Як працює електромобіль?

Забудьте про поршні, коробки передач і ремені: в електромобілі їх немає. Ці автомобілі працюють набагато простіше, ніж автомобіль із дизельним або бензиновим двигуном. Automobile-Propre докладно пояснює їхню механіку.

На вигляд електромобіль схожий на будь-який інший транспортний засіб. Ви повинні заглянути під капот, але також під підлогою, щоб побачити відмінності. У місці двигуна внутрішнього згоряння з використанням тепла як енергія, він використовує електрику. Щоб крок за кроком зрозуміти, як працює електромобіль, ми простежимо шлях електрики від громадської мережі до колеса.

підзарядка

Все починається з підзарядки. Для заправки електромобіль необхідно підключити до розетки, настінної коробки або зарядної станції. Підключення здійснюється кабелем з відповідними роз'ємами. Їх кілька, що відповідають бажаному режиму заряджання. Для заряджання будинку, на роботі або в невеликих громадських терміналах зазвичай використовуєте власний кабель з роз'ємами типу 2 . До швидкознімних клем прикріплений кабель, що відповідає двом стандартам: європейський Combo CCS і Chademo.Японський. Спочатку це може здатися складним, але насправді, коли ви звикнете, це стане простіше. Ризик помилки відсутній: рознімання мають різну форму і, отже, не можуть бути вставлені в неправильне гніздо.

Після підключення змінний електричний струм (AC), що циркулює у розподільній мережі, проходить кабелем, підключеним до автомобіля. Він виконує серію перевірок через бортовий комп'ютер. Зокрема, він гарантує, що струм хорошої якості правильно налаштований і що фаза заземлення достатня для гарантії безпечної підзарядки. Якщо все гаразд, автомобіль пропускає електрику через перший бортовий елемент: перетворювач, також званий бортовим зарядним пристроєм.

Стандартний зарядний порт Renault Zoé Combo CCS.

конвертер

Цей орган перетворює змінний струм мережі на постійний струм (DC) . Дійсно, акумулятори зберігають енергію лише як постійного струму. Щоб уникнути цього кроку та прискорити перезаряджання, деякі термінали самі перетворять електрику для подачі постійного струму безпосередньо на батарею. Це так звані «швидкі» та «надшвидкі» зарядні станції постійного струму, подібні до тих, які можна знайти на станціях автомагістралей. Ці дуже дорогі та громіздкі термінали не призначені для встановлення у приватному будинку.

Акумулятор

У батареї струм розподіляється всередині її елементів . Вони бувають у вигляді невеликих стосів або зібраних кишень. Кількість енергії, що запасається батареєю, виявляється у кіловат-годинах (кВтч), що еквівалентно «літру» паливного бака. Потік електроенергії чи потужність виявляється у кіловатах «кВт» . Виробники можуть повідомляти «корисну» ємність та/або «номінальну» ємність. Це досить просто: корисна ємність є кількістю енергії, що фактично використовується транспортним засобом. Різниця між корисним та номінальним дає запас для продовження терміну служби батареї.

Приклад для розуміння: акумулятор на 50 кВтг, який заряджається потужністю 10 кВт, може перезарядитись приблизно за 5 годин. Чому «навколо»? Оскільки вище 80%, батареї автоматично знижують швидкість заряджання. Подібно до пляшки води, яку ви наповнюєте з-під крана, ви повинні зменшити потік, щоб уникнути розбризкування.

Струм, накопичений в батареї, потім прямує на один або кілька електродвигунів. Обертання здійснюється ротором двигуна під дією магнітного поля, створюваного в статорі (статичній котушці двигуна). Перш ніж досягти коліс, рух зазвичай проходить через редуктор із фіксованим передавальним числом, щоб оптимізувати швидкість обертання.

передача інфекції

Таким чином, електромобіль не має коробки передач . У цьому немає потреби, тому що електродвигун може без проблем працювати зі швидкістю до кількох десятків тисяч обертів на хвилину. Він забезпечує обертання безпосередньо, на відміну від теплового двигуна, який повинен перетворювати прямолінійний рух поршнів у круговий рух через колінчастий вал. Логічно, що в електромобілі набагато менше частин, що рухаються, ніж у тепловозі. Він не вимагає олії для двигуна, не має ременя ГРМ і, отже, вимагає набагато меншого обслуговування.

Регенеративне гальмування

Ще однією перевагою транспортних засобів із батарейним живленням є те, що вони можуть виробляти електроенергію. Це називається "рекуперативне гальмування" або "режим B". Дійсно, коли електродвигун обертається "у вакуумі" без подачі струму, він його виготовляє. Це відбувається щоразу, коли ви прибираєте ногу з педалі акселератора або гальма. Таким чином, рекуперована енергія вводиться безпосередньо в акумулятор.

Останні моделі електромобілів навіть пропонують режими для вибору потужності цього рекуперативного гальма. У максимальному режимі він сильно гальмує автомобіль, не навантажуючи диски та колодки, і при цьому заощаджує кілька кілометрів запасу ходу. У тепловозах ця енергія просто витрачається дарма і прискорює зношування гальмівної системи.

На панелі приладів електромобіля часто є лічильник, що показує потужність рекуперативного гальмування.

Несправність

Тому технічні поломки електромобілів трапляються рідше. Однак може статися так, що у вас закінчиться енергія після поганого очікування водія, як у бензиновій чи дизельній машині. У цьому випадку автомобіль заздалегідь попереджає про низький рівень заряду батареї, що зазвичай залишився від 5 до 10%. Одне або кілька повідомлень відображаються на панелі приладів або центральному екрані і попереджають користувача.

Залежно від моделі можна проїхати кілька десятків додаткових кілометрів до заряджання. Потужність двигуна іноді обмежують, щоб зменшити споживання і, отже, розширити діапазон. Крім того, автоматично вмикається "режим черепахи": автомобіль поступово сповільнюється до повної зупинки. Сигнали на панелі приладів наполегливо спонукають водія знайти місце для зупинки в очікуванні евакуатора.

Невеликий урок механіки на електромобілі

Щоб спростити завдання, скажіть собі, що замість теплового двигуна у машині є електродвигун. Це джерело енергії знаходиться у батареї.

Ви могли помітити, що електромобіль не має зчеплення. Крім того, щоб отримати постійний струм, водієві достатньо натиснути на педаль акселератора. Постійний струм перетворюється на змінний завдяки дії перетворювача. Це також те, що генерує електромагнітне поле, що проходить через мідну рухливу котушку вашого двигуна.

Ваш двигун містить один або кілька фіксованих магнітів. Вони протиставляють своє магнітне поле полю котушки, яке приводить їх у рух і змушує двигун працювати.

Інформовані водії могли помітити, що коробки теж не було. В електромобілі це вісь двигуна, яка без посередника містить осі провідних коліс. Тому автомобілю не потрібні поршні.

Нарешті, щоб всі ці «пристрої» були ідеально синхронізовані один з одним, бортовий комп'ютер перевіряє та модулює потужність, що розвивається. Тому в залежності від ситуації двигун вашого автомобіля регулює свою потужність відповідно до співвідношення обертів на хвилину. Часто це менше, ніж на автомобілях внутрішнього згоряння.

Зарядка: з чого все починається

Щоб ваш автомобіль міг керувати автомобілем, необхідно підключити його до розетки або зарядної станції. Зробити це можна за допомогою кабелю з відповідними роз'ємами. Існують різні моделі, що відповідають різним режимам заряджання. Якщо ви хочете знайти свій новий автомобіль удома, на роботі або на громадських зарядних станціях, вам знадобиться кабель з роз'ємами типу 2. Використовуйте кабелі Combo CCS або Chedemo для використання швидких клем.

Під час зарядки кабелем проходить змінний електричний струм. Ваш автомобіль проходить кілька перевірок:

• Потрібен якісний та добре налаштований струм;
• Заземлення має забезпечувати безпечне підзаряджання.

Після перевірки цих двох точок автомобіль дає дозвіл проходження електрики через перетворювач.

Важлива роль перетворювача в автомобілі з модулем, що підключається.

Перетворювач «перетворює» змінний струм, що надходить через термінал, на постійний струм. Цей крок необхідний, тому що акумулятори можуть зберігати тільки постійний струм. Тим не менш, майте на увазі, що ви можете знайти клеми, які безпосередньо перетворять змінний струм на постійний. Вони відправляють свою продукцію прямо в акумулятор вашого автомобіля. Ці зарядні станції забезпечують швидку або надшвидку заряджання залежно від моделі. З іншого боку, якщо ви повинні були оснастити себе цими терміналами для зарядки нового електромобіля, знайте, що вони дуже дорогі і значні, і тому вони встановлюються, в будь-якому випадку, на даний момент тільки в громадських місцях (наприклад, зони відпочинку на автомагістралях).

Два типи двигуна електромобіля

Електромобіль може бути оснащений двома типами двигунів: синхронним або асинхронним двигуном.

Асинхронний двигун при обертанні створює магнітне поле. І тому він покладається на статор, який отримує електрику. У цьому ротор постійно обертається. Асинхронний двигун в основному встановлюється в автомобілях, що здійснюють дальні поїздки та рухаються з високою швидкістю.

У асинхронному двигуні роль електромагніта перебирає сам ротор. Тому він активно створює магнітне поле. Швидкість обертання ротора залежить від частоти струму, одержуваного двигуном. Це ідеальний тип двигуна для їзди містом, у поїздках з частими зупинками та повільним запуском.

Акумулятор, запас електроенергії електромобіля

Акумулятор містить не кілька літрів бензину, а кіловат-годинник (кВтч). Витрата, яку може забезпечити батарея, виявляється у кіловатах (кВт).

Батарея всіх електромобілів складається із тисяч осередків. Коли їх проходить струм, він розподіляється між цими тисячами компонентів. Щоб дати вам більш конкретне уявлення про ці комірки, уявіть їх як купи або кишені, з'єднані один з одним.

Як тільки струм проходить через батареї, він відправляється на електродвигун (-и) вашого автомобіля. На цьому етапі статор бачить створюване магнітне поле. Саме останній рухає ротор двигуна. На відміну від теплового двигуна він друкує свій рух на колесах. Залежно від моделі автомобіля, він може передавати свій рух на колеса через редуктор. Це має лише один звіт, що збільшує швидкість його обертання. Саме він знаходить найкраще співвідношення між моментом, що крутить, і швидкістю обертання. Корисно знати: швидкість ротора залежить від частоти струму, що протікає через двигун.

Для інформації знайте, що нові акумулятори працюють з літієм. Запас ходу електромобіля коливається загалом від 150 до 200 км. Нові батареї (літій-повітряні, літій-сірчані і т. д.) значно збільшать ємність батарей цих транспортних засобів протягом наступних кількох років.

Як змінити зовнішній вигляд вашого електромобіля без коробки?

Цей тип транспортного засобу має двигун, який може здійснювати кілька десятків тисяч обертів за хвилину! Таким чином, для зміни крейсерської швидкості вам не потрібна коробка.

Двигун повністю електричного транспортного засобу передає обертання безпосередньо колесам.

Що слід пам'ятати про літій-іонний акумулятор?

Якщо ви серйозно замислюєтеся про покупку електромобіля, ось деяка важлива інформація про літій-іонні батареї.

Однією з переваг цієї батареї є низька швидкість саморозряду. Саме це означає, що якщо ви не використовуєте свій автомобіль протягом року, він втратить менше 10% своєї вантажопідйомності.

Ще одна істотна перевага: акумулятор такого типу практично не потребує обслуговування. З іншого боку, він повинен систематично оснащуватися схемою захисту та регулювання BMS.

Залежно від моделі та виробника вашого автомобіля може спостерігатися різний час заряджання акумулятора. Отже, щоб дізнатися, як довго ваш автомобіль залишатиметься підключеним до розетки, зверніться до щільності його батареї та обраного вами режиму заряджання. Орієнтовно заряду вистачить на 10 годин. Плануйте заздалегідь та чекайте!

Якщо ви не хочете або у вас немає часу планувати наперед, підключіть свій автомобіль до зарядної станції або настінної скриньки: час заряджання скоротиться вдвічі!

Ще одна альтернатива для тих, хто поспішає: віддайте перевагу «швидкій підзарядці» повній перезарядці: ваш автомобіль буде заряджений до 80% лише за 30 хвилин!

Корисно знати: у більшості випадків акумуляторні батареї автомобіля знаходяться під підлогою. Їхня потужність варіюється від 15 до 100 кВтг.

Дивовижна особливість гальмування електромобіля

Можливо, ви ще цього не знаєте, але керування електромобілем дозволяє виробляти електрику! Виробники автомобілів наділили свої електромобілі «надмогою»: коли ваш двигун працює без електрики (наприклад, коли ваша нога відривається від педалі акселератора або коли ви гальмуйте), він робить це! Ця енергія йде прямо у вашу батарею.

Всі сучасні електромобілі мають кілька режимів, що дозволяють водіям вибирати ту чи іншу потужність рекуперативного гальмування.

Як зарядити ці нові екологічні автомобілі?

Ви живете у будиночку? В цьому випадку ви можете зарядити машину прямо у себе вдома.

Зарядіть машину вдома

Щоб зарядити машину вдома, візьміть кабель, проданий вам разом з автомобілем, і підключіть його до стандартної розетки. Той, від якого ви звикли заряджати свій смартфон, підійде! Однак пам'ятайте про потенційний ризик перегрівання. Сила струму часто обмежується 8 або 10А, щоб уникнути будь-яких подій. Крім того, якщо вам потрібна повна зарядка, щоб ваш невеликий електромобіль продовжував працювати, краще запланувати включення на ніч. Це з тим, що нижчий струм призводить до тривалішого часу зарядки.

Інше рішення: встановити настінний бокс. Це коштує від 500 до 1200 євро, але ви можете запросити податковий кредит у розмірі 30%. Ви отримаєте швидшу зарядку та сильніший струм (приблизно 16А).

Зарядіть свій автомобіль у громадському терміналі

Якщо ви живете в квартирі, не можете підключити свою машину вдома або подорожуєте, ви можете підключити машину до зарядної станції. Ви знайдете все це у спеціалізованих додатках або в Інтернеті. Дізнайтеся заздалегідь: вам може знадобитися картка, яка дає вам доступ до кіоску, випущена брендом або спільнотою, яка встановила цей кіоск.

Залежно від різних пристроїв передається потужність і, отже, час заряджання також різняться.

Чи можуть електричні моделі вийти з ладу?

Ці більш екологічно чисті автомобілі також мають ту перевагу, що вони менше ламаються. Логічно, тому що в них менше компонентів!

Тим не менш, ці автомобілі можуть зазнавати перебої у подачі електроенергії. Дійсно, що стосується бензинових або дизельних автомобілів, якщо ви не очікуєте достатньої кількості палива, що є у вашому баку, ваш автомобіль не зможе рухатися вперед!

Ваш повністю електричний автомобіль надішле вам попереджувальне повідомлення, коли рівень заряду батареї стане особливо низьким. Знайте, що у вас залишилось від 5 до 10% енергії! Попередження з'являються на панелі приладів або на центральному екрані.

Будьте впевнені, ви (не обов'язково) опинитеся на краю безлюдної дороги. Ці чисті автомобілі можуть перевозити вас від 20 до 50 км - саме час підійти до точки заряджання.

Після цієї відстані ваша машина знижує потужність двигуна, і ви повинні відчути поступове уповільнення. Якщо ви продовжите рух, ви побачите інші попередження. Потім включається режим "Черепаха", коли ваш автомобіль дійсно "запихався". Ваша максимальна швидкість не перевищуватиме десяти кілометрів, і якщо ви (справді) не хочете опинитися на краю безлюдної дороги, вам обов'язково доведеться припаркуватися або зарядити акумулятор.

Скільки коштує заряджання електромобіля?

Вартість поповнення залежить від кількох факторів. Зверніть увагу, що зарядка автомобіля вдома обійдеться вам дешевше, ніж у громадському терміналі. Візьмемо, наприклад, Renault Zoe. Зарядка в Європі коштуватиме близько 3,71 євро, або лише 4 центи за кілометр!

З громадським терміналом розраховуйте близько 6 євро, щоби подолати 100 км.

Ви також знайдете термінали потужністю 22 кВт безкоштовно протягом певного періоду часу, перш ніж вони стануть платними.

Найдорожчими, безперечно, є станції з «швидкою підзарядкою». Це пов'язано з тим, що їм потрібна висока потужність і для цього потрібна певна інфраструктура. Якщо ми продовжимо наш приклад Renault Zoé, то 100 км автономності коштуватимуть вам 10,15 євро.

Зрештою, знайте, що в цілому електромобіль обійдеться вам дешевше, ніж тепловоз. У середньому це коштує 10 євро, щоби проїхати 100 км.