6 важных компонентов электромобилей

Автомобили, использующие электричество в качестве частичной тяговой силы, становятся все более распространенными: с 2007 года ежегодно продается более 250 000 гибридных электромобилей. Зарядные станции для электромобилей, которые раньше были доступны только в нескольких крупных городах, теперь можно найти по всей территории США: от побережья до побережья работает более 14 000 таких станций.

Фундаментальные технологии, которые делают возможным производство электромобилей, существуют уже много лет, но только недавно они были объединены для создания чрезвычайно безопасных, экономичных автомобилей с большим запасом хода. Инфраструктура с трудом успевала за возможностями, которые открывали эти новые автомобили, но теперь у них впереди светлое будущее. Для инженеры-электрики, стоит внимательно изучить основные характеристики и компоненты электромобиля, а также то, как они решают различные проблемы.

Рассмотрим некоторые из наиболее важных частей электромобиля:

Батарея

Хотя многие люди, думая об электромобилях, представляют себе гибриды с газовым и электрическим двигателями, наибольший интерес вызывают настоящие BEV — электромобили на аккумуляторных батареях. Аккумуляторы можно заряжать с помощью обычной электросети на специализированной электростанции. Помимо традиционных литий-ионных аккумуляторов, в настоящее время существует как минимум четыре основных типа аккумуляторов: твердотельные, алюминиево-ионные, литий-серные и металл-воздушные. Хотя в настоящее время достигается максимальный запас хода в 200 миль и более, более типичным является запас хода около 70-100 миль на полной зарядке.

Контроллер двигателя

Система управления регулирует всю работу электромобиля и распределение его мощности в любой момент времени. Она контролирует и помогает регулировать все ключевые показатели производительности, включая показатели оператора транспортного средства, двигателя, аккумулятора, контроллера двигателя, педали акселератора и т. д. Оснащенная мощным микропроцессором, она может ограничивать или перенаправлять ток — либо для улучшения механических характеристик устройства, либо для адаптации к стилю вождения оператора. Как правило, более сложные контроллеры обеспечивают большую точность и, следовательно, более высокую эффективность.

Электрический двигатель

Электродвигатели могут быть сконструированы для использования переменного или постоянного тока. Двигатели переменного тока, как правило, дешевле и легче двигателей постоянного тока, достигая эффективности около 95% при полной нагрузке по сравнению с 85%-95%, достигаемой двигателями переменного тока. Двигатели переменного тока чаще используются в других типах электрических устройств и, в значительной степени благодаря уменьшенному количеству движущихся частей, как правило, подвержены меньшему механическому износу. Однако технология переменного тока требует более сложного контроллера.

Рекуперативное торможение

Благодаря своей способности увеличить запас хода электромобиля, рекуперативное торможение было внедрено практически во всех гибридных и электромобилях, которые сегодня эксплуатируются на дорогах. Проще говоря, она позволяет извлекать энергию из тормозных компонентов, чтобы ее можно было повторно использовать, а не тратить впустую. Когда водитель нажимает на тормоз, электродвигатель переходит в реверсивный режим, что позволяет самому двигателю выполнять большую часть “торможения” и тем самым предотвращать потерю кинетической энергии. Это контрастирует с традиционными системами, использующими тормозные колодки, которые создают трение на нескольких уровнях для достижения торможения.

Система привода

Функция приводной системы заключается в передаче механической энергии на ведущие колеса, что приводит к движению. Электромобиль не требует ничего, похожего на традиционную коробку передач, но существует несколько различных внутренних конфигураций в зависимости от используемых компонентов. Например, большой электродвигатель может быть соединен с задними колесами с помощью дифференциального корпуса. В некоторых конструкциях используется несколько меньших двигателей, которые приводят в движение каждое колесо индивидуально.

Энергоэффективность и воздействие на окружающую среду

Неудивительно, что воздействие на окружающую среду является одним из самых убедительных аргументов в пользу электромобилей. Исследования показывают, что даже полностью электрические автомобили, заряжаемые от самых загрязненных участков энергосистемы США, все равно производят меньше загрязнения, чем автомобили на бензине. Электромобили снижают потребление энергии несколькими способами, в том числе автоматически выключая двигатель на холостом ходу, что было бы неэффективно для обычных автомобилей. Кроме того, пользователи таких автомобилей могут сэкономить $1000 или более в год по сравнению с затратами на бензиновый автомобиль.

Будущее электромобилей выглядит светлым

Поскольку люди ищут способы удовлетворить свои потребности в поездках на работу с минимальными затратами воздействие на окружающую среду и стоимости, электромобили, несомненно, сохранят свою высокую популярность на современном автомобильном рынке. Хотя самый первый гибридный автомобиль был изготовлен еще в 1800-х годах, электромобили любого типа не воспринимались всерьез до конца 1960-х годов. Потребительские электромобили не были широко доступны до начала прошлого века, а инфраструктура для их использования появилась только в последние несколько лет. В этом контексте быстрый рост популярности электромобилей действительно является чем-то удивительным. Инженеры-электрики будут в авангарде перемен, поскольку эта захватывающая технология продолжает совершенствоваться. Всего за несколько десятилетий электромобили могут стать доминирующей силой на дорогах Америки.