"Qual componente do acionamento elétrico nos veículos elétricos modernos tem a maior densidade na forma da quantidade de know-how por unidade de volume?"

Se você fizer essa pergunta, com uma probabilidade muito alta, uma parte dos entrevistados chamará a bateria de energia de um componente. O restante será acionado por um motor elétrico.

E ambos os lados estarão errados.

Prefácio Necessário

Como muitas coisas em nosso planeta, por dentro, a indústria automotiva em geral, e o carro elétrico em particular, parece um pouco diferente do que um observador externo vê à primeira vista.

Nos últimos doze anos, o autor teve a oportunidade de observar, pelos departamentos de P&D das indústrias automobilística e de engenharia da Alemanha, quão rapidamente e às vezes inesperadamente novas tecnologias podem se desenvolver. Entrelaçar-se com soluções já praticadas, desenvolver-se em espiral, recuperar-se - em geral, isso é tudo o que é tão querida e reverentemente amada pelos cavaleiros do teclado e flechas do osciloscópio.

Eu enfatizo antecipadamente: todas as declarações e descrições no texto subsequente não devem ser consideradas completas e abrangentes.

Pelo contrário, muita coisa aqui é deliberadamente simplificada e reduzida à generalização para maximizar a cobertura do público. Uma vez que adotamos o racional, o bom e o eterno, para semear - então, para semear com adubo generoso!

Ride! ( oi Gotemburgo! )

Acionamento elétrico: hu de hu, e cujo hu é mais longo

Existe uma correlação interessante no desenvolvimento de acionamentos elétricos para veículos elétricos.

Pela complexidade dos componentes no esquema geral de acionamento elétrico ( simplificado! ) - um ecossistema de baterias / inversor / motor elétrico - o consumo de recursos em porcentagem será representado por uma proporção aproximada de 20% / 70% / 10%.

Obviamente, eu não gostaria de menosprezar o valor da bateria e do motor elétrico - mas em termos de número de componentes e funcionalidade, eles são mais simples e muito menos "silenciosos" do que o conversor de tensão.

O fato é que um conversor de inversor moderno é essencialmente um sistema industrial embarcado com um sistema operacional em tempo real (RTOS), com requisitos estritos para: MTBF, requisitos de segurança funcional e passiva, proteção contra umidade / poeira e confiabilidade da comunicação , em velocidade, em autonomia, em condições de trabalho em estado de vibração e temperatura, em proteção contra influências eletromagnéticas e muito, muito mais - e também converte energia muito poderosa córregos em que, no caso de, por exemplo, Tesla, você pode fritar cozinheiros de alta qualidade e saborosos, um touro jovem.

Algumas palavras sobre carros híbridos

Farei uma reserva imediatamente: o tópico da mobilidade elétrica agora está crescendo novamente em todas as direções após uma pausa em 2014-2016 (uma nova rodada de interesse de todos os participantes + interesse claro dos governos + dieselgate + bateria, etc. ).

Portanto, classificações e termos são atualizados / expandidos / suplementados regularmente e simplesmente - “enriquecidos com alegria” pelos profissionais de marketing.

Mas na forma clássica geral, pode-se argumentar que o híbrido é uma configuração em que o carro possui um motor de combustão interna completo que aciona um ( ou mais :) eixo, além do qual um acionamento elétrico ( bateria + inversor + máquina elétrica ) atua para proporcionar um momento real.

E aqui há um monte de subconjuntos.

Dependendo de como a máquina elétrica suporta o motor de combustão interna, ela pode:

• Sentar-se diretamente no eixo dos pistões dos motores de combustão interna e manter seu momento diretamente - e, em seguida, esse momento "reforçado" é transmitido de maneira clássica ao (s) eixo (s) acionado (s) através da caixa de engrenagens.

• Ele pode ser introduzido ( provavelmente através de um diferencial relativamente simples ) no eixo da roda acionado pelo motor já atrás da caixa de velocidades e manter o momento diretamente no eixo.

• Ele pode sentar-se mecanicamente separadamente do motor de combustão interna no outro eixo, depois o motor de combustão interna aciona (na maioria das vezes) o eixo dianteiro e o acionamento elétrico aciona o eixo traseiro.

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Ainda existem opções de como alimentar a bateria funcionando ( dependendo do volume, por exemplo ).

Mas esses híbridos "clássicos" que possuem interfaces externas ( tomadas para plugues ) para carregar nas estações de carregamento - geralmente são chamados de híbridos plug-in.

Enfatizo - na minha humilde opinião, é bastante incorreto atribuir veículos elétricos com um extensor de alcance aqui, porque o ICE neles não carrega um momento em nenhum dos eixos - e geralmente pequeno e não potente. Mas legalmente circular da União Européia eles também se aplicam a veículos elétricos híbridos.

Híbrido - um carro elétrico ou uma criatura trêmula?

De acordo com a tradição já estabelecida, e com base na prática jurídica, pela definição de "carros elétricos", aconselho todos os leitores a entender não apenas uma "solução limpa de acionamento elétrico", mas também todas as versões de versões híbridas de veículos eletrificados.

Isso ocorre porque, do ponto de vista da engenharia, não há absolutamente nenhuma diferença fundamental na estrutura generalizada do acionamento elétrico, se o carro tiver uma bateria elétrica de qualquer tamanho, inversor de potência (descrito acima) e uma máquina elétrica.

Os processos que ocorrem no acionamento elétrico serão quase sempre os mesmos.

Além disso, em carros com células a combustível de hidrogênio, a mesma combinação é usada para acionar o veículo: bateria elétrica + inversor + máquina elétrica. Só que a bateria é alimentada aqui, não pelo motor de combustão interna ou estação de carregamento, mas pela célula de combustível.

Comparação de topologias de ICE puro vs. "Carro elétrico limpo"

A afirmação a seguir, é claro, depende do modelo específico adotado, mas o seguinte pode ser afirmado com muita precisão e em geral.

Ao comparar a tração nas quatro rodas “ICE puro” e “ EV puro”, ao aceitar a “igualdade” do tanque de combustível e a bateria elétrica grande, o “ICE” sai:

• ICE + gerador de partida + MCU ( ECU do motor e gerador de partida ) + caixa de velocidades + GCU ( caixa de velocidades ECU / caixa de velocidades / Getriebe ) + sistema de refrigeração líquida ICE.

Ao mesmo tempo ( em geral !), O EV possui:

• Inversor + motor elétrico + diferencial ( ou algo do tipo mecanicamente simples ) + sistema de refrigeração líquida para o motor com bateria e inversor e elétrico ( sim, todos os três dispositivos são necessários ) + BCU ( ECU da bateria ) + conversor CA / CC / um retificador ( também é um conversor de carregamento para carregamento de uma tomada "doméstica" ou carregamento "normal" ) + opcionalmente um conversor DC / DC ( para alimentar toda a rede eletrônica interna de baixa corrente de 12/24/48 volts ).

Deve-se observar que, em princípio, um conversor DC / DC e uma ECU ( um ou vários - não vou lhe dizer com certeza ) para carregar de redes elétricas externas podem ser combinados em uma carcaça ou com um inversor "grande" em execução - mas isso ainda é unidades eletrônicas individuais na topologia de um veículo elétrico, com suas probabilidades de falha (no entanto, geralmente menor que a de peças mecânicas).

Até agora, ninguém desistiu da clássica bateria de chumbo-ácido de 12 volts por tantos motivos. Alguns detalhes do desenvolvedor maybe_im_a_leo aqui .

Algumas notas:

• Em disputas em potencial: quando a eficiência de toda a cadeia de motores elétricos com inversor de bateria é calculada em comparação com o motor de combustão interna, eles geralmente esquecem a necessidade de levar em consideração a recuperação, o que aumenta a eficiência geral do acionamento elétrico.

• Se estamos falando de versões com tração nas quatro rodas do VE com um motor elétrico em cada eixo (ou seja, pelo menos 2 peças de motores elétricos no carro), no caso geral, haverá pelo menos dois inversores - um inversor para cada combinação de eixo do motor.

• Por várias décadas, quando o motor freia no motor de combustão interna em altas velocidades do eixo, a ignição da mistura de combustível foi desligada ( “velas não acendem ”) - que, ao sair da colina por um longo tempo quando convertida para 100 km, aumenta a eficiência do motor de combustão interna. Embora uma estimativa aproximada, é claro, mostre claramente que, sob condições externas iguais "das colinas", o aumento relativo na eficiência da recuperação em VE ainda é várias vezes maior do que o aumento relativo na eficiência de "apagar as velas" no ICE.

• EV, em média, requer muito mais cobre de alta qualidade e materiais de terras raras do que os carros ICE. O fator "várias vezes mais materiais de terras raras" é especialmente perceptível se o VE for acionado por motores elétricos síncronos - e, afinal, isso é quase todos os carros elétricos e híbridos de massa, exceto um par de carros Mercedes já lançados e além de todos os níveis básicos de acabamento Tesla. Ao mesmo tempo, no entanto, na versão "bombeada" do Modelo 3, um dos mecanismos adicionais também é síncrono.

Cobramos ou cobramos

O uso de veículos elétricos ( pelo menos na versão "limpa" sem ICE ) é impossível sem carregá-los.

O que acontece, como você pode imaginar, não apenas com a ajuda de plugues impiedosamente conectados às tomadas de carregamento do veículo, mas também através da infraestrutura apropriada. E essa infraestrutura não é apenas belos pólos de carregamento, uma das variantes pode ser vista na ilustração tocante abaixo, mas também muito, muito mais.



Aqui vamos fazer uma pequena observação.

<Observação foi>

Obviamente, se estamos falando sobre o processo de carregamento "de uma tomada doméstica", tudo é bem simples lá. O usuário pega o cabo apropriado, conecta-o a uma tomada monofásica clássica com um plugue e ao conector no carro com o outro. E a corrente de carga, regozijando-se com a liberdade adquirida, flui classicamente lenta e inevitavelmente através dos fios.

(e uma e outra vez simplificando alegremente, porque mesmo uma coisa "simples", como um soquete, carrega muitas coisas interessantes, sobre as quais você pode ler, por exemplo, aqui no usuário idiv )

</ Comentário veio>

Mas, em geral, os superalimentadores e as estações de carregamento multi-interface universal ( com vários padrões de conector ) ainda exigem um gabinete bastante grande com eletrônicos de potência (na realidade, não são apenas eletrônicos de potência, mas ainda mais complicado - olá, idiv e lingvo :) -, mas também Em muitos casos ( especialmente para locais com vários postos de carregamento e / ou superalimentadores ), é necessária uma subestação de linha de força e transformador separada. Isso é tudo - um lugar, um lugar, um lugar ...

E também um artigo verdadeiro de marcas de camarada e muita pesquisa adicional já realizada.

Por exemplo: se você não se importa com a modernização das redes elétricas, mesmo com o ritmo atual de desenvolvimento, mesmo uma região economicamente desenvolvida como o distrito da Grande Munique começará a sofrer aconchegantes apagões locais em 3 anos.

Sobre o revolucionismo sem precedentes do momento atual

Toda vez que os elogios ao revolucionismo do hype móvel moderno são novamente elogiados nesses sites inovadores da Internet, o autor entra na cozinha e faz uma xícara de chá perfumado.

Depois, recolhe uma pequena fração de compota de kumquat, toma uma bebida aromática e se senta para uma leitura descontraída.

O objeto de interesse literário aqui é o estudo de veículos elétricos conduzido pela Universidade Técnica da Renânia-Vestfália de Aachen (a famosa RWTH) encomendada pela Associação Alemã da Indústria Automobilística (VDA). Um grupo de pesquisadores examinou e analisou veículos de pesquisa e produção de automóveis já embutidos em metal e também considerou todo o espectro como já existente; assim e apenas sendo estudadas tecnologias relevantes.

A versão eletrônica do livro está disponível no link no site da VDA .

Muito, bem, apenas um trabalho muito interessante publicado em outubro de 1993.

Sobre a teoria do acionamento elétrico

Aqueles que desejam se familiarizar mais com o tópico do acionamento elétrico em geral e com as questões de seu regulamento em particular podem ser aconselhados ... artigos sobre Habré.

Não, não é assim: você deve recomendar, em primeiro lugar, que se familiarize com a magnífica série de artigos BelerafonL sobre a teoria dos acionamentos elétricos.

E quando a fome inicial é extinta - recomenda-se familiarizar-se com a trilogia sobre o desenvolvimento do BelAZ.

Aqui está a primeira parte.

E ao ler esses artigos, lembre-se de que, em geral, o processo e as soluções gerais para problemas emergentes no desenvolvimento de carros ( qualquer, não apenas elétrico ) das principais montadoras são basicamente os mesmos.

E, portanto, esses artigos fornecem mais do que apenas uma olhada no desenvolvimento do "for BelAZ".

Pausar

Vamos parar por hoje.

E, finalmente, gostaria de lembrar / observar que na comunidade atual:

• O camarada LittleSquirrel tem uma vasta experiência prática no desenvolvimento de veículos robóticos modernos (sim, é o ADAS - e se um leitor entusiasmado perguntar a ele muito, muito educadamente ... :);

• o camarada maybe_im_a_leo está trabalhando no campo do desenvolvimento de eletrônica de potência para uma montadora freqüentemente mencionada em Habré;);

• O camarada teymurberman trabalha há muito tempo nas profundezas do código incorporado da indústria automotiva alemã ( teymurberman - foi divertido encontrar sua conta em um minuto enquanto estava na fila do caixa :)

• o camarada parakhod tem muito conhecimento em modelagens complicadas para a indústria automotiva européia em particular - e desenvolvimento incorporado para essa indústria em geral;

• camarada nad_oby, uma vez antes de comprar a Intel, ele trabalhou na Mobileye (visão computacional) - mas a coisa mais interessante para ele é provavelmente contar a nizzy;

• o camarada old_gamer recentemente descontroladamente montou em Tesla para todos - e as atualizações são interessantes, o que há e como;

• A mrKron publicou muitos artigos relacionados à IoT e a tópicos automotivos ao mesmo tempo;

• Agradecimentos especiais aos camaradas Boomburum , Milfgard e Meklon pela inspiração no estilo de escrever dos artigos! = D

Quem eu esqueci de mencionar - não exija, o autor está aberto a comentários e comentários.

No momento da publicação, muito tempo havia sido gasto na redação do artigo (consulte o endereço do índice e oi DmitrySpb79 :) - mas mesmo assim, apenas uma pequena fração do que poderia e deveria ser arrancado da folha de subavaliação estava incluída no texto.

E, provavelmente, o artigo será complementado no futuro.

Portanto - até nos encontrarmos novamente. E um dia falaremos novamente com o que é tão importante e poderoso fornecedor de automóveis, e não apenas com OEM. ;)