Πώς λειτουργούν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα; Οι κινητήρες και οι μπαταρίες EV εξηγούνται

Τα ηλεκτρικά οχήματα λειτουργούν με θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους από τα παραδοσιακά αυτοκίνητα. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν πολλά κινούμενα μέρη και ενώ τα EV έχουν τη δική τους πολυπλοκότητα, είναι πολύ περισσότερο ψηφιακά παρά μηχανικά. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο πώς ακριβώς λειτουργούν τα ηλεκτρικά οχήματα.

Πώς λειτουργεί μια μπαταρία EV;

Αντί για βενζίνη, τα EV αντλούν την ισχύ τους από μια μπαταρία, η οποία συνήθως εκτείνεται κατά μήκος του κάτω μέρους του αυτοκινήτου για να κρατήσει το βάρος όσο το δυνατόν χαμηλότερο. Αποτελείται από πολλαπλές μονάδες, οι οποίες με τη σειρά τους αναλύονται σε μεμονωμένες μπαταρίες, παρόμοιες σε μέγεθος με τις μπαταρίες AA. Ένα στρώμα ψυκτικού υγρού τρέχει μεταξύ των κυψελών, καθώς οι ζεστές μπαταρίες είναι μπαταρίες που εκρήγνυνται. Ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας ρυθμίζει αυτό το ψυκτικό και διασφαλίζει ότι κάθε στοιχείο αποστραγγίζεται με τον ίδιο ρυθμό, γεγονός που παρατείνει τη διάρκεια ζωής του πακέτου.

Έχουμε ολόκληρο άρθρο για πώς λειτουργούν οι μπαταρίες, αλλά η σύντομη εκδοχή είναι ότι τα ηλεκτρόνια αντλούνται μέσω ενός κυκλώματος μετακινώντας άτομα λιθίου από τη μια πλευρά μιας μπαταρίας στην άλλη. Τα ηλεκτρόνια θέλουν να ακολουθήσουν αυτά τα ιόντα λιθίου, αλλά μια διαχωριστική μεμβράνη μέσα στην μπαταρία τα εμποδίζει να έρθουν μαζί για τη βόλτα. Ως αποτέλεσμα, πρέπει να περάσουν μέσα από καλώδια που τροφοδοτούν επίσης τα τηλέφωνα, τα tablet, τους λαμπτήρες, τους υπολογιστές και τα αυτοκίνητά μας. Όταν φορτίζετε μια μπαταρία, προσελκύετε τα άτομα λιθίου πίσω στην αρχική τους πλευρά της μπαταρίας φορτώνοντάς την με ηλεκτρόνια.

Πώς λειτουργεί ένας μετατροπέας EV;

Τα περισσότερα από τα ηλεκτρονικά του σπιτιού σας λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια πηγαίνουν συνεχώς μπρος-πίσω μέσα από τα καλώδια σε καθορισμένα διαστήματα. Οι μπαταρίες, ωστόσο, λειτουργούν συνεχές ρεύμα, έτσι τα ηλεκτρόνια απλώς εκτοξεύονται προς μία κατεύθυνση σε ένα σταθερό ρεύμα. Ένα EV χρησιμοποιεί έναν μετατροπέα για να αλλάξει το ρεύμα της μπαταρίας του από άμεσο σε εναλλασσόμενο πριν φτάσει στον κινητήρα. Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα, καθώς η αλλαγή στη συχνότητα AC που γίνεται από τον μετατροπέα επηρεάζει άμεσα την ταχύτητα του ηλεκτρικού οχήματος.

Πώς λειτουργεί ένας κινητήρας EV;

Οι κινητήρες EV μετατρέπουν τον ηλεκτρισμό σε κίνηση δημιουργώντας ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Ένας κύλινδρος που ονομάζεται στάτορας περιέχει σφιχτά τυλιγμένα χάλκινα σύρματα, μέσα από τα οποία περνά το εναλλασσόμενο ρεύμα που προέρχεται από τον μετατροπέα. Επειδή το ρεύμα εναλλάσσεται, ο βόρειος και ο νότιος πόλος αυτών των μαγνητικών πεδίων αλλάζουν εμπρός και πίσω. Εκτελώντας διαφορετικά κυκλώματα σε ελαφρώς διαφορετικές ηλεκτρικές συχνότητες, το συνολικό μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται.

Μέσα στον στάτορα, ένας ρότορας που επιπλέει ελεύθερα αισθάνεται την επίδραση όλων αυτών των περιστρεφόμενων μαγνητικών πεδίων. Καθώς το ρεύμα διατρέχει τον στάτορα, η μαγνητική έλξη αναγκάζει τον ρότορα να περιστρέφεται για να τον φτάσει. Εξάλλου, οι μαγνητικοί πόλοι του ρότορα απέναντι από εκείνους του στάτορα θα έλκονται και οι ίδιοι πόλοι θα απωθούνται. Όσο περισσότερη ισχύς αντλείται μέσω του στάτορα, τόσο πιο γρήγορα περιστρέφεται το μαγνητικό πεδίο. Ο ρότορας κινεί έναν άξονα, ο οποίος περιστρέφει τους τροχούς του EV. Δεδομένου ότι η ισχύς που παράγεται από έναν κινητήρα EV είναι σημαντική, ένα απαραίτητο εξάρτημα που ονομάζεται μειωτής μειώνει τη δύναμη στο επιθυμητό επίπεδο πριν πάει από τον ρότορα στους τροχούς.

Οι κινητήρες EV δεν είναι απλώς κινητήρες — μπορούν επίσης να λειτουργήσουν σαν γεννήτριες. Όταν φρενάρετε το EV σας, η μηχανική δύναμη του οχήματος που επιβραδύνει περιστρέφει τον ρότορα, ο οποίος παράγει ρεύμα που ρέει μέσω του στάτορα, πίσω στην μπαταρία.

Δεδομένου ότι μεγάλο μέρος της δύναμης που απαιτείται για την επιβράδυνση ενός οχήματος ωθείται σε αναγεννητικό φρενάρισμα, τα τακάκια φρένων ενός EV βλέπουν λιγότερη φθορά από ένα κανονικό αυτοκίνητο. Τα ηλεκτρικά οχήματα αντιμετωπίζουν πολύ λιγότερη μηχανική καταπόνηση σε όλη την επιφάνεια, όχι μόνο στο φρενάρισμα. Οι κινητήρες EV δεν αντιμετωπίζουν επαναλαμβανόμενες εκρηκτικές χημικές αντιδράσεις όπως οι κινητήρες εσωτερικής καύσης, μεταφέροντας γραμμική δύναμη ενός εμβόλου σε περιστροφική δύναμη (ροπή) μέσω ενός στροφαλοφόρου άξονα ή που βασίζεται σε ένα σφόνδυλο για τη σταθεροποίηση της μεταβαλλόμενης δύναμης εισαγωγή. Συνολικά, αυτά είναι καλά νέα για το κόστος επισκευής EV.

Ας ελπίσουμε ότι αυτό παρέχει κάποια εικόνα για την εσωτερική λειτουργία ενός ηλεκτρικού οχήματος. Τα ηλεκτρικά ηλεκτρικά αυτοκίνητα καταλαμβάνουν τον κόσμο, επομένως είναι μάλλον καλό να γνωρίζετε ένα ή δύο πράγματα για τον τρόπο λειτουργίας τους.

Συστάσεις των συντακτών

• Η Tesla παρουσιάζει το πρώτο Cybertruck μετά από δύο χρόνια καθυστερήσεων
• Οι καλύτεροι οικιακούς φορτιστές EV επιπέδου 2
• Τα φθηνότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα που μπορείτε να αγοράσετε
• 2024 Το BMW i5 αποκαλύφθηκε ως η πρώτη ηλεκτρική Σειρά 5
• EV vs. PHEV vs. υβριδικό: Ποια είναι η διαφορά;

Αναβαθμίστε τον τρόπο ζωής σαςΤο Digital Trends βοηθά τους αναγνώστες να παρακολουθούν τον γρήγορο κόσμο της τεχνολογίας με όλα τα τελευταία νέα, διασκεδαστικές κριτικές προϊόντων, διορατικά editorial και μοναδικές κρυφές ματιές.