Как работают электромобили? Объяснение электродвигателей и аккумуляторов

Электромобили функционируют принципиально иначе, чем традиционные автомобили. Двигатели внутреннего сгорания имеют множество движущихся частей, и хотя у электромобилей есть свои сложности, они гораздо более цифровые, чем механические. Давайте подробнее рассмотрим, как именно работают электромобили.

Как работает аккумуляторная батарея электромобиля?

Вместо бензина электромобили получают энергию от аккумуляторной батареи, которая обычно располагается вдоль нижней части автомобиля, чтобы максимально снизить вес. Он состоит из нескольких модулей, которые, в свою очередь, разбиты на отдельные аккумуляторные элементы, по размеру аналогичные батареям типа АА. Между элементами проходит слой охлаждающей жидкости, поскольку горячие батареи взрывоопасны. Система управления аккумулятором регулирует количество охлаждающей жидкости и гарантирует, что каждый элемент разряжается с одинаковой скоростью, что продлевает срок службы аккумулятора.

У нас есть целая статья как работают батарейки, но короткая версия заключается в том, что электроны проходят через цепь, перемещая атомы лития с одной стороны батареи на другую. Электроны хотят следовать за ионами лития, но разделительная мембрана внутри батареи не позволяет им двигаться дальше. В результате им приходится проходить через провода, которые питают наши телефоны, планшеты, лампочки, компьютеры и автомобили. Когда вы заряжаете батарею, вы притягиваете атомы лития обратно на исходную сторону батареи, загружая ее электронами.

Как работает инвертор электромобилей?

Большая часть вашей домашней электроники работает на переменном токе. Это означает, что электроны постоянно движутся взад и вперед по проводам через определенные промежутки времени. Батареи, однако, работают от постоянный ток, поэтому электроны просто вылетают в одном направлении постоянным потоком. В электромобиле используется инвертор для изменения тока аккумуляторной батареи с постоянного на переменный, прежде чем он достигнет двигателя. Это важный шаг, поскольку изменение частоты переменного тока, производимое инвертором, напрямую влияет на скорость электромобиля.

Как работает электродвигатель?

Электродвигатели превращают электричество в движение, создавая вращающееся магнитное поле. Цилиндр, называемый статором, содержит плотно намотанные медные провода, по которым проходит переменный ток, поступающий от инвертора. Поскольку ток меняется, северный и южный полюса этих магнитных полей меняются взад и вперед. За счет работы разных цепей на немного разных электрических частотах общее магнитное поле вращается.

Внутри статора свободно плавающий ротор испытывает на себе воздействие всех этих вращающихся магнитных полей. Когда ток проходит через статор, магнитное притяжение заставляет ротор вращаться, чтобы догнать его. Ведь магнитные полюса ротора, противоположные статору, будут притягиваться, а одинаковые полюса – отталкиваться. Чем больше энергии проходит через статор, тем быстрее вращается магнитное поле. Ротор перемещает ось, которая вращает колеса электромобиля. Поскольку мощность, вырабатываемая электродвигателем, значительна, необходимый компонент, называемый редуктором, снижает силу до желаемого уровня, прежде чем она перейдет от ротора к колесам.

Электродвигатели — это не просто двигатели — они также могут действовать как генераторы. Когда вы тормозите свой электромобиль, механическая сила замедляющегося автомобиля вращает ротор, в результате чего ток, протекающий через статор, возвращается обратно в аккумулятор.

Поскольку большая часть силы, необходимой для замедления автомобиля, приходится на рекуперативное торможение, тормозные колодки электромобиля изнашиваются меньше, чем у обычного автомобиля. Электромобили испытывают гораздо меньшие механические нагрузки по всем направлениям, а не только при торможении. Электродвигатели не сталкиваются с повторяющимися взрывными химическими реакциями, как двигатели внутреннего сгорания, передавая линейная сила поршня в вращающую силу (крутящий момент) через коленчатый вал или с помощью маховика для стабилизации изменяющейся силы вход. В целом, это хорошая новость для затрат на ремонт электромобилей.

Будем надеяться, что это даст некоторое представление о внутренней работе электромобиля. Электромобили захватывают мир, поэтому, вероятно, хорошо, что вы знаете кое-что о том, как они работают.

Рекомендации редакции

• Tesla демонстрирует первый Cybertruck после двух лет задержки
• Лучшие домашние зарядные устройства для электромобилей 2-го уровня
• Самые дешевые электромобили, которые вы можете купить
• BMW i5 2024 года представлен как первая электрическая 5-я серия
• ЕВ против. PHEV против. гибрид: в чем разница?

Обновите свой образ жизниDigital Trends помогает читателям быть в курсе быстро меняющегося мира технологий благодаря всем последним новостям, забавным обзорам продуктов, содержательным редакционным статьям и уникальным кратким обзорам.