Como funciona um carro elétrico / Arquitetura de veículo elétrico

Como funciona um carro elétrico de A a Z? Se o princípio é muito mais simples e fácil de entender do que o princípio da máquina térmica, ainda é interessante examinar o (s) método (s) com mais detalhes.

Então, vamos começar com a arquitetura básica.

Arquitetura de veículo elétrico

Comecemos pelo básico, nomeadamente pelos principais elementos que constituem o sistema de tracção de um veículo eléctrico:

Controle / modulação de fluxo elétrico

Conversor DC / DC

É usado para converter alta tensão (330 V) de uma bateria de íon de lítio em uma bateria de chumbo-ácido de serviço (12 V). Então 330V >> 12V

Carregador / retificador integrado

Ele converte a corrente CA proveniente da tomada da parede em corrente CC para a bateria de alimentação.

Calculadora / inversor / retificador

É um computador de potência que controla muitas coisas ... Ele controla o fluxo de energia graças aos muitos sensores que possui. Por exemplo, quando eu acelero, pressiono um sensor (pedal) chamado potenciômetro (é o mesmo nos carros de combustão modernos), o computador então controla o fluxo de energia que será enviado ao motor de acordo com meu "grau de aceleração . " " Da mesma forma, quando eu soltar o pedal, ele controlará a recuperação de energia enviando o suco produzido pelo motor elétrico (portanto reversível) para a bateria, ao mesmo tempo que regula o fluxo elétrico.

Pode gerar ondulação de corrente com um chopper (bateria para motor) ou até mesmo retificar corrente (recuperação de energia alternativa para bateria CC).

Recarrega? Alternativo e contínuo?

Os veículos elétricos podem ser carregados com corrente alternada ou contínua.

Corrente alternada (carregadores domésticos e pequenos)

Em casa, estaremos lidando com a corrente alternada que deve passar pelo retificador interno para o carro: CA / CC. Isso é o que limita a capacidade de recarga, pois este retificador não pode ter uma grande capacidade: custo e volume. Então estaremos limitados a pouco mais de 20 kW para os carros mais equipados e, em geral, estaremos em torno de 10 kW se você tiver uma boa configuração elétrica para subir até esse nível. Principalmente a tomada clássica oferece 2.7 kW, embora o carro aguente mais (estamos limitados aqui pelo que a tomada elétrica fornece em níveis de ampères).

Por exemplo, no modelo 3, ele será conectado à casa com um plugue tipo 2, pois é AC. Assim, o conversor interno é capaz de absorver sobrecargas com uma potência de até 11 kW. O modelo S pode desenvolver potência de até 22 kW em versões até 2016 (depois que S e X são limitados a 16.5 kW).

Corrente constante: sopradores de alta potência

Por outro lado, os turbocompressores funcionam em corrente contínua e não precisam passar por um conversor interno no carro: neste caso, a potência de carregamento pode ser enorme: até mais de 250 kW.

Quando carregamos com corrente contínua (alta capacidade), temos outro soquete no modelo 3 (no modelo S / X, o formato do soquete, por outro lado, é idêntico, mas o padrão europeu refere-se ao CCS / Combo tomada)

Aqui está um soquete chamado Combo ou CCS

Armazenamento de energia

acumulador

É um elemento que armazena energia elétrica em uma solução química. As baterias de chumbo-ácido foram usadas anteriormente nos anos 90, resultando em autonomia limitada e uma pegada muito grande. Atualmente, são usadas baterias de lítio, que funcionam com um princípio semelhante, mas são mais eficientes. Simplificando, é uma solução química da qual podemos extrair elétrons. Depois de tirar tudo dela, essa solução fica estável: não há mais desequilíbrio entre os terminais 6 e +, então não é preciso tirar mais suco. Para recarregar a bateria, os elétrons são reintroduzidos no terminal - para trazer a solução de volta ao desequilíbrio e reabastecer entre os terminais - e +. Se você quiser saber mais sobre como funcionam as baterias de íon-lítio, dê uma olhada aqui.

Todos os detalhes sobre como as baterias de íon de lítio funcionam aqui.

Célula de combustível

Uma célula de combustível é um tipo de bateria, com a diferença de que ela é carregada enchendo-a com combustível em vez de reinjetar elétrons (daí a eletricidade). Assim, é uma maneira mais rápida de reabastecer, muito mais do que com baterias de íon-lítio, apesar das estações de carregamento rápido bastante eficientes.

Infelizmente, se o hidrogênio é o átomo mais comum do Universo, então não há mais tanto dele na Terra (o sol está cheio dele, ele o comprime diante de nossos olhos) ... Porque tudo o que nos cercava era baseado em o hidrogênio, tão comprimido nas estrelas, que deu origem a materiais mais pesados: carbono, ferro, água etc. (quase ... absolutamente tudo o mais). No início do universo havia apenas hidrogênio, é o átomo mais simples: tem um próton e um elétron! Não podemos fazer menos, então este é o material mais leve.

Conseguimos produzi-lo (ou, mais precisamente, extrair material dele), mas é muito caro em termos de combustíveis fósseis, por isso não é o ideal.

Veja como funciona uma célula de combustível

Outro processo?

Existem milhares de maneiras de brincar com os elétrons, agora resta encontrar uma solução química que não polua muito o meio ambiente e possa rapidamente acumular elétrons nele. Zync seria uma ótima opção, mas não sei mais.

Motor elétrico

O motor elétrico funciona de acordo com o princípio da física. Trata-se de usar a força eletromagnética para criar movimento.

A ciência realmente descobriu que a "epiderme" dos átomos é feita de elétrons. Algumas películas têm um "excedente" de elétrons, que podem então se mover de um átomo para outro (esses são materiais condutores, e isso é chamado de choque elétrico). Esses elétrons podem ser movidos enviando-lhes feixes eletromagnéticos (luz), mas também expondo-os a um campo magnético (ímã, mas lembre-se de que a luz e o campo magnético estão relacionados um ao outro).

Então, tivemos a ideia de mover um ímã próximo a um fio de metal, e percebemos que isso produz uma corrente (que vai na direção do movimento do ímã. Este empurra os elétrons em direção à superfície dos átomos). Portanto, criamos rapidamente montagens circulares mais inteligentes: colocamos um ímã giratório no meio de uma bobina de cobre (também podemos fazer o oposto, cobre no meio e ímãs na periferia. O que vemos nos motores elétricos), que fornece eletricidade constante enquanto gira (ímã) ... Portanto, encontramos aqui principalmente o lado reversível do motor elétrico. Porque aqui a gente consegue gerar eletricidade seguindo o movimento, mas não o movimento da eletricidade (o que estamos procurando para o nosso carro elétrico aqui).

Então, tentamos fazer o oposto: em nosso sistema magnético giratório, aplicamos eletricidade à bobina. E então um milagre, o ímã começou a girar….

Este é um lado muito interessante do motor elétrico,

ele pode fazer duas coisas ao mesmo tempo

: criar movimento ao obter eletricidade ou criar eletricidade se a colocarmos em movimento.

Em geral, o rotor é indutivo / assíncrono, ou seja, ele (ao invés de um ímã como no diagrama) possui pequenas bobinas nas quais a eletricidade (e portanto a magnetização) é induzida pelo campo magnético do estator. Mas o princípio é sempre o mesmo: mova o ímã na frente do cobre e você gerará eletricidade, ou envie eletricidade através do cobre e você fará o ímã se mover. Sem mencionar que quando a eletricidade é transmitida pela bobina, um ímã é gerado.

Portanto, é necessário entender que o movimento e a transmissão da energia ocorrem sem contato entre o estator e o rotor: é a força magnética (a força do ímã) que faz as coisas se moverem. Assim, não há dúvidas sobre o nível de desgaste.

Para mudar a direção do motor (portanto, engatar a marcha à ré), é suficiente enviar corrente na outra direção.

Leia mais sobre como funciona o motor elétrico aqui.

caixa de câmbio

Um motor elétrico com uma faixa de operação muito alta (por exemplo, 16000 rpm no modelo S) e torque disponível rapidamente (quanto mais baixo estamos em rpm, mais torque temos), não havia necessidade de produzir uma caixa de engrenagens.

Portanto, temos uma espécie de motor conectado diretamente às rodas! A relação de transmissão não mudará a 15 ou 200 km / h.

Obviamente, o ritmo do motor elétrico não combina exatamente com o ritmo das rodas, existe o que se chama de engrenagem sobre esteiras.

No Modelo S, isso é aproximadamente 10: 1, o que significa que a roda girará 10 vezes mais devagar do que o motor elétrico. A relação de engrenagem é geralmente obtida por um trem de engrenagem planetária, que é conhecido principalmente em transmissões automáticas.

Após essa redução, finalmente aparece um diferencial, que permite que as rodas girem em velocidades diferentes.

Pegar?

Não há necessidade de embreagem ou conversor de torque, pois se o motor térmico tem que estar em constante movimento, não é o caso do motor elétrico. Consequentemente, não tem marcha lenta e não requer embreagem que conecte as rodas ao motor: quando as rodas param, não há necessidade de desengatar.

Todos os comentários e reações

Dernier comentário postado:

GED (Data: 2021, 07:14:08)

Qual é o comportamento de um carro elétrico no inverno na neve? em temperaturas negativas?

Il I. 1 reação (ões) a este comentário:

• Administrador ADMINISTRADOR DO SITE (2021-07-15 08:26:20): Comportamento na estrada ou quando o nível da bateria está presente.

  Um pedido muito ambíguo.

(Sua postagem ficará visível sob o comentário após a verificação)

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