Elektriska drivlinor markerar ett avgörande skifte i billandskapet. Följaktligen blir många delar som finns i ett fordon med förbränningsmotor (ICE) onödiga i ett elfordon. Vissa komponenter behåller liknande funktioner, medan andra antar nya roller. Den här artikeln syftar till att avgränsa de huvudsakliga skillnaderna mellan ICE och elbilar.
Vad har förändrats?
Låt oss börja med det enda elementet som är unikt för elfordon: högspänningsbatteriet. Detta batteri fungerar som den elektriska motsvarigheten till en ICE-bils bränsletank, och levererar den nödvändiga elektriska kraften till elmotorn.
En annan utmärkande komponent i ett elfordon är elmotorn. Dess uppgift är att omvandla elektrisk energi till mekanisk rörelse för att driva bilen. Interaktionen är dock inte enkel, eftersom motorn och batteriet fungerar på olika elektriska "språk": högspänningsbatteriet använder DC (likström), medan motorn går på 3-fas AC (växelström).
Det är uppenbart att vi behöver en "tolk" mellan dessa två delar. Denna roll övertas av kraftelektronikenheten, allmänt känd som växelriktaren.
Kraftelektroniken ansvarar för att omvandla DC från högspänningsbatteriet till 3-fas AC för elmotorn under framdrivning. Det motsatta händer under regenerativ bromsning - AC omvandlas till DC för att ladda högspänningsbatteriet.
Omriktarens effektivitet spelar en avgörande roll för elfordonets totala effektivitet. Kraftelektroniken är dock inte den enda "tolken" i ett elfordon. Den inbyggda laddaren är den andra anslutningsenheten. Den omvandlar AC 1- eller 3-fasen från nätet till DC för att ladda batteriet. När vi använder högeffekts DC-laddning förbigås den inbyggda laddaren.
Ett annat område som är väldigt annorlunda är uppvärmning av kabinen på EV - PTC-värmare (positiv temperaturkoefficient) och värmepumpar. Dessa enheter finns inte i ICE-fordon, som har mycket bortkastad termisk energi (på grund av motorernas låga termiska verkningsgrad) och det är lätt att använda en del av det för att värma upp sina hytter.
I elfordon är detta dock inte möjligt. Drivlinans höga verkningsgrad gör att den värmeenergi som produceras är minimal. Det är därför det behövs olika enheter för att producera den nödvändiga värmen till såväl kabinen som batteriet.
DC/DC-omvandlaren är en annan helt ny komponent. Denna enhet är ansvarig för att konvertera högspänningslikström från batteriet till 12V för lågspänningskonsumenterna i bilen (ljus, infotainment, elektriska fönster, speglar).
Slutligen är även ladduttaget en unik komponent som vi möter i en elbil.
Vad är annorlunda?
Medan både ICE och elbilar använder luftkonditioneringskompressorn är sättet de driver denna komponent på helt annorlunda. I en elbil är luftkonditioneringskompressorn en högspänningsanordning och drivs av batteriet. I en ICE-bil är detta dock en mekanisk del som tar kraft från motorns vevaxel. Det är därför, när vi slår på luftkonditioneringen i en ICE-bil, kan vi känna en liten effektförlust eftersom luftkonditioneringskompressorn tar lite kraft från motorn.
Båda typerna av bilar använder växellådor, men det är mycket enklare i en elbil, med några anmärkningsvärda undantag) den kommer vanligtvis med bara en hastighet. I moderna ICE-passagerarbilar sprider sig redan 9-växlad automatlåda. Anledningen till att detta händer beskrivs i den här artikeln.
Filosofin för ett bromssystem skiljer sig också mellan ICE och elbilar. I de flesta elfordon, när föraren trycker på bromspedalen, fungerar elmotorn som en generator som gör den första inbromsningen och laddar batteriet samtidigt - det är därför vi kallar det "regenerativ bromsning".
Om föraren behöver mer stoppkraft finns det en tröskel efter vilken det konventionella hydraulsystemet bromsar bilen. I de flesta vardagliga situationer använder elbilar inte det konventionella bromssystemet alls, vilket förlänger livslängden på bromsbelägg och skivor. I en ICE-bil används dock de hydrauliska bromsarna varje gång föraren trycker på bromspedalen.
En annan skillnad mellan bränsledrivna och elbilar är enkelheten i själva motorn. Elmotorn behöver för det mesta inget underhåll och har bara två rörliga delar. Däremot har förbränningsmotorn många rörliga delar - en genomsnittlig 4-cylindrig motor har minst 40. Den behöver byta olje- och bränslefilter regelbundet, kamkedja eller rem är avgörande och behöver underhåll, poly-v-remmar kör alla hjälpkomponenter - som du vet av erfarenhet, den här listan fortsätter och fortsätter.
Vad är detsamma?
Allt som har med fjädring, hjul och däck att göra är ganska likt mellan ICE och elbilar. Från och med fjädring används samma arkitekturer i båda typerna av bilar.
Elbilar som är baserade på ICE-plattformar har vanligtvis samma upphängningsdesign som sina ICE-stallkamrater. Elbilar som är baserade på dedikerade EV-plattformar använder för det mesta helt oberoende fjädringskonstruktioner som multilänkar, dubbla triangelben och McPherson fjäderben.
Självklart är stötdämpare och fjädrar anpassade i elbilar för att klara den extra vikten.
Däcken är också lika i design mellan ICE och elektriska. Det finns däck för båda typerna av fordon som ger låga rullmotståndsegenskaper. Hjulen brukade vara olika mellan ICE och elbilar på grund av den "aero"-design som de flesta elbilar använder för att minska det aerodynamiska motståndet, men inte längre. Många nyare ICE-modeller är utrustade med "aero"-hjul som också minskar turbulent flöde runt hjulen. Den till synes lilla skillnaden i design påverkar 1/3 av det totala luftmotståndet i en bil.
Slutligen är styrsystemet i både ICE och elbilar liknande. De är båda utrustade med elektromekaniska system med relevanta styrenheter. Elektromekaniska system är obligatoriska eftersom de kan stödja avancerade förarassistanssystem, såsom körfältsassistans och autonom parkering.
Conclusions
Sammanfattningsvis härrör de primära skillnaderna mellan fordon med förbränningsmotorer och elektriska modeller från deras fundamentalt olika framdrivningssystem, som kräver helt separata komponentuppsättningar. När vi väl har lagt dessa skillnader åt sidan blir den gemensamma grunden uppenbar – båda är trots allt bilar, och många delar delas trots de olika drivlinorna.
Den överlappningen är fördelaktig; hade elfordon varit olik ICE-bilar i alla avseenden, skulle deras kostnader ha ökat och massintroduktionen skulle ha gått mycket långsammare.
