Як працює електромобіль
По-перше, технологія електромобілів, яка буде тут описуватися, стосуватиметься тільки чисто електричних версій, хоча можна сказати, що деякі гібридні і автомобілі на паливних елементах також можуть називатися електричними.
Друге, що потрібно відзначити, це те, що електромобілі, незважаючи на їх силові агрегати і деякі допоміжні компоненти, цілком звичайні автомобілі. Насправді, принцип роботи таких автомобілів як Nissan Leaf. Tesla Model S. Ford Focus EV, Honda Fit EV і інших здасться знайомим тим, хто їздив на авто з автоматичною коробкою передач.
Їх унікальність полягає в тому, що в них, звичайно ж, немає ніякого двигуна внутрішнього згоряння, а замість нього вони використовують електрику.
Серцем електромобіля є акумулятор, контролер і двигун. Підозріло, що в цьому списку відсутній багатошвидкісна коробка передач.
Електромобілі можуть бути перероблені з вже існуючого звичайного автомобіля або розроблені з нуля. Правда вони були розхвалив своїми шанувальниками як «майбутнє» автомобілів, яке могло б запропонувати набагато більшу складність і вишуканість, але це вірно лише частково. Насправді, їх основи досить прості, і це те, на чому ми тут зосередимося.
ПРИСТРІЙ
Електромобілі вже мали тріумф сто років тому, в перші десятиліття 20 століття, але в тих електромобілях використовувалися набагато важчі і менш потужні акумулятори та їм не вистачало сьогоднішніх комп'ютерних систем управління і сучасних технологій безпеки.
Відмінною рисою нових електромобілів є їх «Системи акумулювання енергії» ( "Energy Storage Systems" ESS) - літій-іонні акумулятори.
Інші автовиробники, підлаштовують літій-іонні акумулятори під себе, але зараз, у цілому, всі вони використовують енергію літій-іонних акумуляторів.
Швидкість зарядки таких батарей залежить від того, скільки накопиченої енергії кіловат-годин має блок, наскільки потужне бортове зарядний пристрій і від того, яка кількість енергії надходить з мережі, до якої підключений автомобіль.
Крім того, у всіх електромобілів є рекуперативного гальмування, яке захоплює енергію при гальмуванні і направляє її назад в акумулятор. На жаль, енергії, яка повернулася, недостатньо для того, щоб привести автомобіль в рух, а значить (незважаючи на деякі чутки), немає такого електромобіля, який би працював за принципом «вічного двигуна».
Тому для підзарядки електромобіль можна підключити до стандартної американської 120-вольтової мережі або ж будь-який інший електромережі в світі, але це найповільніший спосіб. Навіть підзарядка середньорозмірний 16 кВт-ної батареї Mitsubishi i-MiEV може займати до 20 годин. Повністю розряджена батарея Model S потужністю 85 кВт буде заряджатися кілька днів, якщо підключити її до звичайної електромережі.
Таким чином, поки деякі задовольняються 120 вольт, є просте пристосування з чудернацькою назвою «Electric Vehicle Supply Equipment» на 240 вольт. Такі блоки варіюються в ціні від кількох сотень доларів до кількох тисяч, відрізняються вони силою струму, тим самим змінюючи фактичну потужність і швидкість зарядки.
І все ж зарядка від домашньої електромережі змінного струму не так проста, як здається, навіть якщо ви знайшли найпотужніший EVSE який тільки є в продажу.
Виробники встановили максимальний поріг потужності, яку може приймати електромобіль, і цим перешкодою є бортове зарядний пристрій, через яке, як через соломинку, електромобіль намагається «всмоктувати» енергію.
Крім цього, в разі необхідності, є громадські швидкі зарядні станції DC, потужністю зазвичай 480 вольт, хоча спеціальна зарядна станція Tesla Supercharger більш еффектівна- вона може заповнити 80% заряду всього за 20 хвилин. Деякі електромобілі можуть приймати DC (Direct Current- «постійний струм») і обійти перехід від 120 вольт на 240, які також відомі як рівень 1 і рівень 2.
В батарею також вбудовано програмне забезпечення Battery Management System (BMS), яка контролює витрату енергії і зарядку. Літій-іонні акумулятори потребують такої програмі, і саме вона не дозволила ще жодної батареї швидко витратити весь свій потенціал.
З одного боку, система запобігає повний розряд часток, з іншого боку надлишок енергії. Мета полягає в тому, щоб створити максимальний термін придатності (набагато більше, ніж у батареї в ноутбуці і не менше, ніж тривалість життя двигуна внутрішнього згоряння, хоча деякий відсоток збереження енергії з часом буде втрачатися).
Інженери консервативних поглядів можуть стверджувати, що акумулятор має певну кількість енергії, яке може надходити до тих пір, поки батарея не розрядиться повністю. Насправді, якщо заряд електромобіля вже на нулі, то у нього все ще досить енергії, щоб керувати автомобілем, але це обов'язково позначиться на її довговічності.
Для кращої роботи акумуляторів, також як і людям потрібно підтримка постійної оптимальної температури. Звичайно, вони зможуть працювати як жарким літом, так і холодною зимою, але запас ходу від цього трохи погіршиться. Крім того, виробники можуть охолодити або підігріти пристрої для регулювання температури. Вважається, що краще, або принаймні, дешевше, використовувати рідке охолодження, але деякі транспортні засоби обходяться і без нього.
КОНТРОЛЛЕР
Простими словами, контролер це прилад, що з'єднує акумулятор і електродвигун, який приводить в роботу колеса. Так як літій-іонні технології вважаються «hi-tech», то це може бути ще одним аргументом на користь нових електромобілів з мікропроцесорним управлінням.
Насправді, для управління контролером є педаль акселератора, яка по суті те ж саме, що і педаль газу в автомобілі з двигуном внутрішнього згоряння. Працює вона за принципом реостата, який регулює світло в будинку.
Педаль кріпиться до особливого типу резистора, потенціометра, який в кінцевому підсумку поступово посилає невелику кількість змінного струму контролера.
Контролер, в свою чергу, визначає скільки струму потрібно подати від акумулятора в двигун. Насправді від транзисторів йдуть потоки імпульсів, а не один безперервний потік. Імпульси надходять з переменностью 1500 в секунду.
У більшості сучасних автомобілів, які використовують потужні двигуни змінного струму, контролер також змінює полярність акумулятора з постійним струмом в змінний.
В кінцевому рахунку, частота переданої контролером енергії від акумулятора визначає потужність двигуна. І, як ви напевно, знаєте, що обертається двигун приводить в рух автомобіль.
Циліндричний двигун складається з статора, який нерухомо закріплений і отримує змінний струм для створення магнітного поля. Усередині статора ротор, який обертається на вихідному валу.
Він приймає крутний силу і обертає механізм, який потім механічно направляється до осі колеса.
Крім того, електродвигун робить набагато більше, ніж просто призводить до рух-він заряджає, і він також відомий під назвою «двигун-генератор». Так, вищезгадане «рекуперативного гальмування» з'являється при гальмуванні коли двигун виступає в якості генератора і відправляє енергію назад в акумулятор. Ця перевага невикористання двигуна внутрішнього згоряння в електромобілі.
Електромобіль може мати один або кілька електродвигунів. Деякі компанії міркували про те, щоб розміщувати їх прямо в колесах, але такі колісні двигуни мають свої переваги і недоліки, які і привели до того, що головні автовиробники відмовилися від цієї ідеї.
Як часто кажуть, електродвигун забезпечує ефективне використання енергії в порівнянні з бензиновим, або навіть турбодвигуном. Також йому не потрібно набрати певну швидкість обертів, щоб отримати максимальний крутний момент.
Електродвигуни готові видати максимальний крутний момент вже зі старту, в той час як потужність то збільшується, то зменшується.
ПРОСТА Трансмісія
Є, звичайно, винятки з правил, але в основному в електромобілях вважають за краще не використовувати мультимодальні коробки передач.
Чому? Простими словами, у них так багато крутного моменту з самого старту, що електромобіль може використовувати одну передачу, на якій він зможе досить швидко розігнатися і вони досить високі, щоб впоратися з такою швидкістю.
І, звичайно, це дозволяє скоротити витрати, зменшити вагу і складність автомобіля.
Деякі заступники електромобілів зайшли так далеко, що говорять, що їм не потрібно кількох передач, як дизельним або бензиновим автомобілям, але ця заява правильно тільки в певному сенсі. Точніше, електромобілю можуть стати в нагоді додаткові передачі, але вони можуть працювати і без них.
До сих пір, всі дев'ять електромобілів, які були представлені в наших оглядах, були одношвидкісними.
Навіть могутня Tesla Model S з 210 км / ч працює з однією фіксованою передачею з передавальним числом 9.73: 1.
Контрприкладом може стати Porsche Panamera S E-Hybrid, гібрид, який може працювати тільки на електриці. Від електрики він працює через восьмишвидкісну механічну коробку передач, так само як і автомобілі на газовому харчуванні. Також, у Brammo є шестиступінчаста електрична трансмісія в електричному мотоциклі Empulse, який підносить перевагу можливості мотоцикла бути на крайней швидкісний точці, при цьому створюючи відчуття їзди на звичайному велосипеді.
Але, знову ж таки, зараз електромобілі прекрасно працюють і є всього кілька моментів, які потрібно виправити або прибрати зовсім. Крім того, вони безшумні і не вимагають великих витрат під час експлуатації, чим створюють унікальний набір якостей, які є ідеальними для коротких, не надто швидких щоденних пересувань, вони нічого не викидає в атмосферу, а просто виконує свою роботу.