טכנולוגיה במיטבה: איך עובד רכב חשמלי?

כיצד פועל המנוע ועד כמה קשה לייצר ולתחזק אותו? איך משפיעות הסוללות על הבלמים ולמה רכב חשמלי סיני נחשב לאמין במיוחד? המדריך המלא שיסביר לכם איך עובד רכב חשמלי

 

מכונית חשמלית היא טכנולוגיה בשלה ומוכחת החוסכת זמן, הוצאות שוטפות, עוגמת נפש בתיקונים תכופים ומורידה בעשרות אחוזים את עלויות הנסועה למשפחה הישראלית. מומחי רכב טוענים כי הבעיה העיקרית עימה הוא הביקוש העצום, שרק הולך ועולה עם התייקרות הדלק – כשעוד ועוד ישראלים מבקשים להצטרף למהפכה. בשורות הבאות נכיר לכם איך עובד רכב חשמלי מבפנים, ונבין כיצד מתאפשרים החיסכון והנוחות הללו. 

איך עובד מנוע של רכב חשמלי? 

עיקרון הפעולה של רכב חשמלי נולד עוד ב-1834, כשפרופסור סיברנדוס סטרדינג מהולנד בנה דגם קטן של מכונית חשמלית – עוד לפני מכונית הבנזין הראשונה של קרל בנץ מ-1879. בעוד שמנועי בעירה פנימית נשענים על הצתת חומר דליק היוצרת פיצוץ זעיר שדוחף בוכנה, והתנועה הופכת מקווית לסיבובית באמצעות גל ארכובה מכני, מנוע חשמלי מבוסס על מגנטיות; מערך של סלילים דרכם עובר זרם חשמלי היוצרים שדה אלקטרומגנטי אל מול מערך המגנטים, והשינוי המתמיד בזרם –– מייצר סיבוב מתמשך. להלן רכיבי מערכת ההנעה החשמלית:

• מצבר  הנעה (Traction Battery): מספק את זרם החשמל למנוע. הטעינה האיטית של המצבר מתבצע דרך המטען (Onboard Charger) והטעינה המהירה ישירות מעמדת הטעינה. המצבר עשוי ליתיום. כיום קיימים כמה סוגי תרכובות.

• מטען (Onboard Charger): למטען ישנם מספר תפקידים:

• ממיר את זרם החילופין (AC) המגיע מעמדת הטעינה האיטית לזרם ישר (DC) לטעינת מצבר ההנעה.  אחראי על טעינת מצבר העזר (12V).  מעביר את הזרם (DC) המגיע מהמצבר לעבר יחידת בקרת המנוע החשמלי.

• מעביר את הזרם (DC) המגיע מיחידת בקרת המנוע למצבר ההנעה בעת רגנרציה.

• מצבר עזר (Auxilery Battery): מצבר העזר מספק מתח נמוך (12V)  ליחידות הבקרה ושאר המערכות והרכיבים הפועלים באמצעות מתח נמוך לרבות מולטימדיה, חלונות, נעילה מרכזית ומערכות חשמליות אחרות.

• מנוע חשמלי (EV Engine): מקבל זרם ממצבר ההנעה וממיר אותו לתנועה סיבובית המועברת לצירי הגלגלים דרך תמסורת.

• יחידת בקרת כוח (Power Control Unit): קובעת את עוצמת הזרם ותזמון סיבוב המנוע על מנת לשלוט במהירות הנסיעה ושינוי דפוסים שלה – כמו למשל, תוספת עוצמה בעליות.

איך כל אלו עובדים יחד? חשמל בזרם חילופין (AC) מועבר מהשקע למטען שבמכונית. שם עובר המרה לזרם ישר (DC) ומאוחסן במצבר ההנעה, בנסיעה – זרם חשמלי מועבר דרך יחידת בקרת הכוח אל המנוע החשמלי. השדה האלקטרומגנטי הנוצר במנוע גורם לתנועה סיבובית בקצב שעולה כשמאיצים.  כאשר מאיטים. כוח האינרציה הדוחף את הרכב, מסובב את הגלגלים אשר מסובבים את המנוע החשמלי. המנוע החשמלי הופך ממנוע לגנרטור שמייצר חשמל המועבר למצבר ההנעה לצורך טעינתו. ייצור זה של חשמל גורם להתנגדות לתנועה המסייעת בבלימת הרכב (רגנרציה).

הנעה זו מספקת יתרונות ברורים: המנוע פשוט לייצור ואמין לאין שיעור ביחס לזה של הבעירה הפנימית – מה שמפחית משמעותית בהוצאות התחזוקה. אין צורך בתיבת הילוכים שתטפל בדפוס העברת הכוח, אין מצמד, רצועות, צנרת ואלמנטים אחרים שמתבלים ויוצרים תקלות. ההנעה אף משפרת את חוויית הנהיגה: בזכות בקרה מתקדמת, כוח המנוע והמומנט זמינים לנהג בצורה מיידית ולכן, תגובת המנוע לדוושה מהירה מאי פעם.

לצד יתרונות אלה, מתקבלת נסיעה שקטה שאינה מזהמת וטווח הנהיגה כבר אינו מהווה חסם עם ההתקדמות בטכנולוגיות המצברים ופריסה הולכת וגדלה של עמדות חשמל ציבוריות.

איך מתבצע ייצור רכבים חשמליים? 

כלפי חוץ וגם בתוך תא הנוסעים אין הבדל בין מכונית חשמלית ורגילה – למעט ייתור הצורך בכונס אוויר מלפנים משום שמערכת הקירור עובדת בספיקה נמוכה יותר, וכך גם משתפר מקדם הגרר של הרכב. בתא המנוע התמונה שונה בתכלית: אין מנוע מלא בחלקים נעים, משאבות דלק, פילטרים ורכיבים אחרים המאפיינים מכוניות בנזין ודיזל.

לעומת זאת, מארז המצבר תופס מקום רב בתחתית השלדה, מה שמשנה את מרכז הכובד ואת משקל הרכב ומחייב בדיקות עומסים שונות. כמו כן, ההנעה החשמלית אמנם הרבה יותר פשוטה מכנית אך יותר מורכבת אלקטרונית: יותר חיישנים ויחידות בקרה המנהלות ומבקרות את פעולת המצבר והמנוע ועוד.

מסיבה זו ייצור רכב חשמלי אינו פשוט יותר מזה של רכב מסורתי ומצריך מומחיות רבה. יצרני רכב חשמלי סיני נחשבים למתקדמים ויעילים במיוחד, בין היתר בשל ההתמקדות בהנעה חשמלית כפעילות הדגל העיקרית. זאת לצד המומחיות שנצברה בשוק הסיני – מוביל עולמי באימוץ תחבורה חשמלית, מהסיבות העיקריות שאספקת רכב חשמלי סיני נוטה להיות מהירה משל רכב חשמלי אחר.

במה שונה האחזקה של רכב חשמלי? 

לרכב חשמלי כמו לכל רכב אחר יש מערכת בלמים, מערכת קירור, יחידת הפחתת מהירויות, ומערכת מיזוג הנדרשים לתחזוקה (החלפת נוזלים ומסנן מזגן) כמו כן, מערכת ההיגוי הצמיגים ושאר הרכיבים נדרשים לבדיקה כשההבדל העיקרי בין רכב חשמלי לרכב עם מנוע בעירה פנימית (בנזין, דיזל, היברידי) הוא בכך שאין מנוע בעירה פנימית המכיל מספר רב של חלקים נעים הנדרשים לתחזוקה והחלפה. 

בשל  ריבוי יחידות הבקרה המנטרות את פעולת הרכב מספקות  תמונה מדויקת של מצב המערכות לנהג ולמכונאי כאחד לעיתים מאפשרות בדיקה של הרכב החשמלי גם בבית הלקוח ולחסוך זמן יקר.

ככלל, הרכיב הרגיש יותר ברכב חשמלי הוא המצבר, אשר נדרש לוודא שהתפקוד של המערכות התומכות שלו (ניהול המצבר וקירור המצבר) תקין; יצרנים מגדירים טיפולים שנתיים או דו-שנתיים, ולעיתים גם בהתאם לקילומטראז' שעבר הרכב.

אילו טיפולים נדרשים ברכב חשמלי? 

התחזוקה השוטפת מצריכה בדיקה של מערכת הבלימה, ההגוי והצמיגים חשוב לבדוק גם את מצב מערכות הקירור של המצבר, היכולות להשפיע על הביצועים, ולוודא שיש די נוזל קירור. מערכת נוספת הזקוקה לטיפול תקופתי היא מיזוג האוויר. החלפת מסנן האוויר בזמן מבטיח אוויר נקי בתא הנוסעים ומסייע במניעה של היווצרות ריחות לא נעימים (למשל בקטריות) הבדיקות צריכות להתבצע בתדירות המוגדרת לרכב שברשותכם. לרוב, מרווחי הטיפולים במותגים החשמליים הם כמו בבנזין, וכל הבדיקות הללו מבוצעות בכל טיפול בכל סוגי הרכבים.

לסיכום, קל לראות מדוע לא מעט ישראלים החליטו להחליף את מכוניתם הישנה בכזו חשמלית, ומעדיפים הנעה חשמלית מלאה על פני פתרונות ביניים כרכב היברידי – בפרט בעידן שבו הדלק מתייקר וקיימת אי ודאות כלכלית. יותר ויותר מוסכים בארץ מחזיקים במומחיות הנדרשת, כדי לאפשר לכם ליהנות מנסיעה שקטה, בטוחה, זולה ואמינה לאורך שנים.