Napęd auta elektrycznego oparty jest o silnik zdecydowanie prostszy i bardziej efektywny od tego używanego w autach spalinowych. Nie ma w nim spalania paliwa, a więc związanej z tym procesem utraty energii. Nie ma też spalin z rury wydechowej, a cały proces przeniesienia mocy na koła jest o wiele szybszy. Silnik elektryczny energię do pracy pobiera z akumulatorów. Jak wygląda silnik elektryczny w samochodzie?
Spis treści:
1. Budowa silnika elektrycznego w samochodzie
2. Jak działa silnik elektryczny w samochodzie?
3. Rodzaje silników elektrycznych w samochodach
4. Jak prowadzi się samochód elektryczny?
5. Najczęściej zadawane pytania:
5.1 Czym różni się silnik samochodu elektrycznego od spalinowego?
5.2 Jakie silniki będą miały samochody elektryczne w przyszłości?
5.3 Jak praca silnika elektrycznego przekłada się na konieczność ładowania?
Auta elektryczne to samochody opisywane jako BEV, a więc Battery Electric Vehicle. W dosłownym tłumaczeniu na język polski oznacza to elektryczne auta na baterię. Z tym że w języku polskim, przyjęło się uznawać, że bateria to ogniwo elektryczne, którego nie można doładować. Z kolei akumulator to taka forma magazynowania energii elektrycznej, którą można uzupełnić ponownie do 100% jej pojemności energetycznej.
Popularność silników elektrycznych w pojazdach związana jest przede wszystkim z tym, że nie są one skomplikowane, ale za to wydajne i bezemisyjne. Dlatego właśnie auta elektryczne pozbawione są rur wydechowych. Ich efektywna moc i łatwość ładowania sprawiają, że tak szybko wzrasta liczba samochodów elektrycznych na naszych drogach.
Budowa silnika elektrycznego w samochodzie
Prostota budowy, to z jednej strony cecha ważna dla efektywności pracy silnika elektrycznego. Z drugiej strony, silniki elektryczne w samochodach nie wymagają dzięki temu tylu części, co te spalinowe. To w konsekwencji oznacza, że rzadziej ulegać mogą awariom. W silniku elektrycznym wyróżniamy następujące elementy:
- Wirnik , zwany rotorem, jest obracającą się częścią silnika, która generuje moment obrotowy. Jego konstrukcja związana jest z magnesami trwałymi lub elektromagnesami. Magnesy te tworzą pole magnetyczne, które reaguje z cewkami na stojanie.
- Stojan , czyli stator, to z kolei ta część silnika elektrycznego, która jest nieruchoma. Zawiera ona cewki przewodzące prąd elektryczny. Gdy prąd płynie przez nie, generuje magnetyczne pole. To pole oddziałuje z wirnikiem, powodując jego obrót.
- Cewki na stojanie to nic innego jak nawinięte druty, przez które płynie prąd. Powstałe pole magnetyczne przyciąga lub odpycha wirnik w zależności od jego położenia.
- Nad całością czuwa kontroler , który jest urządzeniem elektronicznym, zarządzającym przepływem prądu przez cewki na stojanie. W ten sposób nadzoruje on prędkość i kierunek obrotu silnika.
Innymi ważnymi częściami w silnikach elektrycznych mogą być różnego rodzaju czujniki oraz elementy układów bezpieczeństwa. Taki silnik może też mieć własny system chłodzenia, poprawiający efektywność i zapobiegający niebezpiecznie wysokim temperaturom.
Jak działa silnik elektryczny w samochodzie?
Akumulator to źródło energii w samochodach elektrycznych. Silnik działa na zasadzie konwersji tej energii na energię mechaniczną, która napędza koła pojazdu. Sterowanie ilością energii elektrycznej, która jest dostarczana do silnika pozwala na regulację prędkości i mocy pojazdu. Im więcej energii tym większa moc silnika elektrycznego. Ale to przekłada się na więcej energii pobieranej z akumulatora.
Układ przeniesienia napędu w aucie elektrycznym różni się mocno od tego występującego w samochodach spalinowych. Bo pojazdy elektryczne mają mniej ruchomych części. Urządzeniem, które konwertuje prąd stały dostarczany z akumulatora na prąd przemienny, który zasila silnik elektryczny, jest inwerter, zwany też falownikiem.
Silniki elektryczne mogą również wykorzystywać energię mechaniczną hamowania, do produkcji energii elektrycznej. Dzieje się to w procesie zwanym rekuperacją i jest ona najbardziej efektywna kiedy auto zwalnia, intensywnie redukując dużą prędkość. Powstała w ten sposób energia jest kumulowana w akumulatorach. Auta z efektywną rekuperacją, jak Jaguar I-PACE, są w stanie odzyskać w ten sposób na tyle dużo energii, by miało to zauważalny wpływ na zasięg auta. To może zredukować konieczność ładowania, na przykład na trasach, które prowadzą w dużym stopniu z górki. Podróż samochodem elektrycznym w takich warunkach to wręcz darmowa energia elektryczna. To jedna z największych innowacji silników elektrycznych.
Rodzaje silników elektrycznych w samochodach
Istnieje kilka typów silników elektrycznych. Silniki prądu stałego (DC) stosuje się je między innymi w większych elektronarzędziach. Są też silniki prądu przemiennego (AC) asynchroniczne (indukcyjne) lub synchroniczne, w zależności od synchronizacji obrotów z częstotliwością prądu przemiennego. Silniki synchroniczne używane są w dużych maszynach przemysłowych, a indukcyjne przede wszystkim w urządzeniach małej mocy, urządzeniach gospodarstwa domowego czy w pompach lub agregatach prądotwórczych.
W samochodach elektrycznych stosuje się dziś silniki indukcyjne asynchroniczne (w skrócie ASM, z angielskiego: asynchronous motor) oraz synchroniczne z magnesami trwałymi (w skrócie PSM, z angielskiego: permanent magnet synchronous motor).
Dla przykładu Jaguar I‑PACE napędzany jest dwoma synchronicznymi silnikami. Generują one moc 400 KM i 700 Nm momentu obrotowego. Samochód ma więc napęd na wszystkie koła AWD, a przyspieszenie to zaledwie 4,8 sekundy do 100 km/h.
Jak prowadzi się samochód elektryczny?
Wysoka sprawność silnika elektrycznego w samochodzie to coś, co każdy kierowca odczuje od razu, po tym jak naciśnie na gaz. Moc silnika elektrycznego w samochodzie generowana jest bowiem od razu, co przekłada się na natychmiastowy, maksymalny moment obrotowy. Napęd elektryczny w samochodzie pozbawiony jest skomplikowanego układu przekładni, skrzyni biegów. Jego praca nie wymaga sprzęgła.
Napęd elektryczny samochodu działa więc gładko, co wpływa na komfort jazdy. Ważnym czynnikiem jest też cisza takiego napędu, bo nawet przy dużej mocy auto nie wytwarza dźwięków.
Jak podkreśla wielu kierowców, dla poznania wszystkich zalet prowadzenia samochodu elektrycznego z nowoczesnym i mocnym silnikiem, warto samemu skorzystać z jazdy próbnej. To da kierowcy również możliwość poznania jak przebiega ładowanie w samochodzie elektrycznym i jak efektywne są akumulatory.
