Jak działa samochód elektryczny?

Samochody o napędzie elektrycznym są pojazdami, których popularność wzrasta systematycznie od drugiej dekady XXI wieku. Coraz bardziej ceniona troska o środowisko naturalne przyczynia się do ich popularyzacji. Nie każdy jednak wie, jak działają samochody elektryczne. Jeśli i Ty chcesz się tego dowiedzieć, tu znajdziesz wszystkie informacje.

Co warto wiedzieć o samochodach elektrycznych?

Popularyzacja ekologicznego transportu indywidualnego i zbiorowego wynika z tego, jak działa samochód elektryczny. Ze względu na to, że energię do działania silnika dostarcza akumulator, nie jest potrzebne paliwo. A to przekłada się na brak spalin emitowanych do atmosfery. Eliminowana jest tym samym konieczność wygospodarowania w samochodzie elektrycznym miejsca na rurę wydechową.

Budowa samochodu elektrycznego jest z resztą dużo prostsza niż spalinowego. Brak w nim wielu części. Niepotrzebna jest turbosprężarka, miska olejowa, wtrysk paliwa, tłoki, wał korbowy i wiele innych elementów. Prosta, w porównaniu do aut spalinowych, konstrukcja samochodów elektrycznych sprawia, że są one znacznie mniej awaryjne. Zachodzi tu prosta zależność – im mniej jest części, tym rzadziej coś może się popsuć.

Opis samochodów elektrycznych nie byłby pełny, gdyby nie było w nim wzmianki o przyspieszeniu. Silniki elektryczne dysponują pełną mocą przez cały czas jazdy. Dzięki temu ruszają z miejsca nieporównywalnie szybciej niż auta spalinowe. Jazda samochodem elektrycznym jest też komfortowa. Silnik tego typu jest niemal bezgłośny.

Jednym z najważniejszych elementów w konstrukcji samochodu elektrycznego jest akumulator. To właśnie on dostarcza silnikowi energii niezbędnej do poruszenia kół. Ładowanie pojazdu prądem jest procesem, który wygląda tak jak w przypadku urządzeń elektronicznych, np. komputerów, tabletów i smartfonów.

Eksploatacja samochodu elektrycznego – zalety i wady

Akumulatory samochodów elektrycznych są obecnie największą przeszkodą stojącą na drodze popularyzacji takich pojazdów. Ładowanie niestety trwa długo. Nawet szybkie publiczne ładowarki wymagają co najmniej półgodzinnego postoju. Wolniejsze – kilkugodzinnego. Ładowanie samochodu w domu, z gniazdka lub Wallboxa (stacji domowej) to nawet kilkanaście godzin.

Współcześnie nie ma niestety szybszego sposobu na uzupełnianie energii elektrycznej w akumulatorach aut. Pojemność ogniwa przekłada się na zasięg, czyli ilość kilometrów, które może przejechać samochód podczas jazdy. Ta nie odbiega od tego, co oferują samochody spalinowe.

Koszta eksploatacji zależą od tego, gdzie podłącza się auto do prądu. Najtaniej jest ładować je w domu. Wówczas cena za 1 kWh jest wielokrotnie niższa niż za 1 l benzyny. Korzystanie z publicznych stacji ładowania jest sporo droższe. W przypadku szybkich ładowarek cena eksploatacji elektryka nie różni się od wydatków na paliwo.

Czysty, bezgłośny transport daje też przywileje. Uzyskanie zielonych tablic to przepustka do darmowego postoju w strefach płatnego parkowania. Samochody elektryczne mogą też wjeżdżać do centrów wielu miast, podczas gdy spalinowe auta mają niekiedy zakaz poruszania się po takich miejscach.

Jak działa samochód elektryczny – podstawowe zasady działania

Zasada działania samochodu elektrycznego polega na gromadzeniu energii potrzebnej do napędzenia silnika. Silnik samochodu elektrycznego dostosowany jest do przetwarzania energii elektrycznej na mechaniczną. Ta pierwsza magazynowana jest w akumulatorze litowo-jonowym, tę drugą wytwarzają magnesy, wirnik wraz z otaczającym go stojanem, a często także szczotki i komutatory. Silniki bezszczotkowe, w przeciwieństwie do szczotkowych, pozbawione są tych dwóch ostatnich elementów.

Do uruchomienia silnika niezbędny jest akumulator litowo-jonowy, potocznie zwany baterią. Budowa samochodu elektrycznego wymusza jego obecność pod podłogą kabiny pasażerskiej. Wynika to z jego ciężaru, który wynosi kilkadziesiąt lub więcej kilogramów.

O tym, jak działa auto elektryczne, decyduje też zaimplementowana w nim elektronika. Jest to specjalnie profilowany pod kątem obsługi w pojazdach system infotainment. Jego zadaniem jest dostarczanie kierowcy niezbędnych informacji, takich jak pokazywanie mapy oraz włączanie asystenta pasa ruchu i parkowania. System taki zawiera też wiele udogodnień dla użytkowników, wśród których można wymienić np. dostęp do serwisów streamingowych i sterowanie klimatyzacją.​​​​​​​​​​​​​​

Jak działa skrzynia biegów w samochodach elektrycznych?

Czy samochody elektryczne mają skrzynię biegów? Nie, ponieważ nie muszą ich mieć. Silniki benzynowe i wysokoprężne osiągają odpowiedni moment obrotowy w ograniczonym zakresie prędkości obrotowej. Utrzymanie odpowiedniego momentu obrotowego wymaga więc stałego dostosowywania przekładni do aktualnej prędkości.

Tak jak zostało wspomniane wyżej, moment obrotowy w silniku elektrycznym jest stały. Brak konieczności jego zmiany powoduje, że skrzynia biegów nie jest potrzebna. Współcześnie trwają jednak prace nad przekładniami dwustopniowymi. Ideą, która przyświeca ich projektowaniu, jest chęć zmniejszenia zużycia energii elektrycznej. Jej oszczędność pozwoliłaby wydłużyć zasięg jazdy na jednym ładowaniu.

Jakie są zasięgi przeciętnego samochodu elektrycznego?

Zasięg samochodu elektrycznego zależny jest od pojemności akumulatora. Ta z kolei dobierana jest do masy i mocy silnika pojazdu. Zasada działania samochodu elektrycznego jest w tym przypadku prosta – im większy i mocniejszy pojazd, tym większy akumulator. To z kolei ma wpływ na masę akumulatora i całego auta.

Przykładowo miejska Škoda Citigo-e iV ma akumulator o pojemności 36 kWh. Wystarcza to do zapewnienia energii na 260 km jazdy silnikowi o mocy 83 KM. Niewielka jak na elektryki bateria waży 370 kg. Wraz z nią auto ma ciężar 1530 kg.

Tesla Model 3 Performance ma silnik o mocy 224 KM i akumulator o pojemności 80 kWh. Na każde przejechane 100 km zużywa około 20 kWh. Oznacza to, że samochodem tym można przejechać do 400 km. Cały pojazd waży 1,8 t.

Waga Škody Citigo-e iV jest tylko o 230 kg większa od masy samej baterii Hummera EV Edition 1. Auto to jest prawdziwym kolosem. Waży 4,1 t, z czego 1,3 t to ciężar samej baterii o pojemności 250 kWh. Do napędzenia tak ciężkiego wehikułu potrzebny jest więc odpowiednio mocny silnik. Ten zaś ma 983 KM. W rezultacie zużywa aż 40 kWh na 100 km. Ogromny akumulator pozwala jednak przejechać aż 530 km.

Pamiętać jednak trzeba, że podane zasięgi są tymi maksymalnymi. W rzeczywistości wpływ na nie ma sam styl jazdy, liczba włączonych instrumentów pokładowych oraz warunki atmosferyczne. Dynamiczna jazda, włączona klimatyzacja, ogrzewanie i inne systemy, a także mróz przyczyniają się do skrócenia zasięgu pojazdu.

Samochody elektryczne już dziś są bardzo interesującym zamiennikiem dla aut spalinowych. Zeroemisyjność, dobre osiągi i cicha praca to tylko niektóre z ich zalet. Do ich upowszechnienia potrzebne jest jednak szybsze ładowanie i niższe ceny. Bez eliminacji tych wad, ekologiczny transport będzie przyjmował się dłużej niż to konieczne.