Miten sähköautot toimivat? Tutustu tärkeimpiin osiin ja niiden toimintoihin

Useimmat autonvalmistajat yrittävät saada sähköautonsa näyttämään perinteisiltä, ​​jotta ne eivät vieraannuttaisi perinteisiä ostajia, mutta sähköautot toimivat aivan eri tavalla kuin polttomoottoriautot. Niiden käyttövoima perustuu täysin erilaisiin järjestelmiin kuin nestemäisellä polttoaineella toimivan ajoneuvon.

Tästä syystä automekaanikot kieltäytyvät yleensä työskentelemästä sähköauton parissa, elleivät he ole saaneet erityiskoulutusta. On tärkeää tietää, mikä saa sähköauton toimimaan ja mitkä ovat sen pääkomponentit, jos haluat saada kaiken irti sähköauton omistamisesta.

Tässä ovat tärkeimmät komponentit ja järjestelmät, jotka sähköauton on käytettävä.

1. Akkupaketti

Suurin, raskain ja kallein komponentti, joka sähköauton valmistukseen menee, on sen akku. Sen tehtävänä on varastoida merkittäviä määriä sähköä ja kestää myös toistuvia lataus-purkausjaksoja hurjasti vaihtelevissa sääolosuhteissa. Joissakin sähköautoissa akku toimii myös ajoneuvon alustan rakenneosana.

Sähköajoneuvojen akut koostuvat sadoista yksittäisistä kennoista, jotka on liitetty toisiinsa, ja niiden koko vaihtelee pienempien ajoneuvojen alle 40 kWh: sta yli 200 kWh: iin joissakin. sähköiset lava-autot. GMC Hummer EV: ssä on yksi alan suurimmista akuista, 205 kWh: n pakkaus, jonka väitetty toimintasäde on 329 mailia. Asteikon toisessa päässä on Mini Cooper SE, jonka pienet 32 ​​kWh: n akut kestävät vain 114 mailia yhdellä latauksella.

On myös syytä huomata, että valmistajat ilmoittavat sekä akun kokonais- että nettokapasiteetin, minkä vuoksi joskus näet erilaisia samoille sähköautoille lueteltuja kapasiteettia. Lisäksi kaksi sähköautoa, joissa on sama akku, eivät todennäköisesti tarjoa samaa kantamaa, koska tarvitset myös ottaa huomioon, kuinka kevyitä ajoneuvot ovat ja kuinka suuri vierintävastus niillä on, mikä viime kädessä osoittaa, kuinka tehokkaasti ne käyttävät sähköä.

2. Akun valvontajärjestelmä

Sähköauton akkupaketti olisi hyödytön (ja vaarallinen) ilman niin kutsuttua akun valvontajärjestelmää tai BMS: ää. Sillä on erittäin tärkeä rooli akun valvonnassa ja sen lämpötilan, jännitteen ja virran säätelyssä. Se on myös BMS, joka antaa sinulle kantama- ja lataustilaarviot, jotka se laskee sen perusteella, kuinka paljon virtaa on jäljellä akussa.

BMS myös tarkkailee akun kuntoa sekä kokonaisuutena että kunkin yksittäisen akkukennon kuntoa. Edistyneemmät sähköajoneuvojen käyttäjät voivat myös käyttää BMS: n lokeja, jotka seuraavat akun suorituskykyä ja käyttötapoja. Näitä voidaan sitten analysoida hyvin yksityiskohtaisesti nähdäkseen, kuinka akku toimii ja mitä voidaan optimoida.

3. Lämmönhallintajärjestelmä

Toinen BMS: n tärkeä rooli on akun lämmönhallintajärjestelmän ohjaus. Tämä koskee kaikkia sähköautoja, jotka voivat ohjata pakkauslämpötilaansa, mukaan lukien useimmat nykyaikaiset sähköautot. Ajoneuvot kuten aikaisin sukupolvet Nissan Leaf ja BMW i3 sekä Renault Zoe ja Volkswagen e-Golf tulivat kaikki ilman lämpöä hallinta.

Sähköauton lämpötilojen hallinta toimii pitkälti samalla tavalla kuin polttomoottoriautosi jäähdytysjärjestelmä. Se perustuu nesteeseen, jota pumpataan akun ympärille useiden letkujen ja kanavien kautta Tavoitteena on ottaa lämpö pois näistä tärkeistä komponenteista, jotta ne voivat toimia paremmin ja kestää kauemmin elämää.

Jotkut sähköautojen valmistajat suosittelevat tarkistamaan ja jäähdytysnesteen vaihto muutaman vuoden välein, kun taas toiset (kuten Tesla) sanovat, että tämä on täysin suljettu järjestelmä, joka ei tarvitse säännöllistä huoltoa.

Lämpöpumput ovat myös yleistymässä sähköautoissa. Nämä tärkeät laitteiston osat auttavat lämmittämään ohjaamon mahdollisimman tehokkaasti käyttämällä akun ja moottorin jäännöslämpöä. Ne auttavat myös jäähdytyksessä, koska niiden toiminta voidaan kääntää niin, että ne voivat toimia olennaisesti ilmastointiyksiköinä.

4. Sähkömoottori

Laitteisto, joka todella tarjoaa käyttövoimaa sähköautossa, on sen sähkömoottori. Se muuttaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi joka ajaa pyöriä.

Sähkömoottoreita on useita tyyppejä, joista jokaisella on omat vahvuutensa ja heikkoutensa, mutta kaikki koostuvat kahdesta suuresta osasta, joita kutsutaan roottoriksi ja staattoriksi. Edellinen on olennaisesti sähkömoottorin ainoa liikkuva osa, kun taas jälkimmäinen on olennaisesti sähkömoottorin liikkuva osa roottorin kotelo, ja se sisältää kanavia, joiden läpi nestettä pumpataan yksikön auttamiseksi lämpöä.

Monet sähköautot saavat virtansa DC-moottorista, joka toimii tasavirralla ja on saatavana harjattuina ja harjattomina kokoonpanoina, joista jälkimmäinen on huomattavasti yleisempi. Tämäntyyppinen moottori tunnetaan korkeasta vääntömomentistaan ​​ja kestävyydestään, mutta sillä on myös huonoja puolia, kuten koko, paino ja luotettavuus (etenkin harjattujen moottoreiden tapauksessa).

Induktiomoottorit ovat myös melko yleisiä sähköautoissa, ja niillä on useita etuja tasavirtamoottoreihin verrattuna. Ne ovat pienempiä, yksinkertaisempia ja helpompia huoltaa, mutta samaan aikaan ne eivät vastaa tasavirtamoottoreiden tehoa tai hyötysuhdetta, etenkään kestomagneetteja käyttävien moottoreiden tehoa tai hyötysuhdetta.

Joissakin korkealaatuisissa sähköautoissa käytetään myös niin kutsuttuja kestomagneettisynkronimoottoreita (PMSM), jotka ovat tehotiheyden ja hyötysuhteen suhteen parempia kuin muun tyyppiset induktiomoottorit. Niiden suurin haittapuoli on niiden monimutkaisuus ja korkeammat kustannukset.

5. Tarttuminen

Sähköautot eivät tarvitse perinteistä vaihteistoa. Niiden korkea vääntömomentti, joka toimitetaan erittäin alhaisilla kierrosluvuilla, tekee tyhjäksi tarpeen vaihtaa vaihdetta nopeuden kasvaessa.

Koska sähkömoottoreilla on kuitenkin samanlaiset pyörimisnopeudet (tai jopa suuremmat) kuin ICE-ajoneuvoissa, he tarvitsevat edelleen alennusvaihdetta, joka auttaa heitä saavuttamaan hyvän tasapainon kiihtyvyyden ja huipputason välillä nopeus. Sähköautoissa on eroja, ja ne toimivat samalla tavalla kuin ICE-ajoneuvossa.

Ainoat nykyaikaiset tuotantokäyttöiset sähköautot, joissa on vaihdelaatikko, ovat Porsche Taycan ja Audi E-Tron GT, joiden takamoottoreissa on kaksinopeuksinen automaattivaihteisto. Ei ole selvää, säilytetäänkö tämä ratkaisu jatkossa, sillä sitä on kritisoitu tarpeettomasta ylimonimutkaisuudesta.

Muut valmistajat eivät ole ilmoittaneet suunnitelmistaan ​​toteuttaa vastaavia ratkaisuja, vaikka on sellaisia ​​yrityksiä akselin asiantuntija Dana Incorporated Yhdysvalloissa, joka myy kaksinopeuksista vaihteistoa, joka on suunniteltu toimimaan sähkömoottorin kanssa moottori.

6. Sisäänrakennettu laturi

Kaikissa sähköautoissa on jonkinlainen sisäänrakennettu laturi, jonka suorituskyky yleensä sanelee ajoneuvon maksimilatausnopeuden käytettäessä AC (vaihtovirta) laturia. Sen tehtävänä on myös muuntaa se tasavirraksi (tasavirraksi), jota sitten säätelee BMS.

Sähköautojen sisäisten laturien teho vaihtelee 3,7 kW: sta 22 kW: iin, ja ne pystyvät myös havaitsemaan, onko niiden läpi kulkeva virta yksi- vai kolmivaiheinen vaihtovirta.

7. Regeneratiivinen jarrujärjestelmä

Koska useimmat sähkömoottorityypit voivat toimia myös sähkögeneraattoreina, kaikissa sähköautoissa on ns. regeneratiivinen jarrujärjestelmä. Tämä perustuu yksinomaan heidän moottoreihinsa, joita voidaan käyttää hankaa nopeus pois ja laita mehu takaisin akkuun samaan aikaan.

Tämä pidentää dramaattisesti jarrupalojen vaihtoväliä täyssähköautoissa ja joissakin hybridiautoissa. Sen avulla sähköautot voivat myös tarjota niin sanottua yhden polkimen ajoa, mikä tarkoittaa käytännössä sitä, että kuljettaja pystyy sekä kiihdyttämään että jarruttamaan ajoneuvoa käyttämällä vain kaasupoljinta, koska kun ne nousevat kokonaan, ajoneuvo alkaa automaattisesti hidastaa moottorin avulla vastus.

8. Invertterit, muuntimet ja ohjaimet

Sähköautoissa on myös vaihteleva määrä inverttereitä, muuntajia ja ohjaimia. Nämä kaikki ovat elintärkeitä voimansiirron oikean toiminnan kannalta, koska ne auttavat maksimoimaan tehon ja tehokkuuden käyttämällä käytettävissä olevaa virtaa optimaalisesti.

Invertterit ovat vastuussa DC: n muuntamisesta AC: ksi, kun taas muuntimien tehtävänä on muuntaminen akusta vedetty korkeajännitetasavirta alhaisemman jännitteen virraksi, jota ajoneuvo tarvitsee toimiakseen erilaisia ​​järjestelmiä. Ohjaimet ovat elintärkeitä virranjakelussa, koska ne auttavat hallitsemaan sähkövirtaa akulle ja akusta; ne tekevät myös hyötyjarrutuksen mahdolliseksi sähköautossa.

Sähköautot toimivat hyvin eri tavalla

Sähköajoneuvoissa voi olla vähemmän liikkuvia osia verrattuna polttomoottoriautoihin, mutta se ei tarkoita, etteivätkö ne olisi monimutkaisia ​​teknisiä osia. Itse asiassa päinvastoin, koska ne tarvitsevat joukon järjestelmiä toimiakseen yhdessä, jotta ne tarjoavat kuluttajien vaatiman tehon, tehokkuuden, kantaman ja luotettavuuden.

EV-tekniikan läpimurrot ja edistysaskeleet ovat yleisiä, ja on parasta, että sinulla on ainakin perusymmärrys siitä, miten ne toimivat ja mitä parannetaan. Tämä tieto on tärkeää myös, jos omistat sähköauton ja olet kiinnostunut tietämään, kuinka sitä huolletaan oikein ja miten se eroaa ICE-ajoneuvosta.