Eng Ru
Отправить письмо

Разработка электромобилей ОАО «АвтоВАЗ». Электромотор для электромобиля


Электромоторы | Сайт об электромобилях

Сводная таблица параметров электродвигателей для электромобиля. Модель Питание U, (В) Nном, (КВт) Mном, (Н*м) Nмакс, (КВт) Nмакс, (Н*м) RPM, (об/мин) Вес (кг) Примерная стоимость (USD) Примечания
Perm-Motor PMG-132 DC 72 7.2 20.5 14.5 38.5 3480 11 1000  
LEMCO LEM-200 DC 48 4.3 14.2 17.2 57 2880 11 1800  
Brushless Etek AC 36 3.6 13.6 10.8 40.9 2520 10.2 430 цена контроллера на 24-36В 470USD
Perm-Motor PMS-156 AC 96 21.3 33.9 46 73.2 6000 25.4 ? может поставляться с контроллером и редуктором
ADC #203-06-4001A DC 120 16.3 23.95 28.0 45.3 6500 66.5 1450 версия с двумя шпинделями
ADC FB1-4001 DC 144 21.5 34.2 36.8 81.9 6000 66.5 1700 -
Golden Motor HPM3000BDC48/72 310625 50008 4292 типа вала: шпоночный паз и шлицевый вал 2 типа охлаждения: воздушное и жидкостное. Контроллер VEC200 стоит 323$
Golden Motor HPM5000B DC48/72/9651410246000116552 типа вала: шпоночный паз и шлицевый вал 2 типа охлаждения: воздушное и жидкостное. Контроллер VEC300 стоит 551$
Golden Motor HPM-10KWDC48/72/96/1201030206060001710952 типа вала: шпоночный паз и шлицевый вал 2 типа охлаждения: воздушное и жидкостное. Контроллер HPC500 стоит 804$
Golden Motor HPM-20KWDC72/96/12020 80501605000392606вал: шпоночный паз, тип охлаждения: жидкостное. Контроллер HPC700 стоит 1236$
  • U - Напряжение
  • Nном - Номинальная мощность
  • Mном - Номинальный крутящий момент
  • Nмакс - Максимальная мощность
  • Mмакс - Максимальный крутящий момент
  • RPM - Скорость вращения шпинделя

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007-2017.

sdisle.com

Калькулятор параметров электромобиля | Сайт об электромобилях

Итак, выполняя намеченные планы, мы можем продолжить тестирование предварительной версии калькулятора электромобилей. Часть возможностей можно применять для расчета параметров автомобиля. На данный момент вы сможете потестировать предварительную версию калькулятора. Для получения возможности проводить вычисления в вашем браузере должна быть включена поддержка JavaScript. При введении дробных величин используйте дробную точку как разделитель.

  • 12.12.12 - уточнен расчет пиковой мощности электродвигателя
  • 21.04.17 - добавлены электромоторы Golden Motor

Теперь для самодельщиков появился интернет-магазин комплектующих для малого электротранпорта - ecovel.ru - аккумуляторные батареи, электродвигатели, колеса, велокомпьютеры, амортизаторы, контроллеры, аксессуары - все что нужно для творчества прямо от производителя по достойной цене.

Калькулятор параметров электромобиля v0.81
Параметры шасси для расчетов Полная масса автомобиля с нагрузкой, m (кг) Коэффициент сопротивления воздуха для кузова шасси, Cx (Н*с2/м4) Лобовая площадь кузова шасси, S (м2) Радиус ведущего колеса, r (м) Передаточное число коробки передач, uкп Передаточное число главной передачи, uгп Коэффициент трения качения, ƒ Угол уклона дороги, α (°) Требуемая скорость, ν (км/ч) Время разгона до скорости ν, t (сек) Рассчитать параметры двигателя

Параметры двигателя

Частота вращения вала двигателя, n (об/мин) Номинальный крутящий момент, Н*м Пиковый крутящий момент, Н*м Номинальная мощность, Вт Пиковая мощность, Вт

Выберите автомобиль - донор1969 Volkswagen BeetleЗАЗ 968М1983 Volkswagen Rabbit GTI1986 Mazda RX-7 GXL1986 Porshe 911 Carrera1992 Ford Festiva GL'1995 Mazda Protege ES1997 Hyundai Tiburon1998 Mazda Miata2003 Honda Insight 5spd2004 Toyota Prius

Описание донора ...

Передаточные числа коробки передач

1 2345

Предупреждение:

  • параметр радиуса ведущих колес вам нужно вводить в соответствующее поле самостоятельно.
  • вес электромобиля с нагрузкой необходимо скорректировать
Перевод л.с. в КВт Л.с. ↓Перевести л.с. в КВт ↑Перевести КВт в л.с. КВт
Расчет крутящего момента электродвигателя Мощность (Вт) Частота вращения (об/мин) Рассчитать крутящий момент Крутящий момент (Н*м)

Подбор реального электромотора(ов)

Выберите электромоторPerm-Motor PMG-132LEMCO LEM-200Brushless EtekPerm-Motor PMS-156ADC #203-06-4001AADC FB1-4001Golden Motor HPM3000BGolden Motor HPM5000BGolden Motor HPM-10KWGolden Motor HPM-20KW

Количество (шт.)
Описание электромотора...

Подсказка о подходящих конфигурациях движка

--------------------------------

Параметры контроллера электродвигателя

КПД (%)
Подбор аккумулятора для батареи

Выберите аккумулятор для батареиTS-IC24v90

Номинальное напряжение, U (В) Емкость при 20 часовом разряде, C (А*ч) Внутреннее сопротивление, r (Ом) Экспонента Пекерта Емкость Пекерта Глубина разряда DoD, φ (%) Количество рабочих циклов Масса (кг) Стоимость (USD)
Конечные результаты расчета электромобиля...

Пересчитать

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007-2017.

sdisle.com

Двигатель электрический для электромобиля, прошлое, настоящее и будущее

Где применяется электрический автомобильный двигатель

Содержание статьи

Электродвигатель для автомобиля, в качестве тягового устройства применялся на автомобилях (вернее на их прототипах), еще раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Однако на сегодняшний день автомобильные электрические машины (именно так они правильно называются), применяются на электромобилях, работающих исключительно на аккумуляторах или других накопителях электрической энергии, а также на гибридных автомобилях.

Гибридные автомобили называются так, потому, что в них есть и двигатель внутреннего сгорания (ДВС), и аккумуляторная батарея.

История создания

Первая, можно сказать лабораторная, модель-прототип электромобиля была создана почти 200 лет назад. Известно, что в 1828 году венгерский изобретатель Джедлик продемонстрировал тележку, которая двигалась за счет электрической энергии. Но этот образец только показал принцип электрической тяги. Ведь настоящий электродвигатель постоянного тока, способный работать достаточно долго, был изобретен в 1833 году физиком из Великобритании Уильямом Стёрдженом. В 1835 году в Голландии Кристофер Беккер и  Стратин Гронинген построили первый электромобиль. Конечно, он был несовершенен и в серийное производство не пошел.

Первый патент на электрический двигатель был получен в 1837 году Томасом Дэвенпортом, именно с этого времени можно сказать, что началось строительство электромобилей. Проблема электромобилей того времени была в очень небольшом заряде тогдашних аккумуляторов. Эту проблему пытались решить американец Томас Давенпорт и голландец Роберт Андерсон, которые создали автомобиль, двигающийся за счет электричества от одноразовых гальванических элементов в 1842 году.

Больших успехов в использовании электрической энергии для тяги достигли в 19-том веке железнодорожники. Уже в 1847 году в Питсбурге (США) работал локомотив (можно назвать его первым электровозом), который получал электричество по рельсам. Аккумуляторы были очень ненадежные и с очень небольшим ресурсом, да и энергии они запасали мало. И только улучшение рабочих характеристик аккумуляторных батарей решило проблему использования электромобилей. Нужно отметить, что первый рекорд скорости превышающей 100 км/час был зафиксирован именно электромобилем.

Так в 1899 году бельгиец Камиль Женатци на электромобиле «La Jamais Contente» разогнался до 105,882 км/ч. Как видно на рисунке (слева) этот электромобиль на резиновом ходу (на пневматических шинах), это тоже было новшеством на тот момент.

Немногим раньше в Лондоне было запущено движение электрических омнибусов (тогдашних автобусов) благодаря Ральфу Уорду. В это же время в Нью-Йорке начали работать такси на электротяге, стали выпускаться электровелосипеды и многие другие подвижные единицы на электричестве. В России они (электромобили, точнее омнибусы) появились в 1901 году (фото справа) разработки инженера Романова. Уже в 1902 году заводом «Дукс» в Москве выпускался электромобиль для частного использования (фото слева).

 

 

Напомним, что только в 1878 году Николаусом Отто был запущен в серию четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, который можно было устанавливать на автомобиль. Он с некоторыми доработками служит «верой и правдой» автомобилистам и по сей день.

Да, двигатель Отто и резкое падение цен на нефть, из которой получают бензин, вытеснило электромобили почти на 100 лет с рынка, но они вновь завоевывают себе «место под солнцем», тесня классические ДВС. Все это благодаря тому, что электромобили практически бесшумны, экологически безвредны и экономически выгодны в эксплуатации. Нужно напомнить, что КПД электродвигателя высокий и составляет (85…95 %), да и электричество дешевеет. Если его (электричество) получать при помощи солнечных батарей или ветрогенераторов, то эксплуатация электромобиля получается почти бесплатной.

На сегодняшний день доля электромобилей среди всего автопарка составляет около 1%, но это пока. За последние 2 года количество продаж электрокаров увеличилось на 45%. Осталось только подождать, когда бензиновые и дизельные автомобили потихоньку сойдут с рынка.

Принцип работы электромобиля

Классическая схема электромобиля представлена на рисунке справа. Аккумуляторы расположенные здесь вдоль кузова отдают свою энергию через устройство управления (УУ) электродвигателю (ЭД), а он вращает колеса. Но эта компоновка далека от совершенства. Дело в том, что электропривод имеет очень важное преимущество перед любыми другими типами приводов – рекуперация. Рекуперация, это преобразование энергии движения в электрическую. Все мы с вами знаем, что энергия никуда не исчезает, она может только преобразовываться из одного вида в другой. Так вот, энергия движения (кинетическая энергия) при торможении автомобиля преобразуется в тепловую. Мы с вами просто нагреваем тормозные колодки, и это тепло отдаем атмосфере. То есть, по сути дела выбрасываем эту энергию. В электромобилях и в гибридах мы можем большую часть кинетики преобразовать в электричество и опять накопить его в аккумуляторе.

Гибридные автомобили всегда имеют кроме аккумулятора и двигатель внутреннего сгорания. Зачем? Для того чтобы удлинить расстояние езды на электромобиле. Дело в том, что даже современные аккумуляторы могут накопить энергии на 100, ну максимум на 200 километров пробега. Согласитесь, что это совсем немного. При использовании ДВС, в качестве дополнительного источника энергии можно удлинить путь до 800, а иногда и до 1000 километров без подзарядки аккумулятора и без дозаправки бензином или дизельным топливом.

Как правило, на авто такого типа (гибридных автомобилях) нет прямого воздействия двигателя на ведущие колеса. ДВС вращает генератор, который вырабатывает электрическую энергию, и уже эта энергия подается на электродвигатели либо на накопители энергии, если автомобиль едет по инерции или стоит (на светофоре, например). Накопителями энергии могут быть не только аккумуляторы, в последнее время все большей популярностью пользуются суперконденсаторы.

Двигатель  на гибридных автомобилях может быть подключен к генератору, который вырабатывает электричество. Электричество это можно использовать для разгона (его обычно не хватает, аккумулятор плохо отдает электроэнергию на старте), или для зарядки аккумулятора, если авто на выбеге или стоянке. Крайне редко ДВС не подключен к генератору. При такой схеме ДВС помогает электродвигателю разгонять автомобиль.Где же экономия? Все дело в том, что при любой схеме подключения ДВС и электродвигателя, двигатель внутреннего сгорания всегда работает в номинальном режиме. В котором достигается максимальная экономия. КПД у ДВС всегда указывается для номинального режима и он колеблется от 36 до 42. Для малых оборотов этот КПД не превышает 7…10%.

Существует и более сложные системы. Вот, например, как взаимодействуют  детали в современном гибридном автомобиле «Тойота Приус». Здесь ДВС может работать на генератор, а может и помогать вращать ведущие колеса через планетарный механизм. При торможении, мотор/генератор (MG2) преобразует кинетическую энергию в электрическую, заряжая аккумулятор. В результате чего достигается неплохая экономия. Да это сложно, но это того стоит. Расход у Тойоты-Приус около 3-х литров бензина на 100 километров.

Устройство тягового электродвигателя автомобиля

Устройство электродвигателя автомобиля зависит, от многих факторов.  Электродвигатели для электромобилей могут быть как постоянного, так и переменного тока. В последнее время на машину такого типа ставят только двигатель переменного тока (синхронный или асинхронный).  Первые электромоторы для автомобилей были, конечно, постоянного тока. Это и логично, потому как аккумулятор выдает постоянный ток, и двигатель электрический также постоянного тока. Их применяют и сейчас, но уже гораздо реже. Однако, все не так просто, как кажется на первый взгляд. Электродвигатели переменного тока гораздо экономичнее и надежнее. Выглядеть они могут точно так же как и электродвигатели постоянного тока. Разные типы электродвигателей имеют различную маркировку. AC – говорит о том, что этот двигатель переменного тока, DC – постоянного.

Принцип работы любого электродвигателя состоит во взаимодействии магнитных полей. Еще Фарадей на заре электричества заметил, что если проводник, по которому течет ток, поместить в постоянное магнитное поле, то этот проводник стремится вырваться из этого поля отклоняясь в ту или иную сторону в зависимости от направления движения тока. Если этих проводников много, и магнитное поле сильное, то и работа такого двигателя постоянного тока  будет соответствующей.

В каждом электродвигателе есть ротор (его иногда называют якорь) и статор (его еще называют индуктором). Ротором является вращающееся часть, статором – не вращающееся (стационарная). И ротор и статор имеют обмотки состоящие из отдельных проводников. Для подачи электрического тока на вращающуюся часть двигателя существует коллектор (набор медных пластин собранных в цилиндр). От статора на коллектор ток передается при помощи специальных щеток. Взаимодействие магнитных полей заставляет ротор совершать вращение.

Электродвигатели переменного тока работают несколько по-другому. Статор создает магнитное поле, которое само вращается. Оно (поле) может увлекать за собой стальные предметы, то есть заставлять вращаться ротор. По этой причине на роторе обмотка не нужна. Но в этом случае скорость вращения ротора будет отставать от скорости вращения магнитного поля статора. Такие электродвигатели нарываются асинхронными.

Для того, чтобы точно знать с какой частотой вращается ротор и регулировать эту частоту, необходимо на роторе разместить электрическую обмотку.  Такие электродвигатели называются синхронными. Но вновь появляется слабое звено электродвигателя – коллектор. Щетки изнашиваются и их нужно менять. Асинхронные двигатели в обслуживании не нуждаются.

На рисунке представлено два вида синхронных двигателей (с явными и неявными полюсами). Повторимся, что асинхронный двигатель отличается лишь тем, что на якоре нет обмотки.

При работе каждый электродвигатель нагревается. По этой причине тема охлаждения электрических машин очень важна. Система охлаждения может быть автономная и принудительная. На электродвигателях большегрузных автомобилей, например БелАЗ, охлаждение принудительное (воздух для охлаждения подается специальным вентилятором). У машин малого класса и легковых, на самом двигателе есть крыльчатка, которая продувает воздух через двигатель, тем самым охлаждая его.

Характеристики электродвигателей автомобильных

Характеристика электродвигателя, это соотношение его параметров к его цене. Лучше всего это представить в табличной форме. В таблице представлены популярные электродвигатели как постоянного DC, так и переменного AC тока. Напряжение у некоторых двигателей имеет несколько значений, это значит, что они способны работать на всех указанных напряжениях. Мощность N указана номинальная. Вращающий момент M, тоже при номинальном режиме работы. Частота вращения указана как максимально допустимая.

Характеристики электрического двигателя автомобиля невозможно сравнивать спонтанно. Для каждого конкретного случая, для определенного автомобиля, может быть разработан свой, оригинальный электродвигатель. Но электродвигатель переменного тока, а он здесь представлен один, явно отличается в лучшую сторону, от электродвигателей постоянного тока той же мощности, хотя бы по соотношению цены и вырабатываемой мощности (AC – 10.7 $/кВт, DC – 450 $/кВт).

Перспективы развития

Внедрение синхронных и асинхронных двигателей на автомобилях тормозилось медленным развитием электроники способной контролировать процессы в этих самых двигателя. Теперь эти барьеры снимаются, электроника становится надежной и относительно дешевой. По этой причине в скором времени электродвигатели переменного тока на электромобилях скорее всего будут внедряться практически повсеместно.

Изобретение новых конструкционных материалов позволяет повышать надежность и долговечность электродвигателей.

Что касается электромобилей в целом, то за ними большое будущее.

znayauto.ru

Разработка электромобилей ОАО «АвтоВАЗ». Cleandex

Следуя общемировой тенденции, в начале 1974 г. Министерство автомобильной промышленности СССР приняло решение о создании в стране производства электромобилей для работы в крупных муниципальных объединениях. Приказом № 135 от 18.04.1974 г. Генеральный директор АвтоВАЗа В.Н. Поляков создает конструкторское подразделение по созданию электромобилей. Заместителем главного конструктора по новой тематике был назначен В. Вершигора. Предстояла большая работа по созданию «с нуля» как самого электромобиля, так и его компонентов: силового привода, системы управления, тяговой аккумуляторной батареи, зарядного устройства и т. д. В составе УГК было создано несколько КБ и экспериментальный участок, которые активно включились в работу по сбору информации, ее обработке, макетированию и разработке первых опытных образцов. Кооперация с передовыми научно-исследовательскими предприятиями и организациями страны осуществлялась на основе хозяйственных договоров и программ ГКНТ. С организациями Московский завод «Дзержинец», НПО «Квант», Новосибирский электротехнический институт, Ленинградское НПО «Источник», ВНИИЭМ и другими совместно создавали первые вазовские электромобили.

Первые макетные образцы электромобиля были созданы на базе бензиновых автороллеров Э11011. Автороллер был разработан по предложению главного инженера АвтоВАЗа Е.А. Башинджагяна, как машина для молодежи, наиболее простая и дешевая, а для предприятия АвтоВАЗ, как продукт ширпотреба. Но такой продукт не был утвержден, так как в стране не хватало стального листа, и посоветовали перейти на чугунные сковородки и утюги. Автороллер по компоновке очень подходил для переоборудования в электромобиль.

8_1.jpg

Рисунок 1. Электромобиль Э11011

Первый электромобиль Э11011 (рис. 1) с тяговым двигателем ДТ-11 завода «Дзержинец» и 10-ю стартерными аккумуляторами, обеспечившими напряжение 120 В был собран в декабре 1974 года. Испытания первых электромобилей позволили довести систему управления электропривода и способствовали дальнейшему развитию конструкции электромобилей. Генеральный директор В. Поляков уделял новому направлению в жизни завода повышенное внимание и сам садился за руль машины. Однажды, совершив пробную поездку и преодолев 22-процентный подъем на заводском треке, он дал высокую оценку работы инженеров, произнеся: «Я ездил на электромобиле в Германии, но наш — лучше…».

Проведенная работа позволяла продолжать поисковые работы по электромобилям.

8_2_1.jpg

Рисунок 2. Электромобиль ВАЗ-2801

8_2_2.jpg

В 1975 году были собраны два опытных электромобиля ВАЗ-2801 (рис. 2) на базе модели ВАЗ-2102 с кузовом фургон. Совместно с заводом «Дзержинец» были созданы новые двигатели постоянного тока мощностью 25 кВт (ПТ-125) и 40 кВт (ПТ-146). Тяговый электродвигатель ПТ-125 позволял двигаться электромобилю с максимальной скоростью 87 км/ч. Батарея никель-цинковых аккумуляторов НЦ-125 емкостью 125 Ач (НПО «Источник») размещалась под капотом и в передней части грузового отсека, и позволяла иметь запас хода до 110 км при движении со скоростью 40 км/ч.

По результатам испытаний электромобиля ВАЗ-2801 было принято решение по выпуску опытной партии. В 1980–81 годах первая партия электромобилей в количестве 47 штук направлена для проведения длительных эксплуатационных испытаний в города: Москва (ГлавМосавтотранс и НПО «Квант»), Тольятти (ГорПТУС и Горисполком), Киев (Укрбытрадиотехника), Миргород (курорт), а также они использовались на главном конвейере завода, подвозя горячее питание к рабочим местам слесарейсборщиков.

Созданные методом «конвертирования» электромобили модели 2801 оказались перетяжеленными, с уменьшенным (из-за размещения аккумуляторной батареи) грузовым отсеком. Их грузоподъемность также была существенно меньше, чем у бензиновых аналогов, т. к. масса аккумуляторов достигала 380 кг.

Создавая первые конструкции электромобилей на основе серийных моделей, конструкторы и дизайнеры понимали, что электромобили должны иметь оригинальную внешность, с учетом рациональной компоновки аккумуляторных батарей и систем обеспечения электропривода. И проекты подобных машин создавались. В 1977 году в составе Дизайн-центра было создано бюро электромобилей, которое возглавил А. Селин. В Дизайн-центре в 1978 году был разработан и изготовлен открытый, четырехместный электромобиль «Пони» для обслуживания курортов, выставок и парковых зон. Ведущим дизайнером проекта был Ю. Верещагин, ведущим конструктором — В. Барановский.

На базе этой разработки используя узлы и агрегаты шасси автомобиля ВАЗ-2108, был разработан электромобиль ВАЗ-1801 с кузовом из стеклопластика (рис. 3). Электромобиль был заднеприводным, с тяговым электродвигателем ПТ-125 и тиристорной системой управления, аккумуляторы НЦ-125 располагались в двух контейнерах: в передней части под капотом, и в задке. Он отличался оригинальной внешностью и легкостью управления, так как имел всего две педали — акселератора и тормоза, и рычаг стояночного тормоза.

8_3_1.jpg

Рисунок 3. Электромобиль ВАЗ-2108 с кузовом из стеклопластика

8_3_2.jpg

Было изготовлено два образца для обслуживания выставки Экспо-84, посвященной 60-летию Минавтопрома, и использовали их для демонстрации в действии высокопоставленным гостям выставки, которые в большинстве своем были в восторге от пережитых впечатлений. Дело в том, что при максимальной скорости всего 70 км/ч (это было сделано с точки зрения безопасности т.к. электромобиль был открытым, и кроме ремней безопасности, ничто неудерживало пассажиров) электромобиль мог делать крутые виражи за счет очень низкого центра тяжести. По окончании выставки специалисты ВАЗа А. Селин, С. Усов, В. Кашканов и А.Михайлов были награждены медалями ВДНХ.

Электромобиль «Пони» вызывал симпатии и большой интерес у посетителей вазовского стенда. В частности, у французских специалистов, которые предлагали контракт на поставку этих машин для служб обслуживания строящегося туннеля через Ла-Манш. Аккумуляторную батарею предполагали комплектовать во Франции. Ориентировочная стоимость могла составлять 10 000 $ за один электромобиль. Однако мы не смогли быстро организовать выпуск таких электромобилей для выполнения этого заказа.

Следующей разработкой завода стал бортовой электромобиль ВАЗ-2802–01 с одноместной кабиной (рис. 4). Ведущим конструктором по нему был С. Докучаев, а ведущим дизайнером — А.Дегтярев. Рама, платформа и кабина этого транспортного средства были изготовлены из алюминиевого сплава, что позволило существенно снизить собственную массу и повысить его грузоподъемность.

8_4_1.jpg

Рисунок 4. Бортовой электромобиль ВАЗ-2802–01 с одноместной кабиной

Параллельно разрабатывалась конструкция электрофургона вагонной компоновки ВАЗ-2802–02 с кузовом из стеклопластика и стальной рамой (рис. 5). Ведущим конструктором этой модели был М. Маркиев, ведущим дизайнером — Г. Грабор. В 1980 году ВАЗ-2801–02 был собран в экспериментальном участке дизайн-центра. Его показывали на выставках, где неизменно отмечали удачную концепцию машины и ее дизайнерское воплощение.

8_5_1.jpg

Рисунок 5. Электрофургон ВАЗ-2802–02 с кузовом из стеклопластика и стальной рамой

8_5_2.jpg

Различные конструктивные решения, примененные на этих двух электромобилях позволили сделать выводы об их перспективности. Так, стальная несущая рама электромобиля ВАЗ-2802–02 оказалась очень тяжелой. Это заставило разработчиков вернуться к алюминиевым сплавам, благо, что опыт по сварке алюминия уже был благодаря сотрудничеству с лабораторией сварки Тольяттинского политехнического института.

Приобретенный опыт разработки этих двух электромобилей был использован при создании электромобиля ВАЗ-2702 (рис. 6). Была очень скрупулезно проработана компоновка, просчитана развесовка электромобиля и узлов электропривода для использования на 100% узлов шасси по грузоподъемности. Компоновка электромобиля была полукапотной, заднеприводной с электродвигателем ПТ-125, тяговая аккумуляторная батарея НЦ-125 размещалась в контейнерах под полом кузова. Кабина и фургон были сварными, из алюминиевых штампованных панелей из сплава АМг-2. Под руководством ведущего конструктора С. Усова конструктором С. Ивлевым была разработана легкая и прочная рама из алюминиевого сплава 1915. Пространственная рама из труб была рассчитана с помощью метода конечных элементов. В результате массу рамы удалось снизить до 67 кг, обеспечив при этом ее высокую прочность. Ведущим дизайнером электромобиля ВАЗ-2702 был Г. Грабор. Ему удалось создать современный, красивый и функциональный облик кабины с удобной посадкой. Рабочее место водителя отличалось лаконизмом, хотя и выглядело современно. ВАЗ-2702 предназначался для работы в службе бытовых услуг, он имел алюминиевый кузов-фургон с доступом внутрь через заднюю и правую боковую двери-жалюзи, поднимающиеся вверх.

8_6_1.jpg

Рисунок 6. Электромобиль ВАЗ-2702

8_6_2.jpg

В 1982 году изготовили второй образец электромобиля, а в следующем — третий, модернизированный. В 1986 г. были проведены приемочные испытания, которые новинка завода с честью выдержала. На шасси ВАЗ-2702 был разработан и построен бортовой грузовик с тентом. Лицензия на его производство была продана одному предприятию из г. Кемерово.

В 1992 году был разработан легковой электромобиль на базе автомобиля «Ока». Силовой агрегат состоял из электродвигателя ПТ-125 и одноступенчатого редуктора. Тиристорная система управления электроприводом обеспечивала плавный разгон электромобиля, а также рекуперацию электрической энергии во время торможения двигателем. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи НКП-90 размещались в трех отсеках: под капотом, под задним сиденьем и в багажнике. Был успешно проведен комплекс испытаний электромобиля, включая фронтальный удар.

В 1994 году руководством НТЦ было принято решение начать опытное производство электромобилей «Ока» в Опытно-промышленном производстве (ОПП). Была уточнена компоновка электромобиля. Для обеспечения пробега в 110 км на одной зарядке подняли напряжение со 120 В до 132 В. Саратовский аккумуляторный завод поставлял усовершенствованные аккумуляторы НКП-120. Силовой тиристорный блок электропривода заменили транзисторным, что позволило снизить массу электропривода на 20 кг, уменьшить габариты и повысить электрический КПД электропривода. Все эти работы в течение года были реализованы при сборке новых электромобилей. Транзисторные блоки управления изготавливались в цехе электроники. Всего в ОПП было собрано 20 электромобилей ВАЗ-1111Э.

8_7_1.jpg

Рисунок 7.Электромобиль ВАЗ-1111Э

8_7_2.jpg

Электроприводом электромобиля «Лада Ока Электро» в 1996 году оснастили также один из экспериментальных образцов концепт-кара «Эльф», вызывавшего в течение долгого времени большой интерес у посетителей заводского стенда на российских и международных выставках.

8_8_1.jpg

Рисунок 8. Концепт-кар «Эльф»

8_8_2.jpg

Дальнейшим развитием конструкции электромобиля стал концепт «Рапан», разработанный в 1998 году. Концепт-кар наглядно продемонстрировал, каким может быть экологически чистое четырехместное транспортное средство для деловых поездок по городу или во время отдыха в зонах, где чистоте окружающей среды уделяется особое внимание.

8_9_1.jpg

Рисунок 9. Концепт-кар «Рапан»

8_9_2.jpg

«Рапан» — это трёхдверный однообъёмник, рамный, с приводом на передние колеса. Была применена стальная рама типа «активная платформа», на которой установлены передняя и задняя подвески, рулевое управление и тормозная система. Никель-кадмиевая аккумуляторная батарея НКП-120 емкостью 120 Ач располагалась в контейнерах внутри рамы. Электродвигатель ПТ-125 с редуктором установлен на передней оси, транзисторная система управления электроприводом размещена рядом с аккумуляторной батареей. Закрепленный на раме кузов сделан каркасным, с навесными пластмассовыми панелями. Пол высокий, ровный, без выступающих порогов и тоннеля. Остекление кузова очень эффектное и многофункциональное: обеспечен прекрасный круговой обзор, на дверях имеются дополнительные парковочные окна.

Представление концепт-кара «Рапан» на автосалоне Париж-98 убедительно продемонстрировало высокий технический и творческий потенциал Волжского автомобильного завода. Из нескольких тысяч экспонатов автосалона «Рапан» попал в престижный список рекомендуемых к просмотру объектов. Французы отметили, что мы нечаянно, а может и целенаправленно, открыли новый типаж автомобиля, который был определён как высокий, городской, хорошо остеклённый, с трансформируемым интерьером, с возможностью двигаться на электротяге.

В 1999 году по заказу московского гольф-клуба в Нахабино приступили к разработке электромобиля типа Гольф-кар. В течение года были разработаны два типа электромобилей Гольф-кар. Электромобиль Лада Гольф 1002 двухместный, с грузовой платформой и Лада Гольф 1004 — четырехместный (рис. 10).

8_10_1.jpg

Рисунок 10. Электромобиль Лада Гольф 1004

8_10_2.jpg

Эти электромобили были переднеприводными. Передняя подвеска, рулевое управление, тяговый электродвигатель ПТ-125 с редуктором и электропривод на 48 В были с небольшими изменениями заимствованы с электромобиля «Лада Ока Электро». Свинцовая аккумуляторная батарея емкостью 120 Ач позволяла иметь запас хода до 40 км. Ведущим конструктором был С. Ивлев, ведущим дизайнером — В. Плешанов. Изготовлены электромобили были в УДА. Два Гольф-кара были отправлены в гольф-клуб Нахабино для показа и демонстрации технических характеристик. Специалисты и руководители гольф-клуба очень высоко оценили дизайн электромобилей, который выгодно отличался от электромобилей «Сlab Car» и «Yamaha».

При испытаниях грузового Гольф-кара с полной нагрузкой обнаружилось, что при движении по пересеченной местности по мокрой траве не хватает сцепного веса на переднюю ось для преодоления крутых подъемов. Было принято решение делать грузовые электромобили Гольф-кар заднеприводными. В течение года была разработана документация и в УДА изготовлены три грузовых электромобиля Лада Гольф 1002 с задним приводом (рис. 11). После приемки три грузовых электромобиля до настоящего времени эксплуатируются в гольф-клубе Нахабино.

8_11_1.jpg

Рисунок 11. Заднеприводной автомобиль Лада Гольф 1002

8_11_2.jpg

В 2001 году на Московском автосалоне была продемонстрирована модификация четырехместного электромобиля Лада Гольф 1004Т с крышей (рис. 12).

8_12_1.jpg

Рисунок 12. Электромобиль с крышей Лада Гольф 1004Т

8_12_2.jpg

Через год, также на Московском автосалоне, был продемонстрирован концепт-кар четырехместного электромобиля «Рикша» (рис. 13).

8_13_1.jpg

Рисунок 13. Лада Рикша Электро

8_13_2.jpg

По заказу Управления Главного Механика ОАО «АВТОВАЗ» в 2002 г. был разработан ВАЗ-10031 «Бронтокар» — внутрицеховое транспортное средство. Этот заднеприводной электромобиль имеет грузовую платформу размером 1300 х 1800 мм и может перевозить 600 кг груза. Электромобиль комплектуется свинцово-кислотными батареями, которые обеспечивают пробег до 80 км. Максимальная скорость — 25 км/час. Базовое шасси позволяет обеспечивать сборку различных модификаций для внутризаводского применения.

8_14_1.jpg

Рисунок 14. Внутрицеховой электромобиль ВАЗ-10031 «Бронтокар»

8_14_2.jpg

Электромобили «Бронтокар», изготавливались на фирме «Бронто». Интерес к электромобилю «Бронтокар» был проявлен для использования его совсем в других сферах. Несколько экземпляров было продано в Международный торговый центр в Москве и в Санкт-Петербургскую резиденцию Президента Российской Федерации.

История разработки электромобилей на АВТОВАЗе была бы неполной без рассказа о спортивных достижениях экипажей на электромобилях «Лада Ока Электро» и концепт-каре «Эльф», на трассах международных соревнований в 1994–1997 гг.

1994 г. Первое ралли электромобилей «Солнце Кубани»: 1-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и А. Гайдук; 2-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Аглотков и А. Фищев.

1995 г. Первое ралли серийных электромобилей в Монте-Карло: 3-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и А. Брызгалов; 5 место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Аглотков и А. Фищев.

1996 г. Ралли серийных электромобилей «12 электрических часов г. Турина», Италия: 1-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Ивлев и А. Фищев.

1996 г. Второе ралли электромобилей в Монте-Карло: Среди серийных электромобилей: 2-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и В. Бойко; 3-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Ивлев и А. Фищев. Среди электромобилей–прототипов: 2-е место занял концепт-кар «Эльф», экипаж — С. Аглотков и А. Дегтярев.

1997 г. Ралли «Солнечный кубок Дании»: Среди серийных электромобилей: 1-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и В. Бойко; 3-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Ивлев и А. Фищев.

Учитывая четко обозначившиеся к настоящему моменту в мировом автомобилестроении тенденции развития электротранспорта, в 2009 г. руководством АВТОВАЗа было принято решение возобновить работы по созданию перспективных электромобилей. При этом, вначале будет применяться конвертация последних разработок ВАЗа («Калина», «Приора») в электромобили с получением близких по большинству параметров показателей.

В таблице 1 кратко описана концепция одного из вариантов электромобиля.

Таблица 1. Перечень оригинальных комплектующих для сборки опытного образца электромобиля

8_15.jpg

Выбор тягового электродвигателя

В настоящее время в качестве тягового электродвигателя электромобилей, предназначенных для эксплуатации на дорогах общего пользования, применяются два основных типа электродвигателей переменного тока: асинхронные (“Inductor Motor”) и синхронные с постоянными магнитами, часто называемые бесщеточными двигателями постоянного тока (“Brushless Direct Current Motor”).

Асинхронные электродвигатели имеют значительно более простую конструкцию, более высокую надежность и примерно вдвое дешевле. Главным преимуществом синхронных электродвигателей являются в 1,5–2 раза более высокие удельные характеристики по максимальной мощности и крутящему моменту за счет применения современных высокоэффективных (но удорожающих конструкцию) магнитов и несколько больший КПД в зоне малых и средних частот вращения (не нужно тратить энергию для создания магнитного потока). Поэтому, там, где на первое место выступают размеры и вес, например, при попытке встроить электродвигатель в ступицу колеса, применяют исключительно синхронные электродвигатели с постоянными магнитами.

В обычных электромобилях и электромобилях с расширенным пробегом предпочтение какому-либо из двух указанных типов электродвигателей отдать пока сложно. Следует упомянуть еще один тип электродвигателя переменного тока, считающийся перспективным, — так называемый электродвигатель с переключаемым магнитным сопротивлением (“Switch Reluctance Motor”), однако, сведения о том, что какой-либо автопроизводитель собрался в ближайшее время их использовать, отсутствуют. Можно предположить, что это связано с такими их недостатками, как наличие вибраций, повышенный уровень шума при работе, а также необходимость применения специального типа силовых инверторов и систем управления.

Выбор тягового электродвигателя для электромобиля ВАЗ производился исходя из обеспечения требований по динамике автомобиля снаряженной массой 1300–1400 кг. Для удовлетворения даже не слишком жестких требований по динамике необходим электродвигатель с максимальной мощностью не менее 60 кВт и максимальным моментом не менее 230 Н·м. При этом для обеспечения возможности движения со скоростью 110–120 км/час в течение длительного времени требуется часовая мощность электродвигателя порядка 30–40 кВт.

Указанные требования не позволяют применить электродвигатели постоянного тока ПТ125 и ПТ146, которые раньше находили применение в электромобилях ВАЗ. Попытки разработать современный электродвигатель переменного тока на постоянных магнитах с требуемыми для электромобиля характеристиками показали сложность решаемой задачи, показали, что для завершения разработки потребуется проведение значительного объема работ.

Из доступных в настоящее время электродвигателей зарубежных фирм предпочтение отдано электродвигателю MES200–330, как имеющему наиболее близкие к требуемым параметры при приемлемой цене единичных закупок.

Выбор аккумуляторных батарей для электромобиля

В качестве аккумуляторных батарей в настоящее время наиболее перспективными считаются литий-ионные и литий-полимерные батареи, т. к. они позволяют получить наиболее высокое значение запасаемой энергии в заданных габаритах и с приемлемой стоимостью. Наиболее близкие к ним по параметрам никель-металлгидридные аккумуляторы уступают литиевым по запасаемой энергии и применяются в настоящее время лишь в некоторых моделях гибридных автомобилей, постепенно уступая место литий-ионным батареям.

Дополнительным преимуществом литий-ионных батарей является отсутствие так называемого «эффекта памяти», благодаря чему максимальная отдаваемая емкость батареи в процессе эксплуатации при неполном разряде не снижается, а требования к режиму эксплуатации упрощаются (батарею не требуется постоянно доводить до состояния глубокого разряда). Кроме того, эти батареи имеют большие возможности в плане совершенствования технологии изготовления и увеличения допустимого зарядного тока, что позволяет довести время ускоренного заряда до 10–20 минут при использовании специальных зарядных станций.

При выборе аккумуляторов для тяговой батареи необходимо учитывать не только их энергетические и мощностные характеристики, но и их высокую стоимость, показатели долговечности, а также учитывать возможности их размещения в отведенном для батареи пространстве.

С учетом всех этих факторов были выбраны аккумуляторы фирмы «Thunder Sky» (Китай), которая уже несколько лет производит большой ассортимент литий-ионных аккумуляторов средней и большой емкости для различных сфер применения. Последняя разработка фирмы — аккумуляторы, выполненные по новой перспективной технологии с использованием фосфата железа (FePO4). Уступая немного в удельной энергии из-за меньшего напряжения литий-кобальтовым, новые аккумуляторы значительно выигрывают в максимально допустимой мощности, как при разряде, так и при заряде. Последнее позволяет эффективно использовать рекуперацию энергии при торможении и ускоренный заряд от стационарных зарядных станций.

Кроме того, эти аккумуляторы имеют гораздо больший срок службы и безопасность. Так, предварительные расчеты применительно к электромобилю на базе автомобилей семейства Калины показывают, что при среднем пробеге между зарядками порядка 130–140 км (соответствует примерно 70-процентной глубине циклирования), суммарный пробег электромобиля на одном комплекте батарей будет не менее 200 000 км.

8_16.jpg

www.cleandex.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта