Как устроен современный электромобиль

В наши дни много говорят об электромобилях и их преимуществах. По сравнению с конкурентами с бензиновыми или дизельными двигателями, они имеют гораздо более низкий уровень шума и меньшие эксплуатационные расходы.

Согласно источникам, правительства более чем десятка штатов, во главе с Калифорнией с ее многомиллиардной покупательной способностью, подталкивают автопроизводителей к разработке полностью электрических автомобилей. Электромобили — это будущее.

Как работают электромобили?

Полностью электрические автомобили, также называемые аккумуляторными электромобилями (или просто электромобилями), имеют электродвигатель вместо двигателя внутреннего сгорания. Автомобиль использует большую тяговую батарею для питания электродвигателя и должен быть подключен к электрической розетке или зарядному устройству, также называемому EVSE (Electric Vehicle Power Equipment). Благодаря тому, что автомобиль работает на электричестве, он не выбрасывает выхлопные газы из выхлопной трубы. В нем также отсутствуют типичные компоненты автомобилей, работающих на жидком топливе, такие как топливный бак, топливопровод и топливный насос.

Каковы основные компоненты электромобиля?

Электрический двигатель

Электрический двигатель приводит в движение колеса автомобиля, а если используются два двигателя, по одному на каждой оси, то электромобили могут иметь и полный привод. Например, Jaguar I-Pace имеет два электромотора и полный привод, а Nissan Leaf — один электромотор и полный привод.

В современных электромобилях в основном используются два типа двигателей: асинхронные двигатели переменного тока и двигатели с постоянными магнитами.

Их основные отличия заключаются в следующем:

В асинхронных двигателях переменного тока используются многослойные стальные пластины с заглубленными периферийными проводниками. Они больше подходят для мощных электромобилей, так как могут вырабатывать большую мощность.

Для двигателей с постоянными магнитами требуются редкоземельные металлы. В целом, они более эффективны.

Они потребляют примерно одинаковое количество энергии, а в двигателях переменного и постоянного тока используются новейшие технологии для повышения производительности и эффективности.

Tesla использует асинхронный двигатель переменного тока для своих Model S и Model X. Оба автомобиля — большие и мощные. Для Model 3 она перешла на двигатель с постоянными магнитами, который легче и эффективнее.

Аккумулятор

Батареи обычно устанавливаются низко в автомобиле, в некоторых случаях почти до земли. Это помогает поддерживать центр тяжести автомобиля низко, что обеспечивает его устойчивость на поворотах. Однако батареи тяжелые, поэтому большинство электромобилей намного тяжелее обычных автомобилей. Например, Audi e-tron весит 1 000 килограммов, а Ford Fiesta — 1 000 килограммов.

На заре электромобилей эти батареи были свинцово-кислотными, но в современных электромобилях используются литий-ионные батареи, которые могут хранить гораздо больше энергии.

Электромобили также часто оснащаются вспомогательным аккумулятором для питания автомобиля. Это означает, что информационно-развлекательная система и фары автомобиля будут работать, если основной аккумулятор перестанет подавать энергию.

Электромобили подвержены влиянию погоды больше, чем любой другой вид транспортных средств. В холодную погоду запас хода вашего автомобиля, скорее всего, будет значительно меньше, чем в теплые месяцы.

Рекуперативное торможение

Электромобили могут восстанавливать часть энергии, обычно теряемой при торможении, и возвращать ее в основной аккумулятор для увеличения дальности хода. На практике возникает ощущение, что автомобиль тормозит, как только вы нажимаете на педаль газа. В большинстве электромобилей степень этого эффекта можно регулировать.

Зарядка

Большинство электрических и гибридных автомобилей для зарядки необходимо подключать к обычной бытовой розетке, настенному зарядному устройству или быстрому зарядному устройству, которые часто можно найти на станциях техобслуживания на автомагистралях или в крупных городах. В будущем больше не нужно будет подключать электромобиль к розетке, чтобы зарядить его. Вместо этого вы поедете в специальное место, и автомобиль будет заряжаться беспроводным способом [04] с помощью процесса, называемого индукционной зарядкой.

Блок управления

Электромобили также оснащены контроллером, который определяет количество энергии, передаваемой от батарей к электродвигателю. Если бы контроллер работал как выключатель света и был постоянно включен или выключен, поддерживать скорость было бы практически невозможно. Для этого контроллер подает электричество на электродвигатель тысячи раз в секунду, в зависимости от положения педали акселератора, чтобы имитировать вождение обычного автомобиля. Однако электромобили обычно очень хорошо разгоняются, потому что весь крутящий момент — или сила тяги — становится доступным, как только нога снимается с педали газа.

Автомобили на топливных элементах

Некоторые электромобили получают энергию от водородных топливных элементов, и такие автомобили часто называют просто автомобилями на топливных элементах. В настоящее время существует множество различных типов водородных топливных элементов, но большинство из них работают по одному и тому же принципу, объединяя водород и кислород для получения электроэнергии и воды. Toyota Mirai и Hyundai Nexo — два примера автомобилей на водородных топливных элементах.

В чем разница между электромобилем и бензиновым или дизельным автомобилем?

Передача

Подключаемые электромобили также не нуждаются в трансмиссии. Это происходит потому, что, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, 100% крутящего момента электродвигателя доступны на очень низких скоростях, поэтому нет необходимости в многочисленных передачах. В двигателях внутреннего сгорания необходимый крутящий момент доступен только в узком диапазоне оборотов. Поэтому коробка передач необходима для поддержания оборотов двигателя на требуемом уровне мощности и эффективности. В современных электромобилях используется одинарная понижающая передача. От остановки до максимальной скорости они всегда имеют одинаковую скорость. Именно так работают аккумуляторные электромобили.

Заправка и зарядка

Процесс заправки электромобилей принципиально отличается от процесса заправки обычных автомобилей.

В случае дизельных или бензиновых автомобилей владелец едет на заправочную станцию и заправляется жидким топливом.

В случае аккумуляторных электромобилей владелец подключает автомобиль к электросети в определенных пунктах зарядки для зарядки аккумулятора. В зависимости от типа зарядной станции и размера батареи электромобиля, зарядка может занять от получаса до 8 часов. Это зависит от типа зарядной станции. Время автономной работы электромобиля также зависит от многих факторов. Большинство людей заряжают свой электромобиль каждый день на зарядной станции второго уровня и каждый день выезжают из дома с полностью заряженным аккумулятором.

Вредные выбросы

Согласно источникам, электромобили не выделяют парниковых газов, но работают на электричестве. Производство электроэнергии из ископаемого топлива связано с выбросами CO2.

В целом, электромобили имеют низкий уровень выбросов в течение всего срока службы по сравнению с обычными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания. В будущем доля «зеленой» энергии, например, использование солнечных батарей, также будет увеличиваться, что приведет к дальнейшему снижению выбросов загрязняющих веществ от электромобилей.

Заключение:

Вкратце, основа электромобиля заключается в том, что владелец подключает его к сети, чтобы зарядить аккумулятор, который питает электродвигатель, приводящий в движение колеса через односкоростную трансмиссию. В автомобилях с обычным двигателем владелец заполняет топливный бак, который приводит в действие двигатель внутреннего сгорания, передающий мощность на многоступенчатую коробку передач, которая, в свою очередь, приводит в движение колеса. Это требует смазки и возможной замены тысяч движущихся частей, что очень отличается и является более сложным, чем простая и более эффективная трансмиссия электромобиля.