„Welche Komponente des Elektroantriebs in modernen Elektrofahrzeugen hat die höchste Dichte in Form des Know-hows pro Volumeneinheit?“

Wenn Sie diese Frage stellen, wird ein Teil der Befragten mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit die Leistungsbatterie als solche Komponente bezeichnen. Der Rest wird von einem Elektromotor angetrieben.

Und beide Seiten werden sich irren.

Vorwort erforderlich

Wie viele Dinge auf unserem Planeten sieht auch die Automobilindustrie im Allgemeinen und das Elektroauto im Besonderen von innen etwas anders aus als das, was ein externer Beobachter auf den ersten Blick sieht.

In den letzten zwölf Jahren hatte der Autor die Gelegenheit, aus den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der deutschen Maschinenbau- und Automobilindustrie zu beobachten, wie schnell und manchmal unerwartet neue Technologien entstehen können. Mit bereits praktizierten Lösungen zu verflechten, sich spiralförmig zu entwickeln, sich zu erholen - das ist im Allgemeinen alles, was die Ritter der Tastatur und die Pfeile des Oszilloskops so sehr und ehrfürchtig lieben.

Ich betone im Voraus: Alle Aussagen und Beschreibungen im nachfolgenden Text sollten nicht als vollständig und umfassend angesehen werden.

Im Gegenteil, vieles wird hier bewusst vereinfacht und auf die Verallgemeinerung reduziert, um die Abdeckung des Publikums zu maximieren. Da wir das Vernünftige, das Gute und das Ewige aufgreifen, dann säen - also mit großzügigem Dünger säen!

Fahrt! ( Hallo Göteborg! )

Elektrischer Antrieb: hu von hu, und dessen hu länger ist

Es gibt eine interessante Korrelation bei der Entwicklung elektrischer Antriebe für Elektrofahrzeuge.

Durch die Komplexität der Komponenten im allgemeinen ( vereinfachten! ) Elektrischen Antriebsschema - ein Batterieökosystem / Wechselrichter / Elektromotor - wird der Ressourcenverbrauch in Prozent durch ein ungefähres Verhältnis von 20% / 70% / 10% dargestellt.

Natürlich möchte ich den Wert der Batterie und des Elektromotors auf keinen Fall herabsetzen - aber in Bezug auf die Anzahl der Komponenten und die Funktionalität sind sie einfacher und viel weniger "leise" als der Spannungswandler.

Tatsache ist, dass ein moderner Wechselrichterkonverter im Wesentlichen ein industriell eingebettetes System mit einem Echtzeitbetriebssystem (RTOS) ist, das strenge Anforderungen an MTBF, funktionale und passive Sicherheitsanforderungen, Staub- / Feuchtigkeitsschutz und Kommunikationszuverlässigkeit stellt , in Geschwindigkeit, in Autonomie, unter Arbeitsbedingungen in einem Zustand von Vibrations- und Temperaturbelastungen, im Schutz vor elektromagnetischen Einflüssen und vielem mehr - und es wandelt auch sehr starke Energie um Streams, auf denen Sie beispielsweise bei Tesla einen jungen Bullen von hoher Qualität und lecker braten können.

Ein paar Worte zu Hybridautos

Ich werde sofort eine Reservierung vornehmen: Das Thema Elektromobilität boomt jetzt nach einer Pause in den Jahren 2014-2016 wieder in alle Richtungen (eine neue Runde des Interesses aller Teilnehmer + klares Interesse der Regierungen + Dieselgate + Batterieschub usw. ).

Daher werden Klassifikationen und Begriffe regelmäßig aktualisiert / erweitert / ergänzt und einfach - von Vermarktern „freudig bereichert“.

In der allgemeinen klassischen Form kann jedoch argumentiert werden, dass der Hybrid eine Konfiguration ist, bei der das Auto über einen vollwertigen Verbrennungsmotor verfügt, der eine ( oder mehrere :) Achsen antreibt, zusätzlich zu dem ein elektrischer Antrieb ( Batterie + Wechselrichter + elektrische Maschine ) einen echten Moment erzeugt.

Und hier gibt es eine Reihe von Teilmengen.

Abhängig davon, wie die elektrische Maschine den Verbrennungsmotor unterstützt, kann sie:

• Direkt auf der Achse der Kolben des Verbrennungsmotors sitzen und sein Moment direkt beibehalten - und dann wird dieses „verstärkte“ Moment klassisch über das Getriebe auf die angetriebene (n) Achse (n) übertragen.

• Es kann ( höchstwahrscheinlich durch ein relativ einfaches Differential ) auf die vom Motor bereits hinter dem Getriebe angetriebene Radachse eingeführt werden und das Moment direkt auf der Achse aufrechterhalten.

• Es kann mechanisch getrennt vom Verbrennungsmotor auf der anderen Achse sitzen, dann treibt der Verbrennungsmotor (meistens) die Vorderachse an und der elektrische Antrieb treibt die Hinterachse an.

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Es gibt weiterhin Optionen für die Stromversorgung des laufenden Akkus ( z. B. abhängig von seiner Lautstärke ).

Solche "klassischen" Hybride mit externen Schnittstellen ( Buchsen für Stecker ) zum Laden von Ladestationen werden üblicherweise als Plug-in-Hybrid bezeichnet.

Ich betone - meiner bescheidenen Meinung nach ist es völlig falsch, Elektrofahrzeuge hier mit einem Range Extender zu versehen, weil der ICE in ihnen keinen Moment auf einer der Achsen trägt - und normalerweise klein und nicht leistungsstark. Sie gelten aber auch für Hybrid-Elektrofahrzeuge.

Hybrid - ein Elektroauto oder eine zitternde Kreatur?

Nach der bereits etablierten Tradition und basierend auf der Rechtspraxis würde ich allen Lesern unter der Definition von „Elektroautos“ raten, nicht nur eine „saubere Elektroantriebslösung“ zu verstehen, sondern auch alle Versionen von Hybridversionen von Elektrofahrzeugen.

Dies liegt daran, dass es aus technischer Sicht absolut keinen grundsätzlichen Unterschied in der allgemeinen Struktur des elektrischen Antriebs gibt, wenn das Auto eine elektrische Batterie, einen Wechselrichter (oben beschrieben) und eine elektrische Maschine in beliebiger Größe an Bord hat.

Die im elektrischen Antrieb ablaufenden Prozesse sind fast immer gleich.

Darüber hinaus wird in Fahrzeugen mit Wasserstoffbrennstoffzellen dieselbe Kombination verwendet, um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen: elektrische Batterie + Wechselrichter + elektrische Maschine. Es ist nur so, dass die Leistungsbatterie hier nicht vom Verbrennungsmotor oder der Ladestation, sondern von der Brennstoffzelle gespeist wird.

Vergleich von reinen ICE-Topologien vs. "Elektroauto reinigen"

Die folgende Aussage hängt natürlich von dem jeweiligen Modell ab, aber das Folgende kann ziemlich genau und allgemein angegeben werden.

Beim Vergleich von „reinem ICE“ mit Allradantrieb und „reinem EV “, wenn die „Gleichheit“ des Kraftstofftanks und der großen elektrischen Batterie akzeptiert wird, fällt der „ICE“ aus:

• ICE + Starter-Generator + MCU ( Motor-ECU und Starter-Generator ) + Getriebe + GCU ( Getriebe-ECU / Getriebe / Getriebe ) + ICE-Flüssigkeitskühlsystem.

Zur gleichen Zeit ( im Allgemeinen !) Hat EV stattdessen:

• Wechselrichter + Elektromotor + Differential ( oder so etwas wie mechanisch recht einfach ) + Flüssigkeitskühlsystem des Batterie- und Wechselrichters und des Elektromotors ( ja, alle drei Geräte sind erforderlich ) + BCU ( Batterie-ECU ) + AC / DC-Wandler / ein Gleichrichter ( es ist auch ein Ladekonverter zum Laden von einer "Heim" -Ausgang oder einem "normalen" Laden ) + optional ein DC / DC-Wandler ( zum Versorgen des gesamten internen Niedrigstrom-Elektroniknetzwerks mit 12/24/48 Volt ).

Es ist zu beachten, dass im Prinzip ein DC / DC-Wandler und eine ECU ( eine oder mehrere - ich kann Ihnen nicht sicher sagen ) zum Laden aus externen Stromnetzen in einem Gehäuse miteinander oder mit einem "großen" laufenden Wechselrichter kombiniert werden können - dies ist jedoch immer noch der Fall einzelne elektronische Einheiten in der Topologie eines Elektrofahrzeugs mit ihren Ausfallwahrscheinlichkeiten (jedoch im Allgemeinen geringer als die von mechanischen Teilen).

Bisher hat niemand aus so vielen Gründen auf die klassische 12-Volt-Blei-Säure-Batterie verzichtet. Einige Details vom Entwickler von Maybe_im_a_leo hier .

Ein paar Anmerkungen:

• Bei möglichen Streitigkeiten: Wenn der Wirkungsgrad der gesamten Batterie-Wechselrichter-Elektromotor-Kette im Vergleich zum Verbrennungsmotor berechnet wird, vergessen sie häufig die Notwendigkeit, die Rückgewinnung zu berücksichtigen, was den Gesamtwirkungsgrad des elektrischen Antriebs erhöht.

• Wenn es sich um Allradversionen des Elektrofahrzeugs mit einem Elektromotor auf jeder Achse handelt (dh mindestens zwei Elektromotoren im Auto), gibt es im allgemeinen Fall mindestens zwei Umrichter - einen Umrichter für jede Motor-Achsen-Kombination.

• Wenn der Motor im Verbrennungsmotor bei hohen Wellendrehzahlen bremst, wird seit mehreren Jahrzehnten die Zündung des Kraftstoffgemisches ausgeschaltet ( „Kerzen zünden nicht an “) - was bei einer langen Bewegung vom Berg auf 100 km den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht. Obwohl eine grobe Schätzung natürlich deutlich zeigt, dass unter gleichen externen Bedingungen „von den Hügeln“ die relative Effizienzsteigerung durch Rückgewinnung in Elektrofahrzeugen immer noch um ein Vielfaches höher ist als die relative Effizienzsteigerung durch „Löschen von Kerzen“ in ICE.

• EV erfordert im Durchschnitt viel mehr hochwertige Kupfer- und Seltenerdmaterialien als ICE-Autos. Der Faktor "um ein Vielfaches seltenere Materialien" fällt besonders auf, wenn der EV von Synchron-Elektromotoren angetrieben wird - und dies sind schließlich fast alle Massen-Elektroautos und -Hybride, mit Ausnahme eines bereits freigegebenen Mercedes-Autos und aller grundlegenden Tesla-Ausstattungsvarianten. Gleichzeitig ist in der „gepumpten“ Version von Modell 3 jedoch auch einer der zusätzlichen Motoren synchron.

Wir berechnen oder berechnen uns

Der Einsatz von Elektrofahrzeugen ( zumindest in ihrer „sauberen“ Version ohne ICE ) ist ohne Beladung nicht möglich.

Was passiert, wie Sie sich vorstellen können, nicht nur mit Hilfe von Steckern, die gnadenlos an die Ladebuchsen des Fahrzeugs angeschlossen sind, sondern auch über die entsprechende Infrastruktur. Und diese Infrastruktur besteht nicht nur aus schönen Ladestangen, von denen eine der Varianten in der folgenden rührenden Abbildung zu sehen ist, sondern auch viel, sehr viel mehr.



Hier machen wir eine kleine Bemerkung.

<Bemerkung ist weg>

Wenn wir über den Ladevorgang "von zu Hause aus" sprechen, ist dort natürlich alles ganz einfach. Der Benutzer nimmt das entsprechende Kabel, steckt es mit einem Stecker in eine klassische einphasige Steckdose und mit dem anderen in den Stecker im Auto. Und der Ladestrom, der sich über die gewonnene Freiheit freut, fließt klassisch langsam und unweigerlich durch die Drähte.

(und immer wieder freudig vereinfachen, denn selbst so ein „einfaches“ Ding wie eine Steckdose enthält viele interessante Dinge, über die Sie beispielsweise hier beim idiv- Benutzer lesen können)

</ Bemerkung kam>

Im Allgemeinen benötigen Kompressoren und universelle Ladestationen mit mehreren Schnittstellen ( mit mehreren Anschlussstandards ) immer noch ein ziemlich großes Gehäuse mit Leistungselektronik (in Wirklichkeit ist es nicht nur Leistungselektronik, sondern auch noch komplizierter - hallo, idiv und lingvo :) - aber auch In vielen Fällen ( insbesondere an Orten mit mehreren Ladestationen und / oder Ladern ) sind eine separate Stromleitung und ein separates Umspannwerk erforderlich. Das ist alles - ein Ort, ein Ort, ein Ort ...

Und auch ein wahrer Artikel von Kameraden und viele zusätzliche Recherchen, die bereits durchgeführt wurden.

Zum Beispiel: Wenn Sie sich nicht um die Modernisierung der Stromnetze kümmern, selbst in der gegenwärtigen Entwicklungsrate, wird selbst eine wirtschaftlich entwickelte Region wie der Großraum München in 3 Jahren gemütliche lokale Stromausfälle erleben.

Über den beispiellosen Revolutionismus des gegenwärtigen Augenblicks

Jedes Mal, wenn das Lob des Revolutionismus des modernen mobilen Hype auf unseren innovativen Internetseiten erneut gelobt wird, geht der Autor in die Küche und macht sich eine Tasse duftenden Tee.

Dann nimmt er eine kleine Fraktion Kumquat-Marmelade, nimmt ein gebrühtes aromatisches Getränk und setzt sich für eine entspannte Lesung.

Gegenstand des literarischen Interesses ist hier die Untersuchung von Elektrofahrzeugen durch die Rhein-Westfälische Technische Universität Aachen (das berühmte RWTH) im Auftrag des Bundesverbandes der Automobilindustrie (VDA). Eine Gruppe von Forschern untersuchte und analysierte Forschungs- und Produktionsfahrzeuge, die bereits in Metall eingebettet waren, und betrachtete das gesamte Spektrum als bereits vorhanden. so und nur relevante Technologien studiert werden.

Die elektronische Version des Buches finden Sie unter dem Link auf der VDA-Website .

Sehr gut, nur eine sehr interessante Arbeit, die im Oktober 1993 veröffentlicht wurde.

Über die Theorie des elektrischen Antriebs

Wer sich mit dem Thema Elektroantrieb im Allgemeinen und den Fragen seiner Regelung im Besonderen vertraut machen möchte, kann beraten werden ... Artikel über Habré.

Nein, nicht so: Sie sollten zunächst einmal empfehlen, sich mit der großartigen BelerafonL- Artikelserie zur Theorie der elektrischen Antriebe vertraut zu machen.

Und wenn der anfängliche Hunger gestillt ist, wird empfohlen, sich mit der Trilogie über die Entwicklung von BelAZ vertraut zu machen.

Hier ist Teil eins.

Denken Sie beim Lesen dieser Artikel daran, dass der Prozess und die allgemeinen Lösungen für neu auftretende Probleme bei der Entwicklung von Autos ( nicht nur Elektroautos ) führender Autohersteller im Allgemeinen gleich sind.

Und deshalb bieten diese Artikel mehr als nur einen Blick auf die Entwicklung von „for BelAZ“.

Pause

Lass uns für heute aufhören.

Und zum Schluss möchte ich daran erinnern / bemerken, dass in der aktuellen Community:

• Genosse LittleSquirrel verfügt über umfangreiche praktische Erfahrung in der Entwicklung moderner Roboterfahrzeuge (ja, es ist ADAS - und wenn ein begeisterter Leser ihn sehr, sehr höflich fragt ... :);

• Genosse vielleicht_im_a_leo arbeitet auf dem Gebiet der Entwicklung von Leistungselektronik für einen Autohersteller, der oft auf Habré erwähnt wird;);

• Genosse teymurberman arbeitet seit langem in den Tiefen des eingebetteten Codes der deutschen Automobilindustrie ( teymurberman - es hat Spaß gemacht, Ihr Konto in einer Minute zu finden, während Sie an der Kasse Schlange standen :)

• Genosse Parakhod hat viel Wissen über knifflige Modellierungsstände für die europäische Automobilindustrie im Besonderen - und eingebettete Entwicklung für diese Branche im Allgemeinen;

• Genosse nad_oby, einmal vor dem Kauf ihres Intel, arbeitete er bei Mobileye (Computer Vision) - aber das Interessanteste für ihn ist wahrscheinlich, Nizzy zu erzählen;

• Genosse old_gamer fuhr kürzlich selbstlos Tesla für alle - und die Updates sind interessant, was ist da und wie;

• mrKron hat gleichzeitig viele Artikel zu IoT- und Automobilthemen veröffentlicht.

• Besonderer Dank geht an die Genossen Boomburum , Milfgard und Meklon für die Inspiration im Schreibstil der Artikel! = D.

Wen ich vergessen habe zu erwähnen - nicht verlangen, der Autor ist offen für Kommentare und Kommentare.

Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung war viel Zeit für das Schreiben des Artikels aufgewendet worden (siehe Indexadresse und hi DmitrySpb79 :) - aber dennoch war nur ein kleiner Teil dessen, was vom Understatement-Blatt abgerissen werden konnte und sollte, im Text enthalten.

Und wahrscheinlich wird der Artikel in Zukunft ergänzt.

Deshalb - bis wir uns wieder sehen. Und eines Tages werden wir wieder mit den so wichtigen und leistungsstarken Autozulieferern sprechen, und nicht nur mit OEMs. ;)