שני מנועים במכוניות חשמליות - באילו טריקים משתמשים היצרנים כדי להגדיל את הטווח? [תיאור]

לרכב חשמלי יש מנוע אחד, שניים, שלושה ולפעמים ארבעה. מנקודת מבט כלכלית, מנוע אחד הוא האפשרות הטובה ביותר, אבל יש אנשים שמרגישים יותר בטוחים כאשר יש להם הנעה לכל הגלגלים. אבל איך מאזנים בין הביטחון שמציעה AWD לבין צריכת חשמל נמוכה? ליצרנים יש כמה דרכים לעשות זאת.

כוננים רב מנועים בחשמל. איך מכוניות מפחיתות את צריכת האנרגיה?

תוכן העניינים

• כוננים רב מנועים בחשמל. איך מכוניות מפחיתות את צריכת האנרגיה?
  • שיטה מס' 1: השתמש במצמד (למשל פלטפורמת יונדאי E-GMP: יונדאי איוניק 5, קיה EV6)
  • שיטה מס' 2: השתמש במנוע אינדוקציה על ציר אחד לפחות (למשל Tesle Model S / X Raven, Volkswagen MEB)
  • שיטה מס' 3: הגדל את הסוללה בדיסקרטיות

נתחיל מנקודת ההתחלה - הנעה חד ציר. בהתאם להחלטת היצרן, המנוע ממוקם בציר הקדמי (FWD) או האחורי (RWD). כונן גלגל קדמי במובנים מסוימים, מדובר בחריגה ממכוניות עם מנוע בעירה: לפני עשרות שנים האמינו שהיא מספקת בטיחות טובה יותר, וזו הסיבה שלרוב החשמלאים המוקדמים הייתה הנעה קדמית. עד היום, זהו הפתרון הבסיסי בניסאן ורנו (ליף, זואי, פלטפורמת CMF-EV) ודגמים שהם עיצובים מחדש של רכבי בעירה פנימית (למשל, פולקסווגן e-Golf, מרצדס EQA).

טסלה נטשה את גישת ההנעה הקדמית כבר מההתחלה, וב.מ.וו עם ה-i3 ופולקסווגן עם פלטפורמת ה-MEB, שם הפתרון הבסיסי הוא המנוע ממוקם על הסרן האחורי... זה קצת מדאיג נהגים רבים מכיוון שרכבי בעירה פנימית עם הנעה קדמית הם למעשה בטוחים יותר במצבי סמוך לשער, אבל עם מנועים חשמליים, באמת אין הרבה מה לדאוג. מערכות אלקטרוניקה וחשמליות מהירות הרבה יותר ממערכות מכניות במנועי בעירה אינרציאלית.

במילים פשוטות, מנוע אחד הוא סט אחד של כבלים במתח גבוה, מהפך אחד, מערכת בקרה אחת. ככל שפחות אלמנטים במערכת, כך ההפסד הכולל יקטן. כי רכבים חשמליים חד מנועיים יהיו, באופן עקרוני, חסכוניים יותר מרכבים בעלי שני מנועים או יותר.שעליו כתבנו בהתחלה.

מלבד נהגים, הוא אוהב הנעה על כל הגלגלים. יש אנשים שקונים אותו בשביל ביצועים טובים יותר, אחרים בגלל שהם מרגישים יותר בטוחים איתו, ואחרים בגלל שהם נוהגים באופן קבוע בתנאי שטח קשים. המנועים החשמליים כאן מפנקים את המהנדסים: במקום גוף צינורי גדול, לוהט ורועד, יש לנו עיצוב מלוטש וקומפקטי שניתן להוסיף לסרן שני. מה לעשות במצב כזה כדי לא להגזים בצריכת האנרגיה ולהבטיח לבעלים טווח סביר? מובן מאליו: אתה חייב לכבות מנועים רבים ככל האפשר.

אבל איך עושים זאת?

שיטה מס' 1: השתמש במצמד (למשל פלטפורמת יונדאי E-GMP: יונדאי איוניק 5, קיה EV6)

ישנם שני סוגים של מנועים המשמשים בכלי רכב חשמליים: מנוע אינדוקציה (מנוע אסינכרוני, ASM) או מנוע מגנט קבוע (PSM). מנועי מגנט קבוע הם חסכוניים יותר, ולכן השימוש בהם הגיוני בכל מקום בו חשוב לטווח המרבי. אבל יש להם גם חסרון משמעותי: אי אפשר לכבות מגנטים קבועים, הם יוצרים שדה מגנטי, בין אם נרצה ובין אם לא.

מכיוון שהגלגלים מחוברים בצורה נוקשה למנוע על ידי סרנים וגלגלי שיניים, כל נסיעה תגרום לזרימת חשמל, ממצבר למנוע (תנועת רכב) או ממנוע למצבר (החלמה). לכן, אם נשתמש במנוע מגנט קבוע אחד על כל ציר, עלול להיווצר מצב שבו אחד יניע את הגלגלים והשני יבלם את המכונית, כי הוא ממיר אנרגיה מכנית לחשמל. זהו מצב מאוד לא רצוי.

יונדאי פתרה את הבעיה הזו באמצעות מצמד מכני בציר הקדמי... פעולתו אוטומטית לחלוטין, כמו מערכת Haldex במכוניות בעירה פנימית: כאשר הנהג זקוק ליותר כוח, המצמד ננעל ושני המנועים מאיצים (או בולמים?) את המכונית. כאשר הנהג נוסע בשקט, המצמד מנתק את המנוע הקדמי מהגלגלים, כך שאין בעיה בבלימה.

היתרון העיקרי של המצמד הוא האפשרות להשתמש במנועי PSM חסכוניים יותר בשני הסרנים. החיסרון הוא הכנסת אלמנט מכני נוסף למערכת, שחייב לעמוד במומנטים גבוהים ולהגיב במהירות לשינויים. כך החלק יתבלה בהדרגה - ולמרות שהוא נראה די פשוט בעיצובו, רמת החיבור שלו למערכת ההנעה הופכת את ההחלפה לבלתי סבירה.

שיטה מס' 2: השתמש במנוע אינדוקציה על ציר אחד לפחות (למשל Tesle Model S / X Raven, Volkswagen MEB)

שיטה מספר 2 הייתה בשימוש זמן רב יותר ולעתים קרובות יותר, כבר מההתחלה היא הופיעה ב-Tesla Model S ו-X, כעת נוכל למצוא אותה גם בין שאר פולקסווגן בפלטפורמת MEB, כולל VW ID.4 GTX. זה טמון בעובדה ש מנועי אינדוקציה עם אלקטרומגנטים מותקנים על שני הסרנים (דגם טסלה ישן), או לפחות על הציר הקדמי (MEB AWD, Tesle S / X מגרסת רייבן).... כולנו מכירים את עקרון הפעולה של אלקטרומגנט מאז בית הספר היסודי: שדה מגנטי נוצר רק כאשר מופעל מתח. כאשר הזרם כבוי, האלקטרומגנט הופך לצרור רגיל של חוטים.

לכן, במקרה של מנוע אסינכרוני, די לנתק את הפיתול ממקור החשמל.שהוא יפסיק להתנגד. היתרון הבלתי מעורער של פתרון זה הוא פשטות העיצוב, כי הכל נעשה באמצעות אלקטרוניקה. עם זאת, החיסרון הוא היעילות הנמוכה יותר של מנועי האינדוקציה והעובדה שהתנגדות מסוימת נוצרת על ידי תיבת ההילוכים המרושתת בקשיחות והמנוע עצמו.

כפי שכבר הזכרנו, מנועי אינדוקציה משמשים לרוב על הסרן הקדמי, ולכן תפקידם העיקרי הוא להוסיף כוח כשצריך אותו ולא להטריד כשהרוכב נע לאט.

שיטה מס' 3: הגדל את הסוללה בדיסקרטיות

כדאי לזכור שהיעילות של מנועים חשמליים גבוהה מאוד (95, ולפעמים 99+ אחוז). לפיכך, אפילו עם כונן AWD עם שני מנועי מגנט קבוע, אשר תמיד הנעה גלגלית (לא סופרת החלמה), ההפסדים ביחס לתצורה עם מנוע בודד יהיו קטנים יחסית. אבל הם כן, והאנרגיה האצורה בסוללה היא מצרך נדיר - ככל שנשתמש בה יותר לנהיגה, כך הטווח יהיה גרוע יותר.

לפיכך, השיטה השלישית להגדלת הטווח של רכבי ארבע גלגלים חשמליים עם שני מנועי PSM היא הגדלת קיבולת הסוללה השמישה בצורה עדינה. הקיבולת הכוללת עשויה להישאר זהה, הקיבולת השמיש עשויה להשתנות, כך שאנשים הבוחרים בין RWD/FWD ל-AWD לא בהכרח ישימו לב להבדל אלא אם כן היצרן אומר זאת ישירות.

אנחנו לא יודעים אם השיטה שתיארנו נמצאת בשימוש על ידי מישהו. טסלה ב-3 דגמי הביצועים החדשים מעניקה לרוכש גישה לקיבולת סוללה שמישה מעט יותר, אך כאן עשויה להתברר כי אפשרות הביצועים (מנוע תאום) מבחינת טווח לא היה שונה מגרסה לטווח ארוך (מנוע כפול).

זה עשוי לעניין אותך: