Pengembangan sistem yang telah mencapai batasnya dapat dilanjutkan pada tingkat sistem supersistem. Setelah kehabisan sumber daya pengembangannya, sistem bergabung dengan sistem lain, membentuk sistem baru yang lebih kompleks.
Dasar-dasar teori pengembangan sistem teknis.
Mobil listrik berbeda dari mobil tradisional tidak hanya dalam kesederhanaan desain. Menurut hukum pengembangan sistem, transisi ke sumber energi baru secara otomatis berarti peninjauan desain seluruh sistem. Saat ini, mobil listrik tidak kehilangan kemiripan eksternal dengan mobil konvensional. Tidak hanya alasan desain dalam hal ini, tetapi juga sepenuhnya psikologis.
Apakah Anda akan membeli mobil yang secara radikal tidak seperti mobil biasa? Dan yang paling penting - bagaimana membiasakan diri dengan fakta bahwa sisa dinamika dan kemampuan kontrol di masa depan akan tertinggal di belakang mobil pertama seperti kuda?
Tahap awal dari "restrukturisasi" perangkat sistem kendaraan listrik dapat dinilai dengan perubahan sikap terhadap aerodinamika dan konservasi dan produksi panas.
Pada artikel sebelumnya,
Sistem Pendinginan Rem Cair dan
Pendinginan Rem Cair. Opsi pengembangan sistem yang saya bicarakan terutama tentang penggunaan sistem pendingin cair untuk mobil biasa dan kendaraan hibrida listrik. Artikel ini akan membahas tentang pengembangan sistem serupa dalam kendaraan listrik di mana roda motor akan digunakan.
Mobil listrik dengan roda motor adalah masa depan yang tepat dari jenis transportasi ini, yang diprediksi banyak ahli. Lokasi "klasik" motor di luar kemudi tidak memungkinkan pemulihan penuh, dan secara sewenang-wenang mengubah bentuk mobil. Dalam hal ini, bahkan dalam teori murni, "penyilangan roda dan mesin" seperti itu memberikan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan skema dengan elemen transmisi perantara.
Kenapa, untuk semua kelebihan roda motor, jangan menggunakannya? Semuanya karena kelemahan yang tak terhindarkan dari desain ini.
Yang pertama, dan mungkin jelas bagi semua orang, adalah beban panas dari struktur. Tiga elemen yang berpotensi sarat muatan dan panas sangat dekat satu sama lain!
1. Bantalan roda (karena roda memiliki massa yang lebih besar daripada pemanasan normal selama operasi di atas).
2. Mekanisme rem, yang notabene tunduk pada pemanasan yang kuat, dan dengan penempatan yang padat, pendinginan udara terjadi dalam kondisi terburuk.
3. Motor listrik - berpotensi, ketika kelebihan beban, tidak hanya menghangatkan dirinya sendiri, tetapi juga "tetangga".
... Dan apa solusinya jika ada masalah seperti itu?
1 - untuk membagi elemen yang dimuat panas
2 - dinginkan dengan cairan
Diagram menguraikan lokasi pendinginan tersebut.
Selanjutnya akan ada penjelasan dengan formula, yang saya harap telah dibuat sejelas mungkin untuk berbagai pembaca.
Shock absorber adalah alat untuk meredam getaran (redaman) dan menyerap guncangan dan guncangan elemen bergerak (suspensi, roda), serta tubuh kendaraan itu sendiri,
dengan mengubah energi mekanik gerak (getaran) menjadi panas.Berdasarkan definisi tersebut, tidak sulit untuk menebak apa masalah utama peredam kejut dalam perhitungan. Rata-rata, suhu maksimum untuk sebagian besar peredam kejut diatur tidak lebih dari 100 derajat. Bekerja dengan melampaui batas ini atau mendekati perbatasan ini sangat menentukan sumber daya unit ini (perlu diingat bahwa suhu ini sebagian besar ditentukan oleh daya tahan dari mata rantai terlemah dalam suspensi - segel batang karet, yang bertanggung jawab atas ketatnya sistem).
Berdasarkan perhitungan, mudah dipahami bahwa, karena tidak memiliki alternatif lain selain pendingin udara, perlu untuk menyimpan cadangan tertentu untuk kekuatan dan kapasitas panas material. Bobot ekstra ini merupakan jaminan pengoperasian yang stabil dalam kondisi ekstrem. Tetapi bahkan "cadangan" ini pada umumnya tidak menghemat dalam kondisi cuaca beku dan panas ekstrem. Karakteristik redaman berubah karena perubahan viskositas cairan, dan jika parameter yang dihitung terlampaui, peredam kejut akan gagal. Selain itu, cuaca dingin ditandai oleh peningkatan keausan jika peredam kejut tidak "menghangatkan" sebelum mengemudi pada kecepatan rendah (ini adalah rekomendasi umum untuk pengemudi ketika mengemudi di musim dingin, karena selain meningkatkan keausan, karakteristik shock absorber juga berkurang, mengurangi efektivitasnya untuk "pemanasan") .
Semua ini menuntun kita pada suatu “solusi” garpu tertentu.
1 (yang saat ini diterapkan), meningkatkan stabilitas sumber daya suhu peredam kejut karena bahan baru, dan penggunaan tangki penyangga (peredam kejut dengan "gas" dan lainnya).
Solusi kedua, yang berasal dari logika artikel, adalah menciptakan "kemeja" air di sekitar peredam kejut, sekaligus menguranginya berdasarkan pembuangan panas yang lebih kompak. Dengan demikian, tidak hanya masalah berat yang akan diselesaikan, tetapi juga waktu pemanasan-pendinginan unit suspensi ini.
Bahkan dalam desain peredam kejut, sebagai suatu peraturan, ada katup kompresi dan rekoil yang membantu mengurangi osilasi frekuensi tinggi, dan juga berfungsi untuk meredam osilasi seandainya meningkatkan viskositas fluida redaman pada suhu kamar rendah (mis., Mereka melakukan fungsi yang sama dengan termostat - mereka berfungsi untuk pemanasan cepat) cairan dan menjaga stabilitas mekanisme).
Saya mengerti bahwa proposal semacam itu dapat menyebabkan kemarahan besar di antara rekan kerja dalam pembuatan mobil, dan ini tidak mengejutkan. Pemikiran tulang di sini terutama tergantung pada laju perkembangan industri, yaitu industri otomotif tidak dapat dibandingkan dengan pengembangan prosesor untuk komputer (jika tidak, seperti yang mereka katakan dalam satu perbandingan yang terkenal, "mobil akan mengkonsumsi bahan bakar minimum dan sudah terbang").
Sekarang mari kita beralih ke
bantalan roda.
Mari kita mulai dengan cerita-cerita horor
Sayangnya, pernyataan ini bukan upaya untuk mengintimidasi, tetapi kebenaran dangkal kehidupan. Terlepas dari kenyataan bahwa kualitas bantalan telah meningkat pada waktu kemungkinan “baji” dengan kecepatan, tidak ada yang membatalkan (dan mengingat kelas akurasi yang digunakan sekarang dalam pembuatan bantalan, ketajaman operasi dan wedging roda bahkan lebih tinggi dari sebelumnya).
Memotret dengan imager termal secara langsung menunjukkan titik terpanas pada roda (kecuali untuk suhu cakram rem).
Perhitungan termal dari bantalan roda terlihat seperti ini:
Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa kelemahan bantalan adalah suhu dalam kondisi kerja. Masalah ketahanan aus sekarang diselesaikan dengan baik dengan melindungi bantalan dari kontaminasi, dan lebih banyak paduan tahan aus dalam bantalan itu sendiri (akurasi manufaktur juga mempengaruhi, tetapi tidak terlalu banyak, dan tidak ada yang menempatkan bantalan presisi di hub, meskipun secara teori ini masih bisa meningkatkan efisiensi).
Terutama bagus saat ini adalah masalah pelumasan. Pelumas modern untuk tahan panas dan daya tahan telah lama melampaui analog dari zaman USSR.
Mengapa sejauh ini belum ada yang memecahkan masalah pendinginan bearing? Tetapi karena sebenarnya dia praktis absen, dan dia tidak berdiri dengan tajam.
Bantalan panas berjalan sempurna di berbagai arah di sepanjang elemen logam suspensi. Di sini kita dapat memberikan contoh dari mesin pembakaran internal, di mana ada juga bantalan yang tidak didinginkan oleh oli, tetapi bekerja dengan sempurna. Contoh-contoh ini dapat dimengerti, tetapi dalam kasus roda motor, mencoba mengabaikan risiko terlalu panas bisa sangat mahal! Dalam kecelakaan, Anda tidak hanya kehilangan kemudi, tetapi juga mesinnya (yang beberapa kali lebih tinggi dari komponen lainnya)!
Bagaimana mendinginkan bantalan, dan pada saat yang sama tidak menambah massa roda motor?Perlu diingat bahwa di zaman kita, persaingan untuk logam dalam suspensi sudah berhasil dibuat oleh berbagai komposit. Karena itu, Anda hanya perlu mengambil bantalan roda, atau lebih tepatnya lokasi pemasangannya (perumahan), dan membuatnya dari komposit dengan saluran internal untuk pendingin. Ini tidak hanya memecahkan masalah bantalan overheating, tetapi juga menstabilkan rezim suhu komposit itu sendiri, karena titik terlemah dari plastik adalah pemanasan ke suhu tinggi.
Penantang berikutnya, dan mungkin "pemasok" utama cairan suhu tinggi, akan menjadi
rem drum biasa. Desainnya sederhana dan mudah, dan penampilan sistem pendingin fluida dijelaskan dalam artikel sebelumnya. Sekarang, setelah yang di atas, saya harap jelas dari mana sumber panas lain akan datang dari dalam drum.
Perhitungan panas untuk mekanisme rem akan terlihat seperti ini:
Elemen utama dari
roda motor - motor listrik berpendingin cair - juga akan memberikan panas tertentu. Di Habré ada juga materi yang sangat menarik tentang
perkembangan domestik ke arah ini. Saya sendiri mencatat bahwa dengan peningkatan tenaga mesin yang tak terhindarkan, pembangkitan panas juga akan meningkat.
Semua hal di atas dapat membawa fungsi bermanfaat lainnya - diagnostik. Mengukur parameter operasi komponen penting dan rakitan secara real time hampir sama dengan memantau operasi mesin pembakaran internal melalui serangkaian sensor pada mesin, untuk kinerja sistem yang maksimal.Jelas, muncul pertanyaan - mengapa kita perlu pemanasan-pendinginan bantalan roda dan peredam kejut pada mobil listrik? Mengapa arus panas yang lemah ini, bahkan mengingat mobil listrik membutuhkan panas?
Jawabannya rumit, tetapi cukup logis. Saat ini, mobil listrik konvensional memiliki penggerak roda melalui sambungan kecepatan konstan pada roda. Pilihan ideal untuk kendaraan listrik di masa depan, banyak ahli menyebut roda motor. Dengan drive yang terletak langsung di roda, ada peluang tambahan untuk pemulihan, dan secara keseluruhan keandalan sistem meningkat.
Dengan analogi dengan sepeda dan sepeda motor listrik, mudah dipahami bahwa skema roda motor bukanlah masa depan yang jauh, tetapi saat ini sudah dekat.
Jadi melihat kesimpulan di
sini , Anda dapat melihat bagaimana mereka melihat masa depan roda tersebut.
Prototipe nyata yang menggabungkan karakteristik maksimum penanganan dan dinamika ditunjukkan kembali pada tahun 2008!
Mesin di sini listrik, dan didinginkan oleh fluida, dan
remnya sepenuhnya listrik ! Yaitu semuanya persis seperti yang saya jelaskan di artikel sebelumnya.
Test drive mobil dengan roda tersebut ada di
artikel ini dan lebih detail di
sini.Seperti yang Anda lihat, berikut ini bahwa pendinginan motor listrik pasti akan menjadi cair. Karena banyaknya elemen, sistem menjadi kompleks, dan pendingin udara konvensional tidak dapat mengatasi pembangkitan panas yang kuat dari semua titik pembangkitan panas. Kelemahan yang paling jelas di sini adalah keandalan beberapa elemen yang rendah, yaitu rem, bantalan roda, dan peredam kejut. Beban di roda akan meningkat, dan keseimbangan panas perlu distabilkan dalam operasi untuk meningkatkan daya tahan semua elemen.
Ada masalah lain dengan roda motor - berat seluruh kit di roda. Kelemahan ini dengan metode teknologi tinggi hanya sebagian diratakan. Hal yang paling masuk akal di sini adalah untuk menghapus dari massa yang tidak tersiram dari sistem elemen yang paling "fleksibel" - peredam kejut dengan pegas. Metode "pelepasan" adalah transfer dari roda ke samping, menggunakan sistem traksi elemen ini.
Anda dapat melakukannya di 2CV ...
Tapi Anda bisa suka pada beberapa mobil sport.
Faktor tambahan dalam menghemat berat roda dimungkinkan saat menggunakan komposit.Jadi saat ini, komposit dapat:
Mata air
Mata Air Suspensi
Spiral Fiberglass (GFRP) .
Sejak 2015, mereka dipasang pada modifikasi Audi A6 Avant ultra dengan mesin diesel 190-tenaga kuda.
Subframe
Subframe komposit untuk Ford (Saat ini sedang diuji).
Leverage
Tuas komposit "Angkat". Teknologi eksperimental yang melibatkan penggantian 3 elemen suspensi sekaligus (peredam kejut, tuas, pegas).
Platform Kendaraan Listrik Williams - FX-EXV menggabungkan teknologi suspensi plastik.
Rem cakram (dan dalam kasus kami akan menyenangkan untuk menerapkan teknologi karbon pada rem drum)
Cakram rem "Karbon". Kerugian utama dari rem tersebut adalah kebutuhan untuk pemanasan, dan masalah ini kadang-kadang bahkan sebagian diselesaikan dengan pemanasan listrik dari disk! Proses serupa akan jauh lebih ekonomis dalam drum.
Cakram komposit
Roda plastik Audi. Prototipe 2007. Diuji 250.000 km. (Aluminium tanpa lapisan). Desain serupa sedang diuji oleh VW. Teknologi ini sudah pada tahap implementasi dalam produksi massal.
Penggunaan teknologi komposit dalam suspensi menyederhanakan tugas memasang roda motor, tetapi tidak menyelesaikan masalah pemanasan. Pendinginan - cairan fluida bantalan, rem dan peredam kejut akan meningkatkan sumber daya, dan yang paling penting, keandalan semua elemen ini tidak tergantung pada kondisi suhu eksternal.
Sistem pemanas-pendingin semacam itu mungkin terlihat sangat rumit pada pandangan pertama. Panas yang dihasilkan dari sumber tambahan bisa sangat kecil, tetapi di mobil listrik saya melihat peluang besar untuk menghemat panas (lebih lanjut tentang ini di artikel berikutnya).
Karena itu, apa yang mungkin tidak penting untuk mobil dengan mesin pembakaran internal, karena mobil listrik dapat memberikan penghematan nyata.
Meningkatkan keandalan suspensi sangat berguna untuk mobil yang beroperasi dalam pembagian mobil atau sewa jangka panjang, serta mobil robot yang beroperasi dalam kondisi sulit.
Momen kritis
- Mengapa suspensi begitu rumit?
Komplikasi pendinginan mudah dipahami dengan analogi dalam sejarah. Pada saat transisi dari pendingin udara ke cairan, ICE juga berpikir bahwa ini hanya akan menciptakan masalah tambahan. Sebagai hasil dari transisi, apakah ada yang bermimpi membuang radiator dan bagian lain dari sistem pendingin dari motor mereka? Tidak ada hal seperti itu ... tetapi ada keuntungan dalam bentuk meningkatkan keandalan komponen yang didinginkan.
Anda tentu dapat berpikir mengapa semua peningkatan ini demi "keabadian", dan di sini saya ingin memberikan contoh mobil
Konsep Porsche FLA .
Jika Anda mentransfer idenya ke mobil listrik, maka masalah daya tahan dapat ditingkatkan dengan satu faktor. Selain itu, solusi untuk masalah peningkatan umur "barang habis pakai", dengan latar belakang kehidupan komponen listrik, terlihat cukup logis.
PS - Sebagai hasil dari semua transformasi yang dijelaskan, suspensi ringan dengan roda motor dapat diperoleh, menggunakan semua potensi termal dari mekanisme bergerak. Dalam hal ini, tingkat kesederhanaan dan keandalan penggerak listrik dapat dibandingkan dengan daya tahan suspensi jangka panjang yang diperlukan. Sudah ada psikologi murni, yaitu, keinginan untuk memiliki mobil bahkan lebih baik dan lebih tahan lama daripada model sebelumnya, serta faktor lingkungan (semakin lama mekanisme digunakan, semakin sedikit limbah yang akan dihasilkan, dan biaya terutama untuk pembuangan cairan dan penggantian bagian kecil).