Kako deluje električni avtomobil? Iz kakšnih sestavnih delov je sestavljen, kako pride vanj elektrika in kje jo shranjuje ter kako jo izkorišča in pretvori v gibanje?
Celotni pogonski sklop električnega avtomobile je bolj preprost kot pa pogonski sklop avtomobila z motorjem na notranje zgorevanje. V bistvu gre za kombinacijo baterije, elektromotorja ter elektronike, ki regulira delovanje elektromotorja in baterije.
»Skate-Board« arhitektura
Večina proizvajalcev za električne avtomobile uporablja tako imenovano »Skate-Board arhitekturo«, pri kateri so baterije varno in prostorsko učinkovito shranjene v dno avtomobila, druge komponente pogona pa so razvrščene na sprednji in zadnji premi. Komponente med seboj povezujejo visokonapetostni kabli, saj celotni pogonski sistem deluje pri visokih napetostih, ki presegajo 300 voltov, pri porscheju taycanu pa denimo dosegajo celo 800 voltov.
Večino baterij električnih avtomobilov je sicer mogoče polniti z enofaznim izmeničnim tokom iz običajne gospodinjske vtičnice, ki se v vgrajenem polnilniku pretvori v enosmerni tok za polnjenje baterije, vendar pa so zaradi vse večjih kapacitet baterij bolj priporočljive hitrejše rešitve. Večina proizvajalcev in tudi veliko energetskih in drugih družb zato ponuja različne vgradne hišne polnilnike, tako imenovane »Wallboxe«, ki omogočajo polnjenje z enosmernim tokom z večjimi močmi, ki lahko segajo tudi do 22 kilovatov. Polnjenje na teh polnilnicah seveda poteka veliko hitreje in je kos tudi največjim trenutnim kapacitetam. Še hitrejše polnjenje omogočajo javne hitre polnilnice, ki večinoma zagotavljajo tok z močjo 43 kilovatov, sežejo pa tudi nad 100 kilovatov.
Nekateri polnilniki so tudi dvosmerni in omogočajo, da tok teče tudi iz avtomobila v električno omrežje. Pri tem govorimo o sistemu »Vehicle-to-Grid« (V2G) oziroma »Vehicle-To-Home« (V2G), ki predvsem v obdobjih s povečano porabo energije električnemu omrežju omogoči, da se vzdržuje tudi s pomočjo elektrike, ki je shranjena v baterijah avtomobilov.
Seveda pa je za polnjenje koristno tudi rekuperativno zaviranje, ki avtomobilu omogoča, da s pretvarjanjem zavorne energije v električno med upočasnjevanjem polni baterije in s tem precej podaljša svoj doseg.
Večinoma litij-ionske baterije
Elektrika se shranjuje v baterije, ki so običajno najdražja komponenta avtomobila. So tudi precej občutljive, zato zapletena elektronika skrbi, da delujejo pri čim bolj optimalni temperaturi in izravnava nihanja električnega toka. Danes se v električnih avtomobilih večinoma uporabljajo litij-ionske baterije (v nasprotju s hibridnimi avtomobili, ki imajo pogosto nikelj metal hidridne), ki omogočajo hitro polnjenje z veliko ponovitvami in se ponašajo tudi z visoko energetsko gostoto. To v praksi pomeni, da v razmeroma majhne baterije lahko shranimo razmeroma veliko elektrike.
Avtomobilsko baterijo sicer najpogosteje sestavlja več modulov, ki jih je načeloma mogoče dodajati in tako povečevati kapaciteto baterije, sestavljeni pa so iz več med seboj povezanih osnovnih baterijskih celic. Večina baterijskih celic ima danes obliko mehkih vrečk iz folije, ki so na videz podobne baterijam, ki jih najdemo v mobilnih telefonih. Visokonapetostne baterije sicer služijo zgolj pogonskemu sistemu, saj je tudi večina električnih avtomobilov, tako kot avtomobili z motorji na notranje zgorevanje, opremljena tudi z nizkonapetostno baterijo, ki napaja elektronske naprave na krovu.
Od elektrike do gibanja
Pomemben sklop električnega pogona je tudi nadzorne elektronika, ki skrbi, da celotni sklop pravilno deluje. Poskrbi za to, da se enosmerni električni tok, ki je shranjuje v bateriji, pravilno pretvori v izmeničnega, ki je potreben za napajanje elektromotorja, ki ga pretvori v mehansko gibanje. Regulator s pomočjo inteligentnega reguliranja frekvence in amplitude izmeničnega toka določa moč in hitrost, s katero deluje elektromotor. Medtem, ko se s spreminjanjem frekvence toka spreminja hitrost avtomobila, je amplituda odgovorna za razvoj moči.
Končno pridemo do osrednjega dela električnega pogonskega sklopa, elektromotorja, ki električno energijo pretvarja v mehansko gibanje oziroma vrtenje. Elektromotor sestavljata dva osnovna dela: stator, oziroma magnet številka 1, ki je trdno pritrjen na avtomobil, in rotor, oziroma magnet številka 2, ki se pod vplivom magnetnega polja suče okoli svoje osi, njegovo sukanje pa se prenaša na pogonska kolesa.
Danes v avtomobilih prevladujejo elektromotorji ki so vgrajeni v notranjosti avtomobila, njihovi rotorji pa kolesa poganjajo preko polgredi, predvsem v študijah mestnih avtomobilov prihodnosti pa se uveljavljajo tudi elektromotorji, ki so vgrajeni neposredno v pesta koles. V tem primeru je stator pritrjen neposredno na pesto kolesa, na platišče pritrjeni rotor pa neposredno suka kolo.
Električni avtomobil BMW i3s e-drive.
Preprosta tehnika
Električni avtomobili so trenutno še precej dražji od avtomobilov z motorji na notranje zgorevanje, vendar pa se razmerje počasi spreminja v njihovo korist. Vsekakor pa v krogih poznavalcev velja, da sta njihova uporaba in vzdrževanje bolj ugodna, zato se na dolgi rok razlika v nakupni ceni lahko izravna.
Električni pogon vsekakor prinaša nekaj prednosti. Medtem, ko denimo motorji na notranje zgorevanje uporabni navor dosežejo šele pri 800 do 1.000 vrtljajih na minuto, je pri elektromotorjih ta na voljo že takoj, ko speljemo. Danes se poleg pravih hibridov zato vse bolj pojavljajo tudi blagi hibridi, pri katerih majhen elektromotor za ustrezne pospeške poskrbi tedaj, ko bencinski ali dizelski navor še ni na voljo. Električni avtomobili zato tudi ne potrebuje klasičnega večstopenjskega menjalnika, ampak so običajno opremljeni z direktnimi ali enostopenjskimi prenosi, zato tudi ne potrebujejo klasične sklopke, kar precej poceni njihovo vzdrževanje. Tudi najmočnejši električni avtomobili, kakršen je porsche taycan, povsem dobro shajajo z le dvostopenjskimi menjalniki.
Nič pa ni omenjeno, da se strošek domačega polnjenja bistveno poveča, ker je potrebna večja priklučna moč. Razen seveda če polniš preko običajne vtičnice kar pa časovno nesprejemljivo. Poleg večje priklučne moči in posledično večjega računa vsak mesec je verjetno… ...prikaži več potreben tudi kakšen poseg v obstoječo inštalacijo. Ko vse fo skupaj sešteješ, dodaš višjo nabavno ceno vozila, kmalu verjetno tudi višji strošek zavarovanja ter izgubo vrednosti(padec kapacitete baterij) je ta računica kmalu bolj pičla
Sedeti v takem avtu, ko je v leru, je pravi užitek. Nič se ne dogaja pod pokrovom...
Kar se mene tiče je to lepo napisan članek. 😊