Устройство электромобиля — как работает транспорт будушего?

Было время, когда современные бензиновые двигатели считались диковинной новинкой и все автолюбители с интересом брались за изучение их способа действия. Но прошло несколько десятков лет и сегодня уже никого не удивишь машинами, имеющими именно такой тип «сердца». Однако, производители транспортных средств не смогли долго сидеть без дела и придумали очередное новшество, имя которому электромобиль. На сегодняшний день, большинство представителей человечества, наверняка слышали о новом поколении автомобилей, правда, далеко не все понимают принцип их действия. Это и понятно, ведь в глобальном масштабе, такие машины еще не вошли в повседневную практику, а значит мало кто имел возможность ознакомится с устройством их работы. Так вот, если Вы разделяете мой интерес и хотите узнать, принцип действия нового вида транспортных средств, тогда уделите несколько минут времени на прочтение данной статьи.

• 1. Электромобили – история развития
• 2. Как работает электромобиль
• 3. Преимущества и недостатки электромобиля
• 4. Гибридные модели автомобилей

1. Электромобили – история развития

Для начала разберемся, что ж такое электромобиль. Что бы не придумывать заумных терминов, скажем просто: это обычный автомобиль, у которого вместо двигателя внутреннего сгорания, электрический двигатель, получающий энергию от автономного источника (топливных элементов или аккумуляторов). Данное устройство не стоит путать с транспортными средствами, имеющими электрическую передачу, тролейбусами или трамваями, так как принцип его действия несколько иной, но об этом чуть позже.

Многие автолюбители будут удивлены, узнав, что свое развитие электромобиль начал почти 180 лет назад, за пол века до того как появились первые автомобили, а причиной их «рождения» стало открытие электромагнитной индукции. Понятное дело, что ученные практически сразу начали искать пути активного применения открытого явления. И вот, в 1841 году, к вниманию общественности было представлено первое электрическое транспортное средство – тележка, оборудованная электромотором.

По сути, это и был первый электромобиль, хотя некоторые ученные с этим не согласны, утверждая, что в период с 1830 до 1840 года, уже было представлено как минимум три похожих конструкции: первая Робертом Андерсоном, вторая – Робертом Девидсоном и третья – Томасом Девенпортом. Все они могли передвигаться со скоростью до 4 км/час, имели большой вес и были крайне неудобны в использовании. Ах если бы ученные тех времен, могли додуматься до изобретения современных аккумуляторных батарей, дело пошло бы гораздо быстрее. Но они встали на правильный путь, положив начало этого процесса!

Прошло каких-то 25 лет и в 1865 году француз Гастон Планте представил миру предка известного сегодня автомобильного аккумулятора. Конечно, он был далек от совершенства и не подходил для практического применения, однако, принцип его работы, дал толчок действиям других изобретателей.

И вот, к началу 80-х годов ХIX века, начали создаваться достаточно емкие и сравнительно легкие аккумуляторы, а главное – такие устройства можно было заряжать. Это событие создало настоящий бум в мире электромобилестроения, а период с конца XIX до начала ХХ века, считают «золотым веком» развития электромобиля. Самое парадоксальное, что на фоне всех этих событий практически никто не верил в возможность использования двигателя внутреннего сгорания. Среднестатистическое транспортное средство того времени, имеющие электрическое питание, могло развивать скорость до 30 км/час, весь день ездило без подзарядки, а электромотор бесшумно работал в любых условиях, не требуя переключения передач.

Сейчас в это трудно поверить, но такая конструкция выгодно отличала электромобиль от грохочущего и капризного автомобиля, оставляющего после себя запах гари, бензина и требующего ручного переключения передач. Конечно, обеспеченные люди, которые могли себе позволить приобрести безлошадное средство передвижения, отдавали предпочтение первому варианту, тем более, что управлять им с легкостью могли женщины и пожилые люди.

А Вы знаете, кому принадлежат первые рекорды скорости? Правильно, и тут не обошлось без электрических машинок. В 1895 году, впервые провели официальные «гонки», в которых победил электромобиль француза Шарля Жанто, установив рекорд скорости — 63 км/час, а уже в 1899 году, неизвестная ранее новинка, не только достигла 100-километрового скоростного рубежа, но и превысила его. В этом случае, разогнавшись до 105 км/час, отличился электромобиль бельгийца Камилема Иенатци.

В том же 1895 году, русский инженер-изобретатель Ипполит Романов, создал первый электрический омнибус, вмещающий в себя 17 пассажиров. Идея конструкции машины, была позаимствована у английских кебов (извозчик размещался позади пассажиров, на высоких козлах). Такой экипаж мог быть двух- или четырехместным, а диаметр передних колес, превосходил задние. Первый в мире электромобиль использовал свинцовый аккумулятор системы Бари, который имел 36 вольтовых столбов и требовал подзарядки каждые 64 километра (60 верст). Разработку данного экипажа, переняли у американских моделей фирмы «Моррис-Салом», выпускающей автомобили с 1898 года.

Первое десятилетие ХХ века, принесло электромобилям еще большую славу. Где они только не использовались: в качестве такси, карет скорой помощи, пожарных автомобилей и других видов общественного транспорта, что стало возможным благодаря увеличившейся скорости и дальности поездок.

Однако, сторонники применения двигателей внутреннего сгорания не сидели сложа руки и занимались активным усовершенствованием своей идеи. Со временем, они смогли добиться желаемого результата – бензиновые двигатели стали вытеснять электрические. А помогло им в этом, сразу несколько факторов:

— во-первых были открыты богатые месторождения нефти, что быстро привело к массовому изготовлению дешевого бензина;

— во-вторых, началось строительство новых дорог и развитие сети старых, а это позволило совершать дальние поездки, для чего электромобили не были приспособлены; в-третьих, из-за сравнительно большого веса и намного меньших скоростных возможностей, интерес общественности к электромобилям заметно упал, а все внимание переключилось на более выгодные, в этом плане, автомобили.

Однако, главным фактором резкой популярности бензиновых двигателей, стала более совершена конструкция транспортного средства, которая, к тому же, обходилась значительно дешевле. Таким образом, к 1920 году, среди всех транспортных средств, электрические машины занимали только 1%, а в 1930 — их и вовсе перестали выпускать.

Вновь вернутся к вопросу электромобилестроения, человечество заставила проблема загрязнения окружающей среды и перспектива истощения нефтяных запасов. И вот, в конце 80-х – начале 90-х годов ХХ века, ряд компаний опять начали производство электрических машин, но предназначались они лишь для отдельных общественных городских служб: развозные фургоны, малочисленные автобусы и грузовики. Более серьезный интерес к вопросу массового использования (который присутствует и в наши дни), появился в конце 90-х годов прошлого века, когда в некоторых странах ужесточили законодательство о загрязнении окружающей среды. Первым современным электромобилем стал выпущеный в США —

GM EV1 (1996-2003), однако, с тех пор, производство таких машин не останавливалось и сегодня есть возможность увидеть электромобиль на улицах Вашего города, правда, Вы можете даже не догадываться об этом, так как внешне он ничем не отличается от любого другого автомобиля.

2. Как работает электромобиль

Как мы только что отметили, бензиновые и электрические машины, внешне ничем не отличаются, а значит при встрече с таким «чудом техники», Вы можете и не понять, какой именно автомобиль (или лучше сказать, электромобиль) находится перед Вами. Единственной особенностью, выдающей электрическое транспортное средство в процессе движения, есть практически полное отсутствие звука работающего двигателя. Однако, при всей внешней схожести, принцип работы этих двух видов, существенно отличается. Начнем с того, что под капотом электромобиля вместо двигателя внутреннего сгорания находится электрический агрегат, получающий питание от аккумуляторных батарей. Они выполняют роль своеобразного «топливного бака» и обеспечивают электромотор необходимой рабочей энергией.

Также, в конструкции этого транспортного средства предусмотрен контроллер, являющий собой блок управления электродвигателем, который обеспечивает равномерную подачу тока в сеть между аккумуляторами и силовым агрегатом. Благодаря имеющимся в наличии переменным резисторам, формируется сигнал о количестве нужной энергии, после чего он поступает на контроллер. Когда электромобиль прекращает движение, работа данного устройства тоже останавливается, а при нажатии на педаль «газа» (акселератора) оно опять начинает обеспечивать подачу электрического тока на мотор. Для повышения безопасности, в педали акселератора электромобиля вмонтировано два потенциометра. Контроллер считывает с них импульсы и соответственно получаемым данным, совершает регулировку мощности силового агрегата. Если устройство зафиксирует между сигналами, хотя бы одно, даже самое незначительное отличие, то реакция на них будет полностью отсутствовать.

Частота подаваемых импульсов, равна 15000 раз в секунду, а учитывая, что человеческий орган слуха не способен ее улавливать, работа контроллера и электромотора остается для нас практически бесшумной.

Основой деятельности электрического двигателя является принцип электромагнитной индукции, который связывают с появлением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока. Двигатель электромобилей переводит электрическую энергию в необходимую механическую, при чем коэффициент его полезного действия составляет 85-95%.

Такая идея далеко не новая, а в основе любого подобного мотора лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадейем еще в 1921 году: при взаимодействии магнитного поля и электрического тока – возникает непрерывное вращение.

Как видите, принцип работы электромотора значительно отличается от ДВС, однако, что касается остальных составляющих конструкции электромобиля, то они практически такие же как и в бензиновом варианте: есть коробка передач, подушки безопасности, тормозная система и т.д.

3. Преимущества и недостатки электромобиля

Главное достоинство современных электромобилей – это выгодность эксплуатации. В первую очередь, намного дешевле обходится «топливо», ведь цены на бензин растут с каждым днем, а электрическая энергия, все таки, несколько доступнее. Даже тот факт, что одного заряда батареи хватает лишь на 50-60 километров, не является преградой, так как большинство людей за один день не проезжают и этого расстояния.

Конструкция электромобилей значительно проще: нужно всего лишь замкнуть электрическую цепь и контролировать уровень ее напряжения, при чем сложные механизмы, типа карбюраторов, инжекторов или фильтров полностью отсутствую, а это значит, что такие машины не нуждаются в частом и дорогом обслуживании. Бесспорным преимуществом электрокаров есть и отсутствие вредных выхлопных газов. Конечно, для зарядки аккумулятора требуется сжигать уголь, мазут или газ, но в общем счете, с точки зрения экологической ситуации, все это не так катастрофично, как эксплуатация беспрерывно пыхтящего автомобиля. К тому же, КПД электромоторов составляет 90-95%, что несомненно выше чем у ДВС с их 40-60%.

Еще одним фактом, выставляющем электромобили в выгодном свете, есть их бесшумный режим работы. Если для жителей маленьких городков, подобное преимущество не существенно, то для населения мегаполисов – это более чем весомый аргумент, ведь постоянный шум на улицах, хорошо слышен и в квартирах.

Тем не менее, нельзя сказать, что электрические машинки полностью «безгрешны». Самым главным их недостатком является ограниченность заряда батареи, запаса которой (без подзарядки) на длительные поездки не хватит. К тому же, они занимают слишком много места в салоне машины, а строк их эксплуатации не отличается долговечностью – через каждых два-три года детали придется менять. Учитывая, что стоят аккумуляторы немало, становится понятным, почему большинство автомобилистов считает их главным слабым звеном электрокаров. Еще одним минусом, эксперты называют низкие динамические характеристики, исходя из которых, электрические моторы до сих пор уступают бензиновым собратьям.

Также, существенной проблемой, актуальной в основном для жителей северных стран, есть отсутствие системы нормального обогрева салона. Дело в том, что обычный автомобиль, при нагревании двигателя, отдает тепло непосредственно внутрь кузова транспортного средства, за счет чего там создаются комфортные температурные условия (имеется ввиду холодная пора года). В случае с электромобилем, все несколько сложнее: электромотор не способен нагреваться, а значит ему нечего предложить салону и для обогрева последнего, приходится использовать дополнительную энергию.

Однако, все описанные недостатки – временное явление. Технический прогресс не стоит на месте и в скором времени, мы уже не вспомним о теперешних проблемах электромобилей, что в будущем позволит таким машинам стать еще популярнее.

4. Гибридные модели автомобилей

Вот, кажется, только поняли, что из себя представляет электромобиль, как тут еще одна диковинка – гибридное транспортное средство. На самом деле, здесь также нет ничего сложного, а название говорит само за себя — это автомобиль и электромобиль в одном флаконе. Другими словами, гибридное авто для своей работы использует более одного источника энергии. В современном мире, такими источниками, чаще всего, есть совместное использование электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. Подобное решение ограждает ДВС от работы при малых нагрузках, а также позволяет реализовать рекуперацию кинетической энергии, повышая тем самым топливную эффективность всей установки. Вторым, существующим видом гибридных автомобилей есть машины, в которых ДВС совмещен с моторами, работающими на сжатом воздухе.

Обратите внимание! Средства передвижения, работающие на электромеханической трансмиссии (тепловозы, трактора, танки и т.д.) не считаются гибридами. Первый автомобиль, оснащенный гибридным приводом – это Lohner-Porsche, разработанный в 1900-1901 годах конструктором Фердиналом Порше. Первым американским разработчиком, считается Виктор Воук, который начал создавать гибридные автомобили в 60-х – 70-х годах.

На сегодняшний день, самым популярным в мире гибридным транспортным средством, является Toyota Prius. На рынки Украины, данная модель поступила в продажу лишь в апреле 2010 года, в то время как до осени того же года, ее владельцами по всему миру, стали более 2 млн. человек (мировой дебют состоялся в 1997 году). Сегодня, можно приобрести уже третье поколение Prius, но и это еще не конец: недавно стартовали продажи подзаряжаемой версии гибрида и версии с более вместительным багажником.

Конструкция электромобилей: основные системы и узлы

Электрокары, как и машины с ДВС, постоянно совершенствовали и прошли несколько этапов эволюции. Сначала они сравнялись по показателям дальности хода и динамики, а со временем стали даже превосходить их во многих характеристиках. Бесшумность, отсутствие выбросом и простая эксплуатация – все это выгодно выделяет электрокары на фоне топливных машин. Предлагаем узнать, за счет каких комплектующих удалось создать функциональные и высокопроизводительные модели.

Электродвигатель

Это основа любого электромобиля, которая обеспечивает энергию для его передвижения. В современных моделях устанавливаются моторы разной конструкции. Но, общий механизм их работы у всех одинаковый. В основе двигателя специальный проводник тока, который размещается в магнитном поле. На него действует сила механического характера в результате чего вал начинает вращаться.

Привод

Эта часть в электрокарах представлена специальными бесколлекторными моторами. Существует 2 основных разновидности таких комплектующих: индукционные с катушками и синхронные с постоянными магнитами. Первые варианты являются менее дорогими в плане производства, а их работа построена на переменном токе. Они также делятся на 2 вида:

• асинхронными;
• синхронными.

Чаще в электрокарах используются асинхронные моторы. Они являются более простыми в управлении. Таким запчастям отдает предпочтение легендарная компания Tesla. Что касается синхронных электромоторов с магнитами, то они являются достаточно дорогими, а также создают некоторые проблемы в управлении.

Трансмиссия

Это один из главных критериев, которые выгодно выделяют электрокары на фоне машин с ДВС. В «зеленых» моделях установлены особые двигатели, которые за счет высокого крутящего момента могут быстро разгоняться до больших скоростей с нулевых оборотов.

По этой причине электрокарам не нужна коробка передач с большим количеством режимов. Соответственно, трансмиссия в ее традиционном понимании тоже без надобности. Вместо нее на электромобили устанавливают простой редуктор, который прикрепляется к мотору.

Аккумулятор

В любом авто с электрической тягой также устанавливается источник электроэнергии – АКБ. Современные производители устанавливают на авто аккумулятор на 12 Вольт. Такого устройства достаточно для полноценного функционирования всех электрических систем. Речь идет о светотехнике, бортовой электронике, компрессоров и других запчастях.

Тяговая батарея

Если рассматривать Мерседес электромобиль или любую другую модель с электрической тягой, то наиболее дорогостоящей их комплектующей является тяговая батарея. Это особый элемент, который состоит из нескольких простых батарей. Их функционирование обеспечивается целым рядом микроконтроллеров. В целом тяговые батареи могут отличаться по уровню рабочего напряжения и емкости.

Помимо перечисленных узлов в электромобиле также установлены другие запчасти. К ним относиться зарядной блок, бортовые системы, системы кондиционирования и охлаждения, а также инверторы и тормозные системы.

Понимание конструкции и производства электромобилей — c3controls

Многие передовые технологии меняют нашу жизнь каждый день. Появление и развитие электромобилей (EV) — главный пример того, как много эти изменения могут значить для нашей деловой жизни — и для нашей личной жизни.

Технический прогресс и нормативные экологические требования к автомобилям с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) стимулируют растущий интерес к рынку электромобилей. Многие признанные производители автомобилей представляют новые модели электромобилей наряду с выходом на рынок новых стартапов. С учетом выбора марок и моделей, доступных сегодня, и многих других, возможность того, что мы все будем водить электромобили в будущем, ближе к реальности, чем когда-либо.

Технология, на которой сегодня работают электромобили, требует многих изменений по сравнению с тем, как производятся традиционные автомобили. Процесс создания электромобилей требует почти такого же внимания к дизайну, как и эстетика самого автомобиля. Это включает в себя стационарную линию роботов, специально разработанных для приложений EV, а также гибкие производственные линии с мобильными роботами, которые могут перемещаться в различных точках линии по мере необходимости.

В этом выпуске мы рассмотрим, какие изменения необходимы для эффективного проектирования и производства электромобилей сегодня. Мы поговорим о том, чем процессы и производственные процедуры отличаются от тех, которые используются при производстве автомобилей, работающих на газе.

Дизайн, компоненты и производственные процессы

Хотя в начале двадцатого века исследователи и производители энергично занимались разработкой электромобилей, интерес к ним застопорился из-за более дешевой стоимости и массового производства автомобилей с бензиновым двигателем. Исследования пошли на убыль с 1920 до начала 1960-х годов, когда экологические проблемы загрязнения и страх истощения природных ресурсов создали потребность в более экологически чистом способе личного транспорта.

Дизайн электромобиля

Современные электромобили сильно отличаются от бензиновых автомобилей с ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Новое поколение электромобилей выиграло от серии неудачных попыток спроектировать и построить электромобили с использованием традиционных методов производства, используемых производителями на протяжении десятилетий.

Существует множество отличий в производстве электромобилей по сравнению с автомобилями с ДВС. Раньше основное внимание уделялось защите двигателя, но теперь это внимание сместилось на защиту аккумуляторов при производстве электромобилей. Автомобильные дизайнеры и инженеры полностью переосмысливают дизайн электромобилей, а также создают новые методы производства и сборки для их создания. Сейчас они разрабатывают электромобиль с нуля, уделяя большое внимание аэродинамике, весу и другим аспектам энергоэффективности.

• Самой большой модификацией автомобиля является днище. Хотя в прошлом эта структура была очень похожа, в электромобилях нет двигателя и не нужны выхлопные системы. Под электромобилем есть аэродинамический полный днище, в котором есть лотки, в которых размещается аккумуляторная батарея. С появлением все большего количества вариантов и форм аккумуляторных блоков, доступных для различных моделей, задача состоит в том, чтобы иметь возможность создавать эти варианты в одной гибкой производственной системе (FMS). Поскольку все аккумуляторные батареи электромобилей довольно тяжелые, необходимы гибкие роботизированные линии.
• Кроме того, производственные линии FMS должны поддерживать множество новых методов соединения, выполняемых роботами. Во многих случаях точечная сварка заменяется более широким использованием самопроникающих заклепок, склейки, герметизации, проточного сверления и лазерной сварки, которые специально выбираются в зависимости от лотка, используемого для каждого конкретного типа аккумуляторной батареи.
• Внутренняя структура электромобиля называется «пространственная рама» и изготовлена ​​из прочного и легкого алюминия, а для дополнительной экономии веса колеса также сделаны из алюминия, а не из стали. Эти алюминиевые детали отливаются в литейном цехе с использованием форм производителей. Кроме того, руль и каркасы сидений изготовлены из магния, прочного и легкого металла. Даже панели кузова изготовлены из легкого алюминия или ударопрочного композитного пластика. Оба материала пригодны для вторичной переработки, что обеспечивает преимущества долгосрочной утилизации.
• В целях снижения веса конструктивная рама, рамы сидений, колеса и корпус спроектированы таким образом, чтобы обеспечить высокую прочность, безопасность и максимально легкий вес. Разработаны новые конфигурации, обеспечивающие поддержку компонентов и защиту пассажиров автомобиля при минимальной массе и использовании высокотехнологичных материалов, включая алюминий, магний и передовые композитные пластики.
• Ветровое стекло представляет собой солнцезащитное стекло, которое предотвращает перегрев салона на солнце и образование инея зимой. Материалы, обеспечивающие сохранение тепла, снижают расход энергии, который накладывают на батареи отопление и кондиционирование воздуха.
• Некоторые функции пришлось исключить или изменить, оставив все удобства, которые водители считают желательными, а также добавив новые соображения. Одной из особенностей, которая была удалена из-за нехватки места, была запаска. Это стало возможным, потому что шины EV содержат герметик для автоматического устранения любых утечек. Кроме того, шины резиновые и предназначены для накачивания до более высокого давления, поэтому автомобиль катится с меньшим сопротивлением для экономии энергии.
• Дополнительным фактором безопасности была система предупреждения пешеходов, потому что электромобили работают так тихо, что пешеходы могут не услышать их приближение. Включенные водителем мигалки и звуковые сигналы предупреждают пешеходов о приближении автомобиля. Эта система работает автоматически, когда автомобиль включен задним ходом.

Аккумулятор электромобиля

Аккумулятор электромобиля (EVB) — это стандартное обозначение аккумуляторов, используемых для питания электродвигателей всех типов электромобилей. В большинстве случаев это перезаряжаемые литий-ионные батареи, специально разработанные для высокой емкости в ампер-часах (или киловаттах-часах). Аккумуляторы литий-ионной технологии представляют собой пластиковые корпуса, содержащие металлические аноды и катоды. В литий-ионных батареях вместо жидкого электролита используется полимерный электролит. Этот электролит образуют полутвердые (гелевые) полимеры с высокой проводимостью.

Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей — это аккумуляторы глубокого разряда, предназначенные для обеспечения питания в течение продолжительных периодов времени. Меньшие и легкие литий-ионные батареи желательны, потому что они уменьшают вес автомобиля и, следовательно, улучшают его характеристики.

Эти батареи обеспечивают более высокую удельную энергию, чем другие типы литиевых батарей. Они обычно используются в приложениях, где вес является критической характеристикой, таких как мобильные устройства, радиоуправляемые самолеты, а теперь и электромобили. Типичная литий-ионная батарея может хранить 150 ватт-часов электроэнергии при весе батареи около 1 кг.

За последние два десятилетия развитие технологии литий-ионных аккумуляторов было обусловлено спросом со стороны портативной электроники, портативных компьютеров, мобильных телефонов, электроинструментов и многого другого. Индустрия электромобилей воспользовалась преимуществами этих достижений как в производительности, так и в плотности энергии. В отличие от аккумуляторов других химических элементов, литий-ионные аккумуляторы можно разряжать и перезаряжать ежедневно и при любом уровне заряда.

Существуют технологии, которые поддерживают создание других типов более легких, надежных и экономичных аккумуляторов, и продолжаются исследования по сокращению количества аккумуляторов, необходимых для современных электромобилей. Аккумуляторы, которые накапливают энергию и питают электродвигатели, превратились в отдельную технологию и меняются почти каждый день.

Тяговая система

Электродвигатели оснащены электродвигателями, также называемыми тяговой или двигательной системой, и имеют металлические и пластиковые детали, которые никогда не нуждаются в смазке. Система преобразует электрическую энергию от аккумулятора и передает ее на трансмиссию.

Электромобили могут иметь двухколесную или полноприводную силовую установку с использованием соответственно двух или четырех электродвигателей. В этих тяговых или силовых системах для электромобилей используются двигатели как постоянного тока (DC), так и переменного тока (AC). Двигатели переменного тока в настоящее время более популярны, потому что они не используют щетки и требуют меньше обслуживания.

Контроллер EV

Электродвигатели EV также включают сложный электронный контроллер. В этом контроллере находится блок электроники, который работает между батареями и электродвигателем для управления скоростью и ускорением автомобиля, подобно карбюратору в автомобиле с бензиновым двигателем. Эти бортовые компьютерные системы не только запускают автомобиль, но также управляют дверьми, окнами, кондиционером, системой контроля давления в шинах, развлекательной системой и многими другими функциями, общими для всех автомобилей.

Контроллер регулирует поток энергии от батареи к двигателям и позволяет регулировать скорость. Для этого контроллера используются специально разработанные выпрямители с кремниевым управлением (SCR). Они позволяют передавать полную мощность от аккумулятора к двигателю, но в импульсном режиме, поэтому аккумулятор не перегружается, а двигатели не получают недостаточной мощности.

Контроллер преобразует постоянный ток (DC) батареи в переменный ток (AC) и регулирует поток энергии от батареи. Контроллер также реверсирует вращение двигателя, переводя транспортное средство в обратное, и преобразуя двигатель в генераторы, чтобы кинетическая энергия движения могла использоваться для подзарядки аккумулятора при торможении.

Тормоза для электромобилей

На электромобилях можно использовать тормоза любого типа, но в электромобилях предпочтительны системы рекуперативного торможения. Регенеративное торможение — это процесс, при котором двигатель используется в качестве генератора для подзарядки батарей, когда автомобиль замедляется. Эти тормозные системы восстанавливают часть энергии, потерянной во время торможения, и направляют ее обратно в аккумуляторную систему.

Во время рекуперативного торможения часть кинетической энергии, обычно поглощаемой тормозами и превращаемой в тепло, преобразуется контроллером в электричество и используется для подзарядки батарей. Регенеративное торможение не только увеличивает запас хода электромобиля на 5-10%, но также снижает износ тормозов и снижает затраты на техническое обслуживание.

Зарядные устройства для электромобилей

Необходимо два типа зарядных устройств. Полноразмерное зарядное устройство для установки в гараже необходимо для подзарядки электромобилей за ночь, а также портативное зарядное устройство. Портативные зарядные устройства быстро становятся стандартным оборудованием многих производителей. Эти зарядные устройства хранятся в багажнике, поэтому аккумуляторы электромобилей можно частично или полностью зарядить во время длительной поездки или в чрезвычайной ситуации, например, при отключении электроэнергии. В следующем выпуске мы более подробно расскажем о типах зарядных станций для электромобилей, таких как уровень 1, уровень 2 и беспроводная связь.

Производственный процесс

Автомобильные инженеры, а также специалисты-производители уделяют процессу производства электромобилей не меньше внимания, чем общему дизайну самого автомобиля. Чтобы проиллюстрировать, как можно успешно производить электромобили, мы кратко рассмотрели, как Tesla строит свои электромобили, используя множество высокотехнологичных роботизированных подходов.

Цель Tesla продать 20 миллионов автомобилей к 2030 году, несомненно, будет реализована. По прогнозам, к 2030 году продажи электромобилей достигнут 300 миллионов, и Tesla и другие производители будут работать с головокружительной скоростью, чтобы удовлетворить потребительский спрос.

Первый в США производитель автомобилей только на электротяге

Tesla, первый по-настоящему новый производитель автомобилей в США за 90 лет, является крупнейшей компанией, производящей только электромобили. Только в 2021 году компания поставит по всему миру более 936 000 автомобилей с рыночной капитализацией в 948 миллиардов долларов. Tesla — один из лучших примеров философии и технологий, используемых в постоянно расширяющемся мире производства электромобилей.

В 2010 году Tesla приобрела New United Motor Manufacturing Inc (NUMMI), бывший завод GM и Toyota во Фримонте, Калифорния. Потолки и колонны, окрашенные в белый цвет, и световые люки были добавлены, чтобы сделать помещение ярче и наполнить помещение естественным светом. Психология этого преобразования заключается в том, что если вы хотите качества, вам нужно, чтобы люди чувствовали себя непринужденно и чувствовали, что они работают в качественном месте.

К июню 2012 года с конвейера сошла первая модель S. В некотором роде завод Tesla в Фримонте восходит к заводу Ford River Rouge, который в 1927 году отличался «от руды до сборки» модели A. В то время как другие производители могут использовать сеть поставщиков для производства многих своих узлов и агрегатов. компоненты, Tesla делает большую часть своего производства на дому. (Они тоже любят держать «Все под контролем».)

Сборка кузова

Процесс сборки кузова начинается с рулонов алюминия разного калибра, которые разматываются в заготовительном станке, который расплющивает металл в заготовки. Затем заготовки подаются в огромный штамповочный пресс. На этом этапе из больших изготовленных на заказ штампов формируются кузовные панели, которые затем транспортируются в кузовной центр.

Здесь начинается сборка электромобиля — начиная с нижней части кузова, которая является основной системой пола электромобиля, где размещаются аккумуляторы. Затем добавляются боковые стороны кузова, чтобы обеспечить внутреннее усиление, а также внешнюю обшивку. Внутри рамы стороны кузова, днище и передняя часть автомобиля соединены вместе.

Одна из самых уникальных особенностей центральной части кузова заключается в том, что существует пять различных общих методов соединения каркаса кузова, включая клей, самопроникающие заклепки и холодный перенос металла, а также обычную контактную сварку и систему треугольной точечной сварки. . Когда кузов выходит из центра кузова, он представляет собой полностью законченную оболочку кузова, готовую к подготовке и покраске.

Покрасочный цех

Робот Kuka помещает кузов на конвейер, который транспортирует его в покрасочный цех, где наносится несколько базовых слоев грунтовки предварительной обработки. Специально разработанные покрасочные роботы работают в чрезвычайно чистой среде, чтобы произвести красиво окрашенный кузов, готовый к общей сборке. На данный момент каждый электромобиль движется по заводу автономно, питаясь от своей силовой установки и аккумуляторов. Поскольку у электромобиля нет двигателя внутреннего сгорания, нет потенциальной опасности выхлопных газов, когда они попадают в зону общей сборки.

Общая сборка

Электромобиль Tesla собирается изнутри. Автоматизация используется на полную катушку — как тот же робот, который устанавливает сиденья, затем меняет инструменты, чтобы позиционировать ветровое стекло, наносить клей и усаживать его на транспортное средство. В общей сложности около 1000 роботов выполняют очень разнообразные задачи при производстве Model 3. Поскольку роботы чрезвычайно хороши в повторяемости и точности необходимых движений, сотрудники используются в более гибких ситуациях, когда требуется человеческий интеллект.

Производство электромобилей уникально тем, что многие компоненты полностью отличаются от традиционных транспортных средств с ДВС, включая привод, аккумуляторную батарею и аккумуляторные модули. Многие из этих компонентов ранее не существовали, поэтому Тесла должен был их построить. Тем не менее, в электромобиле также на тысячи компонентов меньше, поэтому для Tesla Model 3 требуется всего около двух дней, чтобы перейти от сырья к готовому автомобилю.

Контроль качества

Каждая деталь, используемая в работе электромобиля, была проверена на многих этапах сборки на производственной линии. После установки аккумуляторной батареи и силовой установки автомобиль можно загнать внутрь завода. Это показывает, что EV работает за несколько шагов до своего завершения. Из-за индивидуальных проверок качества на каждом этапе сборки единственными основными требованиями к контролю качества являются комплексные испытания и проверки.

Ограниченное количество побочных продуктов или отходов

Количество побочных продуктов при производстве электромобилей ограничено, а отходы на сборочном заводе сведены к минимуму или вообще отсутствуют. Детали, узлы и узлы изготавливаются в других местах и ​​доставляются на сборочные предприятия. Обрезки и другие отходы утилизируются во время производства, и большинство из них подлежат вторичной переработке.

Будущее

Электромобили имеют решающее значение для будущего автомобильной промышленности и защиты окружающей среды. В конечном счете, пока неизвестно, какую форму примет электромобиль, и его полное признание публикой. Уменьшение потребления ископаемого топлива и озабоченность по поводу загрязнения воздуха и шума являются сегодня основными проблемами. Затраты на потребляемую энергию и загрязнение окружающей среды, вызванное сложностью переработки автомобилей с бензиновым двигателем, являются движущими силами успеха электромобилей.

Есть несколько вещей, которые можно сказать наверняка. Индустрия электромобилей никуда не денется, и список производителей электромобилей будет продолжать расти. Будут продолжать разрабатываться новые и более совершенные технологии, а методы зарядки будут улучшаться и становиться быстрее. По мере роста рынка электромобилей в США и во всем мире положительный эффект перехода на электромобили будет отражаться на окружающей среде и нашей повседневной жизни на долгие годы.

Средства управления электрическими машинами более четырех десятилетий

Мы надеемся, что вам был полезен этот выпуск ВСЕ ПОД КОНТРОЛЕМ , и вы узнали немного больше о том, как проектируются и производятся современные электромобили. Есть много отраслей и компаний, которые будут играть свою роль на постоянно растущем рынке электромобилей. Внедрение электромобилей не только поможет экономике США, но и продвинет усилия по снижению загрязнения окружающей среды в нашей стране.

В будущих выпусках мы представим информацию о последних тенденциях и достижениях для самых разных отраслей, в которых продукты c3controls являются неотъемлемой частью систем управления их машинами.

———-

Ознакомьтесь с другими статьями этой серии об электромобилях — новые тенденции в технологии.

• Будущее за PHEV и EV
• Понимание инфраструктуры электромобилей

Дизайн электромобилей | Дезин

• Как технологии электромобилей меняют дизайн автомобилей

  Автомобили начнут выглядеть совершенно по-другому, поскольку электромобили станут нормой, но технология аккумуляторов должна сначала улучшиться, говорят дизайнеры Dezeen. Еще

  Нат Баркер | 25 мая 2023 г. | Оставить комментарий

• Luvly разрабатывает плоский мини-электромобиль, который будет «значительно более энергоэффективным»

  Стокгольмская технологическая компания Luvly собирается выпустить Luvly O, мини-электромобиль с плоской упаковкой, который, как она утверждает, может стать будущим городского транспорта. Подробнее

  Нат Баркер | 9 мая 2023 г. | Оставить комментарий

• «Если большинство электромобилей унылые, это возможность», — говорит генеральный директор Maserati

  В разговоре с Dezeen генеральный директор Maserati Давиде Грассо объясняет, как итальянский бренд роскошных автомобилей стремится сделать так, чтобы его электромобили были такими же увлекательными, как и автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Подробнее

  Том Рейвенскрофт | 2 мая 2023 г. | Оставить комментарий

• Maserati представляет первый электромобиль на неделе дизайна в Милане

  Итальянский бренд спортивных автомобилей Maserati представил персонализированную версию своего первого полностью электрического автомобиля GranTurismo Folgore на неделе дизайна в Милане. Еще

  Том Рейвенскрофт | 1 мая 2023 г. | Оставить комментарий

• Восемь инноваций в области электромобилей от Dezeen’s Pinterest

  Пины

  на нашей доске электромобилей — одни из самых популярных на Dezeen’s Pinterest. Здесь мы собрали восемь самых инновационных электромобилей. Подробнее

  Саудату Бах | 17 апреля 2023 г. | Оставить комментарий

• Городские автомобили могут стать меньше благодаря электрификации, говорит руководитель концепции Peugeot

  «Глобальный след автомобилей в больших городах» может сократиться благодаря достижениям в автомобильных технологиях, сказал Dezeen Филипп-Эммануэль Жан из Peugeot на европейской презентации концепта Inception EV в Европе. Еще

  Нат Баркер | 11 апреля 2023 г. | Оставить комментарий

• Первый в мире автомобиль Sony будет функционировать как «движущееся пространство для развлечений»

  Компания по производству бытовой электроники Sony и производитель автомобилей Honda объединили свой опыт для создания прототипа электромобиля, который был представлен на выставке Consumer Electronics Show на этой неделе. Подробнее

  Дженнифер Хан | 6 января 2023 г. | Оставить комментарий

• Rolls-Royce представляет свой первый полностью электрический автомобиль Spectre

  Компания Rolls-Royce представила свой первый полностью электрический автомобиль, купе Spectre, поскольку к 2030 году люксовый бренд обещает полностью перейти на электротягу. Подробнее

  Рима Сабина Ауф | 19 октября 2022 г. | Оставить комментарий

• Солнечные автомобили станут «обычными в течение 20 лет», говорит главный инженер Lightyear

  Интегрированные солнечные панели

  могут помочь электромобилям конкурировать с их аналогами на ископаемом топливе, сделав их менее зависимыми от точек зарядки и потенциально бесплатными для работы, — говорит Эмануэле Корнальотти из Lightyear в этом интервью в рамках нашей серии «Солнечная революция». Еще

  Дженнифер Хан | 14 сентября 2022 г. | Оставить комментарий

• Информационный бюллетень Dezeen Agenda представляет электрический фургон Volkswagen в стиле 1960-х годов

  В последнем выпуске нашего еженедельного информационного бюллетеня Dezeen Agenda представлена ​​электрическая версия Volkswagen T1 Transporter 1960-х годов. Подпишитесь на Dezeen Agenda прямо сейчас! Подробнее

  Руперт Бикерстет | 9 августа 2022 г. | Оставить комментарий

• Восемь ретро-электромобилей, вдохновленных автомобильным наследием

  Электромобили стали мейнстримом, но пока одни производители разрабатывают футуристические концепции, другие обращаются к прошлому за своими разработками. Вот обзор восьми электромобилей с ретро-дизайном. Подробнее

  Нат Баркер | 9 августа 2022 г. | Оставить комментарий

• Volkswagen начинает производство полностью электрического фургона ID Buzz 1960-х годов

  Немецкая автомобильная компания Volkswagen выпустила свой фургон ID Buzz — обновление своего культового T1 Transporter эпохи хиппи, которое переносит его в эпоху электромобилей. Еще

  Рима Сабина Ауф | 1 августа 2022 г. | Оставить комментарий

• Polestar использует искусство, чтобы поделиться информацией об устойчивом развитии

  Продвижение: разработка нового биоразлагаемого клея на основе кукурузы и инициатива, которая позволяет коллекционерам произведений искусства напрямую продавать произведения искусства для автомобилей, — это лишь два из растущего числа художественных проектов, реализованных брендом электромобилей Polestar в последние годы. Подробнее

  Персонал Дезин | 12 июля 2022 г.

• Lightyear выпускает «первый в мире серийный» автомобиль на солнечной энергии

  Голландский стартап Lightyear представил свой электромобиль Lightyear 0 с солнечными панелями, покрывающими крышу, капот и багажник, чтобы его можно было заряжать во время вождения. Подробнее

  Элис Финни | 30 июня 2022 г. | Оставить комментарий

• Циркулярность «ближе, чем мы думаем», говорит главный дизайнер Hyundai

  Автомобили массового производства, построенные по принципам круговой конструкции , могут появиться только через поколение автомобилей, – говорит вице-президент Hyundai Саймон Лоасби. Еще

  Нат Баркер | 28 июня 2022 г. | Оставить комментарий

• Morphosis разрабатывает изящные зарядные станции для электромобилей для Genesis

  Архитектурная студия Morphosis создала зарядные станции для электромобилей для южнокорейского автомобильного бренда Genesis с навесами в виде крыльев. Подробнее

  Джейн Энглфилд | 15 мая 2022 г. | Оставить комментарий

• Urban-Air Port проектирует «первый в мире городской аэропорт» для летающих автомобилей и дронов

  Авиационная и аэрокосмическая компания Urban-Air Port спроектировала Air One, аэропорт для электрических летающих автомобилей и больших дронов в Ковентри, Великобритания. Подробнее

  Элис Финни | 20 апреля 2022 г. | Оставить комментарий

• Автомобили будущего будут «жилыми помещениями на колесах», говорит главный дизайнер Hyundai

  Интерьеры автомобилей должны стать более похожими на дома, а обычные автомобили ограничены гоночными трассами, сказал в этом эксклюзивном интервью Dezeen ведущий дизайнер Hyundai Санг Юп Ли. Еще

  Нат Баркер | 15 марта 2022 г. | Оставить комментарий

• Polestar представляет электрический родстер с персональным дроном

  Производитель электромобилей Polestar представил концепт-кар O2 родстер с собственным дроном. Подробнее

  Рима Сабина Ауф | 7 марта 2022 г. | Оставить комментарий

• Uber и Arrival разработали «суперминимальный» электромобиль для индустрии такси

  Марка электромобилей Arrival представила прототип своего однообъемного электромобиля, разработанного для Uber, цель которого — предложить пассажирам комфортные поездки.