Como funciona un coche eléctrico / Arquitectura de vehículos eléctricos

Como funciona un coche eléctrico da A á Z? Se o principio é moito máis sinxelo e doado de entender que o principio do motor térmico, aínda é interesante ver os métodos con máis detalle.

Comezemos entón coa arquitectura básica.

Arquitectura do vehículo eléctrico

Comecemos cos conceptos básicos, nomeadamente cos elementos principais que compoñen o sistema de tracción dun vehículo eléctrico:

Control / modulación de caudal eléctrico

Convertidor DC/DC

Úsase para converter alta tensión (330V) dunha batería de ión de litio a unha batería de chumbo de servizo (12V). Entón 330V >> 12V

Cargador / rectificador a bordo

Converte a corrente alterna procedente da toma de parede en corrente continua para a batería.

Calculadora / inversor / rectificador

É un ordenador de potencia que controla moitas cousas... Controla o fluxo de enerxía grazas aos moitos sensores que ten. Por exemplo, cando acelero, premo un sensor (pedal) chamado potenciómetro (isto é o mesmo nos modernos coches de combustión), o ordenador controla entón o fluxo de enerxía que se enviará ao motor segundo o meu "grado de aceleración". ." ". Así mesmo, cando solte o pedal, controlará a recuperación de enerxía enviando o zume producido polo motor eléctrico (polo tanto reversible) á batería mentres regula o fluxo eléctrico ao mesmo tempo.

Pode xerar corrente de ondulación cun helicóptero (da batería ao motor) ou incluso rectificar a corrente (recuperación de enerxía alternativa para a batería de corrente continua).

¿Recargar? ¿Alternativo e continuo?

Os vehículos eléctricos poden cargarse con corrente alterna ou continua.

Corrente alterna (cargadores domésticos e pequenos)

Na casa, trataremos a corrente alterna que debe pasar polo rectificador interno ao coche: CA / CC. Isto é o que limita a capacidade de recarga, porque este rectificador non pode ter unha gran capacidade: custo e volume. Despois limitarémonos a algo máis de 20 kW para os coches máis equipados e, en xeral, estaremos arredor dos 10 kW se tes unha boa configuración eléctrica para subir a ese nivel. Na súa maioría, a toma clásica ofrece 2.7 kW, aínda que o coche pode soportar máis (aquí estamos limitados polo que ofrece a toma de corrente a niveis de amperio).

Por exemplo, no modelo 3, conectarase á casa cun enchufe tipo 2, xa que é de CA. Así, o convertedor interno pode absorber sobrecargas cun nivel de potencia de ata 11 kW. O modelo S pode desenvolver unha potencia de ata 22 kW nas versións ata 2016 (despois de que o S e o X estean limitados a 16.5 kW).

Corrente constante: sopladores de alta potencia

Por outra banda, os sobrealimentadores funcionan con corrente continua e non precisan pasar por un convertedor interno no coche: neste caso, a potencia de carga pode ser enorme: ata máis de 250 kW.

Cando cargamos con corrente continua (alta capacidade), temos outro zócalo no modelo 3 (no modelo S / X, a forma do zócalo, por outra banda, é idéntica, pero a norma europea refírese ao CCS / Combo socket)

Aquí tes un socket chamado Combo ou CCS

Almacenamento de enerxía

аккумулятор

É un elemento que almacena enerxía eléctrica nunha solución química. As baterías de chumbo-ácido utilizábanse anteriormente nos anos 90, dando como resultado unha autonomía limitada e unha pegada moi grande. Actualmente utilízanse baterías de litio, que funcionan cun principio similar, pero son máis eficientes. En pocas palabras, é unha solución química da que podemos extraer electróns. Despois de quitarlle todo, esta solución faise estable: xa non hai desequilibrio entre os terminais 6 e +, polo que non hai que tomar máis zume. Para recargar a batería, introdúcense de novo os electróns no terminal - para que a solución volva a desequilibrar e volver a morrer entre os terminais - e +. Se queres saber máis sobre como funcionan as baterías de iones de litio, bótalle unha ollada aquí.

Todos os detalles sobre o funcionamento das baterías de ión-litio aquí.

Pila de combustible

Unha pila de combustible é un tipo de batería, a diferenza é que se carga enchendo de combustible en lugar de reinxectar electróns (polo tanto, electricidade). Así, é unha forma máis rápida de repostar, moito máis que con baterías de iones de litio, a pesar das estacións de carga rápida bastante eficientes.

Ai, se o hidróxeno é o átomo máis común do Universo, entón xa non hai tanto na Terra (o sol está cheo del, comprimeno ante os nosos ollos)... Porque todo o que nos rodeaba estaba baseado en hidróxeno, que estaba tan comprimido en estrelas, que deu a luz a materiais máis pesados: carbono, ferro, auga, etc (bastante... absolutamente todo o demais). Ao principio do universo só había hidróxeno, é o átomo máis sinxelo: ten un protón e un electrón! Non podemos facer menos polo que este é o material máis lixeiro.

Conseguimos producilo (ou, máis exactamente, extraerlle material), pero é moi caro en termos de combustibles fósiles, polo que non é ideal.

Vexa como funciona unha pila de combustible

Outro proceso?

Hai miles de xeitos de xogar cos electróns, agora queda atopar unha solución química que non contamine moito o ambiente e poida acumular rápidamente electróns nel. Zync sería unha gran opción, pero xa non sei.

Motor eléctrico

O motor eléctrico funciona segundo o principio da física. Trátase de empregar forza electromagnética para crear movemento.

A ciencia descubriu que a "epiderme" dos átomos está composta por electróns. Algunhas peles teñen un "excedente" de electróns, que poden desprazarse dun átomo a outro (son materiais condutores, e isto chámase descarga eléctrica). Estes electróns pódense mover enviando feixes electromagnéticos (luz), pero tamén expoñéndoos a un campo magnético (imán, pero hai que ter en conta que a luz e o campo magnético están relacionados entre si).

Entón, tíñanos a idea de mover un imán xunto a un fío metálico, e decatámonos de que este produce unha corrente (que vai na dirección do movemento do imán. Este empurra os electróns cara á superficie dos átomos). Así que axiña creamos conxuntos circulares máis intelixentes: poñemos un imán que xira no medio dunha bobina de cobre (tamén podemos facer o contrario, cobre no medio e imáns na periferia. O que vemos nos motores eléctricos), que dá electricidade constante. mentres xira (imán)... Polo tanto, atopamos aquí principalmente o lado reversible do motor eléctrico. Porque aquí conseguimos xerar electricidade seguindo o movemento, pero non o movemento da electricidade (o que aquí buscamos para o noso coche eléctrico).

Entón só intentamos facer o contrario: no noso sistema magnético rotativo aplicamos electricidade á bobina. E entón un milagre, o imán comezou a xirar ...

Este é un lado moi interesante do motor eléctrico,

pode facer dúas cousas ao mesmo tempo

: crea movemento ao obter electricidade ou crea electricidade se a poñemos en marcha.

En xeral, o rotor é indutivo / asíncrono, é dicir, ten (en lugar dun imán como no diagrama) pequenas bobinas nas que a electricidade (e, polo tanto, a magnetización) é inducida polo campo magnético do estator. Pero o principio sempre é o mesmo: move o imán diante do cobre e xerarás electricidade ou enviarás electricidade polo cobre e farás que o imán se mova. Sen esquecer, cando a electricidade se transmite a través da bobina, xérase un imán.

Polo tanto, é necesario entender que o movemento e a transmisión de enerxía prodúcese sen contacto entre o estator e o rotor: é a forza magnética (a forza do imán) a que fai que as cousas se movan. Así, non hai dúbida sobre o nivel de desgaste.

Para cambiar a dirección do motor (polo tanto para cambiar á marcha atrás), é suficiente con enviar corrente na outra dirección.

Ler máis sobre como funciona o motor eléctrico aquí.

Transmisión

Un motor eléctrico cun alcance de funcionamento moi alto (por exemplo, 16000 rpm no modelo S) e un par dispoñible rapidamente (canto máis baixas esteamos en rpm, máis par temos), non había necesidade de producir unha caixa de cambios.

Polo tanto, temos unha especie de motor conectado directamente ás rodas. A relación de cambio non cambiará a 15 ou 200 km / h.

Obviamente, o ritmo do motor eléctrico non coincide moi ben co ritmo das rodas, hai o que se chama engrenaxe de cadenas.

No modelo S, é aproximadamente 10: 1, o que significa que a roda xirará 10 veces máis lenta que o motor eléctrico. A relación de transmisión adóitase conseguir cun tren de engrenaxes planetario, que se coñece principalmente nas transmisións automáticas.

Despois desta redución, finalmente aparece un diferencial que permite ás rodas xirar a diferentes velocidades.

Coller?

Non fai falta un embrague nin un convertedor de par, porque se o motor térmico ten que estar constantemente en movemento, este non é o caso do motor eléctrico. En consecuencia, non ten ralentí e non precisa un embrague que conecta as rodas co motor: cando as rodas se paran, non hai que desengancharse.

Todos os comentarios e reaccións

pasado comentario publicado:

GED (Data: 2021, 07:14:08)

Cal é o comportamento dun coche eléctrico no inverno sobre a neve? a temperaturas negativas?

Il J. 1 reacción (s) a este comentario:

• Administrador ADMINISTRADOR DO SITIO (2021-07-15 08:26:20): comportamento na estrada ou cando a batería está presente.

  Unha petición moi ambigua.

(A túa publicación será visible no comentario despois da verificación)

Escribe un comentario

Que opinas da evolución do Golf?