"Quel composant de l'entraînement électrique dans les véhicules électriques modernes a la densité la plus élevée sous forme de quantité de savoir-faire par unité de volume?"

Si vous posez cette question, alors avec une probabilité très élevée, une partie des répondants appellera la batterie d'alimentation un tel composant. Le reste sera entraîné par un moteur électrique.

Et les deux parties auront tort.

Préface requise

Comme beaucoup de choses sur notre planète, de l'intérieur, l'industrie automobile en général, et la voiture électrique en particulier, semble quelque peu différente de ce qu'un observateur extérieur voit à première vue.

Au cours des douze dernières années, l'auteur a eu l'occasion d'observer dans les départements de R&D des industries allemandes de l'ingénierie et de l'automobile à quelle vitesse et parfois de manière inattendue de nouvelles technologies peuvent se développer. S'entrelacer avec des solutions déjà pratiquées, se développer en spirale, rebondir - en général, c'est tout ce qui est si chèrement et avec révérence aimé par les chevaliers du clavier et les flèches de l'oscilloscope.

Je souligne à l'avance: toutes les déclarations et descriptions du texte suivant ne doivent pas être considérées comme complètes et complètes.

Au contraire, beaucoup ici est délibérément simplifié et réduit à la généralisation pour maximiser la couverture d'audience. Puisque nous prenons le rationnel, le bien et l'éternel, alors semer - alors, donc, semer avec un fumier généreux!

Roulez! ( salut Göteborg! )

Entraînement électrique: hu de hu, et dont le hu est plus long

Il existe une corrélation intéressante dans le développement des entraînements électriques pour véhicules électriques.

Par la complexité des composants dans le schéma général ( simplifié! ) D'entraînement électrique - un écosystème de batterie / onduleur / moteur électrique - la consommation de ressources en pourcentage sera représentée par un ratio approximatif de 20% / 70% / 10%.

Bien sûr, je ne voudrais en aucun cas minimiser la valeur de la batterie et du moteur électrique - mais en termes de nombre de composants et de fonctionnalités, ils sont plus simples et beaucoup moins "silencieux" que le convertisseur de tension.

Le fait est qu'un convertisseur onduleur moderne est essentiellement un système embarqué industriel avec un système d'exploitation en temps réel (RTOS), avec des exigences strictes pour: MTBF, exigences de sécurité fonctionnelle et passive, protection contre la poussière / humidité et fiabilité de la communication , en vitesse, en autonomie, en conditions de travail dans un état de vibrations et de charges thermiques, en protection contre les influences électromagnétiques et bien plus encore - et il convertit également une énergie très puissante ruisseaux sur lesquels, dans le cas, par exemple, de Tesla, vous pouvez faire frire de haute qualité et savoureux cuisiner un jeune taureau.

Quelques mots sur les voitures hybrides

Je réserve tout de suite: le sujet de la mobilité électrique est à nouveau en plein essor dans toutes les directions après une accalmie en 2014-2016 ( nouvelle vague d'intérêt de tous les participants + intérêt clair des gouvernements + dieselgate + poussée de batterie, etc. ).

Par conséquent, les classifications et les termes sont régulièrement mis à jour / étendus / complétés et simplement - «joyeusement enrichis» par les spécialistes du marketing.

Mais dans la forme classique générale, on peut affirmer que l'hybride est une configuration où la voiture a un moteur à combustion interne à part entière qui entraîne un ( ou plusieurs :) axe, en plus duquel un entraînement électrique ( batterie + onduleur + machine électrique ) agit pour donner un moment réel.

Et ici, il y a un tas de sous-ensembles.

Selon la façon dont la machine électrique supporte le moteur à combustion interne, elle peut:

• S'asseoir directement sur l'axe des pistons du moteur à combustion interne et maintenir son moment directement - puis ce moment «renforcé» est transmis de façon classique aux axes entraînés à travers la boîte de vitesses.

• Il peut être introduit ( très probablement par un différentiel relativement simple ) sur l'axe de roue entraîné par le moteur déjà derrière la boîte de vitesses et maintenir directement le moment sur l'essieu.

• Il peut s'asseoir mécaniquement séparément du moteur à combustion interne sur l'autre axe, puis le moteur à combustion interne entraîne (le plus souvent) l'essieu avant et l'entraînement électrique entraîne l'essieu arrière.

.
Il existe encore des options pour alimenter la batterie en cours d'exécution (en fonction de son volume, par exemple ).

Mais ces hybrides «classiques» qui ont des interfaces externes ( prises pour fiches ) pour charger à partir des stations de charge - ils sont généralement appelés hybrides rechargeables.

J'insiste - à mon humble avis, il est tout à fait incorrect d'attribuer ici des véhicules électriques avec un prolongateur d'autonomie, car l'ICE en eux ne porte aucun moment sur aucun des essieux - et généralement petit et pas puissant. Mais légalement circulaires de l'Union européenne elles s'appliquent également aux véhicules électriques hybrides.

Hybride - une voiture électrique ou une créature tremblante?

Selon la tradition déjà établie, et sur la base de la pratique juridique, par la définition de «voitures électriques», je conseillerais à tous les lecteurs de comprendre non seulement une «solution de propulsion électrique propre», mais également toutes les versions de versions hybrides de véhicules électrifiés.

En effet, d'un point de vue technique, il n'y a absolument aucune différence fondamentale dans la structure généralisée de l'entraînement électrique, si la voiture a à bord une batterie électrique de puissance de toute taille, un onduleur (décrit ci-dessus) et une machine électrique.

Les processus ayant lieu dans l'entraînement électrique seront presque toujours les mêmes.

De plus, dans les voitures équipées de piles à combustible à hydrogène, la même combinaison est utilisée pour mettre le véhicule en mouvement: batterie électrique + onduleur + machine électrique. C'est juste que la batterie électrique est alimentée ici non pas par le moteur à combustion interne ou la station de charge, mais par la pile à combustible.

Comparaison des topologies Pure ICE et "Voiture électrique propre"

La déclaration suivante, bien sûr, dépend du modèle particulier pris, mais ce qui suit peut être énoncé assez précisément et en général.

Lorsque l'on compare les quatre roues motrices «pure ICE» et «pure EV », lorsque l'on accepte «l'égalité» du réservoir de carburant et de la grande batterie électrique, le «ICE» tombe:

• ICE + démarreur-générateur + MCU ( calculateur moteur et démarreur-générateur ) + boîte de vitesses + GCU ( boîte de vitesses ECU / boîte de vitesses / Getriebe ) + système de refroidissement liquide ICE.

En même temps ( en général !) EV a plutôt:

• Onduleur + moteur électrique + différentiel ( ou quelque chose comme, assez simple mécaniquement ) + système de refroidissement liquide pour la batterie et l'onduleur et le moteur électrique ( oui, les trois appareils sont requis ) + BCU ( ECU de batterie ) + convertisseur AC / DC / un redresseur ( c'est aussi un convertisseur de charge pour charger depuis une prise "domestique" ou une charge "normale" ) + éventuellement un convertisseur DC / DC ( pour alimenter l'ensemble du réseau électronique interne à faible courant 12/24/48 volts ).

Il convient de noter qu'en principe, un convertisseur DC / DC et un ECU ( un ou plusieurs - je ne vous le dirai pas avec certitude ) pour la charge à partir de réseaux électriques externes peuvent être combinés dans un boîtier les uns avec les autres ou avec un "grand" onduleur en marche - mais c'est toujours unités électroniques individuelles dans la topologie d'un véhicule électrique, avec leurs probabilités de défaillance (cependant généralement inférieures à celles des pièces mécaniques).

Jusqu'à présent, personne n'a abandonné la batterie plomb-acide classique de 12 volts pour autant de raisons. Quelques détails du développeur peut- être_im_a_leo ici .

Quelques notes:

• Sur les litiges potentiels: lorsque l'efficacité de l'ensemble de la chaîne batterie-onduleur-moteur électrique est calculée par rapport au moteur à combustion interne, ils oublient souvent la nécessité de prendre en compte la récupération, ce qui augmente l'efficacité globale de l'entraînement électrique.

• Si nous parlons de versions «toutes roues motrices» de l'EV avec un moteur électrique sur chaque axe (c'est-à-dire au moins 2 pièces de moteurs électriques dans la voiture), alors dans le cas général, il y aura au moins deux onduleurs - un onduleur pour chaque combinaison axe-moteur.

• Depuis plusieurs décennies, lorsque le moteur freine dans le moteur à combustion interne à des vitesses d'arbre élevées, l'allumage du mélange de carburant est coupé ( «les bougies ne s'allument pas ») - ce qui, en se déplaçant de la colline pendant une longue période lorsqu'il est converti à 100 km, augmente l'efficacité des moteurs à combustion interne. Bien qu'une estimation approximative, bien sûr, montre clairement que dans des conditions externes égales «des collines», l'augmentation relative de l'efficacité de la récupération de l'EV est encore plusieurs fois supérieure à l'augmentation relative de l'efficacité des «bougies d'extinction» dans l'ICE.

• Les véhicules électriques nécessitent en moyenne beaucoup plus de cuivre et de terres rares de haute qualité que les voitures ICE. Le facteur `` plusieurs fois plus de terres rares '' est particulièrement visible si l'EV est entraîné par des moteurs électriques synchrones - et cela, après tout, est presque toutes les voitures électriques de masse et hybrides, à l'exception d'une paire de voitures Mercedes déjà commercialisées et en plus de tous les niveaux de base Tesla. Dans le même temps, cependant, dans la version «pompée» du modèle 3, l'un des moteurs supplémentaires est également synchrone.

Nous facturons ou nous facturons

L'utilisation de véhicules électriques ( au moins dans leur version «propre» sans ICE ) est impossible sans les charger.

Ce qui se passe, comme vous pouvez le deviner, non seulement à l'aide de fiches connectées sans pitié aux prises de charge du véhicule, mais également à travers l'infrastructure appropriée. Et cette infrastructure n'est pas seulement de beaux pôles de charge, dont l'une des variantes peut être vue dans l'illustration touchante ci-dessous, mais aussi beaucoup, beaucoup plus.



Ici, nous ferons une petite remarque.

<La remarque a disparu>

Bien sûr, si nous parlons du processus de charge "à partir d'une prise domestique", tout est assez simple là-bas. L'utilisateur prend le câble approprié, le branche dans une prise domestique monophasée classique avec une fiche et dans le connecteur de la voiture avec l'autre. Et le courant de charge, se réjouissant de la liberté acquise, circule classiquement lentement et inévitablement à travers les fils.

(et encore et toujours en simplifiant joyeusement, parce que même une chose aussi «simple», comme une prise, contient beaucoup de choses intéressantes, que vous pouvez lire, par exemple, ici chez l'utilisateur idiv )

</ Remarque est venue>

Mais en général, les superchargeurs et les stations de charge multi-interfaces universelles ( avec plusieurs normes de connecteurs ) nécessitent toujours une armoire assez grande avec une électronique de puissance (en réalité, ce n'est pas seulement une électronique de puissance, mais c'est encore plus compliqué - bonjour, idiv et lingvo :) - mais aussi Dans de nombreux cas (en particulier pour les endroits avec plusieurs bornes de charge et / ou compresseurs ), une ligne électrique et un poste de transformation séparés sont nécessaires. C'est tout - un endroit, un endroit, un endroit ...

Et aussi un vrai article de camarades et beaucoup de recherches supplémentaires déjà effectuées.

Par exemple: si vous ne vous occupez pas de la modernisation des réseaux électriques, même au rythme actuel de développement, même une région économiquement développée comme le Grand Munich commencera à connaître des pannes de courant locales confortables dans 3 ans.

Sur le révolutionnisme sans précédent du moment actuel

Chaque fois que l'éloge du révolutionnisme du battage médiatique mobile moderne est à nouveau salué sur nos sites Internet innovants, l'auteur entre dans la cuisine et se fait une tasse de thé parfumé.

Puis récupère une petite fraction de confiture de kumquat, prend une boisson aromatique brassée et s'assoit pour une lecture détendue.

L'objet d'intérêt littéraire ici est l'étude des véhicules électriques menée par l'Université technique de Rhénanie-Westphalie d'Aix-la-Chapelle (la célèbre RWTH) commandée par l'Association allemande de l'industrie automobile (VDA). Un groupe de chercheurs a examiné et analysé la recherche et la production de véhicules automobiles déjà intégrés dans le métal, et a également considéré l'ensemble du spectre comme déjà existant; donc et juste à l'étude des technologies pertinentes.

La version électronique du livre est disponible sur le lien du site Web de la VDA .

Très bien, juste un travail très intéressant publié en octobre 1993.

À propos de la théorie de l'entraînement électrique

Ceux qui souhaitent approfondir le sujet de la propulsion électrique en général et les enjeux de sa régulation en particulier peuvent être conseillés ... des articles sur Habré.

Non, pas comme ça: vous devez avant tout recommander fortement de vous familiariser avec la magnifique série d'articles BelerafonL sur la théorie des entraînements électriques.

Et lorsque la faim initiale est éteinte - il est recommandé de vous familiariser avec la trilogie sur le développement de BelAZ.

Voici la première partie.

Et en lisant ces articles, n'oubliez pas qu'en général, le processus et les solutions générales aux problèmes émergents dans le développement des voitures ( toutes, pas seulement électriques ) des principaux constructeurs automobiles sont fondamentalement les mêmes.

Par conséquent, ces articles fournissent plus qu'un simple aperçu du développement de «for BelAZ».

Pause

Arrêtons pour aujourd'hui.

Et enfin, je voudrais rappeler / remarquer que dans la communauté actuelle:

• Le camarade LittleSquirrel possède une vaste expérience pratique dans le développement de véhicules robotiques modernes (oui, c'est ADAS - et si un lecteur enthousiaste lui demande très, très poliment ... :);

• le camarade peut- être_im_a_leo travaille dans le domaine du développement de l'électronique de puissance pour un constructeur automobile souvent mentionné sur Habré;);

• Le camarade teymurberman travaille depuis longtemps dans les profondeurs du code intégré de l'industrie automobile allemande ( teymurberman - c'était amusant de trouver votre compte en une minute tout en faisant la queue à la caisse :)

• le camarade parakhod a beaucoup de connaissances sur les stands de modélisation délicats pour l'industrie automobile européenne en particulier - et le développement intégré pour cette industrie en général;

• camarade nad_oby, à un moment donné avant d'acheter leur Intel, il a travaillé chez Mobileye (vision par ordinateur) - mais la chose la plus intéressante pour lui est probablement de le dire à nizzy;

• le camarade old_gamer a récemment roulé de façon désintéressée Tesla pour tout le monde - et les mises à jour sont intéressantes, qu'est-ce que c'est et comment;

• mrKron a publié de nombreux articles liés à l'IoT et aux sujets automobiles en même temps;

• Un merci spécial aux camarades Boomburum , Milfgard et Meklon pour l'inspiration dans le style d'écriture des articles! = D

Ce que j'ai oublié de mentionner - ne l'exigez pas, l'auteur est ouvertement ouvert aux commentaires et commentaires.

Au moment de la publication, beaucoup de temps avait été consacré à la rédaction de l'article (voir l'adresse d'index et salut DmitrySpb79 :) - mais même ainsi, seule une petite fraction de ce qui pouvait et devait être arraché de la sous- estimation était incluse dans le texte.

Et, probablement, l'article sera complété à l'avenir.

Par conséquent - jusqu'à ce que nous nous rencontrions à nouveau. Et un jour, nous parlerons à nouveau de ce qui est si important et puissant des fournisseurs automobiles, et pas seulement des OEM. ;)