Greenway Country > GreenWay Polska > Bez kategorii > Podstawowe zasady samochodowego napędu elektrycznego

Tym razem krótka prezentacja zasad budowy i wskazanie różnic między napędem w pojeździe elektrycznym w stosunku do spalinowego. Dla użytkowników te różnice oznaczają bardzo konkretne skutki w kosztach, warunkach eksploatacji i bezpieczeństwie jazdy.

Artykuł 2018-06-28 Podstawowe zasady napędu elektrycznego

Samochody elektryczne, jeśli chodzi o jednostki napędowe i magazynowanie energii różnią się zasadniczo od pojazdów konwencjonalnych. Jednak różnice te w dużym stopniu wpływają również na inne składniki budowy aut elektrycznych. W przeciwieństwie do aut spalinowych, podzespoły i jednostki pomocnicze elektryków są sterowane wyłącznie indywidualnie (niezależnie), najczęściej elektrycznie (chyba, że tańsze i prostsze są inne rozwiązania) i nie mają mechanicznego wyjścia z silnika głównego. Ten działa tylko wtedy, gdy pojazd jest przezeń napędzany lub hamowany. Oznacza to, że:

  • Silnik auta elektrycznego, szczególnie w ruchu miejskim, pracuje znacząco krócej;
  • Hamowanie silnikiem elektrycznym oznacza odzyskanie do 70% energii kinetycznej zamienianej na elektryczną, czyli produkcję „paliwa”!

Kolejnym ważnym atutem samochodów elektrycznych jest rozmieszczenie komponentów i efektywne wykorzystanie przestrzeni konstrukcyjnej, tak zwana koncepcja „pakowania”. W konstrukcji pojazdu z silnikiem spalinowym, bardzo wiele elementów jest rozmieszczonych wokół głównego napędu, podczas gdy w elektryku podzespoły mogą być montowane w sposób znacznie bardziej „zdecentralizowany”, co sprzyja korzystniejszemu ich ułożeniu, a także lepszemu położeniu środka ciężkości pojazdu. Zasadnicze elementy konstrukcyjne elektryka różnią się w ich wymaganiach dotyczących przestrzeni i jej kształtu: np. silnik i chłodnice są mniejsze, a system akumulatorów może być umieszczony w różnych częściach nadwozia, w zależności od koncepcji pojazdu, co powoduje znaczne korzyści:

  • Niskie opory aerodynamiczne z przodu dzięki mniejszym wlotom powietrza niezbędnego do chłodzenia;
  • Dodatkowa przestrzeń na efektywniejszą strefę zgniotu kontrolowanego (cecha o kapitalnym znaczeniu dla użytkowników);
  • Dzięki akumulatorom pod podłogą, niżej położony środek ciężkości oznaczający łatwiejsze, skuteczniejsze i bezpieczniejsze kierowanie pojazdem;
  • Niepotrzebne są tunele podłogowe dla przegubowych wałów Kardana, jeśli napędzane są tylne koła (dzisiaj napęd na 4 koła to prawie standard);
  • Elektryczność stosowana w układach serwo, hamulcach i układzie kierowniczym ułatwia realizację systemu automatycznej obsługi i skutecznego wspomagania;
  • Silniki elektryczne nie wymagają wymiany oleju!

Ogrzewanie i klimatyzacja wnętrza samochodu elektrycznego oraz technologie z tym związane stoją przed innymi wyzwaniami, niż w przypadku pojazdu spalinowego ze stale działającym napędem głównym i nadwyżką ciepła odpadowego, lecz jest to temat na inny wpis 😉

Oprócz dużej baterii trakcyjnej, większość pojazdów elektrycznych dopuszczonych do ruchu ma inny, mały akumulator, zwykle 12-woltowy akumulator ołowiowy. Jest on ładowany przez akumulator trakcyjny i zaopatruje w energię część elektroniki pokładowej, szczególnie oświetlenie pojazdu i systemy ostrzegawcze, które działają nawet wtedy, jeśli akumulator podstawowy został wyłączony (np. wskutek całkowitego rozładowania lub wypadku).

Napęd, w tym elektronika sterująca i wspomagająca

W odróżnieniu od silników spalinowych, silniki elektryczne pracują niezależnie od obciążenia przy bardzo wysokich momentach obrotowych. Całym napędem, generowaną mocą i regulacją prędkości steruje zaawansowana elektronika. Silniki elektryczne mogą być mechanicznie sprzężone z kołami na różne sposoby, głównie poprzez przekładnie redukcyjne i wały napędowe, zintegrowane w kole, jako silnik piasty koła lub poprzez ręczną skrzynię biegów ze standardowym sprzęgłem samochodowym (to ostanie rozwiązanie jest stosowane zwykle przy modernizacji samochodu spalinowego na napęd elektryczny).

Ze względu na duży zakres dostępnych prędkości obrotowych silnika, w samochodach elektrycznych nie są konieczne ręczne przekładnie ani sprzęgła. Przekładnia jest zazwyczaj wyposażona w zwykły reduktor. Silniki elektryczne mogą działać w obu kierunkach i dlatego nie wymagają oddzielnego biegu wstecznego. Dostępne są również skrzynie biegów o dwóch prędkościach obrotowych, szczególnie dla pojazdów o średniej i większej masie (od ok. 700 kilogramów wzwyż). Z kilkoma silnikami napędowymi (na przykład jeden dla osi przedniej i tylnej), silniki mogą być zoptymalizowane dla różnych zakresów prędkości. Silniki elektryczne są także dużo prostsze w budowie i mają znacznie mniej ruchomych części, niż silniki spalinowe. Są one głównie chłodzone powietrzem, sporadycznie również wodą.

 

Wymienione powyżej różnice wyraźnie przemawiają na korzyść napędu elektrycznego. Warto być świadomym zalet tego typu napędu, ponieważ zdecydowanie przemawiają za tym, że silniki elektryczne są lepsze niż spalinowe, nie tylko jeśli chodzi o emisję spalin.