Come funziona un'auto elettrica? Cambio in un'auto elettrica: c'è o no? [RISPOSTA]

Veicoli elettrici: come funzionano? Come sono disposti? Le batterie delle auto elettriche sono pesanti? Costoso? Il cambio di un'auto elettrica è complicato? Ecco una breve introduzione all'argomento, i vantaggi dei veicoli elettrici e i loro svantaggi.

Come funziona un'auto elettrica

Sommario

• Come funziona un'auto elettrica
• Batterie per veicoli elettrici: fino a mezza tonnellata sotto il pavimento, la parte più costosa
  • In quali unità viene misurata la capacità della batteria?
  • Quali sono le capacità delle batterie nei veicoli elettrici?
• Il motore di un veicolo elettrico: fino a 20 giri/min!
• Cambio veicolo elettrico: solo 1 marcia (!)
  • Cambi nei veicoli elettrici - lo faranno?
  • Due motori invece di un cambio a due velocità

Esternamente, un'auto elettrica non differisce sostanzialmente da un'auto a combustione interna convenzionale. Puoi riconoscerlo principalmente dal fatto che non ha un tubo di scarico e suona un po' diverso. Questo significa: praticamente non suona e non fa rumoretranne per il fischio sommesso del motore elettrico. A volte (video di esempio):

Ha hackerato Tesla P100D + ruote BBS!

Le differenze fondamentali iniziano solo con il telaio. Un'auto elettrica non ha un motore a combustione interna, cambio (più su questo sotto) e un sistema di scarico. Invece di loro un'auto elettrica ha grandi batterie e un piccolo motore elettrico. Quanto piccolo? Circa le dimensioni di un cocomero. Nella BMW i3 sembra così:

Il design della BMW i3, con le batterie affiancate e un piccolo motore che aziona le ruote posteriori, è un barile lucido sul retro, a cui conducono fili arancioni (c) BMW

Batterie per veicoli elettrici: fino a mezza tonnellata sotto il pavimento, la parte più costosa

Le batterie più grandi, più costose e più pesanti di un veicolo elettrico sono le batterie. Questo è un complesso analogo del classico serbatoio del carburante, che immagazzina l'energia generata direttamente nella centrale elettrica. È difficile immaginare un trasporto più semplice: si avvia sulla turbina di una centrale elettrica e viaggia lungo un cavo direttamente a un ferro da stiro, un computer o un'auto elettrica.

Quanto sono grandi le batterie di un'auto elettrica? Occupano l'intero telaio. Quanto è costoso? Il costo del kit mostrato nella foto è di circa PLN 30. Così pesante? Per ogni 15 chilowattora, la capacità della batteria oggi è di circa 2017 chilogrammi su 100, compreso lo scafo e le apparecchiature di raffreddamento/riscaldamento.

In quali unità viene misurata la capacità della batteria?

Ma esattamente "chilowattora" - quali sono queste unità? Ebbene, la capacità di una batteria si misura in unità di energia, cioè chilowattora (kWh). Non devono essere confusi con l'unità di potenza (kilo) watt (kW). Conosciamo queste unità di potenza dalle nostre bollette elettriche, che paghiamo in media ogni due mesi.

Sezione trasversale della precedente generazione di Nissan Leaf. Nella parte anteriore destra dell'auto è presente una presa di ricarica. Il motore si trova nel mezzo tra le ruote (tubo nero sotto i fili arancioni) e le batterie sono più vicine alle ruote posteriori dell'auto (c) Nissan

La famiglia media consuma circa 15 chilowattora di energia al giorno e ogni chilowattora non costa più di 60 centesimi. Circa la stessa quantità di energia viene consumata da un guidatore economico di un'auto elettrica, ma per 100 chilometri.

> Come convertire i kilowattora (kWh) di energia per veicoli elettrici in litri di carburante?

Batterie: da 150 a 500 chilogrammi

Le batterie sono uno dei componenti più pesanti in un veicolo elettrico. Pesano da circa 150 a circa 500 chilogrammi (mezza tonnellata!). Ad esempio, le batterie Tesla Model 3 con una capacità di poco più di 80 chilowattora pesano 480 chilogrammi e Tesla è leader nell'ottimizzazione del peso!

Batterie (al centro) e motore (retro) in una Tesla Model 3 (c) Tesla

Quali sono le capacità delle batterie nei veicoli elettrici?

Le auto prodotte nel 2018 sono dotate di batterie con una capacità da 30 (Hyundai Ioniq Electric) a circa 60 chilowattora (Opel Ampera E, Hyundai Kona 2018) e da 75 a 100 chilowattora (Tesla, Jaguar I-Pace, Audi e - tron ​​​​Quattro). In genere: più grande è la batteria, maggiore è l'autonomia del veicolo elettrico, e per ogni 20 chilowattora di capacità della batteria, devi essere in grado di percorrere almeno 100 chilometri.

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Il motore di un veicolo elettrico: fino a 20 giri/min!

Il motore di un'auto elettrica è un design semplice, noto da oltre 100 anni, inventato dall'inventore serbo Nikola Tesla. Nel peggiore dei casi, un motore elettrico è composto da diverse dozzine di parti e un motore per veicoli a combustione interna è composto da diverse dozzine. mille!

Il principio di funzionamento di un motore elettrico è molto semplice: ad esso viene applicata una tensione che lo mette in moto (rotazione). Maggiore è la tensione, maggiore è la velocità.

Il motore Tesla con cambio è in un tubo d'argento. Il cambio si trova sotto l'alloggiamento bianco e grigio, attraverso il quale la velocità del motore viene trasmessa all'albero dell'elica e alle ruote. Disegno esplicativo (c) Note tecniche

L'auto a benzina media ha una scala tachimetrica da 0 a 7 giri/min, mentre l'auto diesel media ha una velocità di 000 giri/min. Il campo rosso, che indica il pericolo di avaria al motore, inizia prima, a 5 mila giri/min.

Nel frattempo, i motori dei veicoli elettrici stanno raggiungendo anche qualche migliaio di giri. Allo stesso tempo, hanno un'efficienza eccellente perché in genere convertono in movimento oltre il 90 percento dell'energia fornita: nei motori a combustione interna, l'efficienza del 40 percento è un grande successo, che si ottiene solo con alcune condizioni tecniche. -automobili artificiali.

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Come funziona un'auto elettrica? | Tesla Model S

Cambio veicolo elettrico: solo 1 marcia (!)

L'elemento più interessante dei moderni veicoli elettrici sono i cambi, che ... non esistono. Si si, Le auto elettriche di solito hanno solo una marcia (più il contrario, cioè, che si ottiene quando la tensione viene riapplicata). Il motore è collegato alle ruote da un ingranaggio molto semplice che riduce la velocità del motore nell'intervallo di 8-10: 1. Quindi, 8-10 giri dell'albero motore sono 1 giro completo delle ruote. Una tale trasmissione di solito consiste in tre ingranaggi che sono costantemente ingranati l'uno con l'altro:

Perché i veicoli elettrici hanno solo una marcia? Sembra che i produttori non volessero aumentare il peso delle macchine e complicarsi la vita. I motori elettrici generano una coppia molto elevata fin dall'inizio, che richiede ingranaggi spessi e durevoli. In questo caso l'albero del motore elettrico può ruotare anche ad una velocità di 300 giri al secondo (!).

Tutte queste caratteristiche fanno sì che il cambio nel motore elettrico debba essere estremamente robusto, mentre allo stesso tempo deve cambiare marcia in centesimi di secondo, il che aumenta notevolmente il costo di un veicolo elettrico.

Cambi nei veicoli elettrici - lo faranno?

In realtà, sono già lì. La foto che vedete sopra è in realtà una sezione trasversale di un prototipo di trasmissione a due velocità per un veicolo elettrico. La Rimac Concept One utilizza cambi a due velocità (quindi il cambio c'è già, cioè i cambi!). Appaiono anche i primi prototipi del cambio a tre velocità.

queste cambio per auto elettrica sono importanti perché, da un lato, consentono all'auto di accelerare rapidamente, e dall'altro, durante la guida in autostrada, consentono al motore di ruotare più lentamente (= minor consumo di energia), ovvero aumentano efficacemente la velocità del motore. chilometraggio dell'auto.

Due motori invece di un cambio a due velocità

Oggi Tesla ha affrontato a modo suo il problema della mancanza del cambio: le auto con due motori hanno trasmissioni diverse e, spesso, due motori diversi davanti e dietro. L'assale posteriore può essere più robusto e avere un rapporto di trasmissione più alto (es. 9: 1) per sfruttare al meglio la coppia e accelerare il veicolo. L'anteriore, a sua volta, può essere più debole (= consumare meno energia) e avere un rapporto di trasmissione più basso (es 7,5: 1) per ridurre il consumo di energia sulle lunghe distanze.

I dati sopra riportati sono approssimativi e dipendono molto dalla versione e dal modello dell'auto. Ma le differenze si notano. Ad esempio, la Tesla Model S 75 ha un'autonomia di soli 401 chilometri, mentre la Tesla Model S 75D ("D" per la versione a trazione integrale) ha già un'autonomia di 417 chilometri:

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