Hvordan fungerer elbiler? Oppdag hovedkomponentene og deres funksjoner

De fleste bilprodusenter prøver å få elektriske kjøretøyer til å se konvensjonelle ut for ikke å fremmedgjøre tradisjonelle kjøpere, men elbiler fungerer ganske annerledes sammenlignet med forbrenningsbiler. Fremdriften deres er avhengig av helt andre systemer enn de til et kjøretøy som kjører på flytende drivstoff.

Dette er grunnen til at bilmekanikere vanligvis vil nekte å jobbe på en elbil med mindre de har fått spesiell opplæring. Å vite hva som får en elbil til å gå og hva dens hovedkomponenter er, er viktig hvis du ønsker å få mest mulig ut av din elbil-eieropplevelse.

Her er hovedkomponentene og systemene som en elbil trenger for å kjøre.

1. Batteri pakke

Den største, tyngste og dyreste komponenten som brukes til å lage en elbil er batteripakken. Dens rolle er å lagre betydelige mengder elektrisitet og også tåle gjentatte ladnings-utladingssykluser i vilt varierende værforhold. I noen elbiler fungerer batteripakken også som et strukturelt medlem av kjøretøyets chassis.

EV-batteripakker består av hundrevis av individuelle celler koblet sammen og varierer i størrelse fra under 40 kWh i mindre kjøretøy til over 200 kWh i noen elektriske pickuper. GMC Hummer EV har et av bransjens største batterier, en 205 kWh-pakke, som gir en påstått rekkevidde på 329 miles. I den andre enden av skalaen har vi Mini Cooper SE, hvis små 32 kWh batteripakker bare kan ta den 114 mil på én lading.

Det er også verdt å merke seg at produsenter oppgir både den totale og netto (brukbare) batterikapasiteten, og det er derfor du noen ganger ser forskjellige kapasiteter oppført for de samme elbilene. Dessuten vil to elbiler med samme batterikapasitet sannsynligvis ikke tilby samme rekkevidde siden du også trenger det å ta hensyn til hvor lette kjøretøyene er og hvor mye rullemotstand de har, noe som til slutt oversetter seg til hvor effektivt de bruker elektrisitet.

2. Batteriovervåkingssystem

En EVs batteripakke ville være ubrukelig (og farlig) uten det som er kjent som batteriovervåkingssystemet, eller BMS for kort. Den tjener den ekstremt viktige rollen med å overvåke batteripakken og regulere dens temperatur, spenning og strøm. Det er også BMS-en som gir deg estimater for rekkevidde og ladetilstand, som den beregner basert på hvor mye strøm som er igjen i batteriet.

BMS overvåker også helsen til batteripakken, både som helhet og hver enkelt battericelle. Mer avanserte EV-brukere kan også få tilgang til BMS-loggene som sporer batteriets ytelse og bruksmønstre. Disse kan deretter analyseres i detalj for å se hvordan batteriet fungerer og hva som kan optimaliseres.

3. Termisk styringssystem

En annen viktig rolle som BMS har, er å kontrollere batteripakkens termiske styringssystem. Dette gjelder alle elbiler som kan kontrollere pakketemperaturen, som inkluderer de fleste moderne elbiler. Kjøretøy som tidlig generasjoner av Nissan Leaf og BMW i3, samt Renault Zoe og Volkswagen e-Golf, alle kom uten termisk ledelse.

Å håndtere temperaturer i en elbil fungerer omtrent på samme måte som kjølesystemet til forbrenningsbilen din. Den er avhengig av en væske som pumpes rundt batteripakken gjennom en rekke slanger og kanaler med målet om å ta varmen bort fra disse vitale komponentene slik at de kan fungere bedre og ha en lengre liv.

Noen EV-produsenter anbefaler å sjekke og skifte av kjølevæske med noen års mellomrom, mens andre (som Tesla) sier at dette er et fullstendig forseglet system som ikke trenger regelmessig vedlikehold.

Varmepumper blir også stadig mer vanlig i elbiler. Disse viktige maskinvarene hjelper til med å varme opp hytta så effektivt som mulig ved å bruke restvarme fra batteripakken og motoren. De hjelper også med kjøling, ettersom driften deres kan reverseres slik at de i hovedsak kan fungere som klimaanlegg.

4. Elektrisk motor

Maskinvaren som faktisk gir fremdrift i en elbil er dens elektriske motor. Den konverterer elektrisk energi til mekanisk energi som driver hjulene.

Det finnes flere typer elektriske motorer, hver med sine egne styrker og svakheter, men alle består av to hoveddeler kalt rotoren og statoren. Førstnevnte er i hovedsak en elektrisk motors eneste bevegelige del, mens sistnevnte i hovedsak er den rotorens hus, og den inneholder kanaler som væske pumpes gjennom for å hjelpe enheten å kaste ut varme.

Mange elbiler drives av det som er kjent som en likestrømsmotor, som går på likestrøm og kommer i børstede og børsteløse konfigurasjoner, hvor sistnevnte er betydelig mer vanlig. Denne typen motor er kjent for sin høye dreiemomenteffekt og holdbarhet, men den har også ulemper, som størrelse, vekt og pålitelighet (spesielt når det gjelder børstede motorer).

Induksjonsmotorer er også ganske vanlige i elbiler, og de gir flere fordeler fremfor likestrømsmotorer. De er mindre, enklere og enklere å vedlikeholde, men samtidig kan de ikke matche effektuttaket eller effektiviteten til DC-motorer, spesielt de som bruker permanente magneter.

Noen avanserte elbiler bruker også det som er kjent som Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM), som er bedre enn andre typer induksjonsmotorer når det gjelder krafttetthet og effektivitet. Deres største ulempe er deres ekstra kompleksitet og høyere kostnader.

5. Overføring

Elektriske kjøretøy trenger ikke en tradisjonell girkasse. Deres høye dreiemoment, som leveres ved svært lave turtall, eliminerer behovet for å ha flere gir å skifte mellom etter hvert som hastigheten øker.

Men siden elektriske motorer har lignende rotasjonshastigheter (eller enda høyere) sammenlignet med ICE-kjøretøyer, de trenger fortsatt et reduksjonsgir for å hjelpe dem med å oppnå en god balanse mellom akselerasjon og topp hastighet. Differensialer er tilstede i elbiler, og de fungerer på samme måte som i et ICE-kjøretøy.

De eneste moderne produserte elbilene som faktisk har en giret girkasse er Porsche Taycan og Audi E-Tron GT, som for sine bakmotorer har en to-trinns automatisk girkasse. Det er ikke klart om denne løsningen vil bli beholdt i fremtiden, da den har møtt kritikk for å være en unødvendig overkomplikasjon.

Andre produsenter har ikke annonsert planer om å implementere lignende løsninger, selv om det finnes selskaper som akselspesialist Dana Incorporated i USA som selger en to-trinns girkasse designet for å fungere med en elektrisk motor.

6. Innebygd lader

Alle elbiler har en slags innebygd lader, hvis ytelse vanligvis dikterer kjøretøyets maksimale ladehastighet når du bruker en AC-lader (vekselstrøm). Dens rolle er også å konvertere det til DC (likestrøm), som deretter reguleres av BMS.

Kraften til innebygde ladere i elbiler varierer fra 3,7 kW til 22 kW, og de kan også oppdage om strømmen som går gjennom dem er en- eller trefaset vekselstrøm.

7. Regenerativt bremsesystem

Siden de fleste typer elektriske motorer også kan fungere som strømgeneratorer, har alle elbiler det som er kjent som et regenerativt bremsesystem. Dette er utelukkende avhengig av motorene deres, som kan brukes til skrubb av hastigheten og legg juice tilbake i batteripakken samtidig.

Dette øker intervallet for skifte av bremseklosser dramatisk for helelektriske og enkelte hybridbiler. Det lar også elbiler tilby det som kalles enpedalkjøring, noe som i hovedsak betyr at sjåføren er i stand til å både akselerere og bremse kjøretøy som bare bruker gasspedalen, siden når de løfter seg helt, vil kjøretøyet automatisk begynne å bremse gjennom motoren motstand.

8. Invertere, omformere og kontrollere

Elbiler har også et varierende antall omformere, omformere og kontrollere. Disse er alle avgjørende for riktig drift av drivverket, siden de bidrar til å maksimere kraften og effektiviteten gjennom optimal bruk av den tilgjengelige strømmen.

Invertere er ansvarlige for å konvertere DC til AC, mens omformere har rollen som konvertering høyspent DC trukket fra batteripakken til en strøm med lavere spenning som kjøretøyet trenger for å kjøre ulike systemer. Kontrollere er avgjørende for strømdistribusjon, da de hjelper til med å styre strømmen av elektrisitet til og fra batteripakken; de er også det som gjør regenerativ bremsing mulig i en elbil.

Elbiler drives veldig annerledes

Elektriske kjøretøy kan ha færre bevegelige deler sammenlignet med forbrenningsbiler, men det betyr ikke at de ikke er kompliserte konstruksjonsdeler. Snarere motsatt, faktisk, ettersom de trenger en rekke systemer for å fungere sammen for å gi kraften, effektiviteten, rekkevidden og påliteligheten som forbrukerne krever.

Gjennombrudd og fremskritt innen EV-teknologi er vanlige, og det er best å i det minste ha en grunnleggende forståelse av hvordan de fungerer og nøyaktig hva som blir forbedret. Denne kunnskapen er også viktig hvis du eier en elbil og er interessert i å vite hvordan du vedlikeholder den og hvordan den skiller seg fra et ICE-kjøretøy.