Jak działa silnik elektryczny w samochodach?

Silnik w samochodzie elektrycznym, mimo zwiększającej się popularności tego typu pojazdów, dla wielu kierowców nadal jest konstrukcją zagadkową. Zasada jego działania jest jednak dość prosta. Jak więc działa? Jeśli ciekawi Cię to zagadnienie, a także chcesz wiedzieć, jakie silniki w samochodach elektrycznych są dziś montowane, przeczytaj koniecznie ten artykuł!

Jak działa silnik w samochodach elektrycznych – najważniejsze informacje

Przedstawienie działania silnika elektrycznego najlepiej oprzeć na porównaniu silnika elektrycznego ze spalinowym. Opiera się ono na przemianie energii chemicznej w mechaniczną. Tą pierwszą stanowi substancja, która poprzez wytwarzanie gazów i ciepła napędza pojazd. Jest nią paliwo, którym jest benzyna, olej napędowy lub ropa.

Z kolei silniki w samochodach elektrycznych wytwarzają energię mechaniczną z prądu zgromadzonego w akumulatorze litowo-jonowym, zwanym potocznie baterią. Dzięki temu właśnie nie emitują spalin, które są szkodliwe dla środowiska naturalnego.

Jak działa silnik i akumulator w samochodach elektrycznych?

Na napęd elektryczny w samochodzie składa się, tak jak w konstrukcjach spalinowych, sam silnik i jednostka gromadząca energię. W przypadku samochodów spalinowych jest nim oczywiście zbiornik na jeden z rodzajów paliw. Do jazdy elektrykiem niezbędny jest akumulator gromadzący prąd. W obu przypadkach pojemność baku lub paliwa przekłada się na zasięg pojazdu.

Różnice w sposobie przetwarzania energii elektrycznej przekładają się na odmienną konstrukcję silników elektrycznych w samochodach. Auta na prąd wyposażone są w jednostki znacznie prostsze w konstrukcji niż pojazdy spalinowe. Silnik elektryczny w samochodzie zbudowany jest z mniejszej ilości elementów – wirnika i otaczającego go stojana, magnesów oraz (nie zawsze) szczotek i komutatorów.

Silnik samochodu elektrycznego połączony jest z akumulatorem litowo-jonowym. Jest to zbudowane z katody i anody ogniwo galwaniczne. Jego zadaniem jest gromadzenie i uwalnianie energii elektrycznej. Ich działanie nie różni się od jednostek zasilających urządzenia elektroniczne, takie jak smartfony czy laptopy. Tak jak w ich przypadku, akumulator silnika elektrycznego auta można wielokrotnie ładować.​​​​​​​

Rodzaje silników elektrycznych

Tak jak zostało wspomniane wyżej, zasada działania samochodu elektrycznego opiera się na przemianie energii zgromadzonej w akumulatorach na mechaniczną. Energia elektryczna jest uwalniana i przekazywana do silnika, który dzięki temu jest wprawiany w ruch. Silniki elektryczne dzielą się na szczotkowe i bezszczotkowe.

W silnikach szczotkowych między magnesami wytwarzane jest pole elektromagnetyczne. Szczotki dostarczają prąd do silnika, obracając wirnik. Komutatory służą z kolei do zmiany kierunku przepływu prądu i tym samym obrotu wirnika w tylko jedną stronę. Oprócz nich istnieją silniki bezszczotkowe. Poza szczotkami nie mają również komutatora. Za wytwarzanie momentu obrotowego odpowiada sam wirnik i stojan.

Jakie są wady i zalety napędów elektrycznych stosowanych w samochodach?

Samochody elektryczne mają wiele zalet, na których korzysta nie tylko środowisko naturalne, ale i sami kierowcy. Niemniej jednak nadal istnieją problemy, których rozwiązanie jest wielkim wyzwaniem dla współczesnej technologii.

Zalety napędu elektrycznego

Samochodowy silnik elektryczny jest przede wszystkim zdecydowanie bardziej ekologiczny niż jego spalinowy odpowiednik. W przeciwieństwie do jednostki napędzanej paliwem nie wytwarza szkodliwych dla środowiska naturalnego gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla, metan i siarkowodór.

Samochód elektryczny dzięki temu jest obecnie promowany jako środek transportu w mieście. W wielu ośrodkach miejskich tylko takie pojazdy mogą wjeżdżać do centrów miast. Co więcej, mogą też korzystać ze stref płatnego parkowania za darmo. Koszta eksploatacji są niskie również dlatego, że cena za 1 kWh prądu jest zazwyczaj dużo niższa niż za 1 l paliwa.

Wielką zaletą, jaką ma silnik w samochodzie elektrycznym, jest dużo prostsza konstrukcja nie tylko jego samego, ale i całego pojazdu. Liczba części jest znacznie ograniczona. Samochody na prąd nie mają np. turbosprężarek i wlewu oleju. Również sprzęgło nie jest potrzebne. Uproszczona technicznie konstrukcja jest dzięki temu mniej awaryjna. Powód jest prozaiczny – im mniej części, tym mniej może się popsuć.

Prostsza budowa silnika elektrycznego w samochodzie ma znaczenie nie tylko dla kierowcy. Ogranicza też koszta produkcji. W tym przypadku pozostaje jednak jeszcze wiele do zrobienia. Największą bolączką aut na prąd jest bardzo wysoka cena baterii, która wynosi nawet ⅓ ceny pojazdu.

Wady napędu elektrycznego

Wielkim problemem samochodów elektrycznych jest długi czas ich ładowania. Dotyczy on wprawdzie nie samych silników, ale akumulatorów. Niemniej jednak ze względu na ich nierozłączność należy o tym wspomnieć. Nawet najkrótsze ładowanie auta oznacza co najmniej 30-minutowy postój. Korzystanie z wolniejszego urządzenia do uzupełniania energii to już kilka godzin. Ładowanie z gniazdka elektrycznego w domu może z kolei trwać nawet kilkanaście godzin.

Wspomniane wyżej koszta eksploatacji są z kolei różne w zależności od tego, gdzie się mieszka. Odczuwalną obniżkę wydatków odczują przede wszystkim te osoby, które mają możliwość naładowania samochodu w domu. Korzystanie z publicznych ładowarek kosztować może tyle, co tankowanie paliwa.

Problemem jest też sam sposób wytwarzania energii elektrycznej. W zdecydowanej większości wytwarzana jest ona w nieekologicznych elektrowniach wykorzystujących węgiel lub fuzję jądrową.

Silniki elektryczne to proste, a przy tym niezwykle wydajne konstrukcje. Choć istnieją od ponad 100 lat, dopiero na początku XXI wieku zdobyły popularność jako sposób napędu aut. Do ich popularyzacji niezbędny jest jednak rozwój technologii ładowania i obniżka kosztów produkcji akumulatorów. Obecnie bowiem to właśnie one są największą przeszkodą na drodze do popularyzacji ekotransportu.