Zašto električna vozila proizvode glasnu buku pri malim brzinama?

Električno vozilos imaju tendenciju da generišu relativno značajnu buku tokom vožnje malim brzinama, a to se može pripisati nekoliko faktora koji razlikuju njihove radne mehanizme od onih kod tradicionalnih automobila.

Električno voziloPokreću ih električni motori, a rad ovih motora uključuje pretvaranje električne energije u mehaničku energiju preko kontrolera. Ovaj proces konverzije nije potpuno tih i stvara buku.

Kada regulator usmjerava tok električne energije na elektromotor, složene elektromagnetne interakcije se odvijaju unutar motora. Dok električna struja prolazi kroz zavojnice motora, stvara magnetno polje koje je u interakciji sa magnetnim poljem trajnih magneta (u slučaju motora sa trajnim magnetom) ili magnetno polje koje stvaraju drugi elektromagneti (u nekim drugim izvedbama motora). Ova interakcija uzrokuje rotaciju rotora motora, čime se električna energija pretvara u mehaničku energiju rotacije za pogon točkova.

Međutim, tokom ove konverzije, javljaju se razne fizičke pojave koje proizvode buku. Na primjer, brze promjene magnetnog polja mogu uzrokovati vibracije u komponentama motora. Ove vibracije se zatim mogu prenijeti na šasiju vozila i na kraju u kabinu, stvaranje zvučne buke. Dodatno, tok električne energije kroz zavojnice također može izazvati neke zvukove brujanja ili zujanja zbog elektromagnetnih efekata. Intenzitet ove buke može varirati ovisno o faktorima kao što su dizajn i kvalitet motora, preciznost kontrolera u regulaciji električne struje, i opterećenje motora.

U nekim slučajevima, ako motor nije pravilno dizajniran ili ako postoje greške u proizvodnji, nivoi buke mogu biti još izraženiji. Na primjer, ako izolacija oko zavojnica motora nije dovoljno kvalitetna, može dovesti do električnog luka ili curenja, što može stvoriti dodatnu buku i potencijalno utjecati na performanse i vijek trajanja motora.

Električno voziločesto koriste tehnologiju direktnog pogona, gdje električni motor direktno pokreće kotače bez posredovanja tradicionalnih komponenti prijenosa kao što su prijenos i kvačilo koji se nalaze u konvencionalnim automobilima. Iako ovaj dizajn pojednostavljuje pogonski sklop i može ponuditi određene prednosti kao što su poboljšana efikasnost i glatkija isporuka snage, to također donosi neke izazove u smislu stvaranja buke.

Eliminacijom menjača i kvačila, motor je potreban da podnese veće opterećenje. U tradicionalnom vozilu, mjenjač i kvačilo pomažu u prilagođavanju odnosa okretnog momenta i brzine između motora i kotača, omogućavajući motoru da radi u optimalnom rasponu brzina i opterećenja. Međutim, u električnom vozilu sa direktnim pogonom, motor se mora direktno prilagoditi različitim zahtjevima kotača, bilo da se radi o ubrzanju, usporavanje, ili održavanje konstantne brzine.

Ovo povećano opterećenje motora može dovesti do većeg nivoa buke. Kada je motor pod većim opterećenjem, unutrašnje komponente doživljavaju veći stres i trenje. Na primjer, ležajevi unutar motora će možda morati izdržati veću silu, što može uzrokovati da stvaraju više buke dok se rotiraju. Rotor i stator motora također mogu doživjeti povećane magnetske sile i mehaničke interakcije pod većim opterećenjima, što rezultira dodatnim vibracijama i bukom.

Štaviše, sistemu direktnog pogona možda nedostaju neke karakteristike prigušenja i izolacije koje su prisutne u tradicionalnim pogonskim agregatima. U konvencionalnom vozilu, mjenjač i kvačilo, zajedno sa pripadajućim komponentama, mogu djelovati kao puferi za apsorpciju i raspršivanje nekih vibracija i buke koju stvara motor. U električnom vozilu sa direktnim pogonom, ove vibracije i buka iz motora se direktnije prenose na karoseriju vozila i kabinu, doprinosi ukupnom nivou buke.

Drugi faktor koji doprinosi relativno glasnoj buci električnih vozila pri malim brzinama je velika brzina rotacije pri kojoj električni motor treba da radi. Kada se vozilo kreće malom brzinom, točkovi se okreću relativno sporo. Međutim, za održavanje potrebne snage za nesmetano kretanje vozila, električni motor često mora da se okreće mnogo većom brzinom rotacije.

To je zato što se odnos između brzine motora i brzine vozila razlikuje od onog u tradicionalnom vozilu sa mjenjačem. U konvencionalnom vozilu, mjenjač može podesiti brzinu i obrtni moment snage motora kako bi odgovarao zahtjevima kotača pri različitim brzinama. Ali u električnom vozilu sa direktnim pogonom, brzina motora je direktnije povezana sa brzinom vozila, i da obezbedi dovoljnu snagu pri malim brzinama vozila, motor će možda morati da se okreće velikom brzinom.

Velika brzina rotacije motora može uzrokovati nekoliko vrsta buke. Prvo, brza rotacija rotora može stvoriti aerodinamičku buku dok seče kroz zrak unutar kućišta motora. Ova aerodinamička buka može biti prilično primjetna, posebno ako dizajn motora nema adekvatne mjere za njegovo smanjenje. Drugo, rotacija velikom brzinom također može pogoršati vibracije unutar motora. Kako se rotor brže okreće, bilo kakve neravnoteže ili nesavršenosti u njegovoj konstrukciji mogu dovesti do izraženijih vibracija, koji zauzvrat stvaraju više buke. Ove vibracije se mogu prenijeti na karoseriju vozila i kabinu, čineći ukupni nivo buke još jačim.

Pri malim brzinama, udio buke guma i buke na cesti u ukupnoj buci električnog vozila postaje relativno značajan. Iako električna vozila nemaju buku motora koja je karakteristična za tradicionalna vozila, buka iz guma i površine puta još uvijek igra važnu ulogu u određivanju ukupnog nivoa buke.

Kada se vozilo kreće sporo, trenje između guma i tla je relativno malo. To može uzrokovati da gume stvaraju više buke dok se kotrljaju po površini puta. Dezen gazećeg sloja guma, vrsta gume koja se koristi, i stanje puta utiču na količinu proizvedene buke u gumama. Na primjer, gume sa agresivnijim šarom gazećeg sloja mogu stvarati više buke u interakciji s cestom, posebno na grubim ili neravnim površinama.

Pored buke u gumama, sama površina puta također može doprinijeti ukupnoj buci. Rough roads, poput onih sa udarnim rupama, pukotine, ili šljunak, mogu stvoriti značajnu buku dok vozilo prolazi preko njih. Čak i na relativno glatkim putevima, može doći do malog nivoa buke zbog interakcije između guma i puta. Pri malim brzinama, ova buka guma i ceste se lakše čuju jer ima manje druge buke iz pogonskog sklopa vozila koja bi je prikrila.

Kombinacija buke guma i buke na putu, zajedno sa bukom od elektromotora i efektima tehnologije direktnog pogona, rezultira relativno visokim ukupnim nivoom buke za električna vozila pri malim brzinama.

Zaključno, Relativno glasna buka električnih vozila pri malim brzinama rezultat je više faktora koji rade zajedno. Buka koju stvara električni motor tokom procesa konverzije energije, povećano opterećenje i povezana buka zbog tehnologije direktnog pogona, velika brzina rotacije motora pri malim brzinama vozila, i doprinos guma i buke na putu, svi zajedno stvaraju situaciju u kojoj električna vozila mogu biti primjetno bučna tokom vožnje malim brzinama. Kako tehnologija nastavlja da napreduje, ulažu se napori da se ovi problemi sa bukom riješe kroz poboljšani dizajn motora, bolje mjere za izolaciju buke, i razvoj tiših guma i putnih površina.