асинхронный, синхронный или на постоянных магнитах?

Можно ли буксировать электромобили? Зависит от типа двигателя. Да, бывают разные. Если вы только собираетесь покупать электрокар, то знайте: до полной разрядки его лучше не доводить. И вот почему

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания допускают буксировку. Если у вас механическая коробка передач, то это самое простое дело: ставите нейтраль в коробке передач или выжимаете сцепление – и ваш мотор оказывается физически отключен от колес, а машина превращается в обычную телегу: тяни не хочу.

С автоматами чуть сложнее, в них полного разрыва связи между колесами и мотором не предусмотрено. Но и они в режиме N позволяют буксировать машину на короткие расстояния и с невысокой скоростью.

Однако в инструкциях к электромобилям вы прочтете, что буксировка или не допускается вовсе, или, как в случае с современными моделями Tesla, допускается со скоростью не более 5 км/ч на расстояние не более 10 метров: иными словами, вы в праве только оттолкать сломанную машину на обочину.

А может ли быть иначе? Да, старые модели Tesla такое позволяли. Как и GM EV1 – легенда электрокаров 90-х годов прошлого века. Так в чем же дело? В типе электрических двигателей. Или, если уж говорить совсем правильно, электрических машин, так как в электромобилях эти устройства служат не только двигателями, но и генераторами. И на современных типах электрокаров встречается три типа таких устройств. Но для начала немного истории.

В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей в своей статье впервые описал основные принципы преобразования электроэнергии в движение. Фарадей уже знал, что электрический ток, проходя через проволоку, создает магнитное поле. Закрученный в катушку, такой провод становится электромагнитом.

Он также знал, что противоположные полюса магнитов притягиваются, а одинаковые – отталкиваются. В электромагнитах же полярность зависит от направления движения тока, то есть ее можно быстро менять. И вот что придумал Фарадей. Берем магнит, который движется к другому. В последний момент полярность меняется, но рядом расположен третий магнит, к которому можно тянуться. Затем четвертый, пятый. Эти разнополярные магниты выстроены в линию. И если ее закольцевать, движение будет идти по кругу до тех пор, пока сквозь электромагниты идет ток и пока его направление не перестает меняться.

Чтобы понять, как это действует, представьте, что у вас в руках два школьных магнита в форме подковы или буквы U – помните, были такие. Если их повернуть друг к другу взаимоотталкивающимися полюсами, то они будут стремиться сделать полуоборот, чтобы снова друг к другу притянуться. А теперь представьте, что их полюса постоянно меняются местами: тогда они станут вертеться друг относительно друга. Это и есть электродвигатель.

Так впервые был описан принцип действия всех электромоторов в целом и самого древнего в частности: того, который работает от постоянного тока и использует с одной стороны постоянные магниты из намагниченного сплава, а с другой – переменные электромагниты. Это наш первый герой: мотор-генератор постоянного тока на перманентных магнитах.

Изобретения Фарадея были развиты его полседователями, в частности изобретателем электрической лампочки Томасом Эдисоном. Эдисон усовершенствовал генераторы постоянного тока и стал пионером в электрификации Нью-Йорка. В 1884 году на пороге его кабинета появился молодой сербский инженер. Звали иммигранта Никола Тесла.

Тесла предложил улучшить конструкцию Эдисона и попросил за работу 50 тысяч долларов – баснословная в те времена сумма. По легенде Эдисон согласился, но когда Тесла действительно существенно улучшил существующую модель, любимец Америки просто кинул безвестного сербского эмигранта.

Тесла рассердился и отправился к главному конкуренту, адепту переменного тока Джорджу Вестингаузу. Так началась «Война токов», окончательно проигранная постоянным током только в 2007 году, когда Нью-Йорк последним из городов перешел на ток переменный.

Генераторы Эдисона вырабатывали электричество с напряжением, близким к потребительскому: 100-200 вольт. Это удобно для домов, но его сложно передавать на большие расстояния из-за сопротивления проводов. Тут было два решения: увеличивать диаметр кабелей или повышать напряжение. Первый вариант позволял делать линии длинной 1,5 километра. Да, совсем немного. Второй вариант был невозможен из-за отсутствия в те годы эффективных способов повышения напряжения постоянного тока.

Однако еще в 1876 году русский ученый Павел Яблочков изобрел трансформатор, меняющий напряжение переменного тока. Подача энергии на большие расстояния перестала быть проблемой.

Но была другая проблема. Лампочкам Эдисона все равно от какого тока питаться: постоянного или переменного. А вот с электродвигателями сложнее: они в те годы требовали только постоянного. В 1888 году Тесла запатентовал в США асинхронный электрический двигатель переменного тока. Он же изобрел и синхронный генератор, впоследствии использованный и как двигатель. Это второй и третий герои нашей статьи.

Так поговорим же о них поподробнее

Если в детстве вам доводилось разбирать игрушечные электрические машинки, то вы должны помнить устройство их простейших двигателей. Для остальных напомним. Все применяемые в электромобилях моторы состоят из двух частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

В игрушечных машинах на статоре стоят постоянные магниты, а на роторе – электрические переменные. При вращении на них через специальные щетки подается постоянный ток от батареек, и их последовательное включение и обеспечивает движение.

Похожая конструкция встречается практически у всех электромобилей. С одним отличием: на роторе там стоят постоянные магниты, а на статоре, напротив, электрические и переменные. Так в том числе можно избавиться от щеток: одного из немногих элементов электродвигателя, который подвержен износу.

Преимущество моторов на постоянных машинах в том, что они легкие, компактные, мощные, эффективные, работают от вырабатываемого аккумуляторами постоянного тока… так, стоп! А какие недостатки?

Недостаток прост. Таким моторам не хватает тяги. Так перейдем же к асинхронным инверсионным моторам переменного тока.

Бородатый анекдот про умирающего мастера заваривать чай, который делился своим секретом словами «не жалейте заварки» – это прям притча про компанию Tesla. Вопреки расхожему мнению, ее основал не Илон Маск (он позже стал главным инвестором и владельцем), а Мартин Эберхард и его партнер Марк Тарпенинг.

Эти двое придумали немыслимое. Создать не тихоходный, эффективный и относительно дешевый электрокар, а дорогой, быстрый и клевый. Маск же первым идею оценил и быстро прибрал ее к рукам.

Имя компании Tesla не случайно. Одной из ее технических революций стало использование асинхронного двигателя без постоянных магнитов, работающего на переменном токе – того самого, который изобрел Никола Тесла. Эта конструкция дороже как сама по себе, так и благодаря необходимости в установке преобразователя постоянного тока от батареи в переменный для электродвигателя. Успешное решение данной задачи и стало первым из множества теперь уже легендарных прорывов «Теслы».

Благодаря мощному асинхронному мотору электрокары Tesla с самого начала были очень динамичным, что стало ключевой причиной роста их популярности. В таком моторе переменный ток в обмотке статора создает вращающееся магнитное поле. Оно вызывает индукцию в роторе, заставляя его вращаться чуть медленнее, чем вращение самого поля – поэтому двигатель и называется асинхронным. Если скорости вращения синхронизируются, поле перестает создавать в роторе индукцию, и он начинает замедляться, рассинхронизируясь обратно. Важно заметить, что собственно на ротор никакого электричества напрямую не подается.

Итак, есть еще третий тип электрического двигателя, который встречается в современных электромобилях: синхронный на электромагнитах. Он похож по устройству на двигатели с постоянными магнитами на роторе, только эти магниты – электрические. На них подается постоянный ток, так что полярность магнитов ротора остается неизменной. А вот полярность магнитов статора, напротив, меняется, что и обеспечивает вращение.

Такие синхронные моторы на электромагнитах славятся своей способностью обеспечивать стабильность оборотов и ставятся, обычно, на всякие установки вроде насосов. А еще… на электрокар Renault Zoe. Зачем? Честно сказать, найти быстрый ответ на этот вопрос не получилось. Можем лишь предположить, что это связано с лучшей способностью такого двигателя служить генератором, рекуперируя энергию торможения. Мотор на Zoe не самый мощный, а мощным генератором он быть обязан.

Так что же лучше? Большинство автоконцернов выбирает моторы на постоянных магнитах: они эффективнее. Tesla в первые годы настаивала на асинхронных моторах. Но потом… сделала ставку на двух моторную полнопривродную схему, в которой асинхронный мотор обеспечивает динамику, а двигатель на постоянных магнитах гарантирует низкий расход энергии при небольших нагрузках. И только Renault… ну вы поняли.

А теперь о том, что ждет нас дальше. При буксировке даже обесточенный двигатель на постоянных магнитах тут же начинает работать как генератор, что чревато перегревом и возгоранием энергосистемы электромобиля. В синхронных моторах Renault оставшейся магнетизм в роторе также способен вызвать индукцию в катушках статора, ну и пошло поехало – генерация тока, перегрев, пожар.

И только асинхронные двигатели, когда их статоры не под напряжением, не являются генераторами: их можно буксировать.

Так вот, современная тенденция такова. Моторы на постоянных магнитах становятся все мощнее и тяговитее, оставаясь самыми эффективными. Производители постепенно переходят на них. Но придумать, как машины с ними безопасно буксировать инженерам еще предстоит. Пока они декларируют принцип «Наши электромобили не ломаются и в буксировке не нуждаются». Но звучит не больно убедительно.

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin. 

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
2. Возникает вращающий момент.
3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

• Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
• Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
• Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

• Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
• Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
• Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

• По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
• По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
• По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).

Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

• Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
• Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
• Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
• Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
• У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
• Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
• Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
• Малый уровень шума.
• В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
• Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

• Аккумуляторная батарея.
• Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
• Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
• Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
• Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
• Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем

Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

• Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

• Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.

• Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

• Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
• Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
• Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
• Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Высокое качество электродвигатель для автомобиля по отличным ценам

О продукте и поставщиках:

Хороший. электродвигатель для автомобиля помогает вашему устройству эффективно работать без каких-либо проблем. На Alibaba.com вы найдете самые продаваемые. электродвигатель для автомобиля по доступным ценам. Эти эффективные. электродвигатель для автомобиля изготовлены из качественных материалов, повышающих надежность при работе даже в тяжелых условиях. Независимо от того, какое устройство вы используете, вы можете найти лучший продукт, который выполняет эту работу. 
В прошлом эти. электродвигатель для автомобиля раньше были огромных размеров, что делало их громоздкими и не универсальными. Со временем технология значительно улучшилась, и в настоящее время это происходит. электродвигатель для автомобиля бывают разных размеров с более широким набором функций. Здесь вы найдете широкий выбор. электродвигатель для автомобиля, который идеально подходит для вашего устройства. 
Продукты на этой платформе обеспечивают качество и эффективность в зависимости от различных потребностей и бюджетов. Продукты на платформе соответствуют установленным стандартам, обеспечивая эффективное функционирование. Производители этих. электродвигатель для автомобиля имеют опыт производства и предлагают продукты, которые адаптируются к меняющимся потребностям рынка. Файл. Представленные здесь электродвигатель для автомобиля предлагают большой набор функций на выбор: крутящий момент, количество оборотов в минуту, бесщеточные двигатели и размер, что позволяет вам покупать лучшее. электродвигатель для автомобиля в соответствии с вашими требованиями и бюджетом. 
На Alibaba.com вы можете получить. электродвигатель для автомобиля предложения и предложения с учетом вашего бюджета. Получите качественную долговечность. электродвигатель для автомобиля для удовлетворения всех ваших потребностей в обширном ассортименте продуктов, предлагаемых на продажу, в зависимости от ваших требований к размеру, номинальной мощности и простоте обслуживания.

В Германии создали автомобильный электродвигатель без постоянных магнитов — дешевле, экономичнее и эффективнее

Немецкая компания Mahle разработала автомобильный электродвигатель без постоянных магнитов. Это позволит снизить зависимость от китайских поставок редкоземельных металлов и сделает электромоторы дешевле. Также отсутствие постоянных магнитов позволило повысить КПД электродвигателей на всех режимах работы. Для индустрии электромобилей новый двигатель обещает заметный прорыв в характеристиках машин и снижение стоимости обслуживания.

Источник изображения: Mahl

В подавляющем большинстве современных электродвигателей для электрического транспорта используются постоянные магниты преимущественно из редкоземельных металлов. Всё бы ничего, только руку на пульсе поставок этого сырья держит Китай и довольно жёстко регулирует этот рынок.

Руду с содержанием редкоземельных металлов добывают во многих частях мира, но производство по переработке в основном сосредоточено в Китае, где рабочая сила дешевле, а экологические нормы не такие строгие. Как результат, за последнее десятилетие цена на неодим выросла на 750 %, а стоимость диспрозия выросла на 2000 % и, очевидно, это не предел. Подобная ситуация заставляет разработчиков создавать электродвигатели без постоянных магнитов, заменяя их катушками индуктивности в составе ротора двигателя. Однако это тянет за собой массу проблем.

Источник изображения: Mahl

Для передачи электрического тока на катушки в роторе требуется создать надёжные и долговечные скользящие контактные передачи. Высокие токи и постоянная нагрузка делают такие узлы менее надёжными, что недопустимо для электротранспорта с высокой эксплуатационной нагрузкой. Инженеры компании Mahle смогли обойти эту проблему, предложив схему индукционной (беспроводной) передачи тока на катушки в роторе. Это практически как беспроводная зарядка смартфона.

Источник изображения: Mahl

По словам создателей, предложенная конструкция показала высочайшую эффективность, поскольку позволяет регулировать силу магнитного поля, генерируемую катушками в роторе, в соответствии с рабочей нагрузкой и режимом работы электродвигателя. Получился своего рода «умный» электродвигатель, КПД которого на высоких оборотах достигает 95 %. Также двигатель без скользящих контактов можно обслуживать гораздо реже, что экономит время и деньги на поддержание транспортной системы в порядке.

Источник изображения: Mahl

Как уверяют в Mahle, новые электродвигатели пригодны как для легковых автомобилей, так и для грузового и пассажирского транспорта. Образцы электродвигателей уже рассылаются заинтересованным автопроизводителям, а внедрение в массовое производство ожидается примерно через два с половиной года.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Электромобили: меняем ДВС на электрическую тягу, стоит ли овчинка выделки?

Сегодня никого не удивишь автомобилем, использующего в качестве топлива сжиженный газ, а не традиционные бензин или дизель. Переоборудование машин с ДВС на потребление газа особенно популярным стало в Украине в последние годы. Основной причиной таких трансформаций владельцы авто называют погоню за экономичностью. И это совсем не удивительно, поскольку на данный момент газ дешевле бензина примерно вдвое. Споры о выгодах такого переоборудования идут до сих пор, но если учесть цену на электроэнергию, которая в разы ниже даже природного газа на котором так пытаются сэкономить. Почему сразу же не переоборудовать автомобиль на работу от электрической тяги?

Снимаем все лишнее

Любое горючее топливо сгорает в цилиндрах двигателя по одинаковому принципу. Поэтому установка систем газобаллонного оборудования не является особой проблемой. Принцип работы электродвигателя другой, поэтому для переоборудования требуются более существенные изменения в устройстве автомобиля. Несмотря на сложность, все же — это реально. Прежде всего, нужно демонтировать несколько основных частей, которые электромобилю не понадобятся.

Двигатель внутреннего сгорания. Для работы электромобиля он совершенно не нужен, тем больше занимает довольно много пространства под капотом и значительно увеличивает массу автомобиля. Стоит сразу отметить, что вес является критическим параметром для электромобиля, и поэтому этому пункту уделяется много внимания.

Система охлаждения. Электромотор не выделяет такое количество тепла, как ДВС, поэтому его также нужно демонтировать по той причине, что охлаждать будет просто нечего. С другой стороны, отсутствие привычной печки добавит проблем с комфортом в салоне в холодное время года.

Коробка передач. По этому элементу возможны варианты: иногда ее оставляют, иногда снимают. В некоторых случаях КПП не демонтируют, но устраняют механизм сцепления с коробкой.

Выхлопная труба, как и система забора и очистки воздуха и другое вспомогательное оборудование двигателя внутреннего сгорания, тоже не понадобится.

Устанавливаем необходимое

Начать «преобразование» в электромобиль стоит с подбора электродвигателя, обеспечивающего достаточную скорость движения и ускорения. Необходимая мощность прямо пропорционально зависит от массы кузова. При схеме прямого подключения электропривода к ведущему мосту, чтобы сдвинуть авто с места понадобится мотор мощностью от 15 кВт. Но если в трансмиссии оставить коробку переключения передач и подать крутящий момент к ней через переходную плиту, то для такой схемы может хватить даже двигателя мощностью 5-10 кВт. Причем, если это будет небольшой автомобиль типа «Таврии» или «Матиз», можно развить максимальную скорость до 70-80 км / ч.

Стоит отметить, что максимальная мощность электродвигателя не влияет на расход, а влияет только мощность, используемую в определенный момент времени. Другими словами, если два одинаковых по параметрам автомобиля будут двигаться с одинаковой скоростью от двигателей с мощностями 10 и 20 кВт соответственно, то их аккумуляторные батареи разрядятся на приблизительно одинаковую величину. Это означает, что максимальная мощность двигателя не влияет на расстояние максимального пробега. Поэтому, при подборе электромотора специалисты советуют, по возможности, взять модель хотя бы с небольшим запасом мощности. Это позволит уменьшить риск его перегрева в напряженных режимах и увеличить рабочий ресурс.

Максимальная дальность поездки электромобиля, в первую очередь, определяется емкостью аккумуляторных батарей. Поэтому при их выборе следует учитывать километраж, необходимый водителю для езды в течение дня без подзарядки. На сегодня самыми дешевыми являются свинцовые аккумуляторы, но они вряд ли смогут обеспечить величину пробега более 80-90 км, так как дальнейшее повышение их мощности приведет к такому увеличению собственной массы автомобиля, что вся полезная нагрузка ограничится только одним водителем.

В отличие от свинцовых, соответствующее количество литий-ионных аккумуляторов может обеспечить 200, 300, а в таких электромобилях, как Tesla даже превысить 400 км без подзарядки. К тому же срок их эксплуатации значительно больше — они могут служить до 5-8 лет. Оптимальную емкость аккумуляторов нужно подбирать так, чтобы в конце маршрута они не разряжались полностью, а оставляли некоторый запас емкости. Глубокий разряд литий-ионных батарей приводит к ускорению «старения» и последующего выхода из строя. Главным препятствием увеличения количества ячеек в аккумуляторах такого типа является их высокая стоимость.

По теме: Киевский пенсионер-конструктор создает дешевые электромобили за $4000

Для согласования работы двигателя и батареи электрокара необходим контроллер. Это тоже является одним из главных моментов, поскольку это устройство регулирует величину тока, поступающего в электродвигатель, а также меняет полярность постоянного тока от АКБ к электродвигателю, требующего питания переменным током. Также к контроллеру подключают педаль акселератора, которая является аналогом педали газа в традиционном авто. Она управляет потенциометром, который регулирует величину тока, поступающего в двигатель, таким образом увеличивая мощность, количество оборотов в минуту и, как следствие, скорость движения автомобиля. Контроллер нужно выбирать в зависимости от мощностей электромотора и аккумуляторов.

Зимой эксплуатировать электромобиль значительно сложнее — он становится уязвимым в среде с низкой температурой воздуха. Так как система охлаждения ДВС подвергается демонтажу вместе с привычной «печкой», то нужно позаботиться о подогреве воздуха в салоне. Среди возможных вариантов — электрический обогреватель мощностью от 1,5 кВт, который существенно уменьшит дальность пробега. Альтернативой может стать использование автономного бензинового отопителя, недостатком которого является все та же потребность в топливе.

Но это еще не все: для качественной работы аккумуляторам необходима постоянная температура: в морозы напряжение может «проседать», что напрямую влияет на мощность двигателя и скорость разрядки, а в жару — опасность перегрева. Поэтому необходимо установить систему для контроля за температурой батареи, а также обеспечить ее герметичность и изоляцию контактов, поскольку существует риск короткого замыкания при попадании влаги.

Переоборудовать или купить новый?

Все вышеуказанные проблемы решаются. Большое количество переоборудованных, а также сделанных собственными руками народных умельцев электромобилей уже ездит по дорогам Украины и всего мира. В интернете можно найти много видеороликов, начиная от электрических «Таврий» и «Лад», заканчивая электроверсиями своих моделей от крупнейших автоконцернов — Ford Focus EV, Nissan Leaf, Volkswagen e-Golf, Renault Fluence ZE и др. Но прежде всего, желающим отказаться таким образом от углеводородного топлива нужно определиться: с какой целью? Если основной целью является получение экологически чистого транспорта, то в этом случае — безальтернативное «да». Если же целью ставить экономию средств, то однозначный ответ дать, на сегодняшний день, невозможно.

Людям, которые имеют определенный опыт ремонта техники, вполне по силам приобрести комплектующие и собственноручно переоборудовать свой автомобиль на электропривод. Качество результата и выгода будут зависеть от правильности расчетов и технического исполнения. Однако, уже существует не одно коммерческое предприятие, где можно заказать такую ​​услугу. Позволит ли это сэкономить? Опять же, ответ индивидуален для каждого владельца, поскольку стоимость переоборудования может начинаться от 10 000 долларов для бюджетных автомобилей и переваливать за отметку в 50 000 долларов для суперкаров. А на эту сумму в Соединенных Штатах можно приобрести почти два новых (!) Nissan Leaf. Поэтому возникает вопрос, а не дешевле ли будет купить уже готовый, новый электромобиль?

Тем не менее будущее транспорта за электрической энергией – с этим вряд ли кто-то решится поспорить. Цены на электрокары будут только опускаться, осталось только немного подождать или … Решать Вам.

Источник shooter.ua

Читайте также: Водородный автомобиль Toyota Mirai может проехать без дозаправки 500 км (видео)

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Полный привод и прибавка до 150 сил всего лишь заменой пары колёс

Встроенный в ступицу колеса электромотор – далеко не сенсация для автомобильного мира. Автором изобретения считается американец Веллингтон Адамс, придумавший конструкцию мотор-колеса ещё в 1884 году. Позже, в 1897 году, 22-летний Фердинанд Порше изготовил такой электродвигатель, а фирма, в которой он тогда работал, оборудовала ими электромобиль Lohner-Porsche. Впоследствии мотор-колёса стали применять на автомобилях и велосипедах. Однако, современная инженерия и новые материалы позволили усовершенствовать эту идею и адаптировать к автомобилям наших дней.

В частности, американский изобретатель Маркус Хейс, основавший вместе со своим коллегой Скотом Стритером фирму Orbis, разработал собственную конструкцию мотор-колеса, которое можно установить на самый обыкновенный серийный автомобиль с минимумом переделок. Устройство назвали Ring-Wheel. При этом монтаж пары таких мотор-колёс может сделать любую моноприводную машину полноприводной, а также добавить ей мощности от 100 до 150 сил в зависимости от выбранных для этих колёс электромоторов.

Изобретение американцы впервые продемонстрировали широкой публике ещё в конце 2018 года на тюнинг-шоу SEMA, явив миру хэтчбек Honda Civic с установленными на заднюю ось мотор-колёсами Ring-Wheel и суммарной мощностью автомобиля за счёт них больше, чем у «Мустанга». Тогда же компания протестировала прототип на дороге, получив помимо прибавки мощности более быстрый разгон, а также снизив неподрессоренные массы и выявив приличную экономию бензина.

‘

Колесо Ring-Wheel от Orbis представляет собой лёгкий алюминиевый диск (по сути, обод) с покрышкой на нём и размещённым на внутренней части тормозным механизмом. Компактный электродвигатель, вращающий кольцевую шестерню, находится на ступице со смещением и неподвижен. Вся конструкция ступицы мотор-колеса крепится к стандартным рычагам подвески автомобиля. На ней же размещён тормозной суппорт и треугольная система подшипников колеса. Их три: на два нижних опирается масса автомобиля, а третий удерживает обод от наклона во время движения. То есть всё довольно компактно и легко.

Такое 20-дюймовое колесо весит не больше стандартного легкосплавного диска «Сивика». Помимо уже описанной добавленной мощности, появления, по сути, ещё пары ведущих колёс, а также улучшенной динамики разгона и экономичности в потреблении топлива, Ring-Wheel обладает ещё рядом преимуществ. Его конструкции не требуется смазка, снижается трение механизмов колеса, а также примерно на 13% сокращается инерция вращения по сравнению со стандартным диском испытанной Honda Civic.

‘

Остаются вопросы только к защите этих механизмов от грязи и посторонних предметов, а также к долговечности подшипников на ободе. Ну, и к цене, разумеется. На данном этапе фирма Orbis оценивает установку пары таких мотор-колёс собственной конструкции примерно в $10 000. Впрочем, авторы изобретения уже ведут переговоры с инвесторами. А, как известно, серийное производство может существенно снизить стоимость конечной продукции.

Почему полный переход на электромобили случится не сразу

• Тео Леггет
• Корреспондент Би-би-си

19 сентября 2017

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Toyota одной из первых реализовала концепцию гибридного автомобиля в модели Prius

Действительно ли электромобили готовы заменить традиционные автомобили с двигателями внутреннего сгорания?

Судя по заголовкам новостей, которые появляются в последнее время, может создаться впечатление, что бензиновые и дизельные двигатели вскоре окажутся на свалке. Однако в реальности все обстоит иначе.

На проходящем во Франкфурте международном автомобильном салоне во всех выставочных залах было слышно заветное слово «электрификация».

Например, за день до начала выставки компания Volkswagen заявила о намерении создать к 2030 году электрические версии всех своих моделей авто, включая и те, что производятся под принадлежащими концерну брэндами — Audi, Skoda, Seat и Porsche.

В тот же день компания Daimler заявила о создании электрических аналогов всех своих моделей к 2022 году.

Автор фото, EPA

Подпись к фото,

В инфраструктуру пунктов подзарядки необходимо будет инвестировать государствам

Другие компании, сред которых Volvo, Jaguar Land Rover и Honda, также озвучили аналогичные обещания.

Безусловно, это амбициозные планы, но необходимо понимать их ограничения.

Производители не утверждают, что полностью избавятся от бензиновых и дизельных двигателей. Они лишь обещают предоставить электрифицированные версии существующих моделей.

Также необходимо понимать, что кроется под словом «электрифицированный».

Это может, безусловно, означать полностью электрический автомобиль, работающий на энергии батарей. Но также под это понятие могут подпадать и гибридные автомобили, а гибриды бывают абсолютно разные.

Подключаемый к электричеству гибрид, например, оснащен батареей с большой емкостью, и он может ехать лишь на электрической энергии по крайней мере некоторое время, но также он будет оснащен и бензиновым двигателем.

Один из подключаемых к электричеству типов гибридных автомобилей, который часто называют электромобилем с увеличенным запасом хода, по сути является электрической машиной с небольшим бензиновым двигателем, который является электрогенератором.

Полный гибрид вроде Toyota Prius использует достаточно мощный электродвигатель вкупе с обычным двигателем внутреннего сгорания, но подключать к электросети для зарядки его не требуется.

В свою очередь средний гибрид по сути является обычным автомобилем, в котором присутствует небольшой электромотор, благодаря которому двигатель может ненадолго отключаться, если авто, например, останавливается на красный свет светофора.

Чтобы выполнить данные обещания, автопроизводители могут ограничиться производством средних гибридов. Их дешевле производить, чем полные гибриды, и при этом они дают значительные преимущества в том, что касается динамики и расхода топлива.

Все больше новых машин уже производятся с этой технологией.

Новые ограничения

Хотя обещания компаний могут показаться более впечатляющими, чем они есть на самом деле, остается фактом то, что автопроизводители вкладывают значительные средства в новые модели электромобилей.

К примеру, Volkswagen заявляет, что к 2025 году каждая ее четвертая машина будет работать от электроэнергии. BMW обещает к этому времени наладить производство 12 полностью электрических моделей.

Почему же производителям так интересны электрические автомобили? Есть несколько факторов.

Запуск автомобиля Tesla Model S в 2012 году показал, что электромобили по своим характеристикам за исключением высокой цены могут быть не хуже своих бензиновых собратьев, а запаса хода батарей может хватать на значительные расстояния.

С того времени стоимость литий-ионных аккумуляторов значительно снизилась, а технология управления батареями стала эффективнее, из-за чего подобные технологии стали доступнее.

Также во многих странах стали жестче законодательные инициативы, касающиеся загрязнения атмосферы. В Европе, например, с 2021 году вступят в силу новые ограничения в отношении выбросов углекислого газа.

Эти ограничения намного более требовательны, чем нынешние, и они будут высчитываться исходя из среднего уровня выбросов в атмосферу всех автомобилей каждого отдельного концерна.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

С 2021 года в Европе вступят в действие новые ограничения по выбросам углекислого газа

Поэтому выпуск автомобилей с нулевым выбросом позволит автопроизводителям выполнить поставленную перед ними задачу с меньшими трудностями. Аналогичная логика распространяется и на выпуск гибридов.

Оба вышеназванных фактора (снижение стоимости аккумуляторов и законодательные ограничения) уже влияют на долгосрочные стратегии производителей. Однако в сентябре 2015 года появился еще один фактор.

Скандал с выбросами вредных газов дизельными двигателями привлек к автоиндустрии нежеланное внимание общественности. Тогда стало понятно, что дизельные автомобили загрязняют атмосферу гораздо больше, чем сообщалось в официальных отчетах.

Реакция политиков и потребителей была крайне негативной. В итоге компания Volkswagen, оказавшаяся в центре скандала, попыталась восстановить пошатнувшуюся репутацию, став лидером технологии электромобилестроения.

Глава автоконцерна Маттиас Мюллер сказал мне во Франкфурте: «Конечно, мы все поняли. Потребителям нужны чистые автомобили. Людям нужен чистый воздух, и мы хотим этому способствовать».

Автор фото, Mercedes-AMG

Тема электрификации автомобилей стала актуальной еще до скандала с Volkswagen. Но те события, возможно, помогли ускорить процесс.

Теперь, похоже, автопроизводители превращают необходимость в добродетель, превращая более или менее неизбежный процесс в рекламу.

То же самое относится к политикам. Возможно, разговоры о запрете бензиновых и дизельных автомобилей звучат грозно, но, например, в Великобритании они не включают в себя гибридные авто.

По мнению экспертов, к 2040 году, когда запрет вступит в силу, негибридных автомобилей, скорее всего, на дорогах не останется в любом случае.

Также возникает вопрос инфраструктуры.

На сегодняшний день в Великобритании существует 7300 пунктов подзарядки автомобилей, и их количество увеличивается примерно на 10 единиц в день, сообщает компания ZapMap. В масштабах всего мира таких пунктов около 2 млн, говорится в отчете Международного энергетического агентства.

Очевидно, что если необходимо заменить миллионы бензиновых и дизельных автомобилей электромобилями, то необходимо инвестировать в инфраструктуру зарядных пунктов. В противном случае электромобили далеко не уедут.

Также им понадобятся батареи — множество батарей. И необходимо будет где-то генерировать энергию для их зарядки. Другими словами, нам, по-видимому, придется строить новые электростанции. Для всего этого потребуются время и средства.

Между тем автомобили-гибриды являются эффективным компромиссным решением. Как сказал председатель совета директоров BMW Харальд Крюгер, бензиновые и дизельные автомобили списывать рано.

Он считает, что благодаря инвестициям двигатели внутреннего сгорания станут гораздо более эффективными, но в будущем править балом будут электромобили.

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

Audi представила концепцию автономного электромобиля Aicon — но станет ли эта концепция реальностью в ближайшем будущем?

Ему вторит глава Volkswagen Маттиас Мюллер: «Двигатели внутреннего сгорания какое-то время будут сосуществовать с электрическими двигателями. Не знаю, сколько это продлится» — сказал он.

«Это связано с тем, что нам необходимо создать необходимую инфраструктуру, необходимо увеличить емкость батареи. Речь идет об огромной емкости, и пока еще необходимо над ней работать», — добавил Мюллер.

Электрические «двигатели для ящиков» позволяют легко превратить ваш бензиновый автомобиль в электромобиль

Breadcrumb Trail Links

1. Новые автомобили
2. Электромобили

Эти два новых комплекта для переоборудования предназначены для автоматической настройки — батареи в комплект не входят, но заметьте, пуристы могут не одобрить

Автор статьи:

Alex Reid Фотография Electric GT

Содержание статьи

Не одна, а две компании в этом месяце представили то, о чем давно просили энтузиасты электромобилей — электрические двигатели. », Который можно довольно легко заменить на любой бензиновый автомобиль, в который они физически впишутся.Батарейки в комплект не входят.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Согласно Autoblog , выскочка Electric GT (EGT) во главе с Эриком Хатчисоном планирует вскоре предложить комплект для переоборудования электромобилей как с одним, так и с двумя двигателями.

Оба могут быть прикреплены болтами к механической трансмиссии, и многие крепления двигателя и пластинчатые адаптеры для различных коробок передач уже разработаны; компания также может изготовить адаптеры по индивидуальному заказу.

1. Этот инженер-исследователь из Университета Далхаузи превратил свой Triumph Spitfire 1971 года в электрический

2. VW объединился с бутиком для создания электрических Beetles

Компания впервые приобрела популярность (или известность) благодаря замене электрической трансмиссии на Ferrari 308, заменив старый 2,9-литровый двигатель V8, который выдавал 280 лошадиных сил и 181 фунт-фут. крутящего момента — для трех электродвигателей AC51 HPEVS общей мощностью 465 л.с. и 330 фунт.-фт.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

https://www.instagram.com/p/B1fczzXnxzL/?utm_source=ig_embed&utm_campaign=dlfix

Новый двигатель электронного ящика имеет форму классического двигателя V8, за исключением того, что он примерно на 5 дюймов длиннее большинства классический шеви или форд смолл-блоки. Комплект с одним двигателем составляет 140 л.с. и 240 фунт-фут; в то время как сдвоенные двигатели развивают 240 л.с. и 340 фунтов.-фт.

Swindon Powertrain в Великобритании также бросает свою шляпу в кольцо электронных ящиков и предложит двигатель меньшего размера в европейском стиле.

Двигатель Суиндона представляет собой более традиционную поперечную конструкцию для автомобилей с передним приводом или небольших автомобилей со средним расположением двигателя. Он весит больше 70 кг, чем у Чепмена, и развивает приличные 110 лошадиных сил. Размеры составляют 600 мм в ширину, 440 мм в глубину и всего 280 мм в высоту, что означает, что он поместится практически везде, в том числе под капотом Mini.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Стоит отметить, что если вы переводите свой классический автомобиль на электроэнергию, то FIVA ( Fédération Internationale des Véhicules Anciens ), глобальная организация, занимающаяся сохранением старых автомобилей, недавно объявила, что рассмотрит ваш автомобиль — или любой ретро-переоборудованный электромобиль — осквернен.

Группа регулярно лоббирует права владельцев классических автомобилей в правительствах всего мира; но в их глазах ваш электромобиль, переделанный под старину, больше не является «классическим автомобилем», так что вы будете сами по себе.

---

СЛУШАТЬ: В выпуске этой недели мы рассказываем обо всех волнующих новостях с автосалона в Лос-Анджелесе в 2019 году со старшим сценаристом Postmedia Driving Дэвидом Бутом, включая смелый внедорожник Ford Mustang Mach-e. И, конечно же, мы узнаем мнение Бута о Cybertruck от Tesla.

Подключен доступен в Apple Podcasts, Spotify, Stitcher и Google Podcasts.

Плеер не работает? Кликните сюда.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Зарегистрируйтесь, чтобы получать Driving.Информационный бюллетень Монитора слепых зон CA по средам и субботам

Нажимая кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже готово. Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными. Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы будете получать электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, комментарии.Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Как работает двигатель электромобиля

Типы электродвигателей

В автомобильной промышленности существуют два типа двигателей переменного тока: синхронные и асинхронные. Когда дело доходит до электромобиля, у синхронных и асинхронных двигателей есть свои сильные стороны — один не обязательно «лучше» другого.

Двигатели синхронные и асинхронные

Асинхронный двигатель, также называемый асинхронным двигателем, основан на статоре с электрическим приводом для создания вращающегося магнитного поля.Это влечет ротор в бесконечную погоню, как если бы он безуспешно пытался догнать магнитное поле. Асинхронный двигатель часто используется в электромобилях, которые в основном используются для движения на повышенных скоростях в течение длительных периодов времени.

В синхронном двигателе ротор сам действует как электромагнит, активно участвуя в создании магнитного поля. Таким образом, его скорость вращения прямо пропорциональна частоте тока, который питает двигатель.Это делает синхронный двигатель идеальным для городского движения, которое обычно требует регулярной остановки и запуска на низких скоростях.

Как синхронные, так и асинхронные двигатели работают в обратном порядке, что означает, что они могут преобразовывать механическую энергию в электричество во время замедления. Это принцип рекуперативного торможения, который исходит от генератора переменного тока.

Детали электродвигателей

Давайте теперь более подробно рассмотрим некоторые из различных частей двигателя электромобиля: от магнитов электродвигателей или синхронных двигателей с внешним возбуждением (EESM) до силового агрегата в целом.

Постоянные магниты

В некоторых синхронных двигателях в качестве ротора используется двигатель с постоянными магнитами. Эти постоянные магниты встроены в стальной ротор, создавая постоянное магнитное поле. Преимущество постоянного электромотора в том, что он работает без источника питания, но требует использования металлов или сплавов, таких как неодим или диспрозий. Эти «редкоземельные элементы» являются ферромагнитными, что означает, что они могут быть намагничены, чтобы стать постоянными магнитами.Они используются в различных промышленных целях: от ветряных генераторов, аккумуляторных инструментов и наушников до велосипедных динамо-машин и… тяговых двигателей для некоторых электромобилей!

Проблема в том, что цены на эти «редкие земли» очень волатильны. Несмотря на свое название, на самом деле они не обязательно такие редкие, но встречаются почти исключительно в Китае, который, следовательно, имеет квазимонополию на их производство, продажу и распространение. Это объясняет, почему производители упорно трудятся над поиском альтернативных решений для двигателей электромобилей.

Синхронные двигатели с внешним возбуждением

Одно из этих решений, использованное Renault для New ZOE, включает сборку магнита электродвигателя из медной катушки. Это требует более сложного производственного процесса, но позволяет избежать проблем с питанием при сохранении отличного соотношения между массой двигателя и передаваемым крутящим моментом.

Гийом Фори, руководитель отдела разработки на заводе Renault Cléon во Франции, дает представление о сложности и изобретательности двигателя New ZOE: «Производство EESM требует специальных процессов намотки катушек и пропитки.Ограничения ожидаемых характеристик продукта, цель снижения отношения веса к мощности и высокая скорость производства требуют от нас эффективного использования самых современных технологий для выполнения этих процессов ».

Трансмиссия электрическая

В электромобиле двигатель, состоящий из ротора и статора, является частью более крупного блока, электрической трансмиссии, ансамбля, который заставляет электродвигатель работать.

Также в этом устройстве силовой электронный контроллер (PEC) объединяет всю силовую электронику, отвечающую за управление питанием двигателя и зарядку аккумулятора.Наконец, он включает в себя редукторный двигатель, часть, отвечающую за регулировку крутящего момента и скорости вращения, передаваемых двигателем на колеса.

Вместе эти элементы обеспечивают плавную и эффективную работу электродвигателя. И результат? Ваш электромобиль бесшумный, надежный, менее дорогой и приятный в управлении!

Авторские права: Pagecran

Yamaha разрабатывает двигатель высокой мощности для электромобилей

• Yamaha Motors представила новый электродвигатель с лучшей в отрасли удельной мощностью.
• Компания заявляет, что двигатель предназначен для производителей гиперкаров.
• Действительно, поместите четыре из них в одну машину, и вы получите 1400 кВт или 1877 л.с.

---

Yamaha Motors представила новый электродвигатель, который, по утверждениям компании, имеет лучшую в отрасли удельную мощность.

Yamaha заявляет, что двигатель предназначен для моделей с гипер-электромобилями и «других предложений в сегменте высокопроизводительной мобильности». Компания заявляет, что сейчас начнет прием заказов на разработку прототипа.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Подпишитесь на нашу новую еженедельную рассылку по электромобилям: State of Charge .

ПОДПИСАТЬСЯ

С 2020 года Yamaha принимает заказы на разработку прототипов электродвигателей мощностью от 35 до 150 кВт (от 47 до 200 л.с.) для мотоциклов, автомобилей и других мобильных приложений и теперь хочет улучшить свою игру.

Компания заявляет, что главной особенностью этого нового электродвигателя мощностью 469 л.с. является его компактная конструкция, в которой механические и электрические компоненты рассматриваются как единое целое, а коробка передач и инвертор объединены в один узел. Идея, по словам Yamaha, состоит в том, чтобы иметь возможность использовать несколько двигателей на одном автомобиле. Действительно, поместите всего двух таких малышек в электрический спортивный автомобиль, и вы получите 938 л.с.! Yamaha показала шасси для скейтборда, которое может легко включать в себя четыре из этих двигателей для полноприводного автомобиля, развивающего 1400 кВт, или 1877 л.с.Это сделало бы его самым мощным из доступных автомобилей.


Поместите четыре компактных электромотора Yamaha в одно шасси, и вы получите 1877 л.с.!

Ямаха

Yamaha заявила, что планирует показать агрегат класса 350 кВт и другие прототипы электродвигателей на выставке Automotive Engineering Exposition 2021 Yokohama, которая состоится 26-28 мая 2021 года.

Что вы думаете о новом электродвигателе Yamaha? Авторизуйтесь в комментариях и дайте нам знать.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Как работают электромобили? | Объяснение электрических двигателей

Как работает двигатель электромобиля?

Электромобили работают за счет подключения к зарядной точке и получения электроэнергии из сети.Они хранят электричество в аккумуляторных батареях, которые приводят в действие электродвигатель, который вращает колеса. Электромобили ускоряются быстрее, чем автомобили с традиционными топливными двигателями, поэтому им легче управлять.

Как работает зарядка?

Вы можете зарядить электромобиль, подключив его к общественной зарядной станции или к домашнему зарядному устройству. В Великобритании есть множество зарядных станций, чтобы оставаться полностью заряженными, пока вы в пути. Но чтобы получить лучшее предложение для домашней зарядки, важно выбрать правильный тариф на электроэнергию для электромобилей, чтобы вы могли тратить меньше денег на зарядку и больше экономить на своих счетах.

электромобилей и их ассортимент

Как далеко вы можете проехать с полной зарядкой, зависит от автомобиля. У каждой модели разный диапазон, размер батареи и эффективность. Идеальный электромобиль для вас — это тот, который вы можете использовать в обычных поездках, не останавливаясь и не заряжаясь на полпути. Изучите наши варианты лизинга электромобилей.

Какие типы электромобилей бывают?

Существует несколько различных типов электромобилей (EV). Некоторые работают исключительно на электричестве, это называется чистыми электромобилями.А некоторые могут работать на бензине или дизельном топливе, это называется гибридными электромобилями.

• Подключаемый к электросети — это означает, что автомобиль работает исключительно на электричестве и получает всю свою мощность, когда подключается к сети для зарядки. Этому типу не нужен бензин или дизельное топливо для работы, поэтому он не производит никаких выбросов, как традиционные автомобили.
• Подключаемый гибрид — Эти автомобили в основном работают на электричестве, но также имеют традиционный топливный двигатель, поэтому вы также можете использовать бензин или дизельное топливо, если они разрядятся.Когда они работают на топливе, эти автомобили будут производить выбросы, но когда они работают на электричестве, они не будут. Подключаемые гибриды могут быть подключены к источнику электричества для подзарядки их батареи.
• Гибрид-электрический — Они работают в основном на топливе, таком как бензин или дизельное топливо, но также имеют электрическую батарею, которая заряжается посредством рекуперативного торможения. Они позволяют переключаться между использованием топливного двигателя и режимом «EV» одним нажатием кнопки. Эти автомобили нельзя подключить к источнику электричества и использовать бензин или дизельное топливо для получения энергии.

Какие внутренние части у электромобиля? У электромобилей

на 90% меньше движущихся частей, чем у автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Вот разбивка частей, которые обеспечивают движение электромобиля:

• Электрический двигатель / Moto r — Обеспечивает вращение колес. Это может быть тип DC / AC, однако чаще встречаются двигатели переменного тока.
• Инвертор — преобразует электрический ток в форме постоянного тока (DC) в переменный ток (AC)
• Трансмиссия — электромобили имеют односкоростную трансмиссию, которая передает мощность от двигателя на колеса.
• Батареи — хранят электроэнергию, необходимую для работы электромобиля. Чем выше мощность батареи, тем выше диапазон.
• Зарядка — Подключите к розетке или зарядному устройству электромобиля для зарядки аккумулятора.

Аккумуляторы для электромобилей — объяснение емкости и кВтч

Киловатт (кВт) — это единица мощности (сколько энергии требуется устройству для работы). Киловатт-час (кВтч) — это единица измерения энергии (показывает, сколько энергии было использовано), т.е.г. 100-ваттная лампочка потребляет 0,1 киловатта каждый час. В среднем дом потребляет 3 100 кВтч энергии в год. Электромобиль потребляет в среднем 2000 кВтч энергии в год.

При торможении в традиционном автомобиле кинетическая энергия обычно расходуется впустую. Однако в электромобиле торможение преобразует и накапливает тепловую энергию от теплового трения тормозных колодок и шин и повторно использует ее для питания автомобиля. Это называется рекуперативным торможением, и это довольно умно!

Зарядка электромобиля

Как заряжать электромобиль?

Электромобиль можно зарядить, подключив его к розетке или подключив к зарядному устройству.В Великобритании есть множество зарядных станций, чтобы оставаться полностью заряженными, пока вы в пути. Есть три типа зарядных устройств:

Трехконтактный штекер — стандартный трехконтактный штекер, который можно подключить к любой розетке на 13 ампер.
Socketed — точка зарядки, к которой можно подключить кабель типа 1 или типа 2.
На привязи — точка зарядки с кабелем, подключенным к разъему типа 1 или типа 2.

Сколько времени нужно на зарядку электромобиля?

Существует также три скорости зарядки электромобиля:

• медленная — обычно до 3 кВт.Часто используется для зарядки ночью или на рабочем месте. Время зарядки: 8-10 часов.
• Fast — обычно номинальная мощность 7 кВт или 22 кВт. Обычно устанавливаются на автостоянках, в супермаркетах, развлекательных центрах и в домах с парковкой во дворе. Время зарядки: 3-4 часа.
• Rapid — обычно от 43 кВт. Совместим только с электромобилями с возможностью быстрой зарядки. Время зарядки: 30-60 минут.

Зарядка в разные сезоны

Погода влияет на то, сколько энергии потребляет ваш электромобиль.У вас есть больший диапазон летом и меньший диапазон зимой.

Зарядка в пути

Не забудьте загрузить приложение Zap-Map, чтобы найти ближайшую зарядную станцию, когда вы в пути.

Как далеко вы сможете проехать на одной полной зарядке?

Диапазон электромобилей зависит от емкости аккумулятора (кВтч). Чем выше мощность аккумулятора электромобиля, больше мощности, тем дальше вы путешествуете. Вот примеры того, как далеко зайдет заряд некоторых электромобилей:

Как на самом деле работают электродвигатели электромобилей и чем они отличаются?

Когда вы в последний раз задумывались о том, как на самом деле работают электромобили? Мы, супер-фанаты автомобильного бизнеса, в основном хорошо понимаем, как работают силовые агрегаты внутреннего сгорания.Большинство из нас может визуализировать, как топливо и воздух входят в камеру сгорания, взрываются, толкают поршень вниз и вращают коленчатый вал, который в конечном итоге поворачивает колеса. Обычно мы понимаем разницу между рядными, плоскими, V-образными и, возможно, роторными двигателями внутреннего сгорания Ванкеля.

Подобные концепции в машиностроении сравнительно легко понять. Но, вероятно, справедливо поспорить, что только меньшинство людей, читающих это, может объяснить на салфетке для бара, как именно невидимые электроны вращают колеса автомобиля или чем двигатель с постоянными магнитами отличается от двигателя индукционного переменного тока.Электротехника может показаться автомобильным фанатикам черной магией и колдовством, так что пришло время развенчать этот смелый новый мир электромобильности.

Как работают электромобили: двигатели

Это связано с магнетизмом и естественным взаимодействием между электрическими полями и магнитными полями. Когда электрическая цепь замыкается, позволяя электронам двигаться по проводу, эти движущиеся электроны создают электромагнитное поле с северным и южным полюсами. Когда это происходит в присутствии другого магнитного поля — либо от другой партии ускоряющихся электронов, либо от Уайла Э.Гигантский подковообразный магнит ACME Койота, эти противоположные полюса притягиваются, и подобные полюса отталкиваются друг от друга.

Просмотреть все 12 фото

Электродвигатели работают путем установки одного набора магнитов или электромагнитов на вал, а другого набора — на корпусе, окружающем этот вал. Периодически меняя полярность (меняя местами северный и южный полюса) одного набора электромагнитов, двигатель усиливает эти притягивающие и отталкивающие силы для вращения вала, тем самым преобразуя электричество в крутящий момент и, в конечном итоге, поворачивая колеса.И наоборот, как и в случае рекуперативного торможения, эти магнитные / электромагнитные силы могут преобразовывать движение обратно в электричество.

Как работают электромобили: переменный или постоянный ток?

Электроэнергия, подаваемая в ваш дом, поступает в виде переменного тока (AC), так называемого, потому что полярность север / юг или плюс / минус питания меняется (чередуется) 60 раз в секунду. (То есть в США и других странах, работающих от 110 вольт; в странах со стандартом 220 вольт обычно используется переменный ток 50 Гц.) Постоянный ток (DC) — это то, что входит и выходит из + и — полюсов каждой батареи. Как отмечалось выше, двигателям для вращения требуется переменный ток. Без этого электромагнитная сила просто соединила бы их северный и южный полюса вместе. Это цикл постоянного переключения между севером и югом, который заставляет мотор вращаться.

Просмотреть все 12 фото

Современные электромобили предназначены для управления как переменным, так и постоянным током на борту. Аккумулятор накапливает и распределяет постоянный ток, но, опять же, двигателю нужен переменный ток.При подзарядке аккумулятора энергия поступает в бортовое зарядное устройство в виде переменного тока во время зарядки Уровня 1 и Уровня 2 и в виде постоянного тока высокого напряжения на Уровне 3 «быстрых зарядных устройств». Сложная силовая электроника (которую мы не будем пытаться здесь объяснять) обрабатывает многочисленные встроенные преобразования переменного / постоянного тока, повышая и понижая напряжение от 100 до 800 вольт зарядной мощности до напряжения системы батареи / двигателя от 350-800 вольт для многих освещение автомобиля, информационно-развлекательная система и функции шасси, для которых требуется электричество 12–48 В постоянного тока.

Как работают электромобили: какие типы двигателей?

Двигатель постоянного тока (матовый): Да, мы только что сказали, что переменный ток заставляет двигатель вращаться, и эти старые двигатели, которые приводили в действие первые электромобили 1900-х годов, ничем не отличаются. Постоянный ток от батареи подается к обмоткам ротора через подпружиненные «щетки» из углерода или свинца, которые приводят в действие вращающиеся контакты, подключенные к обмоткам проводов. Каждые несколько градусов вращения щетки активируют новый набор контактов; это постоянно меняет полярность электромагнита на роторе по мере вращения вала двигателя.(Это кольцо контактов называется коммутатором).

Корпус, окружающий электромагнитные обмотки ротора, обычно имеет постоянные магниты. («Последовательный двигатель постоянного тока» или так называемый «универсальный двигатель» может использовать электромагнитный статор.) Преимущества заключаются в низкой начальной стоимости, высокой надежности и простоте управления двигателем. Изменение напряжения регулирует скорость двигателя, а изменение тока регулирует его крутящий момент. К недостаткам можно отнести меньший срок службы и стоимость обслуживания щеток и контактов.Сегодня этот двигатель редко используется на транспорте, за исключением некоторых индийских железнодорожных локомотивов.

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC): Щетки и их обслуживание устраняются путем перемещения постоянных магнитов к ротору, размещения электромагнитов на статоре (корпусе) и использования внешнего контроллера двигателя для попеременного переключения различных обмоток возбуждения. от плюса к минусу, создавая вращающееся магнитное поле.

Преимущества — долгий срок службы, низкие эксплуатационные расходы и высокая эффективность.Недостатки — более высокая начальная стоимость и более сложные регуляторы скорости двигателя, которые обычно требуют трех датчиков Холла для правильной фазировки тока обмотки статора. Такое переключение обмоток статора может привести к «пульсации крутящего момента» — периодическому увеличению и уменьшению передаваемого крутящего момента. Этот тип двигателя популярен для небольших транспортных средств, таких как электрические велосипеды и скутеры, и используется в некоторых вспомогательных автомобильных приложениях, таких как электрический усилитель рулевого управления.

Просмотреть все 12 фотографий

Синхронный двигатель с постоянным магнитом (PMSM): Физически двигатели BLDC и PMSM выглядят почти одинаково.Оба имеют постоянные магниты на роторе и обмотки возбуждения в статоре. Ключевое отличие состоит в том, что вместо использования постоянного тока и периодического включения и выключения различных обмоток для вращения постоянных магнитов, PMSM работает на непрерывном синусоидальном переменном токе. Это означает, что в нем отсутствует пульсация крутящего момента, и для определения скорости и положения ротора требуется только один датчик на эффекте Холла, поэтому он более эффективен и тише.

Слово «синхронный» означает, что ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле в обмотках.Его большие преимущества — удельная мощность и высокий пусковой момент. Основным недостатком любого двигателя с вращающимися постоянными магнитами является то, что он создает «обратную электродвижущую силу» (ЭДС), когда он не работает на скорости, что вызывает сопротивление и тепло, которые могут размагнитить двигатель. Этот тип двигателя также используется в усилителях рулевого управления и тормозных системах, но он стал предпочтительной конструкцией двигателя в большинстве современных аккумуляторных электрических и гибридных транспортных средств.

Просмотреть все 12 фотографий

Обратите внимание, что большинство двигателей с постоянными магнитами всех типов ориентируют свою ось север-юг перпендикулярно выходному валу.Это создает «радиальный (магнитный) поток». Новый класс двигателей с «осевым потоком» ориентирует оси N-S магнитов параллельно валу, обычно на парах дисков, между которыми расположены неподвижные обмотки статора. Компактная ориентация аксиального потока с высоким крутящим моментом этих так называемых «двигателей-блинов» может быть применена к двигателям типа BLDC или PMSM.

Просмотреть все 12 фотографий

Индукция переменного тока: В этом двигателе мы убираем постоянные магниты с ротора (и их редкоземельные материалы, которые становятся все более редкими) и поддерживаем переменный ток, протекающий через обмотки статора, как в двигателе PMSM выше.

Замена магнитов — это концепция, запатентованная Никола Тесла в 1888 году: поскольку переменный ток течет через различные обмотки статора, обмотки создают вращающееся поле магнитного потока. Когда эти магнитные линии проходят через перпендикулярные обмотки ротора, они индуцируют электрический ток. Затем это создает другую магнитную силу, которая заставляет ротор вращаться. Поскольку эта сила индуцируется только тогда, когда силовые линии магнитного поля пересекают обмотки ротора, ротор не будет испытывать крутящего момента или силы, если он вращается с той же (синхронной) скоростью, что и вращающееся магнитное поле.

Это означает, что асинхронные двигатели переменного тока по своей природе асинхронны. Скорость ротора регулируется изменением частоты переменного тока. При небольших нагрузках инвертор, управляющий двигателем, может снизить напряжение, чтобы уменьшить магнитные потери и повысить эффективность. Отключение асинхронного двигателя во время крейсерского движения, когда в этом нет необходимости, устраняет сопротивление, создаваемое двигателем с постоянными магнитами, в то время как двухмоторные электромобили, использующие двигатели PMSM на обеих осях, всегда должны приводить в действие все двигатели. Пиковая эффективность может быть немного выше для конструкций BLDC или PMSM, но асинхронные двигатели переменного тока часто достигают более высокого среднего КПД.Еще один небольшой компромисс — это немного более низкий пусковой момент, чем у PMSM. GM EV1 середины 1990-х годов и большинство Tesla использовали асинхронные двигатели переменного тока.

Просмотреть все 12 фотографий

Электродвигатель сопротивления: Думайте о «сопротивлении» как о магнитном сопротивлении: степени, с которой объект противодействует магнитному потоку. Статор реактивного электродвигателя имеет несколько полюсов электромагнита — концентрированные обмотки, образующие сильно локализованные северный или южный полюса. В реактивном реактивном электродвигателе (SRM) ротор изготовлен из магнитомягкого материала, такого как слоистая кремнистая сталь, с множеством выступов, предназначенных для взаимодействия с полюсами статора.Различные полюса электромагнита включаются и выключаются почти так же, как обмотки возбуждения в двигателе с BLDC. Использование неравного количества полюсов статора и ротора гарантирует, что одни полюса выровнены (для минимального сопротивления), а другие находятся прямо между противоположными полюсами (максимальное сопротивление). При переключении полярности статора ротор вращается с асинхронной скоростью.

Просмотреть все 12 фотографий

Синхронный реактивный двигатель (SynRM) не зависит от этого дисбаланса в полюсах ротора и статора.Скорее, двигатели SynRM имеют более распределенную обмотку, питаемую синусоидальным переменным током, как в конструкции PMSM, со скоростью, регулируемой частотно-регулируемым приводом, и ротор сложной формы с пустотами в форме линий магнитного потока для оптимизации сопротивления.

Последняя тенденция заключается в размещении небольших постоянных магнитов (часто более простых ферритовых) в некоторых из этих пустот, чтобы использовать преимущества как магнитного, так и реактивного крутящего момента при минимизации затрат и неэффективности противо-ЭДС (или противоэлектродвижущей силы) на высоких скоростях, которая страдают двигатели с постоянными магнитами.

Преимущества: низкая стоимость, простота и высокая эффективность. К недостаткам можно отнести шум и пульсацию крутящего момента (особенно для реактивных реактивных двигателей). Toyota представила внутренний синхронный реактивный двигатель с постоянными магнитами (IPM SynRM) на Prius, а Tesla теперь объединяет один такой двигатель с асинхронным двигателем переменного тока на своих моделях с двумя двигателями. Tesla также использует IPM SynRM в качестве единственного двигателя для своих моделей с задним приводом.

Просмотреть все 12 фотографий

Электродвигатели никогда не могут петь, как малоблочный или плоский кривошип Ferrari.Но, возможно, через десять лет или около того мы будем относиться к трансмиссии Tesla Plaid с такой же любовью, как и к этим двигателям, и каждый автолюбитель сможет подробно описать, какие двигатели он использует.

Комплект двигателя электрического ящика готов для вашего проекта электромобиля. Что бы вы сделали?

Так называемый двигатель ящика стал благом для автолюбителей, предоставив оптимизированный вариант для замены двигателя проектного транспортного средства. В то время как стандартные двигатели — это восьмицилиндровые двигатели, британская компания Swindon Powertrain теперь предлагает их электрический эквивалент.

Электрический силовой агрегат HPD (сокращение от «High Power Density») компании состоит из предварительно укомплектованного 80-киловаттного (107-сильного) двигателя с постоянными магнитами, трансмиссии и дифференциала.

Установка доступна для заказа за 6 400 британских фунтов (около 7 800 долларов США по текущему обменному курсу) — хотя батареи в комплект не входят — и ее можно отправить в США, поскольку она не предназначена для новых автомобилей или крупных проектов. Первые поставки запланированы на август.

Swindon, которая уже построила несколько электромобилей Mini для клиентов из Великобритании, хотела облегчить аналогичные проекты электромобилей.Компания ожидает, что ее двигатель будет использоваться во всем, от переоборудования классических автомобилей до легких коммерческих автомобилей и квадроциклов.

С этой целью трансмиссия компактно упакована (весь узел весит всего 110 фунтов со смазочными материалами) и гибок. Как отметили в компании, сборка предусматривает несколько точек установки инверторов и охлаждающих устройств. Он поставляется с открытым дифференциалом, но, по заявлению компании, может быть добавлен дифференциал повышенного трения.

Электродвигатель Swindon HPD для ящиков

Это не единственный электродвигатель для ящиков; они внезапно кажутся трендом.Electric GT даже замаскировал свою электрическую трансмиссию под V-8.

Электрические преобразования тоже не новость. Электрический грузовик Chevrolet E-10 был построен в прошлом году на основе такой концепции, но с заимствованием компонентов у Bolt EV. До этого Chevy построила eCOPO, электрический драг-рейсер Camaro с зарядкой на 800 вольт.

Идея современной волны электродвигателей для ящиков заключается в сокращении затрат за счет предоставления согласованного набора компонентов, который сокращает количество проб и ошибок для каждой сборки / преобразования.

Существует ряд бюджетных комплектов, предназначенных для модернизации, но один из наших фаворитов появился много лет назад. Это был электрический комплект для переоборудования Mazda MX-5 Miata, который (в 2011 году) стоил 2500 долларов.

Итак, вооружившись электрическим комплектом для переоборудования, что бы вы построили?

Дело не только в батарее, ребята

Двигатели внутреннего сгорания существуют уже около 140 лет. За это время мы полностью разобрались во всех их нюансах. Мы можем поговорить с нашими друзьями о степени сжатия, мощности и фазах газораспределения.Мы знаем преимущества рабочего объема и эффективность турбин. Встречающиеся машины быстро превращаются в океаны лопнувших капотов. Даже самые передовые технологии двигателей в новейшем гиперкаре тщательно анализируются в автомобильных СМИ. Мы знаем двигатели. Мы говорим о двигателях. Нам нравятся двигатели .

Нам не нравятся двигатели , то есть электрические. Вы знаете, те, которые существуют уже почти 250 лет и приводили в движение автомобили в 1880-х годах, пока бензиновые двигатели не обогнали их из-за их запаса хода и быстрой дозаправки.(Один из первых изобретателей асинхронных двигателей переменного тока: Никола Тесла.) Наше коллективное и практически полное отсутствие знаний о том, что на самом деле приводит в движение колеса всех новых электромобилей на дорогах, действительно вызывает недоумение. Насколько серьезна эта проблема? Большинство владельцев электромобилей, вероятно, даже не знают , где моторы в их автомобилях, или сколько их, или как они выглядят.

Что еще хуже: технической информации мало, ее можно найти только на форумах и сайтах, посвященных узкоспециализированным технологиям.Примите во внимание также тот факт, что наш собственный Алекс Рой только что сделал обзор новенькой Tesla Model 3 и в 4000 тщательно продуманных словах ни разу не упомянул двигатель.

Не то чтобы его можно было винить: на странице Tesla Motors о Model 3, которая включает раздел «спецификации», сам двигатель вообще не упоминается. Кроме того, в прошлогодней заявке компании в Агентство по охране окружающей среды на получение сертификата соответствия для автомобиля 250 слов было посвящено описанию батареи, но только 20 — двигателю.(Это «3-фазный 6-полюсный двигатель переменного тока с внутренними постоянными магнитами» мощностью 258 л.с. или 192 кВт и крутящим моментом 317 фунт-фут, если вам интересно.) Точно так же страница Chevrolet о его новом Bolt EV не упоминает двигатель, за исключением того, что у автомобиля есть «электропривод». Даже BMW — компания, у которой буквально означает «двигатель» вместо среднего имени , — только соизволила раскрыть на своей странице продукта i3, что двигатель «синхронный по переменному току». Между тем, двигатель базовой модели 3-й серии после нескольких щелчков мышью описывается как «2.0-литровый рядный 4-цилиндровый 16-клапанный двигатель BMW TwinPower Turbo мощностью 180 л.с., сочетающий в себе турбонагнетатель Twin-Scroll с регулируемым клапаном (Double-VANOS и Valvetronic) и высокоточным прямым впрыском ». Это до того, как сайт перейдет к описанию электронного управления дроссельной заслонкой двигателя, функции автоматического запуска и остановки, системы прямого зажигания с контролем детонации, электронного управления охлаждением двигателя (охлаждение карты), рекуперации энергии торможения и управления динамикой движения с помощью Eco Pro, Comfort, и спортивные настройки.

Среди обозревателей Рой далеко не единственный, кто недооценивает двигатель. В большинстве обзоров электромобилей эта ключевая часть технологии игнорируется, за исключением того, что отмечается ее относительная бесшумность, крутящий момент, простота и низкие долговременные требования к обслуживанию. Большая часть пространства, отведенного под трансмиссию, вместо этого сосредоточена на батарее — ее размера, конструкции и состава, где она находится, какой у нее запас хода, сколько дней требуется для полной зарядки и т. Д.

тесла

Размещение электродвигателя Tesla Model S P 90D

Но тогда трудно винить людей в том, что им наплевать.Большинство потребителей — черт возьми, даже автомобильные фанаты — не обладают знаниями или словарным запасом, чтобы авторитетно говорить об электродвигателях, и на первый взгляд, казалось бы, очень мало признаков того, что есть что-то значимое для обсуждения о них. Гораздо труднее восхищаться, скажем, разницей между постоянными магнитами и индукцией переменного тока, чем между двигателями V8 и шестерками с двойным турбонаддувом. Тот факт, что автопроизводители и СМИ не рекламируют автомобильные инновации, естественно, заставляет общественность предполагать, что там ничего особенного не происходит.

Вот только … это неправда.

Несмотря на то, что у электродвигателя есть собственный век прогресса, многое еще можно сделать. Во-первых, представьте, что большинство автопроизводителей открыли собственное производство двигателей. Если бы не было места для инноваций, они бы просто заказали их из каталога у внешних поставщиков. Более легкие материалы в конструкции двигателя, новые альтернативные решения для редкоземельных магнитов и оптимизированные общие рабочие характеристики для различных требований транспортных средств — все это очень важно для инженеров автомобилестроения.И это только начало, — говорит Венкат Вишванатан, профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, изучающий характеристики электромобилей.

«Карта КПД двигателя, то есть его КПД как функция крутящего момента и скорости, определяет энергопотребление потребительских транспортных средств, а характеристики пиковой мощности являются важным фактором для требований к высокой производительности», — сказал Вишванатан. «Кроме того, нагрев работающих двигателей на высоких скоростях — это еще одна область, в которой есть возможности для инноваций и развития.

Если немного углубиться, становится ясно, какая часть упомянутой оптимизации и развития действительно происходит. Один из ключевых вариантов — это общий тип двигателя. «Обычно большинство производителей используют синхронные двигатели, но то, является ли это постоянным магнитом или электромагнитом, сильно влияет на производительность», — сказал Вишванатан.

Tesla, например, хотя обычно очень молчаливо рассказывала о своих инновациях, в своей Model 3 внесла существенные изменения в решение использовать электродвигатель с постоянными магнитами вместо асинхронного двигателя переменного тока, который она использовала до сих пор.Ключевое отличие заключается в том, что асинхронные двигатели переменного тока должны использовать электричество для генерации магнитных токов внутри двигателя, которые вызывают вращение ротора, тогда как двигатели с постоянными магнитами не требуют этого дополнительного тока, поскольку его магниты созданы из редкоземельных материалов. — всегда включены. Все это означает, что двигатель Model 3 более эффективен и, следовательно, лучше для небольших и легких автомобилей, но не идеален для высокопроизводительных автомобилей, поскольку асинхронный двигатель переменного тока может производить большую мощность. Chevy Bolt использует аналогичную стратегию по той же причине.

Дженерал Моторс

Электродвигатель Chevrolet Bolt

В других случаях производитель сосредоточится на способах снижения стоимости двигателя, чтобы сделать электромобили более доступными. Геральдо Стефанон, старший технический директор технического центра Toyota в Анн-Арборе, штат Мичиган, говорит, что компания в основном производит свои моторы в Японии, имея в виду оптимизацию производства.

«Наша задача и задачи других автопроизводителей — найти способы упростить производство при одновременном повышении эффективности и производительности двигателей, но с меньшими затратами», — сказал он. «В Prius 2016 года было внесено несколько усовершенствований двигателя, включая использование различных материалов и элементов управления, которые минимизируют затраты и потери мощности. Стоимость Toyota Hybrid System II была снижена более чем на четверть от первоначальной стоимости THS, представленной с первым Prius ».

В своих усилиях по электрификации Honda горячо стремилась к повышению производительности и эффективности, которые могут обеспечить тщательно спроектированные двигатели.Его Twin Motor Unit, установленный в гибридных системах кроссовера Acura MDX, седана RLX и суперкара NSX, спроектирован таким образом, чтобы быть компактным, с двумя небольшими 36-сильными двигателями, расположенными спина к спине в едином корпусе, расположенном между передней частью (NSX ) или задних (MDX, RLX) колес. Эта конфигурация обеспечивает точное векторизацию крутящего момента в полноприводной установке, когда обычный или гибридный двигатель передает мощность на другую ось. Преимущества в производительности проистекают из способности двигателей поочередно передавать крутящий момент или сопротивление при регулировании мощности на отдельные колеса.Двигатели, как и в других электромобилях и гибридах, также обеспечивают рекуперативное торможение, при котором двигатели действуют как генераторы для зарядки аккумулятора автомобиля при движении накатом или даже обеспечивают тормозное действие благодаря встроенному сопротивлению при выработке этой мощности, если настроено. сделать так.

Honda

Размещение передних моторов в Acura NSX

Кроме того, Honda уменьшила размеры двигателей в новом Accord Hybrid, используя квадратные медные провода вместо круглых в статоре — неподвижной части электродвигателя, которая генерирует переменное магнитное поле для вращения ротора, — поскольку квадратные провода вмещают больше компактно и плотно.Инженеры также использовали три меньших магнита вместо двух больших для двигателя, что помогает улучшить крутящий момент, говорится в сообщении компании. Все эти изменения улучшили мощность автомобиля на 14,8 лошадиных сил, до 181, и крутящий момент на 6 фунт-футов, до 232.

Honda также хорошо известна своими интегрированными электрическими моторами, которые устанавливаются между двигателем и трансмиссией в гибридных моделях. «Приводные двигатели Honda специально разработаны для этих целей», — отметил инженер от имени компании. «Характеристики мощности и крутящего момента, соотношение диаметра / длины, скорость и эффективность охлаждения оптимизированы для достижения желаемой производительности при размещении в ограниченном пространстве.Это не стандартные компоненты ».

В будущем мощность и эффективность двигателей, естественно, будут расти. Некоторые новаторы будут искать магниты, изготовленные с использованием более дешевых и не редкоземельных элементов, как это недавно сделала компания Honda в рамках проекта разработки с Daido Steel. Их неодимовый магнит не содержит тяжелых редкоземельных материалов, но по-прежнему достаточно мощный для использования в транспортных средствах. Скорость мотора также улучшится; сейчас они колеблются от примерно 12 000 до 18 000 об / мин, но исследователи разрабатывают двигатели, которые могут развивать скорость до 30 000 об / мин — с тем преимуществом, что меньший и более легкий двигатель может выполнять работу более крупного, который вращается медленнее.

Также будет улучшено управление температурным режимом, что еще больше повысит эффективность, и будут разработаны совершенно новые двигатели, такие как сверхлегкие двигатели со ступицей в колесах, которые уже применялись в прошлом, но обычно сдерживаются тяжелым оборудованием. Наконец, сейчас популярность Формулы E стремительно растет, а гоночные компании, такие как McLaren и Andretti Motorsport, активно продвигают свои моторные технологии, оттачивая при этом все, от размещения двигателя до управляющей электроники, даже оптимизируя размещение проводов, чтобы минимизировать электронные помехи — это только вопрос До того, как все машины на автосалоне демонстрируют модернизированные электродвигатели.

.