📻 REO KULISY: Falownik, sterownik… I zaimponujesz wiedzą o tym jak działa auto elektryczne!

Siła tkwi w prostocie

AUDIO REO. Posłuchaj tekstu na podcaście. Czyta Hubert Augustyniak.
W porównaniu z przeciętnym pojazdem napędzanym silnikiem spalinowym budowa i schemat działania auta elektrycznego są banalnie proste. 

1 W zasadzie to jeden wielki układ, przez który przepływa strumień energii. Pierwszym i tym samym najistotniejszym jego elementem są baterie pozwalające magazynować energię, która napędza silniki (od pojemności baterii zależy zasięg pojazdu). Jako że to najcięższa i największa część składowa, w większości modeli jest montowana w podłodze. To świetne rozwiązanie pod kątem maksymalnie niskiego środka ciężkości oraz dodatkowego chłodzenia – baterie w intensywnym trybie jazdy mogą ulec uszkodzeniu przez przegrzanie lub po prostu wytworzyć zjawisko samorozładowywania.
Schemat budowy auta Nissan Leaf

Na obecnym etapie rozwoju technologii oraz tego, co dopuszczają producenci elektryków,  na rynku są już dostępne modele aut z zasięgiem przekraczającym 500 km. Mówimy oczywiście o autach zza oceanu. Ale to pierwsza generacja Nissana Leaf dorobiła się tytułu najlepiej sprzedającego się pojazdu elektrycznego na świecie (około 250 000 egzemplarzy), co zaskakuje, jeśli weźmie się pod uwagę, że pojemność baterii litowo-jonowych wynosi od  24 do 30 kWh, co przekłada się na maksymalnie 200 km zasięgu.

2 Kolejny etap przepływu energii to falownik. Zamienia prąd stały na zmienny – niezbędny do zasilenia silnika oraz – w odwrotną stronę – gdy korzystamy z systemu odzyskiwania energii z hamowania. Następnie prąd trafia do sterowników rozdzielających energię w zależności od liczby silników i specyfikacji napędu.
3 Silników w aucie elektrycznym może być kilka i mogą być różnie rozmieszczone. W niektórych typach pojazdów znajdują się one w kołach, w innych to pojedynczy element napędzający bezpośrednio jedną oś pojazdu. W modelach Tesli jeden silnik umieszczony na tylnej osi napędza bezpośrednio tylne koła poprzez przekładnie. W wersji z napędem na wszystkie koła jest jeszcze jeden – na przedniej osi, napędzający również bezpośrednio obydwa koła. Takie rozwiązanie pozwala zachować najlepsze osiągi pojazdu, zapewniając niższe zużycie energii, lecz nie do końca polepsza jego zasięg (zużycie energii zostaje rozdzielone na dwie jednostki napędowe). W japońskich autach elektrycznych, na przykład w Nissanie Leaf, silnik jest zamontowany na przedniej osi wraz z całym układem zasilania.
Schemat budowy auta Tesla Model S

 


Waga samego silnika elektrycznego, który jest wielkości dużego arbuza, nie przekracza 30-40 kg. Przeciętny silnik spalinowy o podobnej mocy może ważyć nawet 150 kg, a do tego trzeba doliczyć skrzynię biegów i układ przeniesienia napędu.

Silnik w Tesla Model S

Jednak w przypadku pojazdu elektrycznego nie wszystko jest idealne – same baterie mogą ważyć nawet 500 kg i tym samym klasyfikują pojazdy typu Nissan Leaf (masa ponad 1600 kg) do wagi ciężkiej. Kolejna wada, a właściwie przeciwnik, pojazdów EV to temperatura. Zbyt niska wpływa na spadek ich wydajności oraz powoduje dodatkowe zużycie energii na ogrzewanie poprzez pompę ciepła lub na podgrzewanie foteli. Latem, jeśli temperatura powietrza będzie wysoka, konieczność użycia klimatyzacji również skróci zasięg pojazdu. Oczywiście inżynierowie dopracowali układ klimatyzacji tak, aby zużywał jak najmniejszą ilość energii, ale i tak w gorące dni powinniśmy się liczyć z kilkuprocentowym spadkiem wydajności auta.
Podsumowując: auta elektryczne mają, w porównaniu z pojazdami spalinowymi, zdecydowanie prostszą budowę. Dzięki temu koszta eksploatacyjne są o wiele niższe, zaś żywotność napędu jest dłuższa. To samo można powiedzieć o bateriach, jednak ich cena, oby tylko na razie, jest wysoka.