Как устроен электромобиль?

В этом тексте я попробовал сфантазировать как мог бы быть устроен абстрактный электромобиль? Что у него должно быть внутри и как агрегаты автомобиля соединено в единую систему между собой? Иначе говоря какова архитектура электромобиля?

Инфу пришлось добывать из видеоуроков на YouTube и с флаеров сайтов производителей электро-деталей.

Попробуем понять какой путь проходит электричество начиная от зарядной розетки заканчивая колесами автомобиля.

Когда речь идет об архитектуре чего-лило, то тут есть 2 способа. Либо объяснять всё словами либо рисовать картинку. В этом вопросе я предпочитаю следовать английской пословицы

Картинка стоит тысячи слов

Поэтому я скомпоновал схему анатомии электромобиля.

Итак, вот схема электромобиля так как я её себе представляю. Понятное дело, что схему надо рассматривать не на листочке A4, а в специальном редакторе векторной графики с увеличением и со слоями. Если кому-то нужен исходник схемы в *.svg, то пишите в личку.

Каждый агрегат электрокара: контроллер зарядки, BMS, инвертор, ABS, ESP, BCU, это, в сущности, устройства на микроконтроллерах. В электромобиле нет ничего механического кроме редуктора на оси двигателя. А мощные процессоры там максимум только в HMI для просмотра видео. Видимо поэтому электромобили долгое время не появлялись так как до 1980х не было элементной базы для управления ключами инверторов.

Теперь посмотрим под увеличением конкретные места.

Контроллер заряда
Как известно, есть быстрая зарядка постоянным током, а есть медленная от переменного тока. Подозреваю, что выбор режима зарядки происходит по интерфейсу передачи данных по проводам питания PLC.

Батарея

Батарея для электрического автомобиля это сотни последовательно соединенных аккумуляторных батареек как в фонариках по 4,2V каждая. За состоянием всей батарей следит плата Battery management system (BMS). Она следить за напряжением, током, температурой, заботится об охлаждении и нагревании батареи, может разрядить перезаряженную батарею, договориться с зарядной станцией по PLC и прочее.

Инвертор (Spiner)

Инвертор это по сути переходник постоянного тока в переменных ток. Он вырабатывает модулированный синусоидальный ток необходимый для вращения мотора. Так как в инверторе очень часто переключаются силовые транзисторы, то инвертор также может работать в режиме нагревателя.
К контроллеру инвертора подключена педаль газа. Если все CAN устройства зависнут, то автомобиль хоть как -то сможет ездить.

Двигатель

Для вращения в электромобилях используют трехфазный индукционный мотор. Он работает от переменного тока. Обычно рядом с мотором редуктор. Это нужно для увеличения крутящего момента на колесах.

Интерфейс управления (HMI)

За автомобилем надо как-то наблюдать. Для этого есть сенсорный экран и приборная панель. Эти приборы берут инфу из CAN шины. Часто есть мобильное приложение и за параметрами можно следить по BLE. Можно вообще подключиться к CAN и посмотреть какие там циркулируют пакеты в Win приложении.

Рулевая рейка

Для поворота колес нужен высокий момент и малые скорости. Как известно высоким моментном на малых скоростях обладают шаговые двигатели. Подозреваю, что именно он там и работает. Также на каждом мосту есть механических дифференциал для того чтобы колеса не проскальзывали на поворотах.

Периферия

В автомобиле целая куча всяких разных мелких электроприборов: фары, замки, стеклоподъемники, дворники, люки. Для управления ими ставят отдельные контроллеры. Обычно их называют Body Control Units (BCU).

В основном всё блоки соединены такими интерфейсами как CAN, LIN, K-LIne, 100Base-T1, A2B, FPD-Link, MOST, FlexRay.

Вот реестр с подборкой тех самых видеоуроков на основе которых я нарисовал эту схему

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1HzHsyG8cG1KPZ-hdft00t4bIOhEh8uNdQpHdTqr6orQ/edit#gid=0

Вывод

По сравнению с двигателями внутреннего сгорания в электромобиле деталей мало. Всё выглядит просто. Допускаю, что в настоящих электромобилях всё несколько сложнее. Особенно в гиперкарах по 2mEUR.

Тут же нет ADAS, парковочных видеокамер. Также я не отражал на схема автомобильные игрушки как мультимедиа системы на задних сиденьях, имитация рычащего мотора из бутафорской выхлопной трубы, сервопривод антикрыла, подогрев стаканчиков, моторы открытия люков, авто лебётки и пр.

Если вам есть, что добавить, то пишите в комментариях.

В автомобильной технике как негде очень много акронимов. Вот небольшой словарь для понимания автомобильных схем.

Links

https://www.youtube.com/watch?v=QfYKmYewKac
https://pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/dvigatel-elektromobilya
https://bigmantova.com/electric-vehicle-block-diagram
https://www.rimac-technology.com/en/product-categories/battery-technology
https://www.koenigsegg.com/inverters
https://elements.arrival.com
https://habr.com/ru/company/leader-id/blog/544078/
https://habr.com/ru/post/552888/
https://habr.com/ru/post/551750/
https://habr.com/ru/company/npf_vektor/blog/371749/
https://habr.com/ru/company/itelma/blog/508178/
https://habr.com/ru/company/npf_vektor/blog/389793/