Строение электромобиля: Электрический автомобиль, электромобиль — устройство, эксплуатация

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

Электродвигатель (тяговый электромотор, двигатель на электротяге) – мотор, который устанавливается на электротранспорт и гибридные автомобили. У электромобилей электродвигатель – единственный двигатель. У гибридных автомобилей электродвигатель работает в тандеме с двигателем внутреннего сгорания. В зависимости от выбранного режима работы и схемы автомобиля включается электромотор, бензиновый двигатель или два двигателя одновременно.

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.

что быстрее, безопаснее и выгоднее

Устойчивость и управляемость ⚡ > ⛽

Низкий центр тяжести превращает даже высокий электрический кроссовер в своего рода неваляшку, которая достигает опасных кренов заметно позже, чем аналог с ДВС. Равно как и оптимальная развесовка существенно снижает риск развития заноса или сноса.

Также важно, что электропривод и трансмиссию значительно проще подружить с электронными системами безопасности.

Особенности компоновки нагляднее проявляются на заснеженных дорогах, когда электромобиль увереннее и быстрее, чем соседи по потоку, меняет полосу и входит в повороты. Фактически, если привычно соблюдать ПДД, скоростной режим и держать дистанцию, порог рискованных реакций заметно отодвигается, создавая дополнительный запас безопасности.

Источник изображения: news.auto24.pro

Динамика ⚡ > ⛽

У электродвигателя есть замечательное качество — у него относительно прямой график крутящего момента. Другими словами, он способен выдать максимальную тягу буквально сразу после нажатия педали газа (или в нашем случае — «тока»). А вот ДВС — только когда раскрутится до определенного количества оборотов в минуту.

На дороге это придает даже «семейным» электромобилям динамику, сравнимую со спорткаровской, — разгон до сотни за пять секунд сегодня уже не редкость. А претендующие на спортивность электрокары «разменяли» трехсекундную отметку, что раньше было доступно лишь ультрадорогим гиперкарам.

Конечно, это нам нужно не для светофорных гонок, которые остались где-то на рубеже столетий, а исключительно ради безопасности. Незаурядная динамика позволяет электрокару вовремя сменить полосу, сманеврировать, быстро обогнать «длинномер» на узкой загородной дороге — словом, получить в запас те драгоценные мгновения, которые отделяют риск от уверенной езды.

Тормозная динамика, то есть эффективное и безопасное замедление, у электромобилей тоже обычно лучше, чем у обычных авто. Тормозным механизмам здесь помогает режим рекуперации, когда электродвигатель работает как генератор и преобразует вращение колес обратно в электроэнергию. Впрочем, если кому-то не по душе резкое замедление в ответ на сброс газа, многие модели позволяют регулировать степень рекуперации, а порой и отключить ее вовсе.

Максимальная скорость ⚡ < ⛽

Пусть электродвигатели способны выдать большой крутящий момент на низких оборотах, сильно раскручиваться и удержать в таких условиях высокую мощность — это не для них. Поэтому даже у дорогих люксовых электрических моделей максимальная скорость чаще ограничена на отметке около 200 км/ч.

Если сегодня взять спортивные варианты электрокара и традиционного автомобиля с примерно одинаковыми мощностью и крутящим моментом, то на первых секундах электрический экипаж уйдет в отрыв, но затем машина с ДВС догонит его и оставит далеко за кормой.

В теории, можно снабдить электромобили особой трансмиссией с повышающим рядом передач (и такие эксперименты ведутся), применить и другие технические решения, но возникает поистине философский вопрос — зачем? На дорогах общего пользования, не считая безлимитных автобанов, превышать технологически ограниченный порог скорости, по сути-то, и негде. Динамика здесь важнее, а с ней у электрокаров все в полном порядке. А дополнительные детали трансмиссии сделают электрокары сложнее, тяжелее и дороже.

Автономность и запас хода ⚡ < ⛽

Скажем прямо — сегодня преимущество в способности пополнить запасы источника энергии у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания просто разгромное. АЗС с бензином и соляркой в достаточном количестве есть и в крупных городах, и в глубинке, и на всех мало-мальски «цивилизованных» трассах, чего, увы, не скажешь о специализированных зарядных станциях для электромобилей. Их число неуклонно растет, но пока не в той мере, чтобы существенно повлиять на ситуацию.

Время заправки-зарядки тоже не в пользу электромобилей. Залить полный бак бензина можно буквально за несколько минут, а на полный заряд батареи в среднем потребуется около трех часов. Если же вам попадется так называемая медленная (невысокой мощности) зарядная станция, умножайте время минимум на два.

Запас хода на одном баке у автомобилей с ДВС в среднем в полтора-два раза выше, чем у электромобилей с полным зарядом батареи. И последний весомый аргумент — никто не мешает закинуть в багажник автомобиля пару канистр с горючим, но вот дополнительный запас электричества с собой не увезешь…

Расходы ⚡ < ⛽

На этапе покупки электромобиль обойдется вам раза в полтора-два дороже сопоставимого по характеристикам авто с ДВС. Даже если вести речь о «семейных» моделях, а не люксовом сегменте, все равно переплата в рублях будет выражаться числами с шестью нулями.

Конечно, расходы на горючее существенно выше, чем плата за электроэнергию, но расчеты показывают, что в зависимости от класса автомобиля разницу в начальной цене электромобиль за счет топлива окупит за 10–25 лет. Но даже если вы собираетесь эксплуатировать электрокар так долго, вам все равно рано или поздно понадобится заменить батарею, а ее стоимость составляет больше половины от цены всего экипажа.

Обслуживать электромобиль, в принципе, проще: у электродвигателя меньше деталей, чем в ДВС, да и трансмиссии в привычном понимании здесь нет. Вопрос только в стоимости и доступности самих запчастей, в наличии специальных сервисов и цене нормо-часов.

Экологичность ⚡ = ⛽

Формально электромобиль с его «нулевым» выхлопом несопоставимо чище автомобиля с самым «зеленым» ДВС — даже придушенным в мощности и снабженным многочисленными фильтрами и катализаторами.

Но электричество тоже надо где-то получить, особенно в глобальном масштабе — с перспективой замены всего автопарка моделями с электротягой. Тут одними ветряками и солнечными батареями не обойдешься. И что делать? Жечь уголь в теплоэлектростанциях? Массово строить ГЭС, которые, в свою очередь, разрушают целые экосистемы, или повсеместно внедрять атомные станции, которые на бумаге эффективны и безопасны, но, как мы уже убедились, способны устроить локальный армагеддон?

Над этой дилеммой бьются ученые, спорят инженеры и экологи — поэтому мы не станем в этой статье искать готовый ответ, а просто отметим, что такая проблема, увы, существует.

Но все же электромобили — действительно удобный, безопасный и перспективный вид транспорта. И хочется надеяться, что его основные проблемы получится решить в ближайшем будущем.

Основные компоненты электромобилей | Детали электромобилей

Основные компоненты электромобилей

Электромобили состоят из электродвигателя, который питается от аккумуляторной батареи. Главное преимущество электромобилей в том, что они не выбрасывают вредных веществ и экологичны. Они также не потребляют ископаемое топливо, поэтому используют устойчивую форму энергии для питания автомобиля. Основными компонентами электромобилей являются:

1. Тяговый аккумулятор
2. DC-DC Converter
3. Электродвигатель
4. Power Inverter
5. Зарядный порт
6. Встроенный зарядное устройство
7. Контроллер
8. Вспомогательные батареи
9. Термическая система (охлаждение)
10. Трансмиссия

Image wirdits: AFDC.Erergy. 1. Тяговый аккумулятор

Тяговый аккумулятор также известен как аккумулятор для электромобиля (EVB). Он приводит в действие электродвигатели электромобиля. Аккумулятор действует как система хранения электроэнергии. Он хранит энергию в виде постоянного тока. Диапазон будет выше с увеличением кВт батареи. Срок службы и работа аккумулятора зависят от его конструкции. Срок службы тяговой аккумуляторной батареи оценивается в 200 000 миль.

Изображение предоставлено: microtexindia.com

2. Преобразователь постоянного тока

Изображение предоставлено: indiamart.com

Блок тяговой батареи обеспечивает постоянное напряжение. Но к разным компонентам автомобиля предъявляются разные требования. Преобразователь постоянного тока распределяет выходную мощность, поступающую от батареи, до необходимого уровня. Он также обеспечивает напряжение, необходимое для зарядки вспомогательной батареи.

3. Электродвигатель

Тяговый электродвигатель является основным компонентом электромобиля. Двигатель преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию. Эта энергия вращает колеса. Электродвигатель является основным компонентом, который отличает электромобиль от обычных автомобилей. Важной особенностью электродвигателя является механизм рекуперативного торможения. Этот механизм замедляет транспортное средство, преобразовывая его кинетическую энергию в другую форму и сохраняя ее для будущего использования. Есть в основном два типа двигателей постоянного тока и двигателей переменного тока.

Изображение предоставлено: evwest.com

Статья по теме

Подробное описание работы электродвигателя

4. Инвертор мощности

Преобразует питание постоянного тока от батарей в питание переменного тока. Он также преобразует переменный ток, генерируемый во время рекуперативного торможения, в постоянный ток. Это в дальнейшем используется для подзарядки аккумуляторов. Инвертор может изменять скорость

5. Порт зарядки

Порт зарядки подключает электромобиль к внешнему источнику питания. Он заряжает аккумуляторную батарею. Порт зарядки иногда располагается в передней или задней части автомобиля

6. Встроенное зарядное устройство

Встроенное зарядное устройство используется для преобразования питания переменного тока, поступающего от зарядного порта, в питание постоянного тока. Бортовое зарядное устройство расположено и установлено внутри автомобиля. Он отслеживает различные характеристики батареи и контролирует ток, протекающий внутри аккумуляторной батареи.

Изображение предоставлено: borgwarner.com

7.Контроллер

Контроллер силовой электроники определяет работу электромобиля. Он выполняет регулирование электрической энергии от батарей к электродвигателям. Педаль, устанавливаемая водителем, определяет скорость автомобиля и частоту изменения напряжения, подаваемого на двигатель. Он также контролирует создаваемый крутящий момент.

8. Вспомогательные аккумуляторы

Вспомогательные аккумуляторы являются источником электроэнергии для аксессуаров электромобилей. При отсутствии основного аккумулятора автомобиль будут продолжать заряжать вспомогательные аккумуляторы. Он предотвращает влияние падения напряжения, возникающего при запуске двигателя, на электрическую систему.

Изображение предоставлено: leab.eu

9. Тепловая система (охлаждение)

Система терморегулирования отвечает за поддержание рабочей температуры основных компонентов электромобиля, таких как электродвигатель, контроллер и т. д. Во время зарядки она работает как хорошо, чтобы получить максимальную производительность. Он использует комбинацию термоэлектрического охлаждения, принудительного воздушного охлаждения и жидкостного охлаждения.

10. Трансмиссия

Используется для передачи механической мощности от электродвигателя к колесам через коробку передач. Преимущество электромобилей в том, что они не требуют многоступенчатой ​​трансмиссии. Эффективность передачи должна быть высокой, чтобы избежать потери мощности.

Изображение предоставлено: motorhills. com

Yocan также смотрите видео

Как работают электромобили? | Объяснение электрических двигателей

Как работает двигатель электромобиля?

Электромобили работают, подключаясь к точке зарядки и получая электричество из сети. Они хранят электричество в перезаряжаемых батареях, которые питают электродвигатель, вращающий колеса. Электромобили разгоняются быстрее, чем автомобили с двигателями на традиционном топливе, поэтому управлять ими легче.

 

Как работает зарядка?

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

 

Электромобили и их модельный ряд

Расстояние, которое вы можете проехать на полной зарядке, зависит от автомобиля. Каждая модель имеет различный диапазон, размер батареи и эффективность. Идеальным электромобилем для вас будет тот, который вы сможете использовать для своих обычных поездок без необходимости останавливаться и подзаряжаться на полпути. Ознакомьтесь с нашими вариантами лизинга электромобилей.

 

Какие типы электромобилей существуют?

Существует несколько различных типов электромобилей (EV). Некоторые работают исключительно на электричестве, их называют чистыми электромобилями. А некоторые также могут работать на бензине или дизельном топливе, они называются гибридными электромобилями.

• Подключаемый к электросети  — Это означает, что автомобиль работает исключительно на электричестве и получает всю свою мощность, когда он подключен к сети для зарядки. Для работы этого типа не требуется бензин или дизель, поэтому он не производит никаких выбросов, как традиционные автомобили.
• Подключаемый гибрид  — Эти автомобили в основном работают на электричестве, но также имеют двигатель на традиционном топливе, поэтому вы также можете использовать бензин или дизель, если они разрядятся. При работе на топливе эти автомобили будут производить выбросы, а при работе на электричестве — нет. Подключаемые гибриды могут быть подключены к источнику электроэнергии для подзарядки аккумулятора.
• Гибридно-электрический — Они работают в основном на топливе, таком как бензин или дизельное топливо, но также имеют электрическую батарею, которая подзаряжается посредством рекуперативного торможения. Они позволяют переключаться между использованием топливного двигателя и режимом «EV» одним нажатием кнопки. Эти автомобили не могут быть подключены к источнику электроэнергии и полагаются на бензин или дизельное топливо.

 

Что такое внутренние части электромобиля?

Электромобили имеют на 90% меньше движущихся частей, чем автомобили с ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Вот разбивка частей, которые заставляют электромобиль двигаться:

• Электродвигатель/Moto r — обеспечивает мощность для вращения колес. Это может быть тип постоянного / переменного тока, однако двигатели переменного тока более распространены.
• Инвертор   – Преобразует электрический ток в форме постоянного тока (DC) в переменный ток (AC).
• Трансмиссия   – Электромобили имеют односкоростную трансмиссию, которая передает мощность от двигателя к колесам.
• Аккумуляторы   – Храните электроэнергию, необходимую для работы электромобиля. Чем выше кВт батареи, тем выше диапазон.
• Зарядка   — Подключитесь к розетке или точке зарядки электромобиля, чтобы зарядить аккумулятор.

 

 

Аккумуляторы для электромобилей – объяснение емкости и кВтч

Киловатты (кВт) – это единица мощности (сколько энергии требуется устройству для работы). Киловатт-час (кВтч) — это единица энергии (показывает, сколько энергии было использовано), например. лампочка на 100 Вт потребляет 0,1 кВт каждый час. В среднем дом потребляет 3100 кВтч энергии в год. Электромобиль потребляет в среднем 2000 кВтч энергии в год.

 

Зарядка электромобиля

 

Как зарядить электромобиль?

Вы можете зарядить электромобиль, подключив его к розетке или к зарядному устройству. По всей Великобритании есть множество зарядных станций, чтобы оставаться полностью заряженными, пока вы находитесь вне дома. Существует три типа зарядных устройств:

Трехконтактная вилка  — стандартная трехконтактная вилка, которую можно подключить к любой розетке на 13 ампер.

 

 В розетке — точка зарядки, к которой можно подключить кабель типа 1 или типа 2.

 

 Привязанный  – точка зарядки с кабелем, подсоединенным к разъему типа 1 или 2.

 

 

Сколько времени нужно, чтобы зарядить электромобиль?

Также есть три скорости зарядки электромобиля:

• Медленная — обычно до 3 кВт. Часто используется для зарядки на ночь или на рабочем месте. Время зарядки: 8-10 часов.
• Быстрый — обычно рассчитан на 7 кВт или 22 кВт. Как правило, устанавливаются на автостоянках, в супермаркетах, развлекательных центрах и домах с парковкой во дворе. Время зарядки: 3-4 часа.
• Rapid — обычно от 43 кВт. Совместим только с электромобилями, которые имеют возможность быстрой зарядки. Время зарядки: 30-60 минут.

 

 

Зарядка в разное время года

Погода влияет на то, сколько энергии потребляет ваш электромобиль. У вас больше радиус действия летом и меньше зимой.