Hvordan fungerer elbiler? Opdag hovedkomponenterne og deres funktioner

De fleste bilproducenter forsøger at få deres elbiler til at se konventionelle ud for ikke at fremmedgøre traditionelle købere, men elbiler fungerer helt anderledes end forbrændingsbiler. Deres fremdrift er afhængig af helt andre systemer end dem i et køretøj, der kører på flydende brændstof.

Dette er grunden til, at bilmekanikere normalt vil nægte at arbejde på en elbil, medmindre de har fået særlig uddannelse. At vide, hvad der får en elbil til at køre, og hvad dens hovedkomponenter er, er vigtigt, hvis du vil have mest muligt ud af din EV-ejeroplevelse.

Her er de vigtigste komponenter og systemer, som en elbil skal køre.

1. Batteri pakke

Den største, tungeste og dyreste komponent, der indgår i fremstillingen af ​​en elbil, er dens batteripakke. Dens rolle er at opbevare betydelige mængder elektricitet og også modstå gentagne opladnings-afladningscyklusser i vildt varierende vejrforhold. I nogle elbiler fungerer batteripakken også som et strukturelt element i køretøjets chassis.

EV-batteripakker består af hundredvis af individuelle celler forbundet med hinanden og varierer i størrelse fra under 40 kWh i mindre køretøjer til over 200 kWh i nogle elektriske pickup trucks. GMC Hummer EV har et af branchens største batterier, en 205 kWh-pakke, som giver en påstået rækkevidde på 329 miles. I den anden ende af skalaen har vi Mini Cooper SE, hvis små 32 kWh batteripakker kun kan klare den 114 miles på én opladning.

Det er også værd at bemærke, at producenterne angiver både den samlede og netto (brugelige) batterikapacitet, hvorfor du nogle gange ser forskellige kapaciteter angivet for de samme elbiler. Desuden vil to elbiler med samme batterikapacitet sandsynligvis ikke tilbyde den samme rækkevidde, da du også har brug for det at tage hensyn til, hvor lette køretøjerne er, og hvor meget rullemodstand de har, hvilket i sidste ende udmønter sig i, hvor effektivt de bruger elektricitet.

2. Batteriovervågningssystem

En EVs batteripakke ville være ubrugelig (og farlig) uden det, der er kendt som batteriovervågningssystemet, eller BMS for kort. Det tjener den ekstremt vigtige rolle at overvåge batteripakken og regulere dens temperatur, spænding og strøm. Det er også BMS'en, der giver dig estimater for rækkevidde og ladetilstand, som den beregner ud fra, hvor meget strøm der er tilbage i batteriet.

BMS'et overvåger også batteripakkens helbred, både som helhed og hver enkelt battericelle. Mere avancerede EV-brugere kan også få adgang til BMS'ens logfiler, der sporer batteriets ydeevne og brugsmønstre. Disse kan derefter analyseres meget detaljeret for at se, hvordan batteriet fungerer, og hvad der kan optimeres.

3. Termisk styringssystem

En anden vigtig rolle, som BMS'et har, er at kontrollere batteripakkens termiske styringssystem. Dette gælder for alle elbiler, der kan kontrollere deres pakketemperatur, hvilket inkluderer de fleste moderne elbiler. Køretøjer som de tidlige generationer af Nissan Leaf og BMW i3 samt Renault Zoe og Volkswagen e-Golf kom alle uden termisk ledelse.

Styring af temperaturer i en elbil fungerer meget på samme måde som din forbrændingsbils kølesystem. Den er afhængig af en væske, der pumpes rundt i batteripakken gennem en række slanger og kanaler med formålet med at tage varmen væk fra disse vitale komponenter, så de kan køre bedre og have længere liv.

Nogle elbilsproducenter anbefaler at tjekke og skift af kølevæske med få års mellemrum, mens andre (som Tesla) siger, at dette er et fuldt forseglet system, der ikke behøver regelmæssig vedligeholdelse.

Varmepumper bliver også mere og mere almindelige i elbiler. Disse vigtige stykker hardware hjælper med at opvarme kabinen så effektivt som muligt ved at bruge restvarme fra batteripakken og motoren. De hjælper også med afkøling, da deres drift kan vendes, så de i det væsentlige kan fungere som klimaanlæg.

4. Elektrisk motor

Det stykke hardware, der faktisk giver fremdrift i en EV, er dens elektriske motor. Det omdanner elektrisk energi til mekanisk energi der driver hjulene.

Der er flere typer elektriske motorer, hver med sine egne styrker og svagheder, men alle består af to hoveddele kaldet rotoren og statoren. Førstnævnte er i det væsentlige en elektrisk motors eneste bevægelige del, mens sidstnævnte i det væsentlige er den rotorens hus, og det indeholder kanaler, som væske pumpes igennem for at hjælpe enheden med at kaste sig varme.

Mange elbiler drives af det, der er kendt som en jævnstrømsmotor, som kører på jævnstrøm og kommer i børstede og børsteløse konfigurationer, hvor sidstnævnte er betydeligt mere almindeligt. Denne type motor er kendt for sin høje drejningsmomentydelse og holdbarhed, men den har også ulemper, såsom størrelse, vægt og pålidelighed (især i tilfælde af børstede motorer).

Induktionsmotorer er også ret almindelige i elbiler, og de giver flere fordele i forhold til jævnstrømsmotorer. De er mindre, enklere og nemmere at vedligeholde, men på samme tid kan de ikke matche effektudgangen eller effektiviteten af ​​DC-motorer, især dem, der bruger permanente magneter.

Nogle high-end elbiler bruger også det, der er kendt som Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM), som er bedre end andre typer induktionsmotorer med hensyn til effekttæthed og effektivitet. Deres største ulempe er deres ekstra kompleksitet og højere omkostninger.

5. Smitte

Elbiler har ikke brug for en traditionel transmission. Deres høje drejningsmoment, der leveres ved meget lave omdrejninger i minuttet, ophæver behovet for at have flere gear at skifte imellem, efterhånden som hastigheden stiger.

Men da elektriske motorer har lignende rotationshastigheder (eller endnu højere) sammenlignet med ICE-køretøjer, de har stadig brug for et reduktionsgear for at hjælpe dem med at opnå en god balance mellem acceleration og top fart. Differentialer er til stede i elbiler, og de fungerer på samme måde som i et ICE-køretøj.

De eneste moderne elbiler, der rent faktisk har en gearkasse, er Porsche Taycan og Audi E-Tron GT, som til deres bagerste motorer har en to-trins automatisk gearkasse. Det er ikke klart, om denne løsning vil blive bibeholdt i fremtiden, da den har været udsat for kritik for at være en unødvendig overkomplikation.

Andre producenter har ikke annonceret planer om at implementere lignende løsninger, selvom der er firmaer som akselspecialist Dana Incorporated i USA, der sælger en to-trins gearkasse designet til at fungere med en elektrisk motor.

6. Indbygget oplader

Alle elbiler har en slags indbygget oplader, hvis ydeevne normalt dikterer køretøjets maksimale opladningshastighed, når der bruges en AC (vekselstrøm) oplader. Dens rolle er også at konvertere det til DC (jævnstrøm), som derefter reguleres af BMS.

Effekten af ​​indbyggede opladere i elbiler varierer fra 3,7 kW til 22 kW, og de kan også registrere, om strømmen, der går gennem dem, er en- eller trefaset vekselstrøm.

7. Regenerativt bremsesystem

Da de fleste typer elektriske motorer også kan fungere som el-generatorer, har alle elbiler det, der er kendt som et regenerativt bremsesystem. Dette afhænger udelukkende af deres motorer, som kan bruges til skrub af hastigheden og kom juice tilbage i batteripakken på samme tid.

Dette øger intervallet for udskiftning af bremseklodser dramatisk for fuldt elektriske og nogle hybridbiler. Det giver også elbiler mulighed for at tilbyde det, der er kendt som én-pedalkørsel, hvilket i bund og grund betyder, at føreren er i stand til både at accelerere og bremse køretøjet kun bruger gaspedalen, da når de løfter sig helt, vil køretøjet automatisk begynde at decelerere gennem motoren modstand.

8. Invertere, konvertere og controllere

Elbiler har også et varierende antal invertere, omformere og controllere. Disse er alle afgørende for den korrekte drift af drivaggregatet, da de hjælper med at maksimere kraften og effektiviteten gennem optimal udnyttelse af den tilgængelige strøm.

Invertere er ansvarlige for at konvertere DC til AC, mens omformere har rollen som konvertering højspændings-DC trukket fra batteripakken til en lavere spændingsstrøm, som køretøjet skal bruge for at køre forskellige systemer. Controllere er afgørende for strømfordeling, da de hjælper med at styre strømmen af ​​elektricitet til og fra batteripakken; de er også det, der gør regenerativ bremsning mulig i en elbil.

Elbiler drives meget anderledes

Elektriske køretøjer kan have færre bevægelige dele sammenlignet med forbrændingsbiler, men det betyder ikke, at de ikke er komplekse konstruktionsstykker. Faktisk tværtimod, da de har brug for en række systemer til at arbejde sammen for at give den kraft, effektivitet, rækkevidde og pålidelighed, som forbrugerne efterspørger.

Gennembrud og fremskridt inden for EV-teknologi er almindelige, og det er bedst i det mindste at have en grundlæggende forståelse af, hvordan de fungerer, og hvad der præcist bliver forbedret. Denne viden er også vigtig, hvis du ejer en elbil og er interesseret i at vide, hvordan du vedligeholder den korrekt, og hvordan det adskiller sig fra et ICE-køretøj.