طراحی و اصول ساخت خودروهای الکتریکی

[mamadshumakher]

به نام ایزد منان.
طبق قول هایی که داده بودم (دوستان در جریان هستن) قرار شد تاپیکی ایجاد شود که بتوانیم درباره ی خودروهای الکتریکی بحث و تبادل نظر کنیم تا دانش تئوری و فنی خود را درباره ی تکنولوژی این وسیله ی پر کاربرد بالا ببریم.
قبل از هر چیز بهتره بیان کنم که هدف ما در این قسمت فقط بحث در مورد قوای محرکه ی خودروهای الکتریکی هست.یعنی هر انچه که باعث میشه یک خودروی الکتریکی حرکت کنه.پس مباحثی درباره ی طراحی بدنه ,طراحی شاسی,سیستم تعلیق,و ... در این تاپیک جایی ندارد.بعد از اینکه توانستیم اطلاعات کاملی درباره ی بخش های الکتریکی خودرو کسب کنیم بخش ای دیگر رو هم بررسی خواهیم کرد.البته به شرط همکاری دوستان و تمام نخبه های سایت.امیدواریم این تاپیک سر منشا حرکتی بزرگ باشد.
بحث را از یک سری اطلاعات اصلی و اجمالی شروع میکنیم تا برسی کنیم که بحث تخصصی را روی چه بخشی متمرکز کنیم.

اساس کار يک اتومبيل الکتريکي



قلب يک ماشين الکتريکي ترکيبي از اين سه تجهيز است:
موتور الکتريکي - کنترلر موتور - باتري ها


حال با توجه به شکل به عملکرد هر يک از اجزا مي پردازيم. کنترلر توان لازم را از باتري مي گيرد و آنرا به موتور مي رساند. پدال گاز در حقيقت يک پتانسيومتر (مقاومت متغيير) است که از طريق آن سيگنالي معادل مقدار توان لازم براي کنترلر ارسال مي شود و کنترلر از اين طرق مي فهمد که چه ميزان توان بايد به موتور برساند. وقتي که اتومبيل در حالت سکون قرار دارد کنترلر مي تواند توان موتور را به صفر برساند يا زمانيکه در حال شتاب گيري هستيد بيشترين توان را به موتور برساند. وقتي که کاپوت يک اتومبيل الکتريکي را بالا مي زنيد اولين چيزي که خود نمايي مي کند کنترلر است چيزي مانند آنچه در شکل زير مي بينيد

موتور اتومبيل الکتريکي يا برقي

پتانسيومتر ها چون به کنترلر فرمان مي دهند چه ميزان توان به موتور برسانند از نظر ايمني اتومبيل اهميت زيادي دارند فکر کنيد زمانيکه با اتومبيل خود از آرامي در محلي که کودکان رفت آمد مي کنند عبور مي کنيد چه اتفاقي مي افتد اگر ناگهان موتور اتومبيل شما دور بگيرد و با ناکهان شروع به شتاب گرفتن بکند. براي اين منظور از دو پتانسيومتر استفاده شده است که هر کدام به صورت مجزا سيگنال فرمان را به کنترلر صادر مي کنند و در صورتي که مقادير آنها با هم متفاوت باشد کنترل متوجه مي شود مشکلي براي پدال گاز يا همان پتانسيومتر پيش آمده است و اتومبيل از کار خواهد افتاد.
دو نوع پيشرانه براي اتومبيل ها الکتريکي مي تواند وجود داشته باشد که DC و AC در اتومبيل هاي الکتريکي DC فهم اصول کار کنترلر ساده است فرض کنيد اتومبيل الکتريکي DC ما داري 12 باتري 12 ولت است که به صورت سري به هم متصل شده اند بنابراين ولتاژ مجوعه باتري ها مي شود 144 ولت که اين ولتاژ به صورت کنترل شده به موتور مي رسد.

کنترلر DC در حقيقت يک کليد قطع و وصل بسيار سريع الکترونيکي است که با فرکانس بالا ولتاژ باتري را قطع و وصل مي کند و اصطلاحاً پالس مربعي با فرکانس متغيير توليد مي کند حال هر چه زمان هاي قطع بيشتر باشد متوسط ولتاژ خروجي کمتر خواهد بود و قدرت کمتري به موتور مي رسد و معکوس آن هم صادق است يعني با افزايش زمان هاي وصل مي توان قدرت بيشتري به موتور رساند. مثلاً اگر بخواهيد موتور در 25 درصد قدرت خود کار کند بايد در 25 درصد زمان کليد وصل باشد و 75 درصد از اين زمان کليد قطع باشد.
سرعت اين قطع و وصل ها بسيار بالاست چون باعث سر و صدا و لرزش موتور مي شود بنابراين فرکانس آنرا بالا مي برند تا از محدوده شنوايي انسان ها خارج شود. يک کنترلر معمولا در هر ثانيه 15000 بار برق باتري را قطع و وصل مي کند

در يک موتور AC کار کمي پيچيده تر است اما اساس کار مشابه است. در اتومبيل ها الکتريکي AC کنترلر ولتاژ DC را از باتري دريافت مي کند و آنرا به ولتاژ AC يا همان موج سينوسي تبديل مي کند. مرحله اول کار دقيقاً مانند اتومبيل هاي DC است يعني کنترلر ولتاژ DC را از باتري ها دريافت مي کند و با قطع و وصل سريع ولتاژ متوسط آنرا کنترل مي کند ولي کار ديگري که انجام مي دهد تغيير پلاريته است که براي فرکانس 60 هرتز اين کار 60 بار در ثانيه انجام مي شود. براي اين کار به 6 عدد ترانزيستور قدرت احتياج است در حاليکه در کنترل DC فقط به يک نيمه هادي نياز بود.