Πολλές προηγμένες τεχνολογίες αλλάζουν τη ζωή μας καθημερινά. Η έλευση και η ανάπτυξη τουΗλεκτρικό όχημα (EV)είναι ένα σημαντικό παράδειγμα του πόσο μπορούν να σημαίνουν αυτές οι αλλαγές για την επαγγελματική μας ζωή — και για την προσωπική μας ζωή.
Οι τεχνολογικές εξελίξεις και οι περιβαλλοντικές κανονιστικές πιέσεις στα οχήματα με κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE) οδηγούν το διευρυνόμενο ενδιαφέρον στην αγορά των ηλεκτρικών οχημάτων. Πολλοί καταξιωμένοι κατασκευαστές αυτοκινήτων εισάγουν νέα μοντέλα EV, παράλληλα με νέες νεοφυείς επιχειρήσεις που εισέρχονται στην αγορά. Με την επιλογή μάρκας και μοντέλων που είναι διαθέσιμα σήμερα, και πολλά άλλα στο μέλλον, η πιθανότητα να οδηγούμε όλοι EV στο μέλλον είναι πιο κοντά στην πραγματικότητα από ποτέ.
Η τεχνολογία που τροφοδοτεί τα σημερινά ηλεκτρικά οχήματα απαιτεί πολλές αλλαγές σε σχέση με τον τρόπο κατασκευής των παραδοσιακών οχημάτων. Η διαδικασία κατασκευής ηλεκτρικών οχημάτων απαιτεί σχεδόν τόση σχεδιαστική μελέτη με την αισθητική του ίδιου του οχήματος. Αυτό περιλαμβάνει μια σταθερή σειρά ρομπότ ειδικά σχεδιασμένη για εφαρμογές EV — καθώς και ευέλικτες γραμμές παραγωγής με κινητά ρομπότ που μπορούν να μετακινηθούν μέσα και έξω σε διάφορα σημεία της γραμμής, ανάλογα με τις ανάγκες.
Σε αυτό το τεύχος θα εξετάσουμε ποιες αλλαγές χρειάζονται για τον αποτελεσματικό σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρικών οχημάτων σήμερα. Θα μιλήσουμε για το πώς διαφέρουν οι διαδικασίες και οι διαδικασίες παραγωγής από εκείνες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή οχημάτων που κινούνται με φυσικό αέριο.
Σχεδιασμός, εξαρτήματα και διαδικασίες κατασκευής
Αν και η ανάπτυξη του EV επιδιώχθηκε σθεναρά από ερευνητές και κατασκευαστές στις αρχές του εικοστού αιώνα, το ενδιαφέρον σταμάτησε λόγω φθηνότερου κόστους, μαζικής παραγωγής βενζινοκίνητων οχημάτων. Η έρευνα μειώθηκε από το 1920 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1960, όταν τα περιβαλλοντικά ζητήματα της ρύπανσης και ο φόβος της εξάντλησης των φυσικών πόρων δημιούργησαν την ανάγκη για μια πιο φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο προσωπικής μεταφοράς.
Φόρτιση EVσχέδιο
Τα σημερινά EV διαφέρουν πολύ από τα βενζινοκίνητα οχήματα ICE (κινητήρας εσωτερικής καύσης). Η νέα φυλή EVs έχει επωφεληθεί από μια σειρά αποτυχημένων προσπαθειών σχεδιασμού και κατασκευής ηλεκτρικών οχημάτων χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής που χρησιμοποιούνται από τους κατασκευαστές για δεκαετίες.
Υπάρχουν πολλές διαφορές στον τρόπο κατασκευής των EV σε σύγκριση με τα οχήματα ICE. Η εστίαση στο παρελθόν ήταν στην προστασία του κινητήρα, αλλά αυτή η εστίαση έχει πλέον μετατοπιστεί στην προστασία των μπαταριών στην κατασκευή ενός EV. Οι σχεδιαστές και οι μηχανικοί αυτοκινήτων επανεξετάζουν πλήρως τον σχεδιασμό των EV, καθώς και τη δημιουργία νέων μεθόδων παραγωγής και συναρμολόγησης για την κατασκευή τους. Τώρα σχεδιάζουν ένα EV από την αρχή με μεγάλη προσοχή στην αεροδυναμική, το βάρος και άλλες ενεργειακές αποδόσεις.
An μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος (EVB)είναι η τυπική ονομασία για τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία ηλεκτρικών κινητήρων όλων των τύπων EV. Στις περισσότερες περιπτώσεις, πρόκειται για επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ιόντων λιθίου που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για υψηλή χωρητικότητα σε αμπέρ-ώρα (ή κιλοβατώρα). Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες τεχνολογίας λιθίου είναι πλαστικά περιβλήματα που περιέχουν μεταλλικές ανόδους και καθόδους. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν πολυμερή ηλεκτρολύτη αντί για υγρό ηλεκτρολύτη. Τα ημιστερεά πολυμερή (gel) υψηλής αγωγιμότητας σχηματίζουν αυτόν τον ηλεκτρολύτη.
Ιόν λιθίουΜπαταρίες EVείναι μπαταρίες βαθέως κύκλου σχεδιασμένες να παρέχουν ισχύ σε παρατεταμένες χρονικές περιόδους. Μικρότερες και ελαφρύτερες, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επιθυμητές επειδή μειώνουν το βάρος του οχήματος και επομένως βελτιώνουν την απόδοσή του.
Αυτές οι μπαταρίες παρέχουν υψηλότερη ειδική ενέργεια από άλλους τύπους μπαταριών λιθίου. Συνήθως χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπου το βάρος είναι ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό, όπως κινητές συσκευές, τηλεκατευθυνόμενα αεροσκάφη και, τώρα, EV. Μια τυπική μπαταρία ιόντων λιθίου μπορεί να αποθηκεύσει 150 watt-hh ηλεκτρικής ενέργειας σε μια μπαταρία βάρους περίπου 1 κιλού.
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, η πρόοδος στην τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου οφείλεται στις απαιτήσεις από φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, φορητούς υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, ηλεκτρικά εργαλεία και άλλα. Η βιομηχανία EV έχει καρπωθεί τα οφέλη από αυτές τις προόδους τόσο στην απόδοση όσο και στην ενεργειακή πυκνότητα. Σε αντίθεση με άλλες χημικές μπαταρίες, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να αποφορτίζονται και να επαναφορτίζονται καθημερινά και σε οποιοδήποτε επίπεδο φόρτισης.
Υπάρχουν τεχνολογίες που υποστηρίζουν τη δημιουργία άλλων τύπων ελαφρύτερων, αξιόπιστων, οικονομικών μπαταριών — και η έρευνα συνεχίζει να μειώνει τον αριθμό των μπαταριών που χρειάζονται για τα σημερινά EV. Οι μπαταρίες που αποθηκεύουν ενέργεια και τροφοδοτούν τους ηλεκτροκινητήρες έχουν εξελιχθεί σε μια δική τους τεχνολογία και αλλάζουν σχεδόν καθημερινά.
Σύστημα έλξης
Τα EV διαθέτουν ηλεκτρικούς κινητήρες, που αναφέρονται επίσης ως σύστημα έλξης ή πρόωσης — και έχουν μεταλλικά και πλαστικά μέρη που δεν χρειάζονται ποτέ λίπανση. Το σύστημα μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια από την μπαταρία και τη μεταδίδει στο σύστημα μετάδοσης κίνησης.
Τα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν να σχεδιαστούν με πρόωση σε δύο ή σε όλους τους τροχούς, χρησιμοποιώντας είτε δύο είτε τέσσερις ηλεκτροκινητήρες αντίστοιχα. Και οι δύο κινητήρες συνεχούς ρεύματος (DC) και εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) χρησιμοποιούνται σε αυτά τα συστήματα έλξης ή πρόωσης για EV. Οι κινητήρες AC είναι σήμερα πιο δημοφιλείς, επειδή δεν χρησιμοποιούν βούρτσες και απαιτούν λιγότερη συντήρηση.
Ελεγκτής EV
Οι κινητήρες EV περιλαμβάνουν επίσης έναν εξελιγμένο ελεγκτή ηλεκτρονικών. Αυτός ο ελεγκτής φιλοξενεί το πακέτο ηλεκτρονικών που λειτουργεί μεταξύ των μπαταριών και του ηλεκτροκινητήρα για να ελέγχει την ταχύτητα και την επιτάχυνση του οχήματος, όπως ακριβώς κάνει ένα καρμπυρατέρ σε ένα βενζινοκίνητο όχημα. Αυτά τα ενσωματωμένα συστήματα υπολογιστών όχι μόνο ξεκινούν το αυτοκίνητο, αλλά λειτουργούν επίσης πόρτες, παράθυρα, κλιματισμό, σύστημα παρακολούθησης πίεσης ελαστικών, σύστημα ψυχαγωγίας και πολλά άλλα χαρακτηριστικά κοινά σε όλα τα αυτοκίνητα.
EV φρένα
Οποιοσδήποτε τύπος φρένων μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρικά οχήματα, αλλά τα συστήματα αναγεννητικής πέδησης προτιμώνται στα ηλεκτρικά οχήματα. Η αναγεννητική πέδηση είναι μια διαδικασία με την οποία ο κινητήρας χρησιμοποιείται ως γεννήτρια για την επαναφόρτιση των μπαταριών όταν το όχημα επιβραδύνει. Αυτά τα συστήματα πέδησης ανακτούν μέρος της ενέργειας που χάνεται κατά το φρενάρισμα και τη διοχετεύουν πίσω στο σύστημα μπαταρίας.
Κατά την αναγεννητική πέδηση, μέρος της κινητικής ενέργειας που κανονικά απορροφάται από τα φρένα και μετατρέπεται σε θερμότητα μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια από τον ελεγκτή — και χρησιμοποιείται για την επαναφόρτιση των μπαταριών. Το φρενάρισμα με ανάκτηση όχι μόνο αυξάνει την αυτονομία ενός ηλεκτρικού οχήματος κατά 5 έως 10%, αλλά έχει επίσης αποδειχθεί ότι μειώνει τη φθορά των φρένων και μειώνει το κόστος συντήρησης.
Φορτιστές EV
Απαιτούνται δύο τύποι φορτιστών. Απαιτείται ένας φορτιστής πλήρους μεγέθους για εγκατάσταση σε γκαράζ για την επαναφόρτιση των ηλεκτρικών οχημάτων κατά τη διάρκεια της νύχτας, καθώς και ένας φορητός φορτιστής. Οι φορητοί φορτιστές γίνονται γρήγορα βασικός εξοπλισμός πολλών κατασκευαστών. Αυτοί οι φορτιστές φυλάσσονται στο πορτμπαγκάζ, έτσι ώστε οι μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων να μπορούν να επαναφορτιστούν μερικώς ή πλήρως κατά τη διάρκεια ενός μεγάλου ταξιδιού ή σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, όπως διακοπή ρεύματος. Σε επόμενο τεύχος θα αναλύσουμε περαιτέρω τους τύπουςΣταθμοί φόρτισης EVόπως Επίπεδο 1, Επίπεδο 2 και Ασύρματο.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-20-2024