¿Cómo funciona un coche eléctrico? Caja de cambios en un automóvil eléctrico: ¿está ahí o no? [RESPUESTA]

Vehículos eléctricos: ¿cómo funcionan? ¿Cómo se organizan? ¿Son pesadas las baterías de los coches eléctricos? ¿Caro? ¿Es complicada la caja de cambios en un coche eléctrico? Aquí hay una breve introducción al tema, las ventajas de los vehículos eléctricos y sus desventajas.

¿Cómo funciona un coche eléctrico?

tabla de contenidos

• ¿Cómo funciona un coche eléctrico?
• Baterías para vehículos eléctricos: hasta media tonelada bajo el suelo, la parte más cara
  • ¿En qué unidades se mide la capacidad de la batería?
  • ¿Cuáles son las capacidades de las baterías en los vehículos eléctricos?
• El motor de un vehículo eléctrico: ¡hasta 20 rpm!
• Caja de cambios del vehículo eléctrico: solo 1 marcha (!)
  • Cajas de cambios en vehículos eléctricos, ¿lo harán?
  • Dos motores en lugar de una caja de cambios de dos velocidades

Externamente, un automóvil eléctrico no se diferencia fundamentalmente de un automóvil de combustión interna convencional. Puede reconocer esto principalmente por el hecho de que no tiene un tubo de escape y suena un poco diferente. Esto significa: prácticamente no suena y no hace ruidoexcepto por el silencioso silbido del motor eléctrico. A veces (video de ejemplo):

¡Ruedas Tesla P100D + BBS pirateadas!

Las diferencias fundamentales comienzan solo con el chasis. Un automóvil eléctrico no tiene un motor de combustión interna, caja de cambios (más sobre esto a continuación) y un sistema de escape. En lugar de ellos un automóvil eléctrico tiene baterías grandes y un motor eléctrico pequeño. ¿Cuán pequeño? Aproximadamente del tamaño de una sandía. En el BMW i3 se ve así:

El diseño del BMW i3, con las baterías colocadas una al lado de la otra y un pequeño motor que impulsa las ruedas traseras, es un cilindro brillante en la parte trasera al que conducen los cables naranjas (c) BMW

Baterías para vehículos eléctricos: hasta media tonelada bajo el suelo, la parte más cara

Las baterías más grandes, caras y pesadas de un vehículo eléctrico son las baterías. Este es un análogo complejo del tanque de combustible clásico, que almacena la energía generada directamente en la planta de energía. Es difícil imaginar un transporte más simple: se pone en marcha en la turbina de una central eléctrica y viaja a lo largo de un cable directamente a una plancha, computadora o automóvil eléctrico.

¿Qué tamaño tienen las baterías de un coche eléctrico? Ocupan todo el chasis. ¿Que caro? El costo del kit que se muestra en la foto es de aproximadamente 30 PLN. ¿Muy pesado? Por cada 15 kilovatios-hora, la capacidad de la batería hoy es de aproximadamente 2017 kilogramos en 100, incluida la carcasa y el equipo de refrigeración / calefacción.

¿En qué unidades se mide la capacidad de la batería?

Pero exactamente "kilovatios-hora": ¿qué son estas unidades? Bueno, la capacidad de una batería se mide en unidades de energía, es decir, kilovatios-hora (kWh). No deben confundirse con la unidad de potencia (kilo) vatios (kW). Conocemos estas unidades de energía por nuestras facturas de electricidad, que pagamos en promedio cada dos meses.

Sección transversal del Nissan Leaf de la generación anterior. En la parte delantera derecha del automóvil, hay una toma de carga. El motor está ubicado en el medio entre las ruedas (tubo negro debajo de los cables naranjas) y las baterías están más cerca de las ruedas traseras del automóvil (c) Nissan

El hogar promedio consume alrededor de 15 kilovatios-hora de energía por día, y cada kilovatio-hora cuesta no más de 60 centavos. Un conductor económico de un automóvil eléctrico consume aproximadamente la misma cantidad de energía, pero durante 100 kilómetros.

> ¿Cómo convertir kilovatios hora (kWh) de energía de un vehículo eléctrico en litros de combustible?

Baterías: 150 a 500 kilogramos

Las baterías son uno de los componentes más pesados ​​de un vehículo eléctrico. Pesan entre 150 y 500 kilogramos (¡media tonelada!). Por ejemplo, las baterías Tesla Model 3 con una capacidad de poco más de 80 kilovatios-hora pesan 480 kilogramos, ¡y Tesla es líder en optimización de peso!

Baterías (centro) y motor (parte trasera) en un Tesla Model 3 (c) Tesla

¿Cuáles son las capacidades de las baterías en los vehículos eléctricos?

Los coches fabricados en 2018 están equipados con baterías con una capacidad de 30 (Hyundai Ioniq Electric) a unos 60 kilovatios-hora (Opel Ampera E, Hyundai Kona 2018) y de 75 a 100 kilovatios-hora (Tesla, Jaguar I-Pace, Audi e - tron ​​Quattro). Generalmente: Cuanto mayor sea la batería, mayor será la autonomía del vehículo eléctrico.y por cada 20 kilovatios-hora de capacidad de la batería, debe poder conducir al menos 100 kilómetros.

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El motor de un vehículo eléctrico: ¡hasta 20 rpm!

El motor de un automóvil eléctrico es un diseño simple, conocido desde hace más de 100 años, inventado por el inventor nacido en Serbia, Nikola Tesla. En el peor de los casos, un motor eléctrico consta de varias docenas de piezas y un motor de combustión interna de un vehículo consta de varias docenas. mil!

El principio de funcionamiento de un motor eléctrico es muy simple: se le aplica un voltaje que lo pone en movimiento (rotación). Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la velocidad.

El motor Tesla con caja de cambios está en un tubo plateado. La caja de cambios está ubicada debajo de la carcasa blanca y gris, a través de la cual se transmite la velocidad del motor al eje de la hélice y las ruedas. Dibujo explicativo (c) Notas técnicas

El automóvil de gasolina promedio tiene una escala de tacómetro de 0 a 7 rpm, mientras que el automóvil diesel promedio tiene una velocidad de 000 rpm. El campo rojo, que indica el peligro de falla del motor, comienza antes, a 5-000 mil rpm.

Mientras tanto, los motores de los vehículos eléctricos están llegando incluso unos pocos miles de rpm. Al mismo tiempo, tienen una excelente eficiencia porque normalmente convierten más del 90 por ciento de la energía suministrada en movimiento; en los motores de combustión interna, una eficiencia del 40 por ciento es un gran éxito, que se logra solo con algunas condiciones técnicas. -coches artificiales.

> ¿Qué tan eficiente es el motor eléctrico? ABB alcanzó el 99,05%

¿Cómo funciona un coche eléctrico? | Tesla Model S

Caja de cambios del vehículo eléctrico: solo 1 marcha (!)

El elemento más interesante de los vehículos eléctricos modernos son las cajas de cambios, que ... no existen. Sí Sí, Los coches eléctricos suelen tener una sola marcha. (más el inverso, es decir, el que se obtiene cuando se vuelve a aplicar el voltaje). El motor está conectado a las ruedas por un engranaje muy simple que reduce la velocidad del motor en el rango de 8 a 10: 1. Entonces, 8 a 10 revoluciones del eje del motor es 1 revolución completa de las ruedas. Dicha transmisión generalmente consta de tres engranajes que están constantemente engranados entre sí:

¿Por qué los vehículos eléctricos solo tienen una marcha? Parece que los fabricantes no quisieron aumentar el peso de las máquinas y complicarse la vida. Los motores eléctricos generan un par muy alto desde el principio, lo que requiere engranajes gruesos y duraderos. En este caso, el eje del motor eléctrico puede girar incluso a una velocidad de 300 revoluciones por segundo (!).

Todas estas características hacen que la caja de cambios del motor eléctrico deba ser extremadamente robusta, mientras que al mismo tiempo debe cambiar de marcha en centésimas de segundo, lo que aumenta significativamente el costo de un vehículo eléctrico.

Cajas de cambios en vehículos eléctricos, ¿lo harán?

De hecho, ya están ahí. La foto que ve arriba es en realidad una sección transversal de un prototipo de transmisión de dos velocidades para un vehículo eléctrico. El Rimac Concept One usa transmisiones de dos velocidades (por lo que la caja de cambios ya está allí, es decir, ¡cajas de cambios!). También aparecen los primeros prototipos de la transmisión de tres velocidades.

estos caja de cambios de coche eléctrico son importantes porque, por un lado, permiten que el coche acelere rápidamente y, por otro lado, al circular por autopista, permiten que el motor gire más lentamente (= menor consumo de energía), es decir, aumentan efectivamente la velocidad del motor. kilometraje del coche.

Dos motores en lugar de una caja de cambios de dos velocidades

Hoy Tesla ha abordado la falta de cajas de cambios a su manera: los autos con dos motores tienen diferentes transmisiones y, a menudo, dos motores diferentes delante y detrás. El eje trasero puede ser más fuerte y tener una relación de transmisión más alta (por ejemplo, 9: 1) para aprovechar mejor el par y acelerar el vehículo. El frente, a su vez, puede ser más débil (= consumir menos energía) y tener una relación de transmisión menor (por ejemplo, 7,5: 1) para reducir el consumo de energía en largas distancias.

Los datos anteriores son aproximados y dependen mucho de la versión y modelo del coche. Pero las diferencias son notables. Por ejemplo, el Tesla Model S 75 tiene una autonomía de solo 401 kilómetros, mientras que el Tesla Model S 75D (“D” para la versión con tracción total) ya tiene una autonomía de 417 kilómetros:

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