Jak działa samochód elektryczny?

Zapomnij o tłokach, skrzyniach biegów i paskach: samochód elektryczny ich nie ma. Te samochody jeżdżą znacznie łatwiej niż samochody napędzane olejem napędowym lub benzyną. Automobile-Propre szczegółowo wyjaśnia ich mechanikę.

Z wyglądu samochód elektryczny jest podobny do każdego innego pojazdu. Trzeba zajrzeć pod maskę, ale też pod podłogę, żeby zobaczyć różnice. Zamiast silnika spalinowego wykorzystującego ciepło jako energię, wykorzystuje energię elektryczną. Aby krok po kroku zrozumieć, jak działa samochód elektryczny, prześledzimy drogę elektryczności z sieci publicznej do koła.

Naładuj

Wszystko zaczyna się od doładowania. Aby zatankować, pojazd musi być podłączony do gniazdka, puszki ściennej lub stacji ładującej. Połączenie wykonuje się kablem z odpowiednimi złączami. Jest ich kilka, odpowiadających pożądanemu trybowi ładowania. Do ładowania w domu, pracy lub małych terminalach publicznych zwykle używasz własnego kabla typu 2. Do szybkozłączek dołączony jest kabel, który spełnia dwa standardy: europejski „Combo CCS” i „Chademo”. Na początku może się to wydawać zniechęcające, ale w rzeczywistości stanie się łatwiejsze, gdy się do tego przyzwyczaisz. Nie ma ryzyka błędu: złącza mają różne kształty i dlatego nie można ich włożyć do niewłaściwego gniazda.

Po podłączeniu zmienny prąd elektryczny (AC), który krąży w sieci dystrybucyjnej, przepływa przez kabel podłączony do pojazdu. Wykonuje serię kontroli za pomocą swojego komputera pokładowego. W szczególności zapewnia dobrą jakość prądu, prawidłowe ustawienie oraz wystarczającą fazę uziemienia do bezpiecznego ładowania. Jeśli wszystko jest w porządku, samochód przepuszcza prąd przez pierwszy element pokładowy: konwerter, zwany także „ładowarką pokładową”.

Standardowy port ładowania Renault Zoé Combo CCS.

Konwerter

Ten korpus przekształca prąd przemienny sieci w prąd stały (DC). W rzeczywistości baterie przechowują energię tylko w postaci prądu stałego. Aby uniknąć tego kroku i przyspieszyć ładowanie, niektóre terminale same konwertują energię elektryczną, aby dostarczać prąd stały bezpośrednio do akumulatora. Są to tak zwane „szybkie” i „ultraszybkie” stacje ładowania prądem stałym, podobne do tych na stacjach autostradowych. Te bardzo drogie i nieporęczne terminale nie są przeznaczone do instalacji w prywatnym domu.

bateria

W baterii prąd jest rozprowadzany w jej elementach składowych. Występują w postaci małych stosów lub kieszonek zebranych razem. Ilość energii zmagazynowanej przez akumulator jest wyrażona w kilowatogodzinach (kWh), co odpowiada „litrowi” zbiornika paliwa. Przepływ energii elektrycznej lub moc wyrażana jest w kilowatach „kW”. Producenci mogą zgłaszać „użyteczną” pojemność i/lub „nominalną” pojemność. To całkiem proste: pojemność użytkowa to ilość energii faktycznie zużywanej przez pojazd. Różnica między wartością użytkową a nominalną daje zapas na przedłużenie żywotności baterii.

Przykład do zrozumienia: akumulator 50 kWh, który ładuje się z mocą 10 kW, można naładować w około 5 godzin. Dlaczego „w pobliżu”? Ponieważ jest powyżej 80%, akumulatory automatycznie spowolnią prędkość ładowania. Podobnie jak butelka wody, którą napełniasz z kranu, musisz zmniejszyć przepływ, aby uniknąć rozpryskiwania.

Prąd zgromadzony w akumulatorze jest następnie przesyłany do jednego lub więcej silników elektrycznych. Obrót realizowany jest przez wirnik silnika pod wpływem pola magnetycznego wytworzonego w stojanie (cewka statyczna silnika). Przed dotarciem do kół ruch zwykle przechodzi przez skrzynię biegów o stałym przełożeniu, aby zoptymalizować prędkość obrotową.

Przenoszenie infekcji

Tak więc pojazd elektryczny nie ma skrzyni biegów. Nie jest to konieczne, ponieważ silnik elektryczny może bez problemu pracować przy prędkościach dochodzących do kilkudziesięciu tysięcy obrotów na minutę. Obraca się bezpośrednio, w przeciwieństwie do silnika cieplnego, który musi zamieniać ruch liniowy tłoków na ruch kołowy przez wał korbowy. To ma sens, że samochód elektryczny ma znacznie mniej ruchomych części niż lokomotywa spalinowa. Nie wymaga oleju silnikowego, nie posiada paska rozrządu i dlatego wymaga znacznie mniej konserwacji.

Hamowanie regeneracyjne

Kolejną zaletą pojazdów na baterie jest to, że mogą generować energię elektryczną. Nazywa się to „hamowaniem rekuperacyjnym” lub „trybem B”. Rzeczywiście, kiedy silnik elektryczny obraca się „w próżni”, nie dostarczając prądu, wytwarza go. Dzieje się tak za każdym razem, gdy zdejmiesz nogę z pedału przyspieszenia lub hamulca. W ten sposób odzyskana energia jest bezpośrednio wtłaczana do akumulatora.

Najnowsze modele EV oferują nawet tryby wyboru mocy tego hamulca regeneracyjnego. W trybie maksymalnym mocno wyhamowuje auto bez obciążania tarcz i klocków, a przy tym pozwala zaoszczędzić kilka kilometrów rezerwy chodu. W lokomotywach spalinowych ta energia jest po prostu marnowana i przyspiesza zużycie układu hamulcowego.

Deska rozdzielcza pojazdu elektrycznego często ma miernik pokazujący moc hamowania odzyskowego.

Podział

Dlatego awarie techniczne pojazdów elektrycznych są mniej powszechne. Może się jednak zdarzyć, że po kiepskim oczekiwaniu na kierowcę zabraknie Ci energii, jak w aucie benzynowym lub wysokoprężnym. W takim przypadku pojazd ostrzega z wyprzedzeniem, że poziom naładowania akumulatora jest niski, zwykle pozostaje od 5 do 10%. Jeden lub więcej komunikatów jest wyświetlanych na desce rozdzielczej lub na ekranie centralnym i ostrzega użytkownika.

W zależności od modelu do punktu ładowania można przejechać kilkadziesiąt dodatkowych kilometrów. Moc silnika jest czasami ograniczana w celu zmniejszenia zużycia, a tym samym poszerzenia zasięgu. Ponadto automatycznie włącza się „tryb żółwia”: samochód stopniowo zwalnia aż do całkowitego zatrzymania. Sygnały na desce rozdzielczej zachęcają kierowcę do znalezienia miejsca do zatrzymania się podczas oczekiwania na lawetę.

Mała lekcja mechaniki na samochodzie elektrycznym

Dla ułatwienia powiedz sobie, że zamiast silnika cieplnego Twój samochód ma silnik elektryczny. To źródło energii znajduje się w akumulatorze.

Być może zauważyłeś, że pojazd elektryczny nie ma sprzęgła. Ponadto kierowca musi tylko nacisnąć pedał przyspieszenia, aby uzyskać stały prąd. Prąd stały jest przekształcany w prąd przemienny w wyniku działania konwertera. Jest to również to, co generuje pole elektromagnetyczne przez ruchomą miedzianą cewkę silnika.

Twój silnik zawiera jeden lub więcej magnesów stałych. Przeciwstawiają swoje pole magnetyczne polu cewki, które wprawia je w ruch i uruchamia silnik.

Poinformowani kierowcy mogli również zauważyć, że nie ma skrzyni biegów. W pojeździe elektrycznym jest to oś silnika, która bez pośrednika obejmuje osie kół napędowych. Dlatego samochód nie potrzebuje tłoków.

Wreszcie, aby wszystkie te „urządzenia” były ze sobą idealnie zsynchronizowane, komputer pokładowy sprawdza i moduluje rozwiniętą moc. Dlatego w zależności od sytuacji silnik Twojego samochodu dostosowuje swoją moc zgodnie ze stosunkiem obrotów na minutę. To często mniej niż w pojazdach spalinowych.

Ładowanie: od czego wszystko się zaczyna

Aby Twój samochód mógł jeździć samochodem, musisz podłączyć go do gniazdka elektrycznego lub stacji ładującej. Można to zrobić za pomocą kabla z odpowiednimi złączami. Istnieją różne modele dostosowane do różnych trybów ładowania. Jeśli chcesz znaleźć swój nowy samochód w domu, pracy lub na publicznych stacjach ładowania, będziesz potrzebować złącza typu 2. Użyj kabla „Combo CCS” lub „Chedemo”, aby korzystać z szybkich terminali.

Podczas ładowania przez kabel przepływa zmienny prąd elektryczny. Twój samochód przechodzi kilka kontroli:

• Potrzebujesz wysokiej jakości i dobrze dostrojonego prądu;
• Uziemienie musi zapewniać bezpieczne ładowanie.

Po sprawdzeniu tych dwóch punktów samochód daje pozwolenie na przepływ prądu przez konwerter.

Ważna rola konwertera w pojeździe plug-in

Przetwornica „zamienia” prąd przemienny przepływający przez zacisk na prąd stały. Ten krok jest konieczny, ponieważ akumulatory EV mogą przechowywać tylko prąd stały. Pamiętaj jednak, że możesz znaleźć terminale, które bezpośrednio konwertują AC na DC. Wysyłają swój „produkt” bezpośrednio do akumulatora Twojego pojazdu. Te stacje ładowania zapewniają szybkie lub superszybkie ładowanie, w zależności od modelu. Z drugiej strony, jeśli miałbyś wyposażyć się w te terminale do ładowania nowego samochodu elektrycznego, wiedz, że są one bardzo drogie i imponujące, dlatego są instalowane w każdym razie w tej chwili tylko w miejscach publicznych (np. , na przykład tereny rekreacyjne na autostradach).

Dwa rodzaje silnika elektrycznego samochodu

Pojazd elektryczny może być wyposażony w dwa rodzaje silników: silnik synchroniczny lub silnik asynchroniczny.

Silnik asynchroniczny generuje pole magnetyczne, gdy się obraca. W tym celu opiera się na stojanie, który odbiera prąd. W takim przypadku wirnik stale się obraca. Silnik asynchroniczny jest montowany głównie w pojazdach, które pokonują długie trasy i poruszają się z dużą prędkością.

W silniku indukcyjnym sam wirnik przejmuje rolę elektromagnesu. Dlatego aktywnie wytwarza pole magnetyczne. Prędkość wirnika zależy od częstotliwości prądu odbieranego przez silnik. Jest to idealny typ silnika do jazdy po mieście, częstych postojów i powolnego ruszania.

Akumulator, zasilanie pojazdu elektrycznego

Akumulator nie zawiera kilku litrów benzyny, ale kilowatogodziny (kWh). Zużycie, jakie może zapewnić bateria, jest wyrażane w kilowatach (kW).

Akumulator wszystkich pojazdów elektrycznych składa się z tysięcy ogniw. Kiedy przepływa przez nie prąd, jest rozprowadzany między tymi tysiącami komponentów. Aby dać ci bardziej szczegółowe wyobrażenie o tych komórkach, pomyśl o nich jako o stosach lub kieszeniach połączonych ze sobą.

Gdy prąd przepływa przez akumulatory w akumulatorze, jest przesyłany do silnika elektrycznego (silników) Twojego samochodu. Na tym etapie stojan widzi generowane pole magnetyczne. To ten ostatni napędza wirnik silnika. W przeciwieństwie do silnika cieplnego drukuje swój ruch na kołach. W zależności od modelu samochodu może przenosić swój ruch na koła poprzez skrzynię biegów. Ma tylko jeden raport, który zwiększa jego prędkość obrotową. To on znajduje najlepszy stosunek momentu obrotowego do prędkości obrotowej. Dobrze wiedzieć: prędkość wirnika zależy bezpośrednio od częstotliwości prądu przepływającego przez silnik.

W celu uzyskania informacji należy pamiętać, że nowe akumulatory wykorzystują lit. Zasięg pojazdu elektrycznego wynosi średnio od 150 do 200 km. Nowe akumulatory (litowo-powietrzne, litowo-siarkowe itp.) znacznie zwiększą pojemność akumulatorów tych pojazdów w ciągu najbliższych kilku lat.

Jak zmienić wygląd swojego auta elektrycznego bez skrzyni biegów?

Ten typ pojazdu ma silnik, który może wykonać kilkadziesiąt tysięcy obrotów na minutę! Dzięki temu nie potrzebujesz skrzyni biegów, aby zmienić prędkość podróżną.

W pełni elektryczny silnik pojazdu przenosi obroty bezpośrednio na koła.

O czym należy pamiętać o akumulatorze litowo-jonowym?

Jeśli poważnie rozważasz zakup pojazdu elektrycznego, oto kilka ważnych informacji na temat akumulatorów litowo-jonowych.

Jedną z zalet tego akumulatora jest jego niski współczynnik samorozładowania. Konkretnie oznacza to, że jeśli nie korzystasz z samochodu przez rok, straci on mniej niż 10% swojej ładowności.

Kolejna istotna zaleta: ten typ akumulatora jest praktycznie bezobsługowy. Z drugiej strony musi być systematycznie wyposażany w obwód zabezpieczający i regulacyjny BMS.

Czasy ładowania akumulatora mogą się różnić w zależności od modelu i marki pojazdu. Aby więc dowiedzieć się, jak długo Twój samochód będzie podłączony do sieci, zapoznaj się z gęstością baterii i wybranym trybem ładowania. Ładowanie potrwa około 10 godzin. Planuj z wyprzedzeniem i oczekuj!

Jeśli nie chcesz lub nie masz czasu na planowanie z wyprzedzeniem, podłącz samochód do stacji ładującej lub ściennej: czas ładowania skróci się o połowę!

Inna alternatywa dla osób, które się spieszą: wybierz „szybkie ładowanie” przy pełnym naładowaniu: Twój samochód zostanie naładowany do 80% w zaledwie 30 minut!

Dobrze wiedzieć: w większości przypadków akumulatory samochodowe znajdują się pod podłogą. Ich moc waha się od 15 do 100 kWh.

Niesamowita funkcja hamowania pojazdów elektrycznych

Być może jeszcze tego nie wiesz, ale jazda samochodem elektrycznym pozwala wytwarzać energię elektryczną! Producenci samochodów wyposażyli swoje pojazdy elektryczne w „supermoc”: gdy w silniku zabraknie prądu (na przykład, gdy stopa jest zdjęta z pedału gazu lub gdy hamujesz), robi to! Ta energia trafia prosto do baterii.

Wszystkie nowoczesne pojazdy elektryczne mają kilka trybów, które pozwalają ich kierowcom wybrać taką lub inną moc hamowania rekuperacyjnego.

Jak ładować te nowe zielone samochody?

Mieszkasz w małym domu? W takim przypadku samochód możesz naładować bezpośrednio w domu.

Naładuj samochód w domu

Aby naładować samochód w domu, weź kabel sprzedawany wraz z samochodem i podłącz go do standardowego gniazdka elektrycznego. Ten, z którego jesteś przyzwyczajony do ładowania smartfona, wystarczy! Należy jednak pamiętać o potencjalnym ryzyku przegrzania. Aby uniknąć wypadków, natężenie prądu jest często ograniczone do 8 lub 10 A. Dodatkowo, jeśli potrzebujesz pełnego naładowania, aby utrzymać działanie małego pojazdu elektrycznego, najlepiej zaplanować jego włączenie w nocy. Dzieje się tak, ponieważ niższy prąd powoduje dłuższe czasy ładowania.

Inne rozwiązanie: zainstaluj puszkę ścienną. Kosztuje od 500 € do 1200 €, ale możesz poprosić o 30% ulgę podatkową. Uzyskasz szybsze ładowanie i wyższy prąd (około 16A).

Naładuj samochód w terminalu publicznym

Jeśli mieszkasz w mieszkaniu, nie możesz podłączyć samochodu w domu lub podróżujesz, możesz podłączyć samochód do publicznej stacji ładowania. Wszystko to znajdziesz w specjalistycznych aplikacjach lub w Internecie. Wiedz z wyprzedzeniem, że możesz potrzebować karty dostępu do kiosku wydanej przez markę lub społeczność, która zainstalowała dany kiosk.

Przesyłana moc, a tym samym czas ładowania, również różnią się w zależności od różnych urządzeń.

Czy modele elektryczne mogą ulec awarii?

Te bardziej ekologiczne pojazdy mają również tę zaletę, że mniej pękają. To logiczne, ponieważ mają mniej komponentów!

Jednak w tych pojazdach mogą wystąpić przerwy w zasilaniu. Rzeczywiście, jeśli chodzi o samochody benzynowe lub wysokoprężne, jeśli nie spodziewasz się wystarczającej ilości „paliwa” w swoim „zbiorniku”, Twój samochód nie będzie mógł jechać do przodu!

Twój w pełni elektryczny pojazd wyśle ​​Ci komunikat ostrzegawczy, gdy poziom naładowania akumulatora będzie szczególnie niski. Wiedz, że pozostało Ci od 5 do 10% energii! Ostrzeżenia pojawiają się na desce rozdzielczej lub na środkowym ekranie.

Bądź pewny, że (niekoniecznie) znajdziesz się na skraju opustoszałej drogi. Te czyste pojazdy mogą przewieźć Cię w dowolne miejsce na odległość od 20 do 50 km - czas dotrzeć do punktu ładowania.

Po tym dystansie Twoje auto zmniejsza moc silnika i powinieneś odczuwać stopniowe hamowanie. Jeśli będziesz jechał dalej, zobaczysz inne ostrzeżenia. Następnie tryb Turtle jest aktywowany, gdy twój samochód jest naprawdę bez tchu. Twoja maksymalna prędkość nie przekroczy dziesięciu kilometrów, a jeśli (naprawdę) nie chcesz być na skraju samotnej drogi, na pewno będziesz musiał zaparkować lub naładować akumulator.

Ile kosztuje naładowanie pojazdu elektrycznego?

Koszt doładowania zależy od kilku czynników. Pamiętaj, że ładowanie samochodu w domu kosztuje mniej niż ładowanie w terminalu publicznym. Weźmy na przykład Renault Zoé. Ładowanie w Europie będzie kosztować około 3,71 euro, czyli zaledwie 4 centy za kilometr!

Z terminalem publicznym spodziewaj się około 6 € na przejechanie 100 km.

Znajdziesz również terminale 22 kW bezpłatnie przez określony czas, zanim zostaną opłacone.

Najdroższe są niewątpliwie stacje „szybkiego ładowania”. Wynika to z tego, że wymagają dużej mocy, a to wymaga pewnej infrastruktury. Jeśli będziemy kontynuować nasz przykład Renault Zoé, 100 km autonomii będzie kosztować 10,15 €.

Wreszcie, wiedz, że ogólnie samochód elektryczny będzie kosztował mniej niż lokomotywa z silnikiem Diesla. Przejechanie 10 km kosztuje średnio 100 euro.