W obecnych czasach powietrze jest bardzo zanieczyszczone przez spaliny wydzielane przez samochody. Z tego powodu przyszłością motoryzacji stały się samochody elektryczne lub hybrydowe. Wyposażone są one w silniki elektryczne, które mają zmniejszyć ilości zanieczyszczeń. Działają one najczęściej wyłącznie na prąd, jednak w hybrydach są one połączone z silnikiem spalinowym. Budowa silników elektrycznych nie jest zbyt skomplikowana. Jak więc działają silniki elektryczne i jakie posiadają zalety?
Jak działają silniki elektryczne w samochodach?
Jeśli chodzi o silniki spalinowe, to każdy producent oferuje swoją własną konstrukcję i różne rozwiązania i technologie. W przypadku silników elektrycznych każdy z nich działa w dość podobny sposób. Napęd jest najczęściej umieszczony bezpośrednio w silniku, ale czasami jest połączony z nim trzema przewodami fazowymi. Przepływ prądu w silniku oraz przemiany elektrodynamiczne są przez niego zmieniane na obroty, a one wytwarzają ruch mechaniczny, który umożliwia poruszanie się samochodu. Silniki elektryczne montuje się na tylnej oraz przedniej osi. W przypadku napędu na tył, moment obrotowy jest najlepiej rozdysponowany. Wadą takiego rozwiązania jest jednak fakt, że będziemy posiadać ograniczone miejsce w bagażniku. Niektóre modele mają natomiast silniki, które napędzają zarówno przód, jak i tył. Sprawia to, że samochód jest szybki i pewny w prowadzeniu. Najważniejszą częścią silnika elektrycznego jest natomiast bateria, która działa w taki sam sposób, jak bak na paliwo. Ponieważ baterie są ciężkie i duże, są montowane do podłogi nadwozia. Takie położenie pozwala na rozłożenie ich masy równomiernie. Silniki elektryczne wyróżniają się także dość prostą konstrukcją, która sprawia, że jest on mało awaryjny. Ładowanie silników również nie należy do skomplikowanych, gdyż wygląda to podobnie, jak w przypadku silników spalinowych.
Na co zwracać uwagę przy kupnie silnika elektrycznego do samochodu?
Wybór silników elektrycznych zdecydowanie różni się od silników spalinowych. Klienci muszą bowiem zwracać uwagę nie na osiągi i możliwości napędu, ale na jego zasięg. Jest to bardzo istotne, gdyż jeśli bateria w samochodzie elektrycznym się wyczerpie, dalsza jazda na silniku spalinowym nie będzie możliwa. Jest to możliwe jedynie w samochodach hybrydowych.
Jak mówi specjalista z firmy elektrycznenapędy.pl: ,,W silnikach spalinowych bardzo ważne jest spalanie, natomiast w elektrycznych najbardziej liczy się pojemność baterii. Wyraża się ją w kilowatogodzinach na 100 km."
Samochody dostępne obecnie na rynku wyróżniają się różną pojemnością. Niektóre z nich posiadają baterie z pojemnością 30, a niektóre nawet 100 kWh. Warto jednak pamiętać, że im większa ilość kilowatogodzin, tym większy zasięg posiada samochód.
Silniki hybrydowe i elektryczne. Co warto o nich wiedzieć?
Na co zwracać uwagę przy zakupie samochodów z napędami alternatywnymi?
Za moc silników spalinowych odpowiadają cylindry, konie mechaniczne oraz pojemność skokowa. A jakie parametry silnika są najważniejsze w przypadku napędów elektrycznych lub hybrydowych? Tłumaczymy.
Samochody z silnikami hybrydowymi nie są już nowinką zarezerwowaną dla marek premium. Niemal każdy producent ma w swojej ofercie przynajmniej jeden model z takim napędem.
Auta hybrydowe bez problemu kupisz też z rynku wtórnego. Zobacz, jakie modele znajdziesz w ofercie Master1.pl
Chcesz wiedzieć, czy opłaca się kupować używaną hybrydę? Szczegółową odpowiedź na to pytanie znajdziesz w tym poradniku.
No i są też auta elektryczne, które wjeżdżają na polskie ulice powoli, ale z czasem będzie ich coraz więcej.
Silniki alternatywne to wciąż zagadka dla wielu kierowców. Czy w ich przypadku należy kierować się liczbą koni mechanicznych pod maską? Jak ocenić moc silnika w przypadku aut elektrycznych, jeśli pojemność skokową zastąpiła moc elektryczna?
Tego dowiesz się z naszego poradnika. Wyjaśniamy w nim:
jak działa napęd hybrydowy,
jakie są rodzaje hybryd,
jakie są podstawowe parametry silników hybrydowych i elektrycznych,
jak obliczyć moment obrotowy auta z silnikiem elektrycznym,
jakie są standardowe pojemności baterii w autach elektrycznych.
Jak działa napęd hybrydowy?
W największym skrócie: napęd hybrydowy to wspólna praca benzyny i prądu.
Silnik elektryczny wspiera silnik spalinowy podczas ruszania i przyspieszania. Napęd hybrydowy umożliwia ruszanie przy użyciu wyłącznie motoru elektrycznego. A także pokonywanie niewielkich odległości przy prędkościach miejskich bez udziału jednostki benzynowej.
Jakie są rodzaje hybryd?
Na rynku znajdziesz różne rodzaje napędów tego typu.
Klasyczny napęd hybrydowy
Najpopularniejszy rodzaj. Polega na połączeniu dwóch silników: elektrycznego i spalinowego, które mogą pracować szeregowo lub równolegle.
Hybryda typu plug-in
Napęd typu plug-in pozwala ładować silnik elektryczny za pomocą wtyczki. Tak jak w przypadku aut elektrycznych.
Miękka hybryda
W autach z układem mild hybrid pierwsze skrzypce gra silnik spalinowy. Elektryczny pełni rolę alternatora i rozrusznika. Oznacza to, że samochód jest napędzany elektrycznie tylko przy ruszaniu i w początkowych prędkościach.
Jak analizować parametry techniczne silnika hybrydowego?
Skąd masz wiedzieć, że wybrany model z napędem hybrydowym zapewni dynamiczną jazdę i „wykręci” dobre osiągi?
Możesz kierować się parametrami silnika benzynowego. Takimi jak:
cylindry: zapewniają dynamikę, ale i oszczędną jazdę.
konie mechaniczne: odpowiadają za moc silnika.
pojemność skokowa: ma wpływ na moc silnika, prędkość maksymalną oraz wysokość momentu obrotowego.
Chcesz poznać więcej szczegółów. Znajdziesz je w poradniku: Podstawowe parametry silnika. Co warto nich wiedzieć.
A co z silnikiem elektrycznym? Czy jego parametry możesz całkowicie pominąć? Niezupełnie.
Jak już wiesz, samochody hybrydowe wyposażone są w dwa silniki: spalinowy i elektryczny. A to wprowadza pewne zamieszanie w danych technicznych.
Analizując parametry samochodów hybrydowych spotkasz się z pojęciem moc systemowa.
Zanim wyjaśnimy, co ono oznacza, musisz poznać dwa pokrewne terminy:
Moc maksymalna: największy iloczyn momentu i obrotów występujący w całym zakresie prędkości obrotowej silnika. Moc sumaryczna: suma maksymalnej mocy obu silników.
Co to jest moc systemowa samochodu hybrydowego?
To moc maksymalna samochodu wyposażonego w więcej niż jeden silnik. W przypadku hybryd to silnik spalinowy i elektryczny. Z tym, że to dwie zupełnie inne jednostki napędowe.
Silnik benzynowy osiąga maksymalną moc przy 5000 obr./min, a silnik elektryczny przy 3000 obr./min.
W praktyce oznacza to, że silnik elektryczny generuje swoje maksimum w niskich i średnich prędkościach obrotowych, a silnik benzynowy w wysokich.
Dlatego nie możesz sumować ich mocy maksymalnych, aby poznać maksymalną moc całego systemu.
Na przykład, silnik benzynowy osiąga moc 72 kW, natomiast elektryczny 53 kW. Moc układu to nie 125 kW, a jedynie 90 kW.
Brzmi skomplikowanie? Nie musisz tego wszystkie wiedzieć. Pamiętaj jedynie, że moc maksymalna hybrydy to moc systemowa, a nie moc sumaryczna.
Parametry techniczne samochodów z napędem elektrycznym
Przeglądając portale ogłoszeniowe z samochodami elektrycznymi zauważysz na pewno brak informacji o parametrach technicznych silnika.
Jak w takim razie ocenić, czy dany model będzie zwinny i dynamiczny?
Możesz kierować się liczba koni mechanicznych, tak jak w przypadku napędów tradycyjnych i hybrydowych.
I nie martw się, że „elektryki” nie zapewnią Ci adrenaliny podczas jazdy. Tak było może jeszcze kilka lat temu. Teraz na rynku znajdziesz modele bezemisyjne z przyspieszeniem na poziomie samochodów sportowych.
Na przykład, Tesla Model S ma pod maską 762 KM. Do „setki” przyspiesza w zaledwie 2,4 s. I to wcale nie jest wyjątek:
Jaguar I-Pace: 400 KM, do 100 km/h przyspiesza w 4,7 s,
Hyundai Kona Electric: 204 KM, do 100 km/h przyspiesza w 7,6 s. (najmocniejsza wersja tego modelu),
Audi e-Tron: 408 KM, do 100 km/h przyspiesza w 5,6 s.
A co zasięgiem auta elektrycznego?
W przypadku aut elektrycznych dynamika jazdy to nie wszystko. Kluczowy w ich przypadku jest zasięg, który zależy od pojemności baterii.
Bateria o pojemności 35 kWh pozwoli przejechać ok. 200 km. To jedna z mniejszych baterii na rynku.
Najczęściej spotkasz się z bateriami o pojemności:
39,2 kWh – zasięg do ok. 300 km,
64 kWh – zasięg do ok. 450 km.
W tej chwili na rynku znajdziesz również samochody elektryczne o zasięgu 500 kilometrów. Na razie tylko w autach premium oraz SUV-ach.
Jest jeszcze jedna kwestia: żywotność baterii.
Co ile lat trzeba wymienić baterię w aucie elektrycznym?
Bez obaw. Bez wymiany baterii przejdziesz od 240 do 300 tys. kilometrów. Jeżeli rocznie pokonujesz ok. 20 tys. km, to auto elektryczne posłuży Ci ponad 10 lat. Czyli podobnie, jak w przypadku samochodów z silnikami spalinowymi.
Zastanawiasz się, ile kosztują nowe lub używane samochody z hybrydowe i elektryczne. Zobacz, jakie modele znajdziesz w ofercie Master1.pl
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.