معرفی
سوال "چگونه اتومبیل های الکتریکی کار می کنند" بسیاری از جذابیت اطراف را به دست می آورد وسایل نقلیه الکتریکی (EV) انقلاب در حالی که تولید کنندگان خودرو و دولت ها با برق سازی به جلو می روند، درک مکانیک های اساسی - از سیستم های باتری تا موتورهای الکتریکی، از الکترونیک قدرت تا ترمز بازسازی - برای مصرف کنندگان، مهندسان و سیاست گذاران به طور یکسانی کلیدی است. در این مقاله بیان می کنیم که چگونه اتومبیل های الکتریکی کار، مشخص کردن مزایای و چالش های وسایل نقلیه الکتریکی مکانیک، و نگاه کنید به جایی که نوآوری به سمت در الکترونیکی فضای موتور
I. معماری اساسی: باتری، اینورتر و موتور
1.1 بسته های باتری: قلب سیستم
وقتی میپرسم «چگونه اتومبیل های الکتریکی باتری اغلب اولین قطعه ای است که به ذهن می آید. برخلاف خودروهای موتور احتراق داخلی (ICE) که به مخازن سوخت متکی هستند، خودروهای الکتریکی انرژی را در بسته های باتری بزرگ ذخیره می کنند. این بسته ها شامل بسیاری از سلول های فردی، اغلب مبتنی بر لیتیوم یون، به صورت سری و موازی برای دستیابی به ولتاژ و ظرفیت مطلوب ترتیب داده شده اند.
تولید کنندگان انواع سلولی مختلف - کیسه، سیلندری، پریزماتیک - را برای تعادل تراکم انرژی، هزینه، ثبات حرارتی و بسته بندی انتخاب می کنند. به عنوان مثال، Mach-E فورد از سلول های کیسه ای استفاده می کند، در حالی که تسلا از سلول های سیلندری استفاده می کند. هر شیمی سلولی (به عنوان مثال NCM، LFP) دارای معاملات در هزینه، طول عمر، عملکرد سرد و تحویل انرژی است.
1.2 تبدیل DC به AC: اینورتر و amp الکترونیک قدرت
باتری ها DC (جریان مستقیم) را تحویل می دهند، اما بیشتر موتورهای الکتریکی با AC (جریان متناوب) کار می کنند. یعنی بخشی از چگونه اتومبیل های الکتریکی کار شامل تبدیل DC از باتری به AC برای موتور است. این کار توسط یک اینورتر انجام می شود.
اینورتر همچنین ولتاژ، جریان و فرکانس را برای کنترل سرعت موتور و گشتاور تنظیم می کند. علاوه بر این، معماری الکترونیک قدرت تحول ولتاژ (بالا / پایین) ، نظارت ایمنی و ارتباط بین اجزای را مدیریت می کند. این لایه کنترل برای الکترونیکی عملکرد
1.3 طراحی موتور و اصول مغناطیسی
در قلب چگونه اتومبیل های الکتریکی کار خود موتور است. بیشتر به الکترومغناطیسی متکی هستند: استاتور (بخش ثابت) یک میدان مغناطیسی چرخشی تولید می کند که روتور (بخش متحرک) را با آن می کشد. نتیجه: گشتاور، که چرخ ها را می چرخاند.
توپولوژی های موتوری متعدد در استفاده وجود دارد - موتورهای همگام مغناطیس دائمی (PMSM) ، موتورهای القایی AC و موتورهای عدم تمایل سوئیچ شده. هر یک از آنها دارای نقاط قوت است: PMSM اغلب کارایی بالا و گشتاور قوی با سرعت پایین را ارائه می دهد. موتورهای انکشافی از استفاده از مغناطیس های زمین نادر اجتناب می کنند؛ موتورهای عدم تمایل سوئیچ شده در طراحی های خاص استحکام و سادگی را ارائه می دهند.
موتورها می توانند در پیکربندی های مختلف استقرار شوند: موتور تک (عقب یا جلو) ، موتور دوگانه (درایو تمام چرخ) ، یا حتی یک موتور در هر چرخ در برخی از مدل های با عملکرد بالا.
دوم. سیستم های پشتیبانی و بازیابی انرژی
2.1 ترمز بازسازی: بازیابی انرژی از دست رفته
یکی از ویژگی های کلیدی چگونگی کار خودروهای الکتریکی فناوری ترمز بازسازی است. به جای از دست دادن تمام انرژی حرکتی به عنوان گرما در ترمز های اصطکاک سنتی، الکترونیکی می توانند از موتورهای خود به صورت معکوس برای عمل به عنوان ژنراتور استفاده کنند، حرکت را به برق تبدیل کنند و آن را به باتری برگردانند.
این بازیابی انرژی کارایی را بهبود می بخشد، دامنه رانندگی را گسترش می دهد و فرسایش ترمز مکانیکی را کاهش می دهد. با این حال، اثربخشی ترمز بازسازی در سرعت های پایین کاهش می یابد، بنابراین ترمز های اصطکاک معمولی همچنان ضروری هستند.
2.2 مدیریت حرارتی، سیستم های کمکی و کنترل ها
حفظ دمای باتری و موتور برای عملکرد و عمر ضروری است. سیستم های خنک کننده (مایع یا هوا) ، گرمایش کننده ها (برای آب و هوای سرد) ، سیستم های مدیریت باتری (BMS) و الکترونیک زیر سیستم اطمینان حاصل می کنند که سلول ها در محدوده دمای ایمن کار می کنند.
خب، الکترونیکی شامل زیرسیستم های کمکی برای روشنایی، اطلاعات و سرگرمی، HVAC، سنسورها و اتصال است. این معمولاً با ولتاژ DC پایین تر (اغلب 12V / 48V) کار می کنند که از طریق تبدیل کننده های DC-DC از بسته باتری اصلی مدیریت می شوند.
III. مزایای، چالش ها و جاده پیش
3.1 مزایای: کارایی، سادگی و تجربه رانندگی
درک چگونه اتومبیل های الکتریکی کار بسیاری از مزایای ذاتی را نشان می دهد:
گشتاور فوری از صفر RPM شتاب سریع در رانندگی شهر را ایجاد می کند
قطعات متحرک کمتر → نگهداری کمتر (بدون تغییر روغن، مایعات کمتر)
کمک های ترمز بازسازی به بهره وری انرژی کمک می کند
عملیات آرام و صاف راحتی را بهبود می بخشد
چون اتومبیل های الکتریکی عدم وجود کلاچ ها، انتقال ها و قطارهای محرک پیچیده، پیچیدگی مکانیکی کاهش می یابد.
3.2 چالش ها: محدوده، شارژ و زیرساخت ها
اما چگونه اتومبیل های الکتریکی کار همچنین چالش ها را برجسته می کند:
وزن و هزینه باتری همچنان قابل توجه است
شارژ هنوز هم سرعت سوخت پذیری را تأخیر می کند؛ شارژ سریع DC کمک می کند اما نیاز به زیرساخت ها دارد
اضطراب محدوده برای سفرهای طولانی مدت، به ویژه در شرایط سرد یا سخت ادامه دارد.
تخریب در طول زمان ظرفیت باتری و عملکرد را کاهش می دهد
بسیاری از کاربران باید با دقت در دسترس بودن شارژ را برنامه ریزی کنند - شارژ شبانه ای در خانه ایده آل است، اما همه (به عنوان مثال ساکنان آپارتمان های شهری) دسترسی ندارند.
3.3 جهت های آینده در نوآوری تران قدرت الکترونیکی
با افزایش تقاضا، نوآوری های جدید در وسایل نقلیه الکتریکی مکانیک و الکترونیکی طراحی موتور در حال ظهور است.
باتری های حالت جامد یا معماری های باتری انطباقی ماژولار، تراکم انرژی و ایمنی بالاتر را وعده می دهند
الکترونیک قدرت کارآمدتر، از دست دادن کمتر، فرکانس سوئیچینگ بالاتر (به عنوان مثال نیمه هادی های باند گسترده)
طراحی های موتور ترکیب چندین توپولوژی یا موتورهای فلوکس محوری برای جمع و جور بودن
سیستم های بازسازی پیشرفته، بازیابی انرژی بهتر و ادغام ترمز بهبود یافته
ادغام بیشتر نرم افزار، هوش مصنوعی و استراتژی های کنترل وسایل نقلیه برای بهینه سازی مصرف انرژی و دامنه
یک جهت تحقیق ماژول های باتری DC انطباقی را بررسی می کند که به طور پویا بر اساس شرایط درایو برای به حداقل رساندن از دست دادن و افزایش عمر باتری تنظیم مجدد می شوند.
نتیجه گیری
گروه Tairui تولید می کند وسایل نقلیه الکتریکی و همچنین به مشتریان دستورالعمل های کاربری مناسب را ارائه می دهد. « چگونه اتومبیل های الکتریکی کار فقط یک سوال جذاب نیست، بلکه یک دروازه برای درک تحول تحرک مدرن است. در قلب، الکترونیکی ترکیب سیستم های باتری، اینورتر، موتورهای الکتریکی و بازیابی انرژی برای ارائه تجربیات رانندگی تمیز تر و صاف تر. در حالی که چالش هایی مانند هزینه باتری، زیرساخت های شارژ و دامنه باقی مانده است، راهپیمایی پایدار نوآوری در الکترونیکی شیمی نیروگاه و باتری به تدریج به آنها رسیدگی می کند. برای مصرف کنندگان، مهندسان و سیاست گذاران، درک مکانیک ها برای هدایت و شکل دادن آینده الکتریکی ضروری است.