Электрические трансмиссии знаменуют собой кардинальный сдвиг в автомобильном мире. Следовательно, многие детали, существующие в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), становятся ненужными в электромобиле. Некоторые компоненты сохраняют схожие функции, тогда как другие берут на себя новые роли. В этой статье мы хотим очертить принципиальные различия между ДВС и электромобилями.
Что изменилось?
Начнем с единственного элемента, уникального для электромобилей: высоковольтной батареи. Эта батарея служит электрическим аналогом топливного бака автомобиля с ДВС, обеспечивая необходимую электроэнергию электродвигателю.
Еще одним отличительным компонентом электромобиля является электродвигатель. Его задача — преобразовывать электрическую энергию в механическое движение, приводящее в движение автомобиль. Однако взаимодействие не простое, поскольку двигатель и аккумулятор работают на разных электрических «языках»: высоковольтная батарея использует постоянный ток (постоянный ток), а двигатель работает на трехфазном переменном токе (переменный ток).
Очевидно, что нам нужен «переводчик» между этими двумя частями. Эту роль берет на себя устройство силовой электроники, широко известное как инвертор.
Силовая электроника отвечает за преобразование постоянного тока от высоковольтной батареи в трехфазный переменный ток для электродвигателя во время движения. Во время рекуперативного торможения происходит обратное: переменный ток преобразуется в постоянный для зарядки высоковольтной батареи.
Эффективность инвертора играет решающую роль в общей эффективности электромобиля. Однако силовая электроника — не единственный «переводчик» в электромобиле. Встроенное зарядное устройство является вторым соединительным устройством. Он преобразует 1 или 3 фазу переменного тока из сети в постоянный ток для зарядки аккумулятора. Когда мы используем зарядку постоянным током высокой мощности, встроенное зарядное устройство не используется.
Еще одна область, которая сильно отличается, — это отопление кабины электромобиля с помощью обогревателей PTC (положительный температурный коэффициент) и тепловых насосов. Этих устройств нет в автомобилях с ДВС, которые тратят много тепловой энергии (из-за низкого теплового КПД двигателей), и часть ее легко использовать для обогрева кабины.
Однако в электромобилях это невозможно. Высокий КПД трансмиссии означает, что вырабатываемая тепловая энергия минимальна. Вот почему необходимы разные устройства для производства необходимого тепла как для салона, так и для аккумулятора.
Преобразователь постоянного тока в постоянный — еще один совершенно новый компонент. Это устройство отвечает за преобразование высокого напряжения постоянного тока от аккумулятора в напряжение 12 В для потребителей низкого напряжения автомобиля (фары, информационно-развлекательная система, электрические стеклоподъемники, зеркала).
Наконец, гнездо для зарядки также является уникальным компонентом, с которым мы встречаемся в электромобиле.
Что отличается?
Хотя и в автомобилях с ДВС, и в электромобилях используется компрессор кондиционера, способ питания этого компонента совершенно разный. В электромобиле компрессор кондиционера является устройством высокого напряжения и питается от аккумулятора. Однако в автомобиле с ДВС это механическая деталь, отбирающая мощность от коленчатого вала двигателя. Вот почему, когда мы включаем кондиционер в автомобиле с ДВС, мы можем почувствовать небольшую потерю мощности, поскольку компрессор кондиционера отбирает часть мощности у двигателя.
В обоих типах автомобилей используются коробки передач, но в электромобиле все намного проще, за некоторыми заметными исключениями) обычно он имеет только одну скорость. В современных легковых автомобилях с ДВС уже получают распространение 9-ступенчатые автоматические коробки передач. Причина, по которой это происходит, описана в этой статье.
Философия тормозной системы также различается у ДВС и электромобилей. В большинстве электромобилей, когда водитель нажимает на педаль тормоза, электродвигатель выполняет роль генератора, который выполняет первоначальное торможение и одновременно подзаряжает аккумулятор – поэтому мы называем это «рекуперативным торможением».
Если водителю необходимо большее тормозное усилие, существует порог, после которого обычная гидравлическая система тормозит автомобиль. В большинстве повседневных ситуаций электромобили вообще не используют традиционную тормозную систему, что продлевает срок службы тормозных колодок и дисков. Однако в автомобиле с ДВС гидравлические тормоза задействуются каждый раз, когда водитель нажимает на педаль тормоза.
Еще одно различие между топливными автомобилями и электромобилями — это простота самого двигателя. Электродвигатель практически не нуждается в обслуживании и имеет только две движущиеся части. Напротив, двигатель внутреннего сгорания имеет много движущихся частей - в среднем 4-цилиндровом двигателе их не менее 40. Он требует регулярной замены масляных и топливных фильтров, цепь или ремень ГРМ жизненно важны и нуждаются в обслуживании, поликлиновые ремни приводят в движение все вспомогательные компоненты - как вы знаете из опыта, этот список можно продолжать и продолжать.
Что такое же?
Все, что связано с подвеской, колесами и шинами, у ДВС и электромобилей очень похоже. Начиная с подвески, в обоих типах автомобилей используется одна и та же архитектура.
Электромобили, основанные на платформах ICE, обычно имеют ту же конструкцию подвески, что и их собратья по конюшне ICE. В электромобилях, основанных на специализированных платформах электромобилей, в основном используются полностью независимые конструкции подвески, такие как многорычажная подвеска, двойные поперечные рычаги и стойки McPherson.
Конечно, в электромобилях амортизаторы и пружины адаптированы для того, чтобы справиться с дополнительным весом.
Шины также схожи по конструкции между ДВС и электрическими. Для обоих типов транспортных средств существуют шины с низким сопротивлением качению. Раньше колеса между ДВС и электромобилями отличались из-за «аэро»-конструкции, которую большинство электромобилей используют для уменьшения аэродинамического сопротивления, но теперь это не так. Многие последние модели ДВС оснащены «аэро» колесами, которые также уменьшают турбулентный поток вокруг колес. Эта, казалось бы, небольшая разница в конструкции влияет на 1/3 общего сопротивления автомобиля.
Наконец, система рулевого управления как в ДВС, так и в электромобилях одинакова. Оба они оснащены электромеханическими системами с соответствующими блоками управления. Электромеханические системы являются обязательными, поскольку они способны поддерживать передовые системы помощи водителю, такие как ассистент движения по полосе и автономную парковку.
Выводы
Подводя итог, можно сказать, что основные различия между транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания и электрическими моделями проистекают из их принципиально разных двигательных систем, которые требуют совершенно разных наборов компонентов. Как только мы отбросим эти различия, общая основа станет очевидной — в конце концов, оба автомобиля — автомобили, и многие детали являются общими, несмотря на разные силовые агрегаты.
Такое дублирование является преимуществом; если бы электромобили во всех отношениях отличались от автомобилей с ДВС, их стоимость выросла бы, а массовое внедрение продвигалось бы гораздо медленнее.
