Ciężko jest sobie to wyobrazić, ale pierwszy pojazd elektryczny ujrzał światło dzienne jeszcze w XIX wieku. Był to pojazd przypominający powóz posiadający duże, wąskie, szprychowe koła. Przez cały XX wiek wielu inżynierów i ekspertów z branży motoryzacyjnej próbowało wyprodukować samochód elektryczny, który byłby w stanie konkurować z samochodami wyposażonymi w silniki spalinowe. Dopiero w XXI wieku nastąpił przełom i wzrosła popularność samochodów elektrycznych. Warto dowiedzieć się czegoś więcej na temat różnic pomiędzy nimi, a tradycyjnymi samochodami.
Jeśli chodzi o różne istotne informacje związane z pojazdami elektrycznymi, warto zwrócić uwagę na poniższe kwestie:
- akumulator to najdroższy element wyposażenia pojazdu o zasilaniu elektrycznym,
- sprawność silnika elektrycznego jest dużo większa w porównaniu ze spalinowym, a wysoki moment obrotowy takiej jednostki jest dostępny już od 0 km/h,
- serwis pojazdów elektrycznych jest tańszy w porównaniu ze spalinowymi, ale mechanik zajmujący się takimi działaniami powinien dysponować specjalnymi uprawnieniami.
Nadwozie w samochodach elektrycznych
W latach 90. XX wieku producenci próbowali przystosowywać swoje pojazdy seryjne do elektrycznego napędu. Eksperymenty takie były przeprowadzane przez Włochów we Fiatach Panda i Seicento, Francuzów w Renault Clio, Peugeot 106 i Citroenie Saxo oraz Japończyków w Toyotach Rav4. Akumulatory umieszczane były w podwoziu, bagażniku, komorze silnika lub między fotelami. Obecnie znaczną większość pojazdów elektrycznych produkuje się całkowicie od podstaw jako auta na prąd i są one odróżniane od pozostałych oferowanych samochodów.
Trzeba jednak być dużym fanem i znawcą motoryzacyjnych nowinek technicznych, aby rozpoznać pojazd elektryczny na pierwszy rzut oka. Z zewnątrz jest to po prostu zwykły samochód. Czasami o fakcie, że mamy do czynienia z pojazdem elektrycznym może świadczyć zabudowana, gładka osłona głowicy, pełne felgi oraz wąskie opony mające na celu oszczędzanie energii. Koncernom motoryzacyjnym zależy na osiągnięciu dobrej aerodynamiki, która zmniejsza zużycie prądu i zwiększa zasięg auta.
Przykładami pojazdów przystosowanych do napędu elektrycznego są modele Volkswagen e-Golf albo Smart.
Silnik elektryczny i "przekładnia"
W autach elektrycznych najczęściej wykorzystywany jest jeden silnik elektryczny, natomiast w pojazdach z napędem na cztery koła, przystosowanych do cięższych zadań, stosowane są dwa silniki. W takiej konstrukcji każdy z silników napędza jedną oś. Wysoka sprawność silnika elektrycznego sprawia, że jest on w stanie zamienić nawet 99% otrzymanej energii na energię mechaniczną.
Istotną cechą silnika elektrycznego jest jego wysoki moment obrotowy dostępny w szerokim zakresie pracy silnika. Utrzymuje on moc przy kilkunastu tysiącach obrotów na minutę. To sprawia, że pojazd elektryczny jest w stanie silnie przyspieszyć przy dowolnej prędkości. Ma to istotny wpływ na ułatwienie jazdy miejskiej i wykonywanie różnych czynności, takich jak włączanie do ruchu albo wyprzedzanie. Trzeba też pamiętać o tym, że elektryczne silniki są prostsze w budowie od spalinowych i bardziej niezawodne.
W samochodach elektrycznych nie używa się zwyczajnej skrzyni biegów, tylko mechanizm różnicowy współpracujący z przekładnią redukcyjną. Za sterowanie całością oczywiście odpowiada komputer, który decyduje o rozdzielaniu momentu obrotowego, jeśli auto dysponuje napędem na wszystkie koła.
Samochody elektryczne wymagają ładowania
Akumulatory w samochodach elektrycznych
Baterie pojazdów elektrycznych umieszcza się pod ich podłogami. Ich dolna część jest zabezpieczana przez aluminiową albo stalową osłonę podwozia, podczas gdy góra posiada obudowę chroniącą przed wodą i zanieczyszczeniami. W czasie wypadku taka obudowa odkształca się w sposób przyjęty przez inżynierów.
W pojazdach elektrycznych wykorzystywanych jest kilka typów akumulatorów. Zwykle są to akumulatory litowo-jonowe, które pod względem budowy są podobne do baterii w laptopach i telefonach komórkowych. Japońscy producenci w swoich pojazdach hybrydowych stosują jednak akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych.
Mocną stroną takich rozwiązań jest przystępna cena i szybkie oddawanie zmagazynowanej energii. Ponadto wiele firm prowadzi prace powiązane z bateriami litowo-polimerowymi, które mogą zachować taką samą pojemność, mniejszy rozmiar, ale też większą podatność na uszkodzenia.
Budowa akumulatora obejmuje jego podział na cele magazynujące energię i często ich naprawa jest możliwa poprzez dokonanie wymiany cel, które uległy uszkodzenie. W hybrydach plug-in bateria charakteryzuje się pojemnością do około 4 kWh, natomiast w elektrycznych modelach SUV (np. Audi e-tron lub Jaguar I-Pace) ta pojemność to 100 kWh. Akumulator jest najdroższym elementem pojazdu elektrycznego. Jego stan jest uzależniony od elektroniki kontrolującej proces chłodzenia w czasie rzeczywistym. Warto pamiętać, że akumulatory mogą się nagrzewać w wyniku intensywnej pracy lub ładowania.
Zawieszenie, układ kierowniczy i klimatyzacja pojazdów elektrycznych
W tym przypadku różnice pomiędzy autami elektrycznymi, a tradycyjnymi są niewielkie. W celu ograniczenia kosztów produkcji, koncerny wykorzystują te same komponenty co w odpowiednikach spalinowych. W droższych elektrycznych modelach SUV można znaleźć zawieszenie pneumatyczne (np. w Audi e-tron). Zarówno w autach spalinowych, jak i elektrycznych stosowane jest elektryczne wspomaganie kierownicy.
Zjawisko rekuperacji sprawia, że hamulce w samochodach elektrycznych ulegają wolniejszemu zużyciu w porównaniu z tradycyjnymi autami. Większość modeli na prąd dysponuje kilkoma stopniami rekuperacji, a umiejętna jazda sprawia, że stosowanie hamulców jest bardzo często niepotrzebne. Czasami tarcze hamulcowe w takich autach wymienia się nie ze względu na ich zużycie tylko z powodu ich zardzewienia.
W samochodach elektrycznych tradycyjna klimatyzacja, pobierająca dużo prądu, jest zastępowana przez pompy ciepła. Magazynują one energię, która jest następnie oddawana po to, aby ogrzewać lub chłodzić wnętrze samochodu.
Co warto wiedzieć o serwisowaniu aut elektrycznych?
Za wyjątkiem akumulatorów i elementów elektronicznych odpowiedzialnych za sterowanie, konstrukcja pojazdów elektrycznych jest prosta. Brakuje w nich silników spalinowych, których problemami są nieszczelności oraz w których konieczne jest okresowe wymienianie rozrządu, olejów, świec i filtrów. Ze względu na mniejsze skomplikowanie konstrukcji, przeglądy takich aut są tańsze w porównaniu z pojazdami spalinowymi.
Jeśli chodzi o serwisowanie zawieszenia, układu elektrycznego 12V i wyposażenia kabiny, praktycznie każdy warsztat będzie w stanie poradzić sobie z takimi zadaniami. W przypadku przeglądu elementów pod wysokim napięciem, konieczne jest posiadanie uprawnień Stowarzyszenia Elektryków Polskich (SEP) do 1 kW. Komponenty, które pracują pod wysokim napięciem posiadają pomarańczowe oznaczenia.
Po lewej - samochód elektryczny, po prawej - samochód spalinowy
O czym jeszcze warto pamiętać?
Stopień hałasu
Samochody elektryczne pracują dużo ciszej, między innymi ze względu na mniejszą liczbę części w porównaniu z odpowiednikami spalinowymi. Rezygnacja z silników spalinowych oznacza, że miasta będą coraz mniej zanieczyszczone i hałaśliwe. To z kolei wpływa korzystnie na zdrowie mieszkańców. Z drugiej strony brak wydawania głośnych dźwięków może być groźny dla pozostałych uczestników ruchu drogowego, którzy mogą po prostu nie usłyszeć nadjeżdżającego auta. Producenci pojazdów elektrycznych pracują więc nad tym, aby pojazdy elektryczne wydawały stosowne sygnały, na przykład w czasie przyspieszania.
Masa pojazdu i jego przyśpieszenie
Trzeba dodać, że samochody elektryczne są dużo cięższe od modeli spalinowych. Jest to spowodowane między innymi wbudowanymi akumulatorami. Rozwiązaniem problemu może być wprowadzenie limitów masy.
Warto pamiętać o tym, że silniki elektryczne są w stanie szybciej przesyłać moc do kół. Oznacza to, że oferują one znacznie lepsze przyspieszenie w porównaniu z autami spalinowymi. Oznacza to, że ich użytkownicy będą musieli przyzwyczaić się do szybszego osiągania konkretnych prędkości.