چرا چهار چرخ محرک برد خودروهای الکتریکی را کاهش می دهد؟?

کاهش برد در هنگام استفاده از سیستم چهار چرخ متحرک (AWD) در وسیله نقلیه الکتریکیس (EVs) را می توان به چندین عامل مرتبط با طراحی سیستم نسبت داد, وزن, مصرف انرژی, و راندمان مکانیکی. در حالی که سیستم های AWD کشش بهتری را ارائه می دهند, جابجایی, و عملکرد, این مزایا به قیمت افزایش انرژی مورد نیاز است. در زیر, ما دلایلی را بررسی می کنیم که چرا AWD محدوده خودروهای برقی و معاوضه های مهندسی را کاهش می دهد..

1. افزایش وزن خودرو

1.1 اجزای اضافی

سیستم های AWD به قطعات اضافی نیاز دارند, مانند:

• موتورهای الکتریکی اضافی: اکثر خودروهای الکتریکی AWD از یک موتور الکتریکی برای هر محور استفاده می کنند. این به وزن کلی خودرو می افزاید.
• قطعات پیشرانه: مواردی مانند موارد انتقال, میل های محرک, و دیفرانسیل ها به وزن اضافی در سیستم های AWD مکانیکی کمک می کنند.

1.2 تاثیر وزن بر مصرف انرژی

• انرژی مورد نیاز: وسایل نقلیه سنگین تر برای شتاب گیری و حفظ سرعت به انرژی بیشتری نیاز دارند, تاثیر مستقیم بر محدوده.
• ناکارآمدی در ترافیک توقف و حرکت: در محیط های شهری, افزایش جرم منجر به مصرف انرژی بیشتر در هنگام شروع و توقف مکرر می شود.

2. تلفات مکانیکی و انرژی بالاتر

2.1 تلفات مکانیکی در پیشرانه

سیستم های AWD اغلب باعث اصطکاک و تلفات انرژی اضافی می شوند:

• اصطکاک در اجزای انتقال: گیربکس ها, دیفرانسیل ها, و میل های محرک مقاومت ایجاد می کنند, که حتی در هنگام رانندگی در حالت ثابت انرژی مصرف می کند.
• اتلاف حرارت: انرژی از دست رفته به عنوان گرما در اجزای مکانیکی باعث کاهش راندمان کلی سیستم می شود.

2.2 توزیع انرژی الکتریکی

در خودروهای برقی با تنظیمات دو موتوره:

• تقسیم انرژی: نیرو باید بین موتورهای جلو و عقب تقسیم شود, که نیاز به انرژی اضافی برای هماهنگی دارد.
• راندمان نابرابر: موتورهای الکتریکی در یک محدوده عملیاتی خاص بیشترین کارایی را دارند. کارکردن چندین موتور به طور همزمان گاهی اوقات می تواند آنها را به خارج از مناطق بازده بهینه خود سوق دهد.

3. افزایش تقاضای برق برای سیستم های AWD

3.1 توزیع توان ثابت

بسیاری از خودروهای برقی AWD از سیستم های تمام وقت AWD استفاده می کنند که در آن همه چرخ ها به طور همزمان نیرو دریافت می کنند.:

• قرعه کشی انرژی پیوسته: بر خلاف سیستم های AWD بر اساس تقاضا, AWD تمام وقت به طور مداوم انرژی بیشتری مصرف می کند, حتی زمانی که حداکثر کشش مورد نیاز نیست.
• نیازهای پایه قدرت بالاتر: حفظ قدرت به چرخ های متعدد، مصرف انرژی پایه را در حین رانندگی افزایش می دهد.

3.2 قابلیت های عملکردی پیشرفته

سیستم‌های AWD اغلب با استفاده از موتورهای الکتریکی پرقدرت، شتاب و هندلینگ عالی را ارائه می‌کنند:

• افزایش توان خروجی: استفاده از موتورهای قدرتمند برای دستیابی به عملکرد بالاتر منجر به مصرف انرژی بیشتر می شود.
• مدیریت توان پویا: سیستم های پیشرفته AWD به صورت پویا توزیع گشتاور را تنظیم می کنند, که می تواند به طور لحظه ای تقاضای انرژی را افزایش دهد.

4. تاثیر زمین و شرایط رانندگی

4.1 خارج از جاده یا شرایط نامطلوب

AWD به ویژه در محیط های چالش برانگیز سودمند است:

• زمین ناهموار: رانندگی روی برف, گل و لای, یا سنگریزه برای غلبه بر مقاومت و حفظ کشش به انرژی بیشتری نیاز دارد.
• سطوح شیبدار: سیستم های AWD اغلب در شیب ها عملکرد بهتری دارند, اما بالا رفتن از شیب نیاز به انرژی قابل توجهی دارد.

4.2 غلبه بر مقاومت هوا در سرعت های بالا

در رانندگی در بزرگراه:

• افزایش درگ آیرودینامیک: سرعت های بالاتر تاثیر مقاومت هوا را تقویت می کند, در صورت همراه شدن با افزایش توان مورد نیاز AWD، تلفات انرژی را تشدید می کند.

5. مدیریت انرژی و ملاحظات حرارتی

5.1 نرخ تخلیه باتری

عملکرد سیستم AWD معمولا سرعت تخلیه باتری را تسریع می کند:

• افزایش تقاضای فعلی: تامین برق چند موتور به طور همزمان نیاز به جریان بالاتری دارد, که باتری را سریعتر خالی می کند.
• افت ولتاژ: مصرف سریع انرژی می تواند به طور موقت ولتاژ باتری را کاهش دهد, کاهش کارایی.

5.2 تولید گرما در سیستم های AWD

پیکربندی های AWD اغلب گرمای بیشتری را به دلیل تولید می کنند:

• عملیات موتور: راه اندازی چندین موتور می تواند تولید گرما را افزایش دهد, نیاز به انرژی برای تامین انرژی سیستم های خنک کننده.
• مدیریت حرارتی باتری: گرمای بیش از حد از اجزای پیشرانه می تواند به مدیریت فعال حرارتی نیاز داشته باشد, تخلیه بیشتر باتری.

6. معاوضه های طراحی و چالش های کارایی

6.1 معماری خودرو

معماری خودروهای برقی AWD اغلب عملکرد و ایمنی را بیش از محدوده اولویت قرار می دهد:

• لاستیک با مقاومت غلتشی کم: در حالی که برای کارایی طراحی شده است, اینها ممکن است به طور کامل نیازهای انرژی اضافی سیستم های AWD را جبران نکنند.
• طراحی آیرودینامیک: سیستم های AWD اغلب نیاز به تغییراتی در قسمت زیرین خودرو دارند, به طور بالقوه افزایش کشش.

6.2 نرم افزار و بهینه سازی

تولیدکنندگان از نرم افزاری برای کاهش تلفات انرژی استفاده می کنند, اما محدودیت ها باقی می ماند:

• بردار گشتاور: سیستم‌های پیشرفته AWD که از بردار گشتاور برای جابجایی بهتر استفاده می‌کنند، ممکن است در طول تنظیمات سریع انرژی بیشتری مصرف کنند..
• حالت های AWD درخواستی: در حالی که برخی از خودروهای برقی به رانندگان اجازه می‌دهند برای کارآمدی به حالت دو چرخ متحرک سوئیچ کنند, بسیاری از مصرف کنندگان AWD تمام وقت را برای راحتی ترجیح می دهند, منجر به کاهش برد می شود.

7. انتظارات مصرف کننده و روند بازار

7.1 اولویت برای عملکرد

مصرف کنندگان اغلب خودروهای برقی AWD را برای عملکرد برتر خود انتخاب می کنند:

• شتاب و هندلینگ: AWD کشش و پایداری را بهبود می بخشد, به خصوص در مدل های با کارایی بالا.
• قابلیت تمام آب و هوا: خریداران در مناطقی با زمستان های شدید یا زمین های ناهموار، AWD را در اولویت قرار می دهند, ارزش گذاری ایمنی در محدوده.

7.2 آگاهی از تجارت

همانطور که فناوری EV تکامل می یابد:

• مدل های برد افزایش یافته: سازندگان در حال توسعه بسته‌های باتری بزرگ‌تر و سیستم‌های AWD کارآمدتر برای رفع نگرانی‌های محدوده هستند.
• آموزش مصرف کننده: بسیاری از مصرف کنندگان می دانند که مزایای AWD به قیمت کاهش برد به دست می آید و این مبادله را می پذیرند.

8. تلاش برای بهبود کارایی AWD در خودروهای برقی

8.1 مواد سبک وزن

استفاده از مواد سبک وزن پیشرفته در اجزای بدنه و پیشرانه به کاهش وزن اضافی مرتبط با سیستم های AWD کمک می کند..

8.2 توزیع برق هوشمندتر

سیستم های مدرن AWD به طور فزاینده ای کارآمد هستند:

• پیش بینی مصرف انرژی: سیستم هایی که AWD را فقط در صورت نیاز درگیر می کنند به صرفه جویی در انرژی کمک می کنند.
• بهبود راندمان موتور: پیشرفت در طراحی موتور و الگوریتم های کنترل عملکرد را بهینه می کند و تلفات را به حداقل می رساند.

8.3 نوآوری های فناوری باتری

پیشرفت های مداوم در فناوری باتری به جبران کاهش برد ناشی از AWD کمک می کند:

• چگالی انرژی بالاتر: باتری هایی که انرژی بیشتری ذخیره می کنند می توانند افزایش مصرف سیستم های AWD را جبران کنند.
• شارژ سریعتر: کاهش زمان توقف برای شارژ مجدد، تأثیر عملی کاهش برد را کاهش می دهد.

نتیجه گیری

محدوده کاهش یافته AWD وسیله نقلیه الکتریکیs در درجه اول به دلیل اضافه وزن است, ناکارآمدی های مکانیکی و انرژی, و افزایش تقاضای قدرت برای راندن هر چهار چرخ. در حالی که این عوامل چالش هایی را ایجاد می کنند, تولیدکنندگان از طریق مهندسی پیشرفته به آنها رسیدگی می کنند, نرم افزار بهبود یافته, و توسعه باتری های کارآمدتر. با وجود مبادلات دامنه, خودروهای برقی AWD به دلیل عملکردشان محبوب هستند, ایمنی, و تطبیق پذیری, آنها را به انتخابی قانع کننده برای بسیاری از رانندگان تبدیل می کند. همانطور که تکنولوژی همچنان در حال تکامل است, ما می‌توانیم انتظار داشته باشیم که خودروهای الکتریکی AWD آینده تعادل بهتری بین کارایی و قابلیت ایجاد کنند.