe и Volkswagen e-Golf, всички идват без термична управление.

Управлението на температурите в EV работи почти по същия начин като охладителната система на вашия автомобил с вътрешно горене. Той разчита на течност, която се изпомпва около батерията през серия от маркучи и канали с целта да се отнеме топлината от тези жизненоважни компоненти, така че да работят по-добре и да имат по-дълъг живот живот.

Някои производители на електромобили препоръчват проверка и смяна на охлаждащата течност на всеки няколко години, докато други (като Tesla) казват, че това е напълно запечатана система, която не се нуждае от редовна поддръжка.

Термопомпите също стават все по-разпространени в електромобилите. Тези важни части от хардуера помагат за отоплението на кабината възможно най-ефективно чрез използване на остатъчната топлина от батерията и двигателя. Те също така помагат при охлаждането, тъй като работата им може да бъде обърната, така че да могат по същество да действат като климатични единици.

4. Електрически мотор

Хардуерът, който всъщност осигурява задвижването на EV, е неговият електрически мотор. Преобразува електрическата енергия в механична който задвижва колелата.

Има няколко типа електрически двигатели, всеки със своите силни и слаби страни, но всички са съставени от две основни части, наречени ротор и статор. Първият по същество е единствената движеща се част на електрическия мотор, докато вторият е по същество корпус на ротора и съдържа канали, през които се изпомпва течност, за да се помогне на модула да се разхвърли топлина.

Много електромобили се захранват от това, което е известно като постояннотоков двигател, който работи с постоянен ток и се предлага в конфигурации с четка и без четка, като последната е значително по-често срещана. Този тип мотор е известен със своя висок въртящ момент и издръжливост, но има и недостатъци, като размер, тегло и надеждност (особено в случай на двигатели с четка).

Индукционните двигатели също са доста често срещани в електромобилите и носят няколко предимства пред двигателите с постоянен ток. Те са по-малки, по-прости и по-лесни за поддръжка, но в същото време не могат да се сравняват с мощността или ефективността на двигателите с постоянен ток, особено тези, които използват постоянни магнити.

Някои електромобили от по-висок клас също използват това, което е известно като синхронни двигатели с постоянен магнит (PMSM), които са по-добри от други видове асинхронни двигатели по отношение на плътност на мощността и ефективност. Най-големият им недостатък е тяхната допълнителна сложност и по-висока цена.

5. Предаване

Електрическите превозни средства не се нуждаят от традиционна трансмисия. Техният висок въртящ момент, който се доставя при много ниски обороти в минута, отрича необходимостта от няколко предавки, които да се превключват с увеличаване на скоростта.

Въпреки това, тъй като електрическите двигатели имат подобни скорости на въртене (или дори по-високи) в сравнение с превозните средства с ICE, те все още се нуждаят от редуктор, който да им помогне да постигнат добър баланс между ускорението и върха скорост. Диференциалите присъстват в електромобилите и работят по същия начин като в превозно средство с ICE.

Единствените съвременни електрически автомобили, които всъщност имат трансмисия с предавки, са Porsche Taycan и Audi E-Tron GT, които за задните си двигатели имат двустепенна автоматична скоростна кутия. Не е ясно дали това решение ще бъде запазено в бъдеще, тъй като е изправено пред критики, че е ненужно усложняване.

Други производители не са обявили планове за внедряване на подобни решения, въпреки че има компании като такива специалист по оси Dana Incorporated в САЩ, който продава двустепенна скоростна кутия, проектирана да работи с електрически мотор.

6. Вградено зарядно устройство

Всички електромобили имат някакъв вид вградено зарядно устройство, чиято производителност обикновено диктува максималната скорост на зареждане на автомобила, когато се използва зарядно устройство с променлив ток. Неговата роля също е да преобразува това в DC (постоянен ток), който след това се регулира от BMS.

Мощността на бордовите зарядни устройства в електромобилите варира от 3,7 kW до 22 kW и те също могат да открият дали токът, който преминава през тях, е еднофазен или трифазен променлив ток.

7. Регенеративна спирачна система

Тъй като повечето видове електродвигатели могат да действат и като генератори на електричество, всички електромобили имат това, което е известно като регенеративна спирачна система. Това разчита единствено на техните двигатели, с които може да се свикне изчистете скоростта и поставете сок обратно в батерията по същото време.

Това драматично увеличава интервала за смяна на спирачните накладки за напълно електрически и някои хибридни превозни средства. Той също така позволява на електромобилите да предлагат това, което е известно като шофиране с един педал, което по същество означава, че водачът може както да ускорява, така и да спира превозно средство, използващо само педала на газта, тъй като когато се повдигнат напълно, превозното средство автоматично ще започне да намалява скоростта чрез двигателя съпротива.

8. Инвертори, преобразуватели и контролери

Електромобилите също имат различен брой инвертори, преобразуватели и контролери. Всички те са жизненоважни за правилната работа на силовото предаване, тъй като спомагат за максимизиране на мощността и ефективността чрез оптимално използване на наличния ток.

Инверторите са отговорни за преобразуването на DC в AC, докато преобразувателите имат ролята на преобразуване постоянен ток с високо напрежение, изтеглен от батерията в ток с по-ниско напрежение, от който превозното средство трябва да работи различни системи. Контролерите са жизненоважни за разпределението на енергията, тъй като помагат за управлението на потока на електроенергия към и от батерията; те също така правят регенеративното спиране възможно в EV.

Електромобилите се задвижват по много различен начин

Електрическите превозни средства може да имат по-малко движещи се части в сравнение с автомобилите с вътрешно горене, но това не означава, че не са сложни инженерни части. Всъщност точно обратното, тъй като те се нуждаят от поредица от системи, които да работят заедно, за да осигурят мощността, ефективността, обхвата и надеждността, които потребителите изискват.

Пробивите и напредъкът в EV технологиите са често срещани и е най-добре да имате поне основно разбиране за това как работят и какво точно се подобрява. Това знание също е важно, ако притежавате EV и се интересувате да знаете как правилно да го поддържате и как това се различава от превозно средство с ICE.