Elektromos autó működése: ezért hatékonyabbak az EV-k!
Az elektromos autók lassan, de biztosan Magyarországon is egyre elterjedtebbek lesznek. Egyértelműen látszik, hogy az EV-ké a jövő, és sokak fejében fordul meg, hogy a következő autójuk adott esetben elektromos lesz. A legtöbben még csak ismerkednek a technológiával, így nekik még rejtély egy elektromos autó működése. Ezért érdemes kicsit alaposabban is áttekinteni, hogyan működik egy EV, mik a főbb alkatrészei és miért hatékonyabb, mint egy belső égésű motoros autó!
Az elektromos autók előnyei
Mielőtt rátérnénk arra, hogyan is kell elképzelni az elektromos hajtásláncot, nézzük meg, miben nyújt előrelépést a villanyautózás! Az elektromos autók előnyei a következők:
- Környezettudatosabbak, mint a belsőégésű motoros autók
- Vezetés közben nem bocsátanak ki káros anyagokat
- Gazdaságosabbak, kevesebbet fogyasztanak
- Alacsonyabbak a fenntartási és szervizköltségek
- Kellemesebb, simább vezetési élményt nyújtanak
Ezen túl a technológia rohamléptekben fejlődik, és bár az elektromos járművek beszerzése még drágább, egyre kedvezőbb áron kaphatók itthon is. Az autókba szerelt akkumulátorok is egyre hatékonyabbak, így a hatótávval kapcsolatos aggodalmak is kezdenek lassan eloszlani. Ezen túl az akkumulátorok fejlődése azt is magával hozta, hogy a degradáció, azaz a kapacitásvesztés mértéke is jelentősen csökkent. A töltőállomás-hálózat kiépítése pedig folyamatosan zajlik, így egyre közelebb vagyunk egy tisztán elektromos jövőhöz.
Felmerül azonban a kérdés, hogy honnan is eredeztethetők a fent felsorolt előnyök. A kérdés megválaszolásához érdemes egy kicsit alaposabban is megismerkednünk az elektromos autó működésével és alkatrészeivel.
Az elektromos autó működése: teljesen más szisztéma
A belsőégésű- vagy robbanómotorhoz képest az elektromos autó működése más alapokra épül. Kezdjük azzal, hogyan keletkezik mozgási energia!
Az elektromotor működése
Az elektromotor őse a Jedlik Ányos által feltalált villámdelejes forgony, amely egy állórészből és egy tengelyre helyezett forgórészből állt. Hogyan is működött?
Az állórész, illetve a forgórész is egy-egy árammal átjárt tekercs. A tekercsben folyó áram hatására a tekercsek körül elektromágneses tér jön létre, amelyek azonos polaritás esetén taszítják egymást, ellökve a forgórészt, amely így elfordul a tengelyen. De amint a pozitív pólus kerül a negatív mellé, megállna a forgás. Azonban ha itt megfordítjuk az áram irányát, a polaritás is megváltozik, és újra taszítja egymást az állórész és a forgórész. És mivel már van perdülete, ezért nem visszafelé fog elindulni a forgórész, hanem tovább fordul. Az áram irányát egy kommutátor nevű, mechanikus érintkezőkkel felszerelt eszközzel fordította meg Jedlik. És íme, sikerült elektromos árammal (egyenáram, DC – direct current) forgómozgást létrehozni!
Az alapelv azóta sem változott. A modern villanymotorok csupán annyiban mások, hogy van, hogy két tekercs helyett egy tekercs és egy mágnes szerepel. Illetve természetesen sokkal több alkatrészből állnak, és rengeteg modern konstrukció jött létre. Ezzel együtt mindegyikre igaz, hogy az azonos pólusok közötti taszítást használja, illetve energiahatékonyabb, mint egy belsőégésű motor. Ezért egy elektromos autó működése kevésbé energiaigényes és végső soron költséghatékonyabb.
Az elektromotorok két fő típusa
Az elektromotorok két fő kategóriába sorolhatók: egyenáramú (DC) és váltóáramú (AC, alternating current). A generátorok feltalálásával ugyanis megjelent a váltóáram is, amely „magától” irányt vált bizonyos frekvenciával. Mind az AC, mind a DC motorok használatban vannak a modern elektromos autókban. Ezeket az altípusokat lehet elkülöníteni:
- Kefés DC motor
- Kefe nélküli DC motor (BLDC)
- Váltakozó áramú aszinkron motor
- Váltakozó áramú gerjesztett aszinkron motor
- Váltakozó áramú szinkron motor
- Váltakozó áramú, egyenárammal gerjesztett szinkron motor
- Váltakozó áramú, állandó mágneses szinkron motor
- Szinkron reluktancia motor
- Állandó mágnessel segített szinkron reluktancia motor
Látszik, hogy számos konstrukció létrejött, amelyeket mind használnak még ma is, bár van, ami csak régebbi autókban található meg. Az összes motortípusnak megvannak a maga előnyei és hátrányai. A hatékonyság, illetve az adott fordulatszámokon leadott nyomaték típusonként eltér. Így nem lehet azt mondani, hogy az egyik megoldás egyértelműen a legjobb. A tervezőknek mindig az adott modellnél fontos szempontokat kell igénybe venni. Ezzel együtt a markáns tendenciákat érdemes röviden bemutatni:
- A váltóáramú motorok azonos tömeg és méret mellett hatékonyabbak, mint az egyenáramú motorok. Ezért az elektromos autó motorok nagy része váltóáramú.
- Az egyenáramú motorokat inkább kisebb méretben, ablaktörlőknél, ablakemelőknél, légbefúvó ventillátoroknál stb. használják. A kefe nélküli változat népszerűbb, ugyanis nem kell bele kommutátor, ami kopóelem, így cserélendő.
- Az egyik legnépszerűbb, leggyakoribb konstrukció a váltakozó áramú aszinkron motor.
- A leggyakrabban használt AC motorok háromfázisú váltóárammal működnek.
- Számos EV-ben két elektromotor is üzemel, amely a teljesítménytől kezdve a hatásfok növeléséig számos előnyt nyújt.
Akkupakk, inverter és a többiek
Az elektromos autóban a motoron felül még számos fontos, hagyományos autóktól eltérő alkatrész van. A legfontosabbakat fel is soroljuk:
Elektromos autó akkumulátor vagy akkucsomag
Az elektromos autó akkumulátor az autó lelke. A legdrágább és legnehezebb elem, amelyet általában az autó legaljára helyeznek, hogy súlyával stabilizálja a járművet. Egyenáramot tárol, és komoly elektronika monitorozza, illetve védi a kapacitásvesztéstől (BMS – Battery Management System). Az elektromos autó akkumulátorok nagy része moduláris, azaz egy lemezre vannak felszerelve az egységek. Kivétel ez alól a BYD Blade akkumulátor, amely cell-to pack kialakítású és merevítő elemként is képes funkcionálni. Ezen túl a világ egyik legbiztonságosabb akkumulátora, amit szögpenetrációs teszttel bizonyítottak.
Inverter
Az inverter a váltóáramú motoros modellekben található (ma szinte az összes modern EV az). Az inverter az, amely az elektromos autó működése során az akkumulátor egyenáramát váltóárammá alakítja. A regeneratív fékezéskor pedig a generátorként üzemelő motor termelte váltóáramot alakítja át az akkumulátor által tárolható egyenárammá.
Fedélzeti töltő
A fedélzeti töltő pedig pont fordítva működik. A váltóáramú hálózati áramot alakítja az akkumulátor számára használható egyenárammá. Minél nagyobb teljesítményű, annál alacsonyabb az elektromos autó töltési idő.
Bemeneti sebességváltó/reduktor
A bemeneti sebességváltó vagy reduktor feladata, hogy az elektromotor(ok) által generált többezres fordulatszámot nagyjából tizedére csökkentse és így közvetítse a mechanikai energiát a kerekekhez.
Természetesen egy elektromos hajtáslánc ezen felül számos mechanikai alkatrészt és elektronikai rendszert magában foglal még. Az EV-k elektronikájához rengeteg chipre van szükség, a meghajtástól kezdve az akkucsomag monitorozásáig és hűtéséig ugyanis mindent elektronika vezérel.
Ezért olcsóbb egy elektromos autó karbantartása
Az elektromos autó karbantartása egyszerűbb és olcsóbb, mint egy hagyományos autóé. Ennek több oka van. Az első, hogy egy EV kevesebb alkatrészből áll, így a meghibásodás esélye is jóval kisebb. Számos olyan, belsőégésű motoros autókban cserélendő alkatrész, mint például a benzinszűrő hiányzik belőle. De az eltérő konstrukció miatt motorolajat sem igényel, így értelemszerűen olajcserére sincs szükség.
A BYD autókkal még kevesebbet kell szervizbe járni
A kínai BYD nemrég érkezett Magyarországra. A gyártó modelljei egyedülálló mérnöki háttérrel készültek, a BYD ugyanis egy-két alkatrészen kívül mindent maga fejleszt és gyárt. Ez pedig garancia arra, hogy az alkatrészek egy tökéletesen összehangolt rendszer részeit képezik. Tehát jóval kevésbé hajlamosak a meghibásodásra!
A BYD-ről, mint autóipari vállalatról, na meg a Magyarországon forgalmazott BYD elektromos autókról és a bennük alkalmazott műszaki megoldásokról írtunk egy hosszú, részletes cikket. Ha érdekel a téma, sok szeretettel ajánljuk a figyelmedbe!
Érdekelnek a BYD modellek!
