איך פועלת מכונית חשמלית? תיבת הילוכים במכונית חשמלית - יש או לא? [תשובה]

רכבים חשמליים - איך הם עובדים? איך הם מסודרים? האם מצברים לרכב חשמלי כבדים? יָקָר? האם תיבת ההילוכים במכונית חשמלית מסובכת? לפניכם היכרות קצרה עם הנושא, היתרונות של כלי רכב חשמליים וחסרונותיהם.

איך פועלת מכונית חשמלית

תוכן העניינים

• איך פועלת מכונית חשמלית
• סוללות לרכב חשמלי: עד חצי טון מתחת לרצפה, החלק היקר ביותר
  • באילו יחידות נמדדת קיבולת הסוללה?
  • מהן היכולות של סוללות בכלי רכב חשמליים?
• המנוע ברכב חשמלי: עד 20 סל"ד!
• תיבת הילוכים לרכב חשמלי: רק הילוך אחד (!)
  • תיבות הילוכים בכלי רכב חשמליים - האם יהיו?
  • שני מנועים במקום תיבת שני הילוכים

מבחינה חיצונית, מכונית חשמלית אינה שונה מהותית ממכונית בעירה פנימית קונבנציונלית. אפשר לזהות את זה בעיקר מהעובדה שאין לו צינור פליטה ונשמע קצת אחרת. זה אומר: מעשית לא נשמע ולא עושה רעשמלבד השריקה השקטה של ​​המנוע החשמלי. לפעמים (סרטון לדוגמה):

גלגלי Tesla P100D + BBS פרצו!

ההבדלים המהותיים מתחילים רק עם השלדה. לרכב חשמלי אין מנוע בעירה פנימית, תיבת הילוכים (עוד על כך בהמשך) ומערכת פליטה. במקום אותם לרכב חשמלי יש סוללות גדולות ומנוע חשמלי קטן. כמה קטן? בערך בגודל של אבטיח. ב-BMW i3 זה נראה כך:

העיצוב של ב.מ.וו i3, עם סוללות מונחות זו לצד זו ומנוע קטן המניע את הגלגלים האחוריים, הוא חבית מבריקה מאחור, אליה מובילים חוטים כתומים (ג) ב.מ.וו.

סוללות לרכב חשמלי: עד חצי טון מתחת לרצפה, החלק היקר ביותר

המצברים הגדולים, היקרים והכבדים ביותר ברכב חשמלי הם מצברים. זהו אנלוגי מורכב של מיכל הדלק הקלאסי, המאחסן את האנרגיה שנוצרת ישירות בתחנת הכוח. קשה לדמיין הובלה פשוטה יותר: הוא מתחיל בטורבינה של תחנת כוח ונוסע דרך כבל ישירות למגהץ, מחשב או מכונית חשמלית.

כמה גדולות הסוללות במכונית חשמלית? הם תופסים את כל השלדה. כמה יקר? עלות הערכה המוצגת בתמונה היא כ- PLN 30. כל כך כבד? על כל 15 קילוואט-שעה, קיבולת הסוללה כיום היא כ-2017 קילוגרם ל-100, כולל המארז וציוד קירור/חימום.

באילו יחידות נמדדת קיבולת הסוללה?

אבל בדיוק "קילווואט-שעות" - מהן היחידות האלה? ובכן, הקיבולת של סוללה נמדדת ביחידות אנרגיה, כלומר קילוואט-שעה (קוט"ש). אין לבלבל ביניהם עם יחידת ההספק (קילו) וואט (kW). אנו מכירים את יחידות הכוח הללו מחשבונות החשמל שלנו, אותם אנו משלמים בממוצע כל חודשיים.

חתך רוחב של הדור הקודם של ניסאן ליף. בצד ימין של המכונית יש שקע טעינה. המנוע ממוקם באמצע בין הגלגלים (צינור שחור מתחת לחוטים הכתומים) והסוללות קרובות יותר לגלגלים האחוריים של המכונית (ג) ניסאן

משק בית ממוצע צורך כ-15 קילוואט-שעה של אנרגיה ביום, וכל קילוואט-שעה עולה לא יותר מ-60 סנט. בערך אותה כמות אנרגיה נצרכת על ידי נהג חסכוני של מכונית חשמלית - אבל במשך 100 קילומטרים.

> איך ממירים קילוואט שעות (קוט"ש) של אנרגיית רכב חשמלי לליטר דלק?

סוללות: 150 עד 500 קילוגרם

סוללות הן אחד המרכיבים הכבדים ביותר ברכב חשמלי. משקלם כ-150 עד כ-500 קילוגרם (חצי טון!). לדוגמה, סוללות טסלה דגם 3 בקיבולת של קצת יותר מ-80 קילוואט-שעה שוקלות 480 קילוגרם – וטסלה מובילה בייעול משקל!

סוללות (במרכז) ומנוע (אחורי) בטסלה דגם 3 (c) טסלה

מהן היכולות של סוללות בכלי רכב חשמליים?

מכוניות שיוצרו בשנת 2018 מצוידות בסוללות בעלות קיבולת מ-30 (יונדאי איוניק אלקטריק) ועד כ-60 קילוואט-שעה (אופל אמפרה E, יונדאי קונה 2018) ומ-75 עד 100 קילוואט-שעה (טסלה, יגואר I-Pace, אאודי e - tron ​​Quattro). בדרך כלל: ככל שהסוללה גדולה יותר, כך טווח הרכב החשמלי גדול יותר, ועל כל 20 קילוואט-שעה של קיבולת סוללה, עליך להיות מסוגל לנסוע לפחות 100 קילומטרים.

> רכבים חשמליים משנת 2017 עם עתודת כוח מקסימלית בטעינה אחת [דירוג 20 המובילים]

המנוע ברכב חשמלי: עד 20 סל"ד!

מנוע מכונית חשמלית הוא עיצוב פשוט, הידוע למעלה מ-100 שנה, שהומצא על ידי הממציא יליד סרביה ניקולה טסלה. במקרה הגרוע, מנוע חשמלי מורכב מכמה עשרות חלקים, ומנוע רכב בעירה פנימית מורכב מכמה עשרות. אלף!

עקרון הפעולה של מנוע חשמלי הוא פשוט מאוד: מופעל עליו מתח, שמניע אותו (סיבוב). ככל שהמתח גבוה יותר, המהירות גבוהה יותר.

מנוע טסלה עם תיבת הילוכים נמצא בצינור כסוף. תיבת ההילוכים ממוקמת מתחת לבית הלבן והאפור, שדרכו מועברת מהירות המנוע לציר המדחף ולגלגלים. שרטוט הסבר (ג) הערות טכניות

לרכב בנזין ממוצע יש סולם טכומטר מ-0 עד 7 סל"ד, למכונית דיזל ממוצעת יש מהירות של 000 סל"ד. השדה האדום, המעיד על סכנה לכשל במנוע, מתחיל מוקדם יותר, ב-5-000 אלף סל"ד.

בינתיים, מנועים בכלי רכב חשמליים מגיעים אפילו כמה אלפי סל"ד. יחד עם זאת, יש להם יעילות מצוינת מכיוון שהם בדרך כלל ממירים למעלה מ-90 אחוז מהאנרגיה המסופקת לתנועה - במנועי בעירה פנימית, 40 אחוז יעילות היא הצלחה גדולה, אשר מושגת רק במצב טכני כלשהו. -מכוניות מלאכותיות.

> עד כמה המנוע החשמלי יעיל? ABB הגיע ל-99,05%

איך פועלת מכונית חשמלית? | טסלה דגם S

תיבת הילוכים לרכב חשמלי: רק הילוך אחד (!)

האלמנט המעניין ביותר של כלי רכב חשמליים מודרניים הם תמסורות, אשר... אינן קיימות. כן כן, למכוניות חשמליות יש בדרך כלל רק הילוך אחד (בתוספת ההפך, כלומר, שמתקבל כאשר המתח מופעל בחזרה). המנוע מחובר לגלגלים ע"י גיר פשוט מאוד שמפחית את מהירות המנוע בטווח של 8-10:1. כך ש-8-10 סיבובים של גל המנוע הם סיבוב שלם של הגלגלים. תיבת הילוכים כזו מורכבת בדרך כלל משלושה הילוכים שמחוברים זה לזה כל הזמן:

למה לרכב חשמלי יש רק הילוך אחד? נראה כי היצרנים לא רצו להעלות את משקל המכונות ולהקשות על עצמם. מנועים חשמליים מייצרים מלכתחילה מומנט גבוה מאוד, המצריך הילוכים עבים ועמידים. במקרה זה, הציר של המנוע החשמלי יכול להסתובב אפילו במהירות של 300 סיבובים לשנייה (!).

כל התכונות הללו מביאות לכך שתיבת ההילוכים במנוע החשמלי חייבת להיות חזקה במיוחד, ובמקביל היא חייבת להחליף הילוכים במאות השנייה, מה שמייקר משמעותית את העלות של רכב חשמלי.

תיבות הילוכים בכלי רכב חשמליים - האם יהיו?

למעשה, הם כבר שם. התמונה שרואים למעלה היא למעשה חתך של אב-טיפוס תיבת הילוכים דו-הילוכים לרכב חשמלי. ה- Rimac Concept One משתמשת בתיבת הילוכים דו-הילוכים (אז תיבת ההילוכים כבר שם, כלומר תיבות הילוכים!). מופיעים גם אבות הטיפוס הראשונים של תיבת ההילוכים בעלת שלושת ההילוכים.

эти תיבות הילוכים לרכב חשמלי הם חשובים מכיוון שמצד אחד הם מאפשרים למכונית להאיץ במהירות, ומצד שני, בנסיעה בכביש המהיר, הם מאפשרים למנוע להסתובב לאט יותר (=פחות צריכת אנרגיה), כלומר. הם למעשה מגבירים את מהירות המנוע. קילומטראז' לרכב.

שני מנועים במקום תיבת שני הילוכים

היום טסלה התמודדה עם בעיית המחסור בתיבות הילוכים בדרכה שלה: למכוניות עם שני מנועים יש הילוכים שונים ולעיתים קרובות שני מנועים שונים מלפנים ומאחור. הסרן האחורי יכול להיות חזק יותר ובעל יחס העברה גבוה יותר (למשל 9:1) כדי לנצל טוב יותר את המומנט ולהאיץ את הרכב. החלק הקדמי, בתורו, יכול להיות חלש יותר (=צורך פחות כוח) ובעל יחס העברה נמוך יותר (למשל 7,5:1) כדי להפחית את צריכת החשמל למרחקים ארוכים.

הנתונים לעיל הם משוערים ותלויים מאוד בגרסה ובדגם של המכונית. אבל ההבדלים ניכרים. לדוגמה, לטסלה דגם S 75 יש טווח של 401 קילומטרים בלבד, בעוד לטסלה דגם S 75D ("D" לגרסת הנעה לכל הגלגלים) יש כבר טווח של 417 קילומטרים:

> טניה טסלה S חוזרת להציע. S 75 במבצע 2018

זה עשוי לעניין אותך: