"¿Qué componente del accionamiento eléctrico en los vehículos eléctricos modernos tiene la mayor densidad en forma de la cantidad de conocimientos por unidad de volumen?"

Si hace esta pregunta, con una probabilidad muy alta, una parte de los encuestados llamará a la batería de energía dicho componente. El resto será accionado por un motor eléctrico.

Y ambos lados se equivocarán.

Prefacio requerido

Como muchas cosas en nuestro planeta, desde el interior, la industria automotriz en general, y el automóvil eléctrico en particular, se ve algo diferente de lo que un observador externo ve a primera vista.

En los últimos doce años, el autor ha tenido la oportunidad de observar desde los departamentos de I + D de las industrias alemanas de ingeniería y automoción qué tan rápido y, a veces, inesperadamente, pueden desarrollarse nuevas tecnologías. Entrelazarse con soluciones ya practicadas, desarrollarse en espiral, recuperarse, en general, eso es todo lo que los caballeros del teclado y las flechas del osciloscopio adoran con tanto cariño y reverencia.

Destaco de antemano: todas las declaraciones y descripciones en el texto posterior no deben considerarse como completas y completas.

Por el contrario, mucho aquí se simplifica deliberadamente y se reduce a la generalización para maximizar la cobertura de la audiencia. Como tomamos lo racional, lo bueno y lo eterno, luego sembrar, ¡entonces, sembrar con abono generoso!

Paseo ( hola Gotemburgo! )

Accionamiento eléctrico: hu of hu, y cuyo hu es más largo

Hay una correlación interesante en el desarrollo de accionamientos eléctricos para vehículos eléctricos.

Por la complejidad de los componentes en el esquema de accionamiento eléctrico general ( ¡simplificado! ), Un ecosistema de batería / inversor / motor eléctrico , el consumo de recursos en porcentaje estará representado por una relación aproximada de 20% / 70% / 10%.

Por supuesto, no me gustaría menospreciar el valor de la batería y el motor eléctrico en ningún caso, pero en términos de la cantidad de componentes y funcionalidad son más simples y mucho menos "silenciosos" que el convertidor de voltaje.

El hecho es que un convertidor inversor moderno es esencialmente un sistema integrado industrial con un sistema operativo en tiempo real (RTOS), con requisitos estrictos para: MTBF, requisitos de seguridad funcionales y pasivos, protección contra el polvo / humedad y fiabilidad de la comunicación. , en velocidad, en autonomía, en condiciones de trabajo en un estado de vibración y cargas de temperatura, en protección contra influencias electromagnéticas y mucho, mucho más, y también convierte energía muy poderosa corrientes en las que, en el caso de, por ejemplo, Tesla, puede freír de alta calidad y sabroso cocinar un toro joven.

Algunas palabras sobre autos híbridos

Haré una reserva de inmediato: el tema de la movilidad eléctrica ahora está en auge nuevamente en todas las direcciones después de una pausa en 2014-2016 (una nueva ronda de interés de todos los participantes + claro interés de los gobiernos + dieselgate + arranque de batería, etc. ).

Por lo tanto, las clasificaciones y los términos se actualizan / amplían / ​​complementan regularmente y simplemente - "enriquecidos con alegría" por los vendedores.

Pero en la forma clásica general, se puede argumentar que el híbrido es una configuración en la que el automóvil tiene un motor de combustión interna completo que impulsa uno ( o más :) ejes, además del cual un accionamiento eléctrico ( batería + inversor + máquina eléctrica ) actúa para dar un momento real.

Y aquí hay un montón de subconjuntos.

Dependiendo de cómo la máquina eléctrica soporta el motor de combustión interna, puede:

• Sentado directamente en el eje de los pistones del motor de combustión interna y manteniendo su momento directamente, y luego este momento "reforzado" se transmite de manera clásica al eje o ejes impulsados ​​a través de la caja de cambios.

• Se puede introducir ( muy probablemente a través de un diferencial relativamente simple ) en el eje de la rueda conducido por el motor que ya está detrás de la caja de cambios y mantener el momento en el eje directamente.

• Puede asentarse mecánicamente por separado del motor de combustión interna en el otro eje, luego el motor de combustión interna impulsa (con mayor frecuencia) el eje delantero y el motor eléctrico impulsa el eje trasero.

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Todavía hay opciones sobre cómo alimentar la batería ( dependiendo de su volumen, por ejemplo ).

Pero tales híbridos "clásicos" que tienen interfaces externas ( conectores para enchufes ) para cargar desde estaciones de carga, generalmente se denominan híbridos enchufables.

Destaco, en mi humilde opinión, es bastante incorrecto atribuir vehículos eléctricos con un extensor de alcance aquí, porque el ICE en ellos no lleva un momento en ninguno de los ejes, y generalmente es pequeño y no potente. Pero legalmente circular de la Unión Europea también se aplican a los vehículos eléctricos híbridos.

Híbrido: ¿un automóvil eléctrico o una criatura temblorosa?

De acuerdo con la tradición ya establecida, y con base en la práctica legal, por la definición de "autos eléctricos", recomendaría a todos los lectores que comprendan no solo una "solución limpia de accionamiento eléctrico", sino también todas las versiones de versiones híbridas de vehículos electrificados.

Esto se debe a que, desde un punto de vista de ingeniería, no existe absolutamente ninguna diferencia fundamental en la estructura generalizada del accionamiento eléctrico, si el automóvil tiene a bordo una batería eléctrica de cualquier tamaño, un inversor de potencia (descrito anteriormente) y una máquina eléctrica.

Los procesos que tienen lugar en el accionamiento eléctrico casi siempre serán los mismos.

Además, en los automóviles con celdas de combustible de hidrógeno, se usa la misma combinación para poner en marcha el vehículo: batería eléctrica de potencia + inversor + máquina eléctrica. Es solo que la batería de energía se alimenta aquí no desde el motor de combustión interna o la estación de carga, sino desde la celda de combustible.

Comparación de topologías Pure ICE vs. "Coche eléctrico limpio"

La siguiente declaración, por supuesto, depende del modelo particular tomado, pero lo siguiente se puede establecer con bastante precisión y en general.

Al comparar la tracción a las cuatro ruedas "puro ICE" y "puro EV ", al aceptar la "igualdad" del tanque de combustible y la batería eléctrica grande, el "ICE" se cae:

• ICE + generador de arranque + MCU ( ECU del motor y generador de arranque ) + caja de cambios + GCU ( ECU de la caja de cambios / caja de cambios / Getriebe ) + sistema de refrigeración líquida ICE.

Al mismo tiempo (¡ en general !) EV tiene:

• Inversor + motor eléctrico + diferencial ( o algo así, mecánicamente simple ) + sistema de refrigeración líquida para el motor de batería e inversor y eléctrico ( sí, se requieren los tres dispositivos ) + BCU ( ECU de batería ) + convertidor de CA / CC / un rectificador ( también es un convertidor de carga para cargar desde un tomacorriente "doméstico" o una carga "normal" ) + opcionalmente un convertidor CC / CC ( para alimentar toda la red electrónica interna de baja corriente 12/24/48 voltios ).

Cabe señalar que, en principio, un convertidor CC / CC y una ECU ( una o varias, no se lo diré con certeza ) para cargar desde redes eléctricas externas se pueden combinar en una carcasa entre sí o con un inversor en funcionamiento "grande", pero esto sigue siendo unidades electrónicas individuales en la topología de un vehículo eléctrico, con sus probabilidades de falla (sin embargo, generalmente menos que la de las partes mecánicas).

Hasta ahora, nadie ha renunciado a la clásica batería de plomo-ácido de 12 voltios por tantas razones. Algunos detalles del desarrollador de maybe_im_a_leo aquí .

Algunas notas

• En disputas potenciales: cuando se calcula la eficiencia de toda la cadena del motor eléctrico del inversor de la batería en comparación con el motor de combustión interna, a menudo se olvidan de la necesidad de tener en cuenta la recuperación, lo que aumenta la eficiencia general del accionamiento eléctrico.

• Si hablamos de versiones de "tracción total" del EV con un motor eléctrico en cada eje (es decir, al menos 2 piezas de motores eléctricos en el automóvil), en el caso general habrá al menos dos inversores, un inversor para cada combinación de motor-eje.

• Durante varias décadas, cuando el motor frena en el motor de combustión interna a altas velocidades del eje, el encendido de la mezcla de combustible se ha apagado ( "las velas no se encienden "), lo que, cuando se mueve desde la colina durante mucho tiempo cuando se convierte a 100 km, aumenta la eficiencia del motor de combustión interna. Aunque una estimación aproximada, por supuesto, muestra claramente que bajo condiciones externas iguales "desde las colinas", el aumento relativo en la eficiencia de la recuperación en EV es aún varias veces mayor que el aumento relativo en la eficiencia de "apagar las velas" en ICE.

• EV en promedio requiere mucho más cobre de alta calidad y materiales de tierras raras que los automóviles ICE. El factor "varias veces más materiales de tierras raras" es especialmente notable si el EV es impulsado por motores eléctricos síncronos, y esto, después de todo, es casi todos los autos eléctricos e híbridos en masa, a excepción de un par de autos Mercedes ya lanzados y además de todos los niveles básicos de equipamiento de Tesla. Al mismo tiempo, sin embargo, en la versión "bombeada" del Modelo 3, uno de los motores adicionales también es sincrónico.

Nos cobramos o cobramos

El uso de vehículos eléctricos ( al menos en su versión "limpia" sin ICE ) es imposible sin cargarlos.

Lo que sucede, como puede suponer, no solo con la ayuda de enchufes conectados sin piedad a las tomas de carga del vehículo, sino también a través de la infraestructura adecuada. Y esta infraestructura no solo son hermosos postes de carga, una de cuyas variantes se puede ver en la conmovedora ilustración a continuación, sino también mucho, mucho más.



Aquí haremos un pequeño comentario.

<Comentario se ha ido>

Por supuesto, si estamos hablando del proceso de carga "desde una toma de corriente doméstica", entonces todo es bastante simple allí. El usuario toma el cable apropiado, lo conecta a un enchufe doméstico monofásico clásico con un enchufe y al conector del automóvil con el otro. Y la corriente de carga, regocijándose en la libertad obtenida, fluye clásicamente lenta e inevitablemente a través de los cables.

(y una y otra vez simplificando alegremente, porque incluso algo tan "simple", como un zócalo, conlleva muchas cosas interesantes, sobre las que puede leer, por ejemplo, aquí en el usuario idiv )

</ Comentario llegó>

Pero, en general, los sobrealimentadores y las estaciones de carga universales de interfaz múltiple ( con varios estándares de conector ) aún requieren un gabinete bastante grande con electrónica de potencia (en realidad, no solo es electrónica de potencia, sino que es aún más complicada: hola, idiv y lingvo :), sino también En muchos casos ( especialmente para lugares con múltiples postes de carga y / o sobrealimentadores ), se requiere una línea eléctrica separada y una subestación transformadora. Esto es todo: un lugar, un lugar, un lugar ...

Y también un verdadero artículo de marcas de camaradas y mucha investigación adicional ya realizada.

Por ejemplo: si no se ocupa de la modernización de las redes eléctricas, incluso al ritmo actual de desarrollo, incluso una región económicamente desarrollada como el distrito del Gran Múnich comenzará a experimentar apagones locales acogedores en 3 años.

Sobre el revolucionismo sin precedentes del momento actual

Cada vez que se alaban los elogios del revolucionismo de la publicidad móvil moderna en estos sitios de Internet innovadores, el autor entra a la cocina y se prepara una taza de té fragante.

Luego recoge una pequeña fracción de mermelada de kumquat, toma una bebida aromática preparada y se sienta para una lectura relajada.

El objeto de interés literario aquí es el estudio de vehículos eléctricos realizado por la Universidad Técnica Rin-Westfalia de Aquisgrán (el famoso RWTH) encargado por la Asociación Alemana de la Industria del Automóvil (VDA). Un grupo de investigadores examinó y analizó los vehículos de investigación y producción de automóviles ya incrustados en metal, y también consideró que todo el espectro ya existía; así y solo estudiando tecnologías relevantes.

La versión electrónica del libro está disponible en el enlace en el sitio web de VDA .

Muy, bueno, solo un trabajo muy interesante publicado en octubre de 1993.

Sobre la teoría del accionamiento eléctrico

Aquellos que deseen familiarizarse más con el tema del accionamiento eléctrico en general y los temas de su regulación en particular, pueden ser aconsejados ... artículos sobre Habré.

No, no es así: en primer lugar, debe recomendar encarecidamente que se familiarice con la magnífica serie de artículos BelerafonL sobre la teoría de los accionamientos eléctricos.

Y cuando se calma el hambre inicial, se recomienda familiarizarse con la trilogía sobre el desarrollo de BelAZ.

Aquí está la primera parte.

Y cuando lea estos artículos, recuerde que, en general, el proceso y las soluciones generales a los problemas emergentes en el desarrollo de automóviles ( cualquiera, no solo eléctricos ) de los principales fabricantes de automóviles son básicamente los mismos.

Y, por lo tanto, estos artículos proporcionan más que un vistazo al desarrollo de "para BelAZ".

Pausa

Paremos por hoy.

Y finalmente, me gustaría recordar / notar que en la comunidad actual:

• El camarada LittleSquirrel tiene una vasta experiencia práctica en el desarrollo de vehículos robóticos modernos (sí, es ADAS, y si un lector entusiasta le pregunta muy, muy cortésmente ... :);

• el camarada maybe_im_a_leo está trabajando en el campo del desarrollo de electrónica de potencia para un fabricante de automóviles mencionado a menudo en Habré;);

• El camarada teymurberman ha trabajado durante mucho tiempo en las profundidades del código incrustado de la industria automotriz alemana ( teymurberman : fue divertido encontrar su cuenta en un minuto mientras hacía cola en la caja :)

• el camarada parakhod tiene mucho conocimiento sobre soportes de modelado difíciles para la industria automotriz europea en particular, y desarrollo integrado para esta industria en general;

• camarada nad_oby, en un momento antes de comprar su Intel, trabajó en Mobileye (visión artificial), pero lo más interesante para él es probablemente decirle a nizzy;

• el camarada old_gamer recientemente montó desinteresadamente en Tesla para todos, y las actualizaciones son interesantes, qué hay allí y cómo;

• mrKron ha publicado muchos artículos relacionados con IoT y temas automotrices al mismo tiempo;

• ¡Un agradecimiento especial a los camaradas Boomburum , Milfgard y Meklon por la inspiración en el estilo de escritura de los artículos! = D

A quienes olvidé mencionar - no exijan, el autor está abiertamente abierto a comentarios y comentarios.

En el momento de la publicación, se había dedicado mucho tiempo a escribir el artículo (ver dirección de índice y hola DmitrySpb79 :), pero aun así, solo una pequeña fracción de lo que podría y debería arrancarse de la hoja de subestimación ingresó al texto.

Y, probablemente, el artículo se complementará en el futuro.

Por lo tanto, hasta que nos volvamos a encontrar. Y algún día volveremos a hablar con los proveedores de automóviles tan importantes y poderosos, y no solo con los OEM. ;)