محركان في السيارات الكهربائية - ما الحيل التي يستخدمها المصنعون لزيادة النطاق؟ [وصف]

تمتلك السيارات الكهربائية محركًا واحدًا واثنين وثلاثة وأحيانًا أربعة محركات. من وجهة نظر اقتصادية ، يعد المحرك الواحد هو الخيار الأفضل ، لكن بعض الناس يشعرون بمزيد من الثقة عندما يكون لديهم نظام دفع رباعي. ولكن كيف توازن بين الثقة التي يوفرها نظام الدفع بجميع العجلات (AWD) وبين انخفاض استهلاك الطاقة؟ لدى الشركات المصنعة عدة طرق للقيام بذلك.

محركات متعددة المحركات في الكهرباء. كيف تقلل السيارات من استهلاك الطاقة؟

جدول المحتويات

• محركات متعددة المحركات في الكهرباء. كيف تقلل السيارات من استهلاك الطاقة؟
  • الطريقة رقم 1: استخدام القابض (على سبيل المثال، منصة Hyundai E-GMP: Hyundai Ioniq 5، Kia EV6)
  • الطريقة رقم 2: استخدم محركًا حثيًا على محور واحد على الأقل (مثل Tesla Model S/X Raven، وVolkswagen MEB)
  • الطريقة رقم 3: زيادة البطارية بهدوء

لنبدأ من نقطة البداية - محرك أحادي المحور. اعتمادًا على قرار الشركة المصنعة ، يقع المحرك على المحور الأمامي (FWD) أو المحور الخلفي (RWD). دفع أمامي في بعض النواحي، يعد هذا خروجًا عن السيارات التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي: منذ عقود مضت، كان يُعتقد أن هذا يضمن قدرًا أكبر من الأمان، ولهذا السبب كانت معظم السيارات الكهربائية المبكرة تعتمد على الدفع بالعجلات الأمامية. حتى يومنا هذا، هذا هو الحل الأساسي في نيسان ورينو (منصة Leaf وZoe وCMF-EV) والنماذج التي تعتبر تحويلات لسيارات الاحتراق الداخلي (على سبيل المثال، VW e-Golf، Mercedes EQA).

تخلت Tesla عن نهج الدفع بالعجلات الأمامية منذ البداية ، و BMW مع i3 و Volkswagen مع منصة MEB ، حيث الحل الأساسي هو يقع المحرك على المحور الخلفي. يعد هذا مصدر قلق إلى حد ما للعديد من السائقين لأن سيارات الاحتراق الداخلي ذات الدفع بالعجلات الأمامية تكون في الواقع أكثر أمانًا في المواقف القريبة من البوابة، ولكن مع المحركات الكهربائية لا يوجد ما يدعو للقلق حقًا. تعد الأنظمة الإلكترونية والكهربائية أسرع بكثير من الأنظمة الميكانيكية في محركات الاحتراق بالقصور الذاتي.

ببساطة ، المحرك الواحد عبارة عن مجموعة واحدة من الكابلات ذات الجهد العالي ، وعاكس واحد ، ونظام تحكم واحد. كلما قل عدد العناصر في النظام ، قلت الخسارة الكلية. لأن ستكون السيارات الكهربائية ذات المحرك الواحد، من حيث المبدأ، أكثر اقتصادا من السيارات ذات المحركين أو أكثر.الذي كتبنا عنه في البداية.

بالإضافة إلى السائقين، فهو يحب الدفع الرباعي. بعض الناس يشترونها للحصول على أداء أفضل، والبعض الآخر لأنهم يشعرون بأمان أكبر معها، والبعض الآخر لأنهم يركبون بانتظام في ظروف الطرق الوعرة الصعبة. تُفسد المحركات الكهربائية المهندسين هنا: فبدلاً من الهيكل الأنبوبي الكبير والساخن والمهتز، لدينا تصميم أنيق ومدمج يمكن إضافته إلى المحور الثاني. ما الذي يجب فعله في مثل هذه الحالة حتى لا تبالغ في تكاليف الطاقة ويضمن للمالك احتياطيًا معقولاً من الطاقة؟ بوضوح: يجب عليك إيقاف تشغيل أكبر عدد ممكن من المحركات.

ولكن كيف نفعل ذلك؟

الطريقة رقم 1: استخدام القابض (على سبيل المثال، منصة Hyundai E-GMP: Hyundai Ioniq 5، Kia EV6)

تستخدم السيارات الكهربائية نوعين من المحركات: المحرك التعريفي (ASM) أو محرك المغناطيس الدائم (PSM). تعد المحركات ذات المغناطيس الدائم أكثر اقتصادا، لذا فإن استخدامها منطقي عندما يكون المدى الأقصى مهمًا. لكن لها أيضًا عيبًا كبيرًا: لا يمكن إيقاف تشغيل المغناطيس الدائم، فهو يخلق مجالًا مغناطيسيًا، سواء أحببنا ذلك أم لا.

نظرًا لأن العجلات متصلة بشكل صارم بالمحرك عبر المحاور والتروس، فإن كل رحلة ستؤدي إلى تدفق الكهرباء: من البطارية إلى المحرك (دفع السيارة) أو من المحرك إلى البطارية (التجديد). لذلك، إذا استخدمنا محركًا واحدًا ذو مغناطيس دائم على كل محور، فقد تنشأ حالة حيث يقود أحدهما العجلات والآخر يكبح السيارة لأنه يحول الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء. وضع غير مرغوب فيه للغاية.

هيونداي حلت هذه المشكلة عبر القابض الميكانيكي على المحور الأمامي. يتم تشغيله تلقائيًا بالكامل، مثل نظام Haldex في سيارات الاحتراق الداخلي: عندما يحتاج السائق إلى المزيد من الطاقة، يتم قفل القابض ويقوم كلا المحركين بتسريع (أو إبطاء؟) السيارة. عندما يقود السائق بهدوء، يقوم القابض بفصل المحرك الأمامي عن العجلات، لذلك لا توجد مشاكل في الفرامل.

الميزة الرئيسية للقابض هي إمكانية استخدام محركات PSM اقتصادية على كلا المحورين. العيب هو إدخال عنصر ميكانيكي آخر في النظام ، والذي يجب أن يتحمل عزم دوران عالي ويستجيب بسرعة للتغييرات. بهذه الطريقة سوف يتآكل الجزء تدريجيًا - وعلى الرغم من أنه يبدو بسيطًا إلى حد ما في التصميم ، فإن مستوى التعلق به بنظام القيادة يجعل الاستبدال غير محتمل.

الطريقة رقم 2: استخدم محركًا حثيًا على محور واحد على الأقل (مثل Tesla Model S/X Raven، وVolkswagen MEB)

تم استخدام الطريقة رقم 2 لفترة أطول وفي كثير من الأحيان، منذ البداية ظهرت في Tesla Model S وX، والآن يمكننا أيضًا العثور عليها بين سيارات فولكس فاجن الأخرى على منصة MEB، بما في ذلك VW ID.4 GTX. انها تكمن في حقيقة ذلك يتم تثبيت المحركات الحثية ذات المغناطيسات الكهربائية إما على كلا المحورين (طراز تسلا القديم) أو على الأقل على المحور الأمامي (MEB AWD، وTesla S/X من إصدار Raven).. نعلم جميعًا مبدأ تشغيل المغناطيس الكهربائي منذ المدرسة الابتدائية: يتم إنشاء المجال المغناطيسي فقط عند تطبيق الجهد الكهربي. عندما ينقطع التيار، يتحول المغناطيس الكهربائي إلى حزمة عادية من الأسلاك.

لذلك، في حالة وجود محرك غير متزامن، يكفي فصل الملف عن مصدر الطاقة.أنه سيتوقف عن المقاومة. الميزة التي لا شك فيها لهذا الحل هي بساطة التصميم، لأن كل شيء يتم باستخدام الإلكترونيات. ومع ذلك، فإن العيب هو انخفاض كفاءة المحركات غير المتزامنة وحقيقة أن بعض المقاومة يتم إنشاؤها بواسطة علبة التروس المتشابكة بشكل صارم والمحرك نفسه.

كما ذكرنا سابقًا ، غالبًا ما تستخدم المحركات الحثية على المحور الأمامي ، لذا فإن دورها الرئيسي هو إضافة القوة عندما تحتاج إليها وعدم الإزعاج عندما يتحرك الفارس ببطء.

الطريقة رقم 3: زيادة البطارية بهدوء

ومن الجدير بالذكر أن كفاءة المحركات الكهربائية عالية جدًا (95 وأحيانًا 99+ بالمائة). ولذلك، حتى مع محرك AWD مع محركين مغناطيسيين دائمين دائما الدفع بالعجلات (بدون احتساب الاسترداد) ، ستكون الخسائر فيما يتعلق بالتكوين بمحرك واحد صغيرة نسبيًا. لكنهم سيفعلون ، والطاقة المخزنة في البطارية هي سلعة نادرة - فكلما استخدمناها للقيادة ، كلما كان النطاق أسوأ.

وبالتالي ، فإن الطريقة الثالثة لزيادة نطاق المركبات الكهربائية ذات الدفع الرباعي بمحركين PSM هي زيادة سعة البطارية القابلة للاستخدام بطريقة خفية. قد تظل السعة الإجمالية كما هي ، وقد تختلف السعة القابلة للاستخدام ، لذلك لن يلاحظ الأشخاص الذين يختارون بين RWD / FWD و AWD بالضرورة الفرق ما لم يقول المصنع ذلك بشكل مباشر.

لا نعرف ما إذا كان أي شخص يستخدم الطريقة التي وصفناها. تمنح نماذج الأداء الثلاثة الجديدة من Tesla للمشتري إمكانية الوصول إلى سعة بطارية أكثر قابلية للاستخدام قليلاً، ولكن قد يكون هذا هو المكان الذي يأتي فيه خيار الأداء (محرك مزدوج) لم يختلف في المدى عن متغير المدى الطويل (محرك مزدوج).

قد يثير هذا اهتمامك: