Industria automotriz moderna. Autos eléctricos - interrupción



"¬ŅQu√© componente del accionamiento el√©ctrico en los veh√≠culos el√©ctricos 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 equivocar√°n.

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 √ļltimos doce a√Īos, el autor ha tenido la oportunidad de observar desde los departamentos de I + D de las industrias alemanas de ingenier√≠a y automoci√≥n qu√© tan r√°pido y, a veces, inesperadamente, pueden desarrollarse nuevas tecnolog√≠as. 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 cari√Īo 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 gustar√≠a menospreciar el valor de la bater√≠a y el motor el√©ctrico en ning√ļn caso, pero en t√©rminos de la cantidad de componentes y funcionalidad son m√°s 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 t√©rminos se actualizan / ampl√≠an / ‚Äč‚Äčcomplementan regularmente y simplemente - "enriquecidos con alegr√≠a" por los vendedores.

Pero en la forma cl√°sica general, se puede argumentar que el h√≠brido es una configuraci√≥n en la que el autom√≥vil tiene un motor de combusti√≥n interna completo que impulsa uno ( o m√°s :) ejes, adem√°s del cual un accionamiento el√©ctrico ( bater√≠a + inversor + m√°quina el√©ctrica ) act√ļa 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 combusti√≥n interna y manteniendo su momento directamente, y luego este momento "reforzado" se transmite de manera cl√°sica al eje o ejes impulsados ‚Äč‚Äča trav√©s de la caja de cambios.

  • Se puede introducir ( muy probablemente a trav√©s de un diferencial relativamente simple ) en el eje de la rueda conducido por el motor que ya est√° detr√°s de la caja de cambios y mantener el momento en el eje directamente.

  • Puede asentarse mec√°nicamente por separado del motor de combusti√≥n interna en el otro eje, luego el motor de combusti√≥n interna impulsa (con mayor frecuencia) el eje delantero y el motor el√©ctrico impulsa el eje trasero.
.
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 opini√≥n, es bastante incorrecto atribuir veh√≠culos el√©ctricos con un extensor de alcance aqu√≠, porque el ICE en ellos no lleva un momento en ninguno de los ejes, y generalmente es peque√Īo y no potente. Pero legalmente circular de la Uni√≥n Europea tambi√©n se aplican a los veh√≠culos el√©ctricos h√≠bridos.

H√≠brido: ¬Ņun autom√≥vil el√©ctrico 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 ingenier√≠a, no existe absolutamente ninguna diferencia fundamental en la estructura generalizada del accionamiento el√©ctrico, si el autom√≥vil tiene a bordo una bater√≠a el√©ctrica de cualquier tama√Īo, un inversor de potencia (descrito anteriormente) y una m√°quina el√©ctrica.

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 refrigeraci√≥n l√≠quida ICE.

Al mismo tiempo (¬° en general !) EV tiene:

  • Inversor + motor el√©ctrico + diferencial ( o algo as√≠, mec√°nicamente simple ) + sistema de refrigeraci√≥n l√≠quida para el motor de bater√≠a e inversor y el√©ctrico ( s√≠, se requieren los tres dispositivos ) + BCU ( ECU de bater√≠a ) + convertidor de CA / CC / un rectificador ( tambi√©n es un convertidor de carga para cargar desde un tomacorriente "dom√©stico" o una carga "normal" ) + opcionalmente un convertidor CC / CC ( para alimentar toda la red electr√≥nica interna de baja corriente 12/24/48 voltios ).

Cabe se√Īalar que, en principio, un convertidor CC / CC y una ECU ( una o varias, no se lo dir√© con certeza ) para cargar desde redes el√©ctricas externas se pueden combinar en una carcasa entre s√≠ o con un inversor en funcionamiento "grande", pero esto sigue siendo unidades electr√≥nicas individuales en la topolog√≠a de un veh√≠culo el√©ctrico, con sus probabilidades de falla (sin embargo, generalmente menos que la de las partes mec√°nicas).

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 el√©ctrico del inversor de la bater√≠a en comparaci√≥n con el motor de combusti√≥n interna, a menudo se olvidan de la necesidad de tener en cuenta la recuperaci√≥n, lo que aumenta la eficiencia general del accionamiento el√©ctrico.

  • Si hablamos de versiones de "tracci√≥n total" del EV con un motor el√©ctrico en cada eje (es decir, al menos 2 piezas de motores el√©ctricos en el autom√≥vil), en el caso general habr√° al menos dos inversores, un inversor para cada combinaci√≥n de motor-eje.

  • Durante varias d√©cadas, cuando el motor frena en el motor de combusti√≥n 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 combusti√≥n interna. Aunque una estimaci√≥n aproximada, por supuesto, muestra claramente que bajo condiciones externas iguales "desde las colinas", el aumento relativo en la eficiencia de la recuperaci√≥n en EV es a√ļn varias veces mayor que el aumento relativo en la eficiencia de "apagar las velas" en ICE.

  • EV en promedio requiere mucho m√°s cobre de alta calidad y materiales de tierras raras que los autom√≥viles ICE. El factor "varias veces m√°s materiales de tierras raras" es especialmente notable si el EV es impulsado por motores el√©ctricos s√≠ncronos, y esto, despu√©s de todo, es casi todos los autos el√©ctricos e h√≠bridos en masa, a excepci√≥n de un par de autos Mercedes ya lanzados y adem√°s de todos los niveles b√°sicos de equipamiento de Tesla. Al mismo tiempo, sin embargo, en la versi√≥n "bombeada" del Modelo 3, uno de los motores adicionales tambi√©n es sincr√≥nico.


¬°Es hora de las prometidas modelos desnudas!

Descaradamente desnuda Tesla en la sala de exposici√≥n de la compa√Ī√≠a, en el centro de Nuremberg.


Eje delantero modelo desnudo. "Wechselrichter" (arriba a la derecha) es exactamente el inversor en cuestión


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.



Aqu√≠ haremos un peque√Īo 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 m√ļltiple ( con varios est√°ndares de conector ) a√ļn requieren un gabinete bastante grande con electr√≥nica de potencia (en realidad, no solo es electr√≥nica de potencia, sino que es a√ļn m√°s complicada: hola, idiv y lingvo :), sino tambi√©n En muchos casos ( especialmente para lugares con m√ļltiples postes de carga y / o sobrealimentadores ), se requiere una l√≠nea el√©ctrica separada y una subestaci√≥n 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 modernizaci√≥n de las redes el√©ctricas, incluso al ritmo actual de desarrollo, incluso una regi√≥n econ√≥micamente desarrollada como el distrito del Gran M√ļnich comenzar√° a experimentar apagones locales acogedores en 3 a√Īos.

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 peque√Īa fracci√≥n de mermelada de kumquat, toma una bebida arom√°tica 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 pr√°ctica en el desarrollo de veh√≠culos rob√≥ticos modernos (s√≠, es ADAS, y si un lector entusiasta le pregunta muy, muy cort√©smente ... :);

  • el camarada maybe_im_a_leo est√° trabajando en el campo del desarrollo de electr√≥nica de potencia para un fabricante de autom√≥viles mencionado a menudo en Habr√©;);

  • El camarada teymurberman ha trabajado durante mucho tiempo en las profundidades del c√≥digo incrustado de la industria automotriz alemana ( teymurberman : fue divertido encontrar su cuenta en un minuto mientras hac√≠a cola en la caja :)

  • el camarada parakhod tiene mucho conocimiento sobre soportes de modelado dif√≠ciles 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, trabaj√≥ en Mobileye (visi√≥n artificial), pero lo m√°s interesante para √©l es probablemente decirle a nizzy;

  • el camarada old_gamer recientemente mont√≥ desinteresadamente en Tesla para todos, y las actualizaciones son interesantes, qu√© hay all√≠ y c√≥mo;

  • mrKron ha publicado muchos art√≠culos relacionados con IoT y temas automotrices al mismo tiempo;


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

En el momento de la publicaci√≥n, se hab√≠a dedicado mucho tiempo a escribir el art√≠culo (ver direcci√≥n de √≠ndice y hola DmitrySpb79 :), pero aun as√≠, solo una peque√Īa fracci√≥n de lo que podr√≠a y deber√≠a arrancarse de la hoja de subestimaci√≥n ingres√≥ al texto.

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

Por lo tanto, hasta que nos volvamos a encontrar. Y alg√ļn d√≠a volveremos a hablar con los proveedores de autom√≥viles tan importantes y poderosos, y no solo con los OEM. ;)

Source: https://habr.com/ru/post/438142/


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