12Авг

Из чего состоит электромобиль: Устройство электромобиля. Технические отличия от обычного автомобиля

Содержание

Устройство электромобиля. Технические отличия от обычного автомобиля

24 января 2019 в 06:37

Сейчас электромобилестроение развивается огромными темпами (особенно внесла вклад в эту тему компания Tesla Motors, запустив в серийное производство свои имеющие оглушительный успех электрокары и заставив таким образом шевелиться конкурентов). Инженеры частенько балуют нас особенными схемами работы электрокаров, например, оборудуя машины двумя электродвигателями или изобретая новые гибридные силовые установки. В этой статье я опишу устройство электромобиля и то, чем средний современный электромобиль технически отличается от классических авто с ДВС. Напомню, из каких частей состоит любой автомобиль:

  • двигатель, который создает механическую энергию, приводящую в конечном итоге в движение транспортное средство;
  • кузов, к которому крепятся все элементы конструкции;
  • шасси, основной задачей элементов которого является передача крутящего момента с двигателя на колеса;
  • электрооборудование, которое пронизывает весь автомобиль: тут и стартер, и подогрев, и свет и множество других вещей, в зависимости от комплектации.

Пройдемся по каждой из них и выясним, почему электрокары такие особенные.

В электромобиле он электрический. В нем нет коленвала, поршней, камер сгорания, клапанов и много чего еще, что есть в двигателях внутреннего сгорания. За то есть статор, внутри которого благодаря электромагнитной силе вращается ротор. Подробнее об электродвигателе электромобиля можно прочесть здесь. Немаловажной особенностью электродвигателя является возможность не только производить вращательную энергию, но и создавать ток для заряда батареи, то есть работать в режиме генератора. Это основной принцип так называемой рекуперации: грубо говоря, при нажатии на педаль газа электродвигатель вращает колеса, и энергия батареи тратится, а если педаль отпустить, на движущейся машине уже колеса будут вращать вал двигателя, создавая в обмотке напряжение и генерируя ток, заряжающий батарею.

Благодаря простоте и почти полному отсутствию трущихся частей в электромоторе (кроме подшипников), в отличие от ДВС, ресурс его намного превышает ресурс классического бензинового или дизельного двигателя.

Кузов электромобиля отличается наличием отсека для аккумуляторной батареи (чаще всего располагающейся в днище автомобиля). При этом благодаря трансмиссии, занимающей в электрокаре значительно меньший объем, чем в обычном авто, водителю и пассажирам, электрической машины доступно больше пространства в салоне при тех же внешних габаритах.

Шасси состоит в свою очередь из ходовой части, механизмов управления и трансмисси. Ходовая часть электромобиля, включающая мосты, подвеску и колеса, не имеет принципиальных отличий от ходовой привычных нам авто. О рулевом управлении и тормозной системе так же сказать особо нечего, кроме того, что благодаря существенному торможению двигателем (как раз когда происходит рекуперация), тормозные колодки и диски электромобиля изнашиваются значительно меньше. Главное же отличие шасси электрического от шасси классического авто кроется в трансмиссии. Конкретно - в коробке передач. В электрокаре её нет :). Вместо нее устанавливается очень простой понижающий редуктор (в котором практически нечему ломаться), имеющий огромный ресурс по сравнению даже с механическими коробками передач, не говоря уже об автоматических коробках и вариаторах.

Сцепление, соответственно, тоже отсутствует.

Электрическое оборудование электромобиля имеет значительные отличия от электрооборудования автомобиля, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. Отличия эти касаются электрооборудования мотора; в салоне всё примерно одинаково. В электромобиле отсутствует стартер и нет системы зажигания рабочей смеси, за то там есть аккумуляторная батарея, инвертор (согласующий токи подаваемый от батареи в электродвигатель и генерируемый электродвигателем во время рекуперации), а также модулем, питающим батарею во время зарядки и рекуперации и двигатель через инвертор во время ускорения. Подробнее об аккумуляторной батарее для электромобиля можно прочесть тут. Еще в электромобиле отсутствует система охлаждения двигателя, но часто присутствует система контроля температуры батареи (с подогревом или охлаждением) и электрическая печка.

Посмотрите это видео, которое показывает устройство электромобиля на примере Tesla Model S.

О том, какие бывают электромобили и гибриды, я написал в Часто Задаваемых Вопросах. Гибридами они называются за то, что имеют и электродвигатель, и двигатель внутреннего сгорания в своей силовой установке. Соответственно, механизмы их значительно сложнее, так как включают в себя системы, необходимые для передачи крутящего момента и работы обоих моторов.

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.

Принцип работы и устройство электромобиля

Электромобили двигаются под действием электричества, которое первоначально попадает к ним из обычной домашней электросети и запасается в автомобильных перезаряжаемых аккумуляторах.

Такому автомобилю не нужна коробка передач, применяемая в двигателях внутреннего сгорания. Потому что вал электродвигателя здесь присоединен прямо к колесу. Электричество питает мотор, и мотор крутит колесо, которое двигает машину. Сейчас сделаны опытные электромобили с одноразовым запасом энергии на борту, достаточным для 130-мильного пробега. Эти автомобили намного меньше загрязняют окружающую среду и работают значительно тише, чем автомобили, "кушающие" бензин. Пожалуй, главным недостатком электромобиля является то, что ему требуется шесть часов на полную зарядку аккумуляторов.

Автомобиль с автоматической коробкой передач

Если взглянуть на приборную панель электромобиля (рисунок выше), то видно, как просто сделан рычаг управления передачами, — по той причине, что в машине нет коробки передач. Все, что должны показывать приборы на панели, это число оборотов в минуту двигателя, скорость автомобиля и уровень зарядки электрической батареи.

Каким образом электрическая энергия вращает колеса

Принципиальная схема электромобиля

Электромобиль движется под действием электрической энергии, которую он первоначально запасает в своих аккумуляторах (рисунок ниже). При движении автомобиля электрическая энергия приходит на электромагнитный разъем. Оттуда под управлением водителя и сигналов от датчиков энергия поступает на электродвигатели, которые крутят колеса и заставляют автомобиль двигаться.

Подзарядка "севших" аккумуляторов электромобиля

Схема заряда аккумуляторов электромобиля

Электро-зарядное устройство автомобиля нужно для того, чтобы бортовые аккумуляторы накопили новую электрическую энергию взамен истраченной на движение автомобиля. Устройство получает энергию для зарядки через обычную электро-розетку, какие стоят в жилых домах.

Энергия передается прямо на колеса

Мощный постоянный магнит, находящийся внутри электродвигателя, позволяет вращать колесо без ведущего вала и шестеренок, применяемых в обычных автомобилях. Поэтому в электромобиле нет дифференциала, передаточных устройств с шестеренками и коробки передач. Энергия там идет от электродвигателя прямо на колеса.

В модели электромобиля "Дестини 2000" (Destiny 2000) сочетается применение солнечных панелей и аккумуляторов с кузовом из стекловолокна.

Неудобная правда об электромобилях :: Autonews

2010 год запомнится в истории как отправная точка для большой эры электрификации персонального транспорта. Дорогу к электрическому будущему проложили автомобильные гибриды, но гибридные технологии были лишь предпосылкой для новой технологической революции. Следующее поколение автомобилей уже будет использовать электромоторы в качестве основного двигателя, как какая-нибудь стиральная машинка, и заряжаться от разеток, как все мобильники. В 2010 году начнется производство Chevrolet Volt, Opel Ampera, Nissan Leaf, прием заказов на который компания Nissan открывает в апреле. Совсем скоро к этому списку подтянутся все (абсолютно все) ведущии автокомпании мира.

Электромобили в качестве личного транспорта обладают потенциалом для обеспечения больших перемен, от снижения уровня загрязнения до экономического возрождения всей автомобильной отрасли после глобального экономического кризиса. Это понимают все бизнесмены и все чиновники независимо от политической принадлежности. Правительства во всем мире уже потратили огромные средства на появление в своих странах “экологически чистого” транспорта. Этот приток капитала позволил бизнесу развиваться и наращивать свой научно-технический потенциал. Наличие новых технологий всегда повышает стоимость акций компании, работает на ее имидж и дает повод заявлять о “лидерстве” в потенциально важной области.

При всем уважении к передовым технологиям, с реальной точки зрения заурядного потребителя электромобили совсем не совершенны.

Проблемы электромобилей

Литиево-ионные батареи – благодаря распространению мобильных телефонов в мире уже скоро будет наблюдаться нехватка основных компонентов для производства этих батарей. Но если аккумулятор персонального мобильника – это несколько грамм ценного сырья, то батареи персонального автомобиля – это уже килограммы. Крупные месторождения лития могут еще оставаться в Боливии и Чили, а так он кончится так же быстро, как и нефть.


Спрос на литиевые батареи может возрасти в четыре раза в течение ближайших десяти лет

С появлением электромобилей в широкой продаже спрос на готовые автомобильные блоки ионно-литиевых аккумуляторов со стороны автокомпаний может превышать предложение производителей аккумуляторов. Спрос на литиевые батареи может возрасти в четыре раза в течение ближайших десяти лет.

Стоимость аккумулятора электрического автомобиля в настоящее время варьируется от 25% до 50% от общей суммы расходов на электромобиль. Аккумуляторы требуют постоянного обслуживания и периодической замены. Срок службы аккумуляторов сейчас оценивается на уровне пяти-семи лет, после чего они требуют замены. Остается только надеяться, что с началом массового производства цены на батареи упадут, а срок их службы увеличится.

Пока не проработаны технологии и схемы утилизации батарей, которые, теоретически, можно использовать для питания менее энергоемких устройств, чем автомобиль. Ни один автопроизводитель пока не взял на себя обязательств по замене старых аккумуляторов на новые.

В большинстве электромобилей используются двигатели постоянного тока, которые содержат магнитные сплавы на основе редкоземельных металлов. Все производство этих компонентов сосредоточено в Китае, который, являясь монопольным производителем с сильным централизованным управлением, может диктовать цены на этот продукт.

С одной стороны, владельцы электромобилей могут забыть об обязательном посещении заправок, но теперь у них появляется другая забота – подключение автомобиля к соответствующей розетке. Зарядка автомобиля занимает огромное количество времени, и теперь необходимо заранее продумывать не только саму поездку, но и продолжительность всех зарядок.


Владельцы электромобилей могут забыть о заправках, но теперь будут искать розетки

Существуют два типа зарядки:

– дома или в гараже, через 220-вольтовую линию (в США 110 вольт). Зарядка в таком случае происходит за одну ночь, примерно за 8-12 часов. И это удобно при ежедневной эксплуатации автомобиля и стабильном прогнозируемом ежедневном пробеге;
– в специальных местах через специальные зарядные устройства с напряжением сети в 500 вольт. Быстрая зарядка в течение 30 минут или менее (время будет варьироваться в зависимости от факторов, которые включают конкретное зарядное устройство и емкости аккумуляторных батарей конкретного транспортного средства).

На данном этапе развития зарядных устройств мощные быстрозарядные устройства нужно размещать только под крышей, в сухом помещении, чтобы свести к минимуму возможность поражения электрическим током во влажной среде. Вполне вероятно, что потребители не смогут справиться с электрозарядным оборудованием самостоятельно. По соображениям безопасности, зарядку будет осуществлять обслуживающий персонал в защитной спецодежде. То есть выигрыша относительно обычных бензиновых заправок мы тоже не получаем. К тому же водители не будут сидеть и ждать полчаса (или больше), пока зарядится их автомобиль. Поэтому пункты быстрой зарядки должны располагаться рядом с торговыми центрами, кафе, офисными зданиями.

Электромобили лучше всего подходят для умеренного климата. Там, где зимой стоят суровые морозы, электробатареи могут не справиться с запуском электромотора и всеми дополнительными нагрузками: постоянным обогревом салона, сидений, стекол и прочего бортового оборудования. Пока совсем не ясно, как поведут себя электромобили в типично российском климате.


Батареи электромобилей не справятся с суровыми русскими морозами

Отсутствие возможности подключения персональных автомобилей к любой розетке видится основным препятствием для распространения электромобилей в России и в Европе, где при высокой урбанизации общества население живет в многоквартирных домах и не имеет персональных электрифицированных гаражей.

Кроме того, у нас полностью отсутствует инфраструктура зарядных станций для электромобилей. Причем создание такой глобальной инфраструктуры на территории хотя бы отдельных регионов требует вливания огромных средств, а какие-то отдельные пункты зарядки для электромобилей неэффективны. Таким образом, покупка и эксплуатация электромобиля в России абсолютна бесполезна из-за ограниченных возможностей использования. А создание инфраструктуры для эксплуатации электромобилей дорого и не представляется необходимым, так как электромобили в стране не появляются. Подобный замкнутый круг может отложить появление электромобилей в России еще на десяток лет – за которые западная автопромышленность опять уйдет от нашей в непреодолимый отрыв.

Кирилл Орлов

Нет, мир не перейдёт на электромобили: 5 главных препятствий

Добыча кадмия, теллура, галлия, германия, индия, селена и, конечно, кремния, без которого не обходится ни одна солнечная панель, провоцирует токсическое загрязнение почвы, воздуха и воды в наиболее уязвимых природных зонах: значительную часть этих материалов получают в районах Азии, Африки и Южной Америки с хрупкой экосистемой. Разведка и выработка соответ­ствующих месторождений разрушают флору и фауну эндемичных районов. Результатом становятся не только отравленные реки, но и исчезновение целых популяций.

Даже если не брать в расчёт способ получения электроэнергии, много вопросов возникает к самим аккуму­ляторам — будь то никель-кадмиевые или литий-ионные батареи. Всё та же добыча кадмия и лития не только убивает животных, которым не повезло оказаться поблизости, но и загрязняет подземные воды, а также приводит к опустыниванию.

Яркий пример — Атакама в Чили. Площадь этой пустыни растёт, а оазисы исчезают из-за добычи лития. При извлечении этого вещества компании выкачи­вают гигалитры воды, что иссушает почву и лишает местных животных пищи. Отраслевой портал LithiumMine утверждает, что на добычу лития в Атакаме уходит две трети всей местной пресной воды. По аналогичному сценарию разви­вается ситуация в Боливии, Тибете, Австралии и других регионах, добывающих литий. А люди, непосред­ственно занятые этим промыслом, подвер­жены развитию отёка лёгких и плеврита из-за вдыхания литиевой пыли и щелочных соединений лития.

Электромобили — ключевая причина этих процессов. За десять лет, с 2008 по 2018 год, мировая добыча лития увели­чилась в восемь раз; тенденцию спровоци­ровал бум электро­мобилей. К такому выводу пришли учёные Дату Буйунг Агусдината, Вэньцзюань Лю, Хейли Икин и Хьюго Ромеро в научной статье, которую опубликовал издательский дом IOP Publishing.

Существует и сугубо обыватель­ский подход, пред­лагающий не обращать внимания на абсолютные значения урона для экологии. Сторон­ники такой трактовки хотят сосредо­точиться на том, что при использо­вании электро­мобилей источник загрязнения окружающей среды пере­носится из городов куда-то ещё. И даже если это «куда-то ещё» означает саванну, нетронутую сибирскую тайгу или пампасы Южной Америки, преимущества от чистого воздуха в городах остаются на месте.

Батареи для Tesla и накопителей электроэнергии: кто лидеры инноваций? | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Если ключевой элемент традиционного автомобиля - двигатель внутреннего сгорания, то во все более популярных электромобилях это - аккумуляторная батарея: от нее зависят дальность пробега, скорость зарядки, вес и, главное, цена машины.

Если в традиционной электроэнергетике принципиальную роль играет турбина, то для развития все более популярных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) крайне важны накопители энергии: без них не решить главную проблему ветряных и солнечных электростанций - зависимость от переменчивости погоды.

Илон Маск: новое поколение аккумуляторов и Tesla за 25 000 долларов

Так что батареи и аккумуляторы - это сейчас одно из магистральных направлений технологического развития на планете. Весьма симптоматично, что американский предприниматель Илон Маск решил устроить 22 сентября специальную онлайн-презентацию под названием Tesla Battery Day, а Европейское патентное ведомство (EPO) и Международное энергетическое агентство (IEA) провели совместное исследование "Инновации в области батарей и накопителей электроэнергии". Его результаты опубликовали в тот же день.  

Электромобили Tesla на территории завода комапнии в Фримонте ждут отправки покупателям

Для главы компании Tesla аккумуляторные батареи - это ключ к массовому рынку. "У нас нет доступного автомобиля, но он у нас будет. Однако для этого мы должны снизить стоимость батарей", - заявил Илон Маск в ходе презентации, за которой в интернете следили 270 000 зрителей. Он обещал примерно через три года наладить серийное производство нового поколения аккумуляторов, которые будут существенно мощнее и долговечнее нынешних, но обойдутся в два раза дешевле.

И тогда, заверил Илон Маск, "мы сможем выпускать очень убедительный электромобиль по цене 25 тысяч долларов" (это примерно 21 000 евро). Глава Tesla объявил, что на первом этапе выпускать аккумуляторы нового поколения будут вблизи головного завода компании в калифорнийском Фримонте, для чего потребуется специальная монтажная линия. Одновременно предприниматель сообщил, что на гигафабрике Tesla в Неваде будет налажена утилизация отслуживших аккумуляторных батарей.

Кобальт от "Норникеля" может и не понадобиться

Для России особенно важно то, что батареи нового поколения планируется выпускать практически без использования редкого, а потому весьма дорогого металла кобальта. Его единственным российским производителем и экспортером является компания "Норникель" в Норильске.

Кобальтовые слитки на заводе "Норникель". Главные производители этого металла - ДР Конго и Китай

После Battery Day курс акций Tesla, стремительно взлетевший в этом году, что превратило американского производителя электромобилей в самого дорогостоящего автостроителя мира, упал. Биржевых инвесторов и спекулянтов разочаровало то, что Илон Маск говорил о среднесрочной перспективе в три года, а они, похоже, рассчитывали на анонс немедленных прорывов.

Одновременно несколько снизились котировки акций поставщиков батарей для Tesla - японской корпорации Panasonic и южнокорейской LG Chem, входящей в группу LG. Но это тоже не более чем сиюминутное недовольство биржевых игроков: средне- и долгосрочные перспективы этих компаний представляются весьма многообещающими. Об этом свидетельствует совместное исследование Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства.  

Аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%

Эксперты двух организаций проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии, и на основании этого весьма объективного критерия сделали целый ряд выводов.

До 2011 года разработчики сосредотачивались на совершенствовании аккумуляторов для смартфонов

Первый и главный из них: "В последние десять лет патентирование в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее патентирования в других сферах". Иными словами, именно на этом направлении сосредоточены сейчас особенно крупные материальные и интеллектуальные ресурсы, именно здесь накапливаются многочисленные инновации.

Авторы исследования обнаружили, что число патентов, связанных с аккумуляторными батареями для электромобилей, еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники (прежде всего смартфонов), и с тех пор неуклонно растет. Они также подсчитали, что особое внимание изобретателей к литий-ионным технологиям привело к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а аккумуляторы для стационарных установок в электроэнергетике - примерно на две трети.  

Япония и Южная Корея - лидеры в области батарейных технологий

Второй ключевой вывод исследования: "Япония и Республика Корея являются лидерами в глобальном соревновании в области батарейных технологий, что заставляет другие страны пытаться добиться конкурентных преимуществ в определенных нишах вдоль цепочки создания дополнительной стоимости при производстве батарей". Если говорить более просто: догнать ушедшие в этой сфере далеко вперед две азиатские страны уже настолько трудно, что остальным приходится довольствоваться узкой специализацией в отдельных сегментах.         

Аккумуляторные батареи для электромобилей - это сложная высокотехнологичная продукция

Так, девять из десяти крупнейших обладателей патентов - компании из Азии: семь японских во главе с Panasonic и Toyota, а также южнокорейские Samsung и LG Electronics. Единственный представитель других континентов в Топ-10 - немецкий концерн Bosch, занявший пятое место.

В Топ-25 ближе к концу вошли также немецкие Daimler, BASF и Volkswagen. Всего же в этом списке шесть представителей Европы: это еще ирландская многопрофильная компания Johnson Controls и французский научно-исследовательский институт атомной и альтернативной энергетики CEA. Америка представлена автостроителями General Motors и Ford.

Разные типы аккумуляторов: NMC, NCA и LFP

Вклад Китая в глобальное развитие батарейных технологий, отмечается в исследовании, к 2018 году практически сравнялся с американским и приблизился к европейскому. Явная специфика Европы и США - значительно число патентов регистрируют малые и средние предприятия, а также вузы и государственные научно-исследовательские институты. В Азии подавляющее большинство изобретений приходится на крупные концерны.

Третий вывод исследования касается перспективных направлений инновационной деятельности. В минувшем десятилетии стремительно нарастало число патентов, связанных с литий-никель-марганец-кобальт-оксидными аккумуляторами (NMC). Теперь многообещающей альтернативой, полагают авторы исследования, становятся литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные аккумуляторы (NCA), которые, к примеру, производит Panasonic и использует Tesla.

BYD - крупнейший китайский производитель электрических легковых машин и автобусов

Однако стремление снизить долю кобальта или вовсе от него отказаться приведет к тому, что будет расти роль литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP), на которые тоже делает ставку Tesla, а также, к примеру, китайский автостроитель BYD, указывается в исследовании. Если в 2010 году практически вообще не было патентов, связанных с данной технологией, то в последние годы их число стало заметно нарастать.

Поэтому можно предположить, что ее разработчикам просто еще нужно пару лет. Может быть, как раз те три года, о которых Илон Маск говорил на Tesla Battery Day. 

Смотрите также:

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Электростанция из аккумуляторов

    Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Большие батареи на маленьком острове

    Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью - ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Главное - хорошие насосы

    Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) - старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Место хранения - норвежские фьорды

    Оптимальные природные условия для ГАЭС - в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Электроэнергия превращается в газ

    Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке - пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Водород в сжиженном виде

    Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    В чем тут соль?

    Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Каверна в роли подземной батарейки

    На северо-западе Германии много каверн - пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Крупнейший "кипятильник" Европы

    Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего "кипятильника" Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

  • Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

    Накопители энергии на четырех колесах

    Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото - заправка для электромобилей в Китае).

    Автор: Андрей Гурков


 

 

Оборудование для электромобиля

Описание

 

Комплект силового электропривода (СЭ) электромобиля состоит из тягового электродвигателя, управляющего его работой тягового преобразователя, бортового зарядного устройства, выполняющего также роль вспомогательного инвертора, DC/DC преобразователя для питания бортовой сети.

Состав оборудования

Тяговый преобразователь ТП80-200

Параметры тягового преобразователя:

      -   Тип.......................................................Трехфазный двухуровневый инвертер напряжения на IGBT транзисторах

      -   Номинальная мощность......................................... .............................................................30 кВт

      -   Максимальная мощность*...................................................................................................80 кВт

      -   Номинальное напряжение питания (от АКБ).....................................................................192 В

      -   Ток максимальный.................................................................................................................365 А

      -   Климатическое исполнение.................................................... ............................................“У”, категория 2

      -   Температура эксплуатации...................................................................................................от минус 40 до плюс 40 °С

      -   Номинальная частота вых. напряжения..............................................................................50 Гц

      -   Максимальная частота вых. напряжения...........................................................................166 Гц

      -   Масса.......................................................................................................................................15 кг

      -   Габариты..................................................................................................................................413x262x207

      -   Исполнение............................................................................................................................ IP54

      -   Способ охлаждения............................................................................................................. Жидкостное

      -   Расход охлаждающей жидкости.......................................................................................... не более 11 л/мин

      -   Падение давления охлаждающей жидкости..................................................... ...................0,2 бар

      -   Способ управления АД......................................................................................................... Векторное управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тяговый электродвигатель AFMT 30/80.

 

Параметры тягового двигателя:

      -   Тип двигателя........................................................................... Асинхронный с короткозамкнутым ротором

      -   Номинальная мощность...........................................................30 кВт

      -   Максимальная мощность *.......................................................80

      -   Входное напряжение................................................................3 фазы 140 В

      -   Номинальный момент............................ ...................................288 Нм

      -   Максимальный момент.............................................................600 Нм

      -   Номинальная скорость.............................................................1000 Об/мин

      -   Максимальная скорость............................................................5000 Об/мин

      -   Система охлаждения.................................................................Жидкостная

      -   Расход охлаждающей жидкости................................................не более 15 л/мин

      -   Падение давления охлаждающей жидкости............................0,2 бар

      -   Масса..........................................................................................214 кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бортовое зарядное устройство+вспомогательный инвертор ПЗ 16/200.

 

      Зарядное устройство ПЗ 16/200 (в дальнейшем «изделие») обеспечивает заряд тяговой батареи от сети 220/380 В, формирование сети 220/380 В для питания потребителей через Подкузовную розетку ПЗ 16/200, а также обеспечивает питанием вспомогательный привод насосов гидроусилителя руля и вакуумных тормозов при передвижении транспортного средства.

 

Параметры бортового зарядного устройства:

      -   Тип зарядного устройства....................................................на IGBT транзисторах без гальванической развязки от сети

      -   Номинальное напряжение питания...........................................................................~3ф, 380 В/~1ф, 220 В

      -   Номинальная мощность зарядного устройства от сети ~3ф, 380В.........................12 кВт

      -   Номинальная мощность зарядного устройства от сети ~1ф, 220В..........................3,5 кВт

      -   Выходное напряжение питания батареи. ..................................................................=160-240 В

      -   Выходной ток заряда батареи ....................................................................................40 А

      -   Выходное напряжение для питания DC/DC...............................................................400-600 В

      -   Выходной ток питания DC/DC.....................................................................................3 А

      -   Способ охлаждения.....................................................................................................Жидкостное

      -   Расход охлаждающей жидкости..................................................................................не более 3 л/мин

      -   Падение давления охлаждающей жидкости..............................................................0,2 бар

 

Зарядное устройство (ЗУ) во время движения обеспечивает питанием вспомогательный электродвигатель со следующими параметрами:

      -   Номинальная мощность. .............................................................................................2,4 кВт

      -   Номинальное напряжение питания............................................................................=160-240 В

      -   Выходное напряжение.................................................................................................~3 ф,  220/380 В

 

Зарядное устройство во время стоянки обеспечивает питанием от АКБ потребителей со следующими параметрами

(при отсутствии заряда АКБ):

      -   Номинальное выходное напряжение..........................................................................~3 ф, 380 В/~1ф, 220 В

      -   Номинальная выходная мощность ~3ф, 380В...........................................................10 кВт

      -   Номинальная выходная мощность ~1ф, 220В............................................................3 кВт

      -   Перегрузочная способность........ .................................................................................120 % в течении одной минуты

      -   Режим работы нейтрали...............................................................................................IT (изолированный)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

DC/DC преобразователь ППН 1.0/200/12

 

     DC/DC ППН 1.0/200/12 обеспечивает питанием потребители 12 В, а так же обеспечивает заряд аккумулятора автомобиля.

    Электропитание изделия осуществляется от питающей распределительной сети постоянным напряжением 600 В, а так же постоянным напряжением 12 В от свинцово-кислотного аккумулятора для питания внутренних цепей.

 

       Параметры DC/DC преобразователя:

      -   Тип зарядного устройства.............. ........с гальванической развязкой от тяговой батареи и ЗУ    

      -   Входное напряжение................................................................=500-600 В

      -   Выходное напряжение.............................................................14 В

      -   Мощность..................................................................................1 кВт

      -   Способ охлаждения..................................................................Жидкостное

      -   Степень защит..........................................................................IP54

      -   Рабочий диапазон температур эксплуатации.........................от минус 40 до +50 ˚С

      -   Относительная влажность воздуха..........................................95 %

      -   Габаритные размеры................................................................500×217×135 мм

      -    Вес.................................................. ..........................................8 кг

Как электромобили на топливных элементах работают с использованием водорода?

Как и полностью электрические автомобили, электромобили на топливных элементах (FCEV) используют электричество для питания электродвигателя. В отличие от других электромобилей, FCEV вырабатывают электроэнергию, используя топливный элемент, работающий на водороде, а не потребляя электричество только от батареи. В процессе проектирования транспортного средства производитель транспортного средства определяет мощность транспортного средства размером электродвигателя (двигателей), который получает электроэнергию от топливного элемента и батареи соответствующего размера.Хотя автопроизводители могли бы разработать FCEV с возможностью подключения к сети для зарядки аккумулятора, большинство FCEV сегодня используют аккумулятор для возврата энергии торможения, обеспечения дополнительной мощности во время коротких событий ускорения и для сглаживания мощности, подаваемой от топливного элемента, с возможностью холостого хода или выключите топливный элемент при низкой потребляемой мощности. Количество энергии, хранящейся на борту, определяется размером водородного топливного бака. Это отличается от полностью электрического транспортного средства, где количество доступной мощности и энергии тесно связаны с размером батареи.Узнайте больше об электромобилях на топливных элементах.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты электромобиля на водородных топливных элементах

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электрическим приводом вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора, а также обеспечивает питание аксессуаров транспортного средства.

Аккумулятор: Эта аккумуляторная батарея накапливает энергию, генерируемую рекуперативным торможением, и обеспечивает дополнительную мощность для электрического тягового двигателя.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров транспортного средства и зарядки вспомогательной батареи.

Электрический тяговый двигатель (FCEV): Используя энергию топливного элемента и тяговой аккумуляторной батареи, этот двигатель приводит в движение колеса автомобиля. В некоторых транспортных средствах используются мотор-генераторы, которые выполняют функции привода и регенерации.

Блок топливных элементов: Набор отдельных мембранных электродов, которые используют водород и кислород для производства электроэнергии.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заполнения бака.

Топливный бак (водород): Хранит газообразный водород на борту автомобиля до тех пор, пока он не понадобится топливным элементам.

Контроллер силовой электроники (FCEV): Этот блок управляет потоком электроэнергии, передаваемой топливным элементом и тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение) - (FCEV): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур топливного элемента, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Трансмиссия (электрическая): Трансмиссия передает механическую энергию от тягового электродвигателя на привод колес.

EV Энциклопедия от А до Я

Аккумулятор
Аккумулятор накапливает электрическую энергию и является эквивалентом топливного бака в двигателе внутреннего сгорания.Максимальный пробег электромобиля часто определяется емкостью аккумулятора ― чем выше емкость, тем больше пробег. В этом свете увеличение емкости может показаться очевидным выбором, поскольку большое расстояние вождения снижает надоедливую необходимость частых остановок на зарядных станциях. Но на самом деле выбор не так очевиден, потому что размер и вес аккумулятора также имеют большое влияние на характеристики автомобиля. Более крупная и тяжелая батарея занимает меньше места в салоне / багажном отделении и снижает энергоэффективность и экономию топлива.Таким образом, лучший способ оптимизировать производительность - это максимизировать удельную энергию батареи, то есть иметь небольшую и легкую батарею, которая хранит как можно больше электроэнергии.

Благодаря последним достижениям в технологии аккумуляторов, новейшие электромобили могут похвастаться значительными улучшениями по сравнению со старыми моделями с точки зрения плотности аккумулятора и дальности поездки. Например, Kia Soul Booster EV оснащен литий-ионным аккумулятором емкостью 64 кВт · ч, которого хватает на максимальное расстояние в 386 км (согласно корейским стандартам сертификации).Срок службы батареи также значительно улучшился: при нормальном режиме использования батареи Soul Booster EV хватит на весь жизненный цикл автомобиля. Чтобы объяснить более подробно, сначала поймите, что литий-ионные батареи на электромобилях показывают время автономной работы, которое зависит от схемы зарядки. Если схема зарядки такова, что вся батарея разряжена и заряжена полностью, батарею можно использовать для 1000 зарядок; если аккумулятор разряжен наполовину (50%) и перезаряжается - 5000 зарядов; если одна пятая часть батареи используется (20%) и заряжается, 8000 зарядов.Это означает, что если Soul Booster EV проезжает 77 километров в день (что эквивалентно 20% максимального расстояния вождения) и заряжается каждую ночь, батареи хватит на 8000 дней (22 года).

Система управления батареями (BMS)
Система управления батареями (BMS) управляет множеством ячеек батареи, чтобы они могли работать, как если бы они были единым целым. Батарея электромобиля состоит от нескольких десятков до тысяч мини-ячеек, и каждая ячейка должна быть в таком же состоянии, что и другие, чтобы оптимизировать долговечность и производительность батареи.

Чаще всего BMS встроена в корпус батареи, хотя иногда она включается в блок управления электрической мощностью (EPCU). BMS в основном наблюдает за состоянием заряда / разряда элемента, но когда он видит неисправный элемент, он автоматически регулирует состояние питания элемента (вкл. / Выкл.) С помощью релейного механизма (условный механизм для размыкания / замыкания других цепей).

Компоненты и функции электромобилей

Компоненты электромобилей

Электромобиль или его компоненты и функции зависят от типа автомобиля.Существует как минимум четыре типа электромобилей (пожалуйста, прочтите статью «Типы электромобилей, архитектура и принципы работы»), которые в настоящее время продаются на коммерческой основе и работают в мире. В этой статье будут обсуждаться различные общие основные компоненты или части или элементы электромобилей и их функции, такие как тяговые батареи, инверторы (преобразователи постоянного тока в постоянный), тяговые двигатели, бортовые зарядные устройства и контроллеры. Различные типы компонентов электромобиля определяют принцип работы автомобиля. Компоненты и функции электромобилей (транспортных средств) можно пояснить с помощью рисунка ниже.

———————————————

Как работает электромобиль?

Когда педаль автомобиля нажата, то:

  • Контроллер [ C ] принимает и регулирует электрическую энергию от батарей [ A ] и инверторов [ B ]
  • При установленном контроллере инвертор посылает определенное количество электроэнергии на двигатель (в зависимости от глубины нажатия на педаль).
  • Электродвигатель [ D ] преобразует электрическую энергию в механическую (вращение)
  • Вращение ротора двигателя вращает трансмиссию, поэтому колеса вращаются, а затем автомобиль движется.

Примечание: Принцип работы выше относится к аккумуляторному электромобилю (BEV).

———————————————

Компоненты электромобилей
Основные электрические компоненты Автомобиль

Основные основные элементы электромобилей, устанавливаемые практически на все типы электромобилей, следующие:

Тяговый аккумулятор (A)

Аккумулятор в электромобиле работает как система хранения электроэнергии в форме электричества постоянного тока (DC).Если он получит сигнал от контроллера, аккумулятор будет передавать электрическую энергию постоянного тока на инвертор, который затем будет использоваться для привода двигателя. Используемая батарея представляет собой перезаряжаемую батарею, которая скомпонована таким образом, что образует так называемый тяговый аккумуляторный блок .

Существуют различные типы аккумуляторов для электромобилей. Наибольшее распространение получили литий-ионные аккумуляторы. Прочтите статью «Аккумуляторы для электромобилей и их характеристики», чтобы получить представление об аккумуляторах для электромобилей.

Инвертор мощности (B)

Инвертор преобразует постоянный ток (DC) в батарее на переменный ток (AC), а затем этот переменный ток используется электродвигателем. Кроме того, инвертор в электромобиле также имеет функцию изменения переменного тока при рекуперативном торможении на постоянный ток, а затем используется для подзарядки аккумулятора. Тип инвертора, используемый в некоторых моделях электромобилей, относится к категории двунаправленных инверторов.

Контроллер (C)

Основная функция контроллера - это регулятор электрической энергии от батарей и инверторов, которая будет распределяться по электродвигателям. В то время как сам контроллер получает основной вход от педали автомобиля (которая устанавливается водителем). Эта настройка педали определяет изменение частоты или напряжения, которое поступает на двигатель, и в то же время определяет скорость автомобиля.

Вкратце, этот блок управляет потоком электроэнергии, поставляемой тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.Этот компонент будет определять принцип работы электромобиля.

Тяговый электродвигатель (D)

Поскольку контроллер обеспечивает электроэнергию от тягового аккумулятора, электрические тяговые двигатели будут работать, вращая трансмиссию и колеса. В некоторых гибридных электромобилях используется тип двигателя-генератора, который выполняет функции движения и регенерации. Обычно используется электродвигатель BLDC (бесщеточный двигатель постоянного тока

).

———————————————

Прочие компоненты для электромобилей

Зарядное устройство (E) - это устройство для зарядки аккумуляторов. Зарядные устройства получают электроэнергию из внешних источников, таких как коммунальные сети или солнечные электростанции. Электричество переменного тока преобразуется в электричество постоянного тока, а затем сохраняется в батарее. Есть 2 типа зарядных устройств для электромобилей:

  • Бортовое зарядное устройство: зарядное устройство находится и устанавливается в автомобиле
  • Внешнее зарядное устройство: зарядное устройство не находится или не установлено в автомобиле.

Трансмиссия (F): Трансмиссия передает механическую энергию от тягового электродвигателя для вращения колес.

Преобразователь постоянного тока в постоянный (G): Это одна из частей электромобиля, которая преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока более низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров автомобиля и зарядки вспомогательной батареи.

Аккумулятор (H): В транспортном средстве с электрическим приводом вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электроэнергией аксессуары транспортного средства.

Тепловая система - охлаждение (I): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Порт зарядки (J): Порт зарядки позволяет автомобилю подключаться к внешнему источнику питания для зарядки тягового аккумуляторного блока.

———————————————

На тренинге, организованном PT. Omazaki Envirokal Prakarsa, компоненты и функции электромобиля или транспортных средств, указанные выше, будут изучены и рассмотрены более подробно и подробно. Каталог обучения электромобилей и систем их поддержки можно скачать на странице Omazaki Training.

Статьи по теме:

Артикул:

Что такое электромобили? | Союз неравнодушных ученых

С точки зрения загрязнения воздуха и выбросов парниковых газов электромобили и грузовики часто чище, чем даже самые эффективные традиционные автомобили. Степень чистоты зависит от типа автомобиля и источника электричества. Когда аккумуляторные электрические электромобили питаются от самых чистых электросетей, выбросы парниковых газов от электромобилей сопоставимы с выбросами автомобиля, проехавшим более 100 миль на галлон.При использовании исключительно возобновляемой электроэнергии, такой как солнечная или ветровая, зарядка и эксплуатация электромобиля могут быть практически без выбросов.

Хотя электромобили могут быть более дорогими для покупки, чем их обычные аналоги, более высокая первоначальная стоимость часто снижается за счет федеральных и государственных стимулов. Стоимость заправки электромобиля также может составлять часть стоимости бензина, а это означает, что у электромобилей может быть более низкая общая стоимость владения. Переход на электромобиль может сэкономить в среднем более 700 долларов в год на расходах на заправку, а в некоторых городах - более тысячи долларов в год.

Какой электромобиль мне следует рассмотреть?

Подключаемые гибриды могут предложить улучшенные экологические характеристики и более низкие затраты на заправку по сравнению с обычными автомобилями. Поскольку они заряжаются от розетки, они заменяют мили, которые были бы проеханы на бензине, электричеством, используя бензиновый двигатель в более длительных поездках. Для эффективного использования подключаемого гибрида драйверам необходим доступ к месту для парковки и подключения к сети, хотя обычно достаточно обычной розетки на 120 В.А поскольку большинство подключаемых гибридов - это легковые автомобили, потенциальным покупателям не нужно регулярно требовать места для более чем пяти пассажиров, и им не нужно буксировать. Узнайте больше о том, как работают подключаемые автомобили.

Аккумуляторные электромобили используют электричество в качестве единственного топлива, поэтому важно, чтобы диапазон заряда аккумулятора соответствовал предполагаемому использованию транспортного средства. Однако подзарядка вне дома становится все проще, поскольку общественные и рабочие станции зарядки становятся все более доступными.А поскольку электромобили с аккумуляторными батареями не имеют выхлопных газов и заменяют бензин электричеством, они могут быть одними из самых экологичных доступных автомобилей, идеально подходящих для пассажиров, заботящихся о климате, или для семей с несколькими автомобилями, которые совершают много поездок на короткие расстояния. Узнайте больше о том, как работает аккумуляторная батарея.

Для водителей, интересующихся передовыми технологиями, автомобилей на топливных элементах - это небольшой, но растущий сегмент электромобилей, особенно в Калифорнии. Эти автомобили обладают некоторыми значительными преимуществами, в том числе быстрой дозаправкой и большим запасом хода, но также требуют водородных заправочных станций, которые в настоящее время широко не доступны.Узнайте больше о том, как работают топливные элементы и автомобили на топливных элементах.

Обычные гибриды также могут иметь смысл в тех случаях, когда электромобили не соответствуют потребностям водителя. Гибриды сохраняют диапазон и удобство обычных автомобилей, предлагая повышенную эффективность электродвигателя. Поскольку они получают всю свою энергию от бензина или дизельного топлива, гибриды без подключения к электросети не считаются электромобилями. Узнайте больше о том, как работают гибриды .

Как работают электромобили | Электромобили

Аккумуляторные электромобили

Ключевые компоненты аккумуляторного электромобиля:

  • Электродвигатель
  • Инвертор
  • Аккумулятор
  • Зарядное устройство
  • Контроллер
  • Зарядный кабель

Электродвигатель

Электродвигатели можно найти во всем: от соковыжималок и зубных щеток, стиральных и сушильных машин до роботов.Они привычные, надежные и очень прочные. Двигатели электромобилей используют переменный ток.

Инвертор

Инвертор - это устройство, которое преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока, используемую в двигателе электромобиля. Инвертор может изменять скорость вращения двигателя, регулируя частоту переменного тока. Он также может увеличивать или уменьшать мощность или крутящий момент двигателя, регулируя амплитуду сигнала.

Аккумулятор

В электромобиле используется аккумулятор для хранения готовой к использованию электроэнергии. Аккумуляторная батарея состоит из нескольких ячеек, сгруппированных в модули. Как только в аккумуляторе накопится достаточно энергии, автомобиль готов к работе.

Аккумуляторные технологии значительно улучшились за последние годы. Современные аккумуляторы для электромобилей имеют литиевую основу. У них очень низкая скорость разряда. Это означает, что электромобиль не должен терять заряд, если его не водят несколько дней или даже недель.

Зарядное устройство

Зарядное устройство для аккумулятора преобразует мощность переменного тока, доступную в нашей электросети, в мощность постоянного тока, хранящуюся в аккумуляторе.Он контролирует уровень напряжения элементов батареи, регулируя скорость заряда. Он также будет контролировать температуру элементов и контролировать заряд, чтобы поддерживать работоспособность батареи.

Контроллер

Контроллер похож на мозг автомобиля, управляющий всеми его параметрами. Он контролирует скорость заряда, используя информацию от аккумулятора. Он также передает давление на педаль акселератора для регулировки скорости в инверторе двигателя.

Зарядный кабель

Зарядный кабель для стандартной зарядки входит в комплект поставки автомобиля и хранится в нем.Он используется для зарядки дома или в стандартных общественных точках зарядки. У точки быстрой зарядки будет собственный кабель.

Как работает электродвигатель?

Все признают, что если вы можете создать очень эффективные электродвигатели, вы можете сделать качественный скачок вперед. - Джеймс Дайсон

Введение

«Электродвигатель стал немного более известным и ценимым за последние несколько лет благодаря его улучшенной интеграции в наши автомобили.Большинство людей понимает и ценит влияние загрязнения на климат, поэтому производители автомобилей все чаще нуждаются в автомобилях, которые могут помочь улучшить нашу окружающую среду или, по крайней мере, причинить меньше вреда ».

«Именно благодаря этой потребности в росте и развитии некоторые из величайших изобретателей в мире усовершенствовали электродвигатель, чтобы теперь он работал лучше и эффективнее, чем когда-либо прежде».

Детали электродвигателя

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей - статора и ротора.Используйте интерактивное изображение ниже в этом разделе, чтобы узнать больше о статоре и роторе и узнать о роли, которую каждый играет в электродвигателе.



Статора Ротор

Статор

Статор состоит из трех частей - сердечника статора, токопроводящего провода и рамы. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга и соединены друг с другом.У этих колец есть прорези на внутренней стороне колец, которые будет наматывать проводящий провод, образуя катушки статора.

Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Вы можете назвать эти типы проводов Фазой 1, Фазой 2 и Фазой 3. Каждый тип проводов наматывается вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора.

После того, как токопроводящий провод вставлен в сердечник статора, сердечник помещается в раму.

Ротор

Ротор также состоит из трех частей - сердечника ротора, токопроводящих стержней и двух концевых колец.Листы из высококачественной легированной стали составляют цилиндрический сердечник ротора, в центре которого проходит стержень. На внешней стороне сердечника ротора есть прорези, которые либо проходят параллельно стержнеобразной планке в центре сердечника ротора, либо слегка закручены для образования диагональных прорезей. Если сердечник статора имеет диагональные прорези на внешней стороне сердечника, он называется ротором с короткозамкнутым ротором.

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель использует ротор с короткозамкнутым ротором. По диагональным линиям в сердечнике размещены токопроводящие стержни, образующие обмотку ротора.Затем с обеих сторон сердечника помещают концевые кольца, чтобы закоротить все токопроводящие стержни, расположенные по диагональным линиям сердечника ротора.

После сборки ротора и статора ротор вставляется в статор, и с обеих сторон размещаются два концевых выступа. Эти концевые раструбы изготовлены из того же материала, что и рама статора, и используются для защиты двигателя с обеих сторон.


Как работает электродвигатель?

(непрофессионал)

Если вы инженер-электрик, вы знаете, как работает электродвигатель.В противном случае это может сильно сбить с толку, поэтому вот упрощенное объяснение (или версия «как работает электродвигатель для чайников») того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель работает в автомобиле.

Он начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю. Электроэнергия поступает в статор через аккумулятор автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты.Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается в двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни на внешней стороне ротора. Вращающийся ротор - это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.

Итак, в типичном автомобиле, который не является электрическим, есть и двигатель, и генератор переменного тока. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса.Вращение колес - это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор. Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка - аккумулятор необходимо подзарядить, чтобы он функционировал должным образом.

В электромобиле нет генератора. Итак, как же тогда перезаряжается аккумулятор? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока. Это одна из причин, почему электромобили так уникальны.Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе - ротор притягивается вращающимся магнитным полем, требуя большего крутящего момента. Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор?

Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля).Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.

Чтобы еще больше упростить этот процесс, представьте, что крутите педали на велосипеде в гору. Чтобы добраться до вершины холма, вам нужно крутить педали сильнее и, возможно, даже придется встать и затратить больше энергии, чтобы повернуть шины и достичь вершины холма. Это похоже на нажатие на газ. Вращающееся магнитное поле, тянущее за собой ротор, создает сопротивление (или крутящий момент), необходимое для перемещения шин и автомобиля.Оказавшись на вершине холма, вы можете расслабиться и перезарядиться, в то время как колеса будут двигаться еще быстрее, чтобы спуститься с холма. В автомобиле это происходит, когда вы отпускаете ногу с газа, а ротор движется быстрее и возвращает электрическую энергию обратно в линию электропередачи для подзарядки аккумулятора.


Что такое переменный ток (AC)


по сравнению с постоянным (DC)?

Концептуальные различия, лежащие в основе этих двух типов токов, кажутся довольно очевидными.Пока один ток постоянен, другой более прерывистый. Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Термин «постоянный ток» относится к электричеству, которое постоянно движется в единственном и последовательном направлении. Кроме того, напряжение постоянного тока поддерживает постоянную полярность, то есть неизменную.

Подумайте, как батареи имеют четко определенные положительные и отрицательные стороны.Они используют постоянный ток для постоянной подачи одинакового напряжения. В дополнение к батареям, топливные элементы и солнечные элементы также производят постоянный ток, в то время как простые действия, такие как трение определенных материалов друг о друга, также могут создавать постоянный ток.

В соответствии с нашей концепцией батареи, рассматривая положительную и отрицательную стороны батареи, важно отметить, что постоянный ток всегда течет в одном направлении между положительной и отрицательной стороной. Это гарантирует, что обе стороны батареи всегда будут положительными и отрицательными.



Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые меняются во времени. При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют шаблону синусоидальной волны (на изображении выше синусоида показана на правом графике напряжения). Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью во времени.Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена ​​способом генерации электричества.

Другой термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, - это частота. Частота сигнала - это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.

Так почему это важно?

Электроэнергия переменного тока - лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (т.э., плотина или ветряк) на большие расстояния. Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, который подает питание в район (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь напряжение до 66 кВА (66000 вольт переменного тока).

Мощность переменного тока

позволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным током энергии для приложений питания.


Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Большинство крупных промышленных двигателей представляют собой асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Но что именно означает «асинхронный» двигатель? Технически это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора. С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.

Что означает многофазность?

Всякий раз, когда у вас есть статор, который содержит несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью. Обычно предполагается, что многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы.

Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого из них, чтобы намеренно выйти из строя.

Что означает три фазы?

Основанный на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, выдвинутом в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля. Эта энергия заставляет катушки проводящих проводов вести себя как электромагниты.

Простой способ понять три фазы - рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. Когда энергия создается, ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.


Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги.Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, шаги, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.

На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, который способен проехать до 288 миль, разгоняться до 155 миль в час и имеет крутящий момент 687 фунт-фут. Однако есть десятки других компаний, которые добиваются значительного прогресса в этой области, например, Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy's Spark и Mercedes B-Class Electric.


Электромобили и окружающая среда

Реальность такова, что цены на газ должны быть намного выше, чем они есть, потому что мы не учитываем истинный ущерб окружающей среде и скрытые затраты на добычу нефти и ее транспортировку в США - Илон Маск

Электродвигатели прямо и косвенно воздействуют на окружающую среду на микро- и макроуровне. Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно.С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши шоссе и города. Хотя это представляет собой новую проблему с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густо населенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух.


Примечание. Значения MPG (миль на галлон, указанные для каждого региона) представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива для города / шоссе бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций 2012 года в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение 58 миль на галлон в США - это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году.

С большой точки зрения рост электромобилей дает несколько преимуществ. Во-первых, уменьшается шумовое загрязнение, так как шум, излучаемый электродвигателем, гораздо более приглушен, чем шум газового двигателя.Кроме того, в связи с тем, что электродвигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовый двигатель, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за того, что меньше автомобилей нуждаются в проверках.


Заключение

Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса. Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной индустрии, ориентированный не только на стиль и производительность, но и на внешнее воздействие.Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс.

Если больше ничего не должно произойти из достижений в области электродвигателей, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду. Это новое определение прогресса, определяемое электрическим двигателем.


Источники:

http: // www. allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Конструкция трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=Mle-ZvYi8HA
Как работает асинхронный двигатель работает? https://www.youtube.com/watch?v=LtJoJBUSe28
http://www.mpoweruk.com/motorsbrushless.htm
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https: // www.basilnetworks.com/article/motors/brushlessmotors.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
https: // www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk
Рабочий принцип трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=DsVbaKZZOFQ
https://www.youtube.com/watch?v=NaV7V07tEMQ
https : //www.teslamotors.com/models
http://evobsession.com/electric-car-range-comparison/
http://www.edmunds.com/mitsubishi/i-miev/2016/review/
http : //www.ford.com/cars/focus/trim/electric/
https://en.wikipedia. org/wiki/BMW_i3
http://www.edmunds.com/ford/fusion-energi/2016/ обзор /
http: // www.chevrolet.com/spark-ev-electric-vehicle.html
http://www.topspeed.com/cars/volkswagen/2016-volkswagen-e-golf-limited-edition-ar168067.html
http: // www. topspeed.com/cars/bmw/2016-bmw-i3-m-ar160295.html
http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/reviews/a9756/2015-mercedes-benz-b-class- electric-drive-test-ride-16198208/
http://www.topspeed.com/cars/nissan/2016-nissan-leaf-ar171170.html
http://www.caranddriver.com/fiat/500e
http : //www.topspeed.com/cars/kia/2015-kia-soul-electricdriven-ar170088.html
http://www.topspeed.com/cars/ford/2016-ford-focus-electric-ar171335.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s- 70d-ar168705.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-p85d-ar165627.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015- tesla-model-s-ar165742.html # main
http://www.caranddriver.com/reviews/2015-tesla-model-s-p90d-test-review
http://www. caranddriver.com/tesla/ model-s
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-1/what-is-alternating-current-ac/
http: // science.howstuffworks.com/electricity8.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Изображение с: http://faq.zoltenergy.co/ технический /
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Westinghouse_Electric_(1886)
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- current / chpt-13 / Introduction-ac-motors /
https://www.youtube.com/watch?v=Q2mShGuG4RY
http://www.explainthatstuff.com/electricmotors.html
http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor


Потребуются ли электромобили в дополнительном обслуживании?

Этот пост, входящий в серию статей о электромобилях , был написан Кристофером Лэмптоном с сайта HowStuffWorks. com.

Вначале ваша основная проблема в поддержании вашего электромобиля в хорошем состоянии будет заключаться в том, чтобы найти механика, который знает, как это сделать.Большинство автомехаников обучены работе с двигателями внутреннего сгорания и могут быть удивлены, когда заглянут под капот вашего автомобиля и обнаружат, что у него его нет. Это означает, что (по крайней мере, на начальном этапе) вам, вероятно, придется отвозить свой автомобиль в автосалон для большей части обслуживания.

В зависимости от того, насколько хороша ваша гарантия, это может стоить вам дороже, а может и не стоить, чем обращение к дружелюбному механику на вашей местной станции обслуживания. Однако правда в том, что даже дилеру будет трудно найти много, за что можно будет взимать плату при обслуживании довольно нового электромобиля.Это из-за простоты электродвигателя, который им управляет. Двигатель содержит, возможно, полдюжины движущихся частей по сравнению с сотнями рабочих частей в двигателе внутреннего сгорания. В электродвигателе электромобиля не так уж много всего, что могло бы изнашиваться, и, когда это произойдет, его будет относительно просто заменить.

Скорее всего, к тому времени, когда истечет пятилетняя гарантия на ваш новый автомобиль, даже механик в вашем местном гараже научится обслуживать электродвигатель, и он, вероятно, также не будет взимать так много денег за это.Это не означает, что у электромобиля нет других проблем, связанных с износом, которые были бы такими же, как и у бензинового, но расходы, связанные с двигателем, будут незначительными. По некоторым оценкам, обслуживание электромобиля будет стоить около одной трети текущих затрат на обслуживание автомобиля с бензиновым двигателем. Суть в следующем: электромобили требуют значительно меньше обслуживания, чем автомобили с бензиновым двигателем.

То есть до тех пор, пока аккумулятор не начнет изнашиваться.

Большая часть того, что вы найдете под капотом электромобиля, - это аккумулятор. Набор силовых ячеек, который заставляет электромобиль работать, большой, тяжелый и сложный. Он не требует особого ежедневного обслуживания, но, как может сказать вам любой, у кого есть портативный компьютер или iPod, постепенно теряет способность удерживать заряд. Чем дольше вы владеете электромобилем, тем короче станет его запас хода. Это начнется с первого дня, но сначала изменение будет настолько медленным, что вы не заметите, и оно не перестанет работать сразу.Батареи электромобилей не столько умирают, сколько исчезают. Большинство оценок предсказывают, что типичный литий-ионный аккумулятор для электромобиля будет работать более 100 000 миль (160 934 км), сохраняя при этом приличный запас хода. Но возможно, что однажды вы решите, что просто слишком часто перезаряжаете аккумулятор, и вернете свой автомобиль в автосалон или, возможно, в специализированный магазин аккумуляторов, чтобы заменить аккумулятор.

И когда вы увидите счет, вы, вероятно, упадете в обморок.

Аккумуляторная батарея для Nissan LEAF, например, оценивается примерно в 15 000 долларов - расходы, которые Nissan, возможно, придется понести в первую очередь, чтобы снизить начальную стоимость автомобиля на достаточно низком уровне, чтобы стимулировать продажи. Хорошая новость заключается в том, что министерство энергетики США поставило цель снизить стоимость аккумуляторов для электромобилей к 2014 году на 70 процентов; однако, по данным Wall Street Journal, многие эксперты не думают, что это возможно. По крайней мере, вы можете получить некоторую скидку на свою старую батарею, поскольку детали можно использовать повторно, а люди с минимальными потребностями в вождении могут быть счастливы купить подержанную батарею с уменьшенным запасом хода.И, если повезет, стоимость замены батареи будет меньше 15 000 долларов к тому времени, когда она вам действительно понадобится. Но когда время замены аккумулятора приближается, вы можете просто выбрать новый автомобиль - если только у вас нет электрического Tesla Roadster за 100000 долларов, и в этом случае стоимость замены аккумулятора может показаться дешевым по сравнению со стоимостью всего автомобиля.

.