Електромотор для електромобіля

1. 1. Як влаштований електромобіль?
2. 2. Електричні двигуни і акумуляторні батареї
3. 3. Зарядка електричного автомобіля

Наши партнеры ArtmMisto

Електричний автомобіль, як показали статистичні дані за поточний рік, є очевидним майбутнім автовиробництва, причому найближчим майбутнім. Багато всесвітньо відомі автовиробники вкладають величезні суми в розробку електромобілів. Цілю є бажання заощадити на нафтопродуктах, ціна на які систематично зростає, а також необхідність зниження шкідливих викидів в атмосферу та пошук нових механізмів зберігання енергії, технологій енергоспоживання.

В даний час найбільшими ринками електромобілів є Сполучені Штати, Японія, Піднебесна і ряд країн Європи (Нідерланди, Німеччина, Норвегія, Франція, Великобританія). Виробництвом електромобілів займаються ряд марок, таких як Renault (Fluence ZE і ZOE), Nissan (Leaf, Toyota (RAV4EV), Ford (Focus Electric), Honda (FitEV), BMW (Active C), Tesla (Roadster і Model S), Volvo (C30 Electric)), Mitsubishi (I MiEV). Якщо говорити про нашу країну, то 2015 рік ознаменувався небувалим зростанням продажів таких автомобілів, який склав 400% тільки за перші вісім місяців поточного року.

Це говорить про те, що любителів екологічних електромобілів стає все більше і більше: з січня по серпень в країні, за даними МВС, зареєстрований 231 електромобіль. Так, така «новинка», безсумнівно, припала багатьом українцям «до смаку». А справа то в ефективному «електричному звірку», який, як то кажуть і грошики заощадить і екологію побереже. Як ви вже здогадалися, мова піде про електродвигуні. Давайте разом розбиратися «що це і з чим його їдять».

1. Як влаштований електромобіль?

Електромобіль, по суті, є транспортом, що приводиться в рух одним або декількома електромоторами. Зовні транспорт виглядає аналогічно бензиновому, але є одна дуже важлива відмінність: безшумний режим роботи двигуна. «Тихоня» (так ми можемо назвати електродвіжок) живиться від батареї (буває сонячна, акумуляторна або спеціалізований паливний елемент), яка виконує функцію «паливного бака» і забезпечує силовий агрегат енергією. Електромобіль також укомплектований контролером - блоком, який керує роботою електродвигуна і регулює потоки енергії в мережі між акумуляторами і двигуном. Всі інші компоненти практично такі ж, що і в інших автомобілів: коробка передач , Гальма, подушки безпеки ...

Для того, щоб потрапити в принципи роботи електромобіля, давайте розглянемо техніку переробки стандартного бензинового автомобіля на електричний. Такий автомобіль відродився від бензинового Geo Prism. Для того, щоб переробити другий на електропривод, його внутрішня конструкція пережила невеликі зміни. Перш за все, конструктори зробили виняток бензинового движка, глушника , Муфти зчеплення, бензобака, вихлопних труб. «Механіка» залишилася на своєму місці і заробила на другій передачі. Далі послідувала установка контролера і електродвигуна з перемінним струмом. Свинцево-кислотні акумулятори були розміщені на підлозі транспортного засобу. Інженери також провели заміну гальмівної системи і обладнали автомобіль підсилювачем керма, водяним насосом і системою кондиціонування. Вакуумний насос додали для удосконалення гальмівної системи.

Трансмісію підключили таким чином, щоб при русі важеля, передавалися сигнали на контролер. Також, електромобіль оснастили зарядним пристроєм, вольтметром, двома потенціометрами, підключивши їх до педалі акселератора і контролера. В результаті, конструктри отримали електромобіль з такими характеристиками:

- пробіг на едіночном заряді батарей - 80 км;

- розгін до "сотні" за 15 секунд;

- сума енергії, необхідної для перезарядки акумуляторних батарей: 12 кВт / год;

- сумарна маса батарей: 500 кг.

«Новачок» виявився простий в управлінні, яке нічим не відрізнялося від аналогічного в автомобілі, що використовує бензин.

Конструкція електромобіля має багато плюсів. Справа в її надійності, адже в ній кількість рухомих деталей і вузлів зведено до мінімуму. Для того, щоб зрозуміти як влаштований електромобіль, потрібно перш за все ближче познайомитися з його складовими: трансмісією, акумулятором, електронною системою управління і спеціальним бортовим зарядним пристроєм. Почнемо з першого. У даного примірника найпростіша трансмісія, так як на більшості моделей вона являє собою простий одноступінчатий редуктор.

Якщо говорити про бортовому зарядному пристрої, то це досить зручна «фішка» електромобіля, так як дає вам право розглядати можливість зарядки транспорту від звичайної розетки. З метою перетворення постійного високої напруги в змінне, більшість виробників використовують спеціальний інвертор. Він використовується також з метою зарядки додаткової батареї на 12 Вт. (Вона потрібна для харчування, наприклад, кондиціонера, електропідсилювача керма, або аудіосистеми).

Електронна система управління бере на себе відповідальність за безпеку, енергозбереження та комфорт їздців. Якщо покопати ще глибше, то така система використовується ще і з метою управління високою напругою, забезпечення нормального руху, регулювання тяги, контролю гальмівної системи і витрати електроенергії. Ця система включає в себе певні вхідні датчики, блок управління і ін ..

Вхідні датчики виконують функцію «оцінювача» положення педалі "газ" і "тормоз", селектора перемикання передач, тиску в системі гальма, ступеня зарядки. Основні аспекти роботи електромобіля (інформація про споживання енергії, відновлення енергії, залишковий заряд акумуляторної батареї) відображаються на панелі приладів.

Важливою складовою «начинки» електромобіля є контролер. Він отримує струми від батарей і штовхає їх на електродвіжок. За допомогою двох потенціометрів (змінних резисторів), які знаходяться на педалі акселератора, формується сигнал, який «говорить» контролеру, про кількість енергії, яку він повинен транспортувати. Коли автомобіль знаходиться в стані спокою, імпульси не передаються.

Як уже повідомлялося, від бензинового автомобіля, електричний відрізняється безшумною їздою. А вся справа в частоті посилаються контролером імпульсів - 15 тис. Раз в секунду. Людський слух майже не може вловити такий діапазон пульсації, тому рух автомобіля майже не супроводжується якими-небудь звуками.

2. Електричні двигуни і акумуляторні батареї

Після того як ми розглянули додаткові деталі в конструкції автомобіля і більш-менш зрозуміли принцип його роботи, ми переходимо, безпосередньо, до розкриття теми нашої статті, а саме до електродвигуна і працює з ним в парі енергетичної батареї. Електричний двигун - це своєрідне «серце» автомобіля і він також, як і інші «іпостасі» має ряд особливостей. По-перше, головною його функцією є створення крутного моменту , Він здатний пределать електричну енергію в механічну.

Робота движка здійснюється за принципом електромагнітної індукції (виникнення електрорушійної сили в замкнутому контурі при зміні магнітного потоку). В цілому, електродвигун являє собою кілька трифазних асинхронних або синхронних електромашин, робота яких залежить від змінного струму. Стартова становить 15 кВт. Максималка здатна досягти і 200 кВт. Ефективність електричної силової установки і ДВС зіставляється як 90% до 25%. Крім цього, електричний агрегат має безліч плюсів, серед яких можливість досягнення максимального крутного моменту, рухаючись на будь-якій швидкості, а також простота конструкції, вигідне повітряне охолодження і можливість експлуатації без використання генератора ..

На сьогодні, популярністю користується експлуатація мотор-коліс. І не дивно, адже об'єднання звичайного колеса і електродвигунчика в один агрегат підвищує комфорт і легкість в управлінні.

Плюсом движків змінного струму є здатність до роботи в режимі генератора на момент гальмування транспорту, що сприяє вироблення енергії і збереженні її в акумуляторних батареях. Потім вона може бути використана під час руху електромобіля і посприяє підвищенню запасу ходу на 15%. Багато виробників використовують в збірці деяких моделей два і більше електродвигунів. Таким чином конструктори підвищують силову тягу, адже в цьому випадку в рух приводиться кожне колесо окремо або кілька одразу. За таким ходом піде і скорочення трансмісії, яке досягається встраиванием електродвигунів в колеса. Але, що б не говорили, такий хід зумовить збільшення безпружинних мас і ускладнить керування автомобілем.

«Подругою» електричного двигуна є акумуляторна батарея. Йому без неї, як то кажуть, «ні туди і ні сюди». Вона використовується для забезпечення харчування «серця» автомобіля. Загалом, різновидів батарей дуже багато. Придбання деяких з них може влетіти клієнту, як то кажуть, «в копієчку», адже вони відрізняються завищеною ціною. Найдешевший і, в слідстві, найпопулярніший варіант - свинцево-кислотні батареї, які на 97% піддаються повторній переробці. На сходинку вище знаходяться нікель-металлгібрідние батареї, продуктивність і ціна яких вище ніж у свинцево-кислотних.

Ідеальними для електромобілів є літій-іонні батареї, так як в плані компактності, легкості та енергозбереженні вони здатні перевершити перші два види. Та ж ситуація і з ціновою політикою, адже даний вид батарей є найбільш дорогим. Вона являє собою з'єднання декількох модулів, які разом видають 300 Вт систематичного струму. Ємність батареї, як правило, прямо пропорційна до потужності двигуна. Термін дії батареї обмежується на 7 років.

Найчастіше, багато автовиробників оснащують свої електромобілі ще одним невеликим додатковим акумулятором, який «оживляє» роботу автомобільних аксесуарів: приладовій панелі, фар, автомагнітоли, подушок безпеки, електричних склопідйомників, склоочисників та ін.

В основному, в конструкції автомобілів на електричній тязі інженери відомих автовиробництв використовують літій-іонні батареї. Саме в цьому факті криється головна причина високої вартості такого роду авто.

Більшість клієнтів, як не дивно, вважають за краще бензинові автомобілі, які обійдуться їм дешевше. Відразливе дію виробляє і тривале очікування зарядки акумулятора і не дуже хороша автономність. На сьогодні, електромобілі, в основному, експлуатуються як транспорт для міста. Стиль водіння, покриття траси роблять сильний вплив на показник автономності. Багато виробників змогли домогтися пробігу в 150 км без додаткової зарядки, але це при 70 км / ч. Якщо ви вирішили розігнатися до 130 км / год, то ви проїдете не більше 70 км. На допомогу водієві багато компаній розробили спеціальні технології, які дозволяють підвищити автономність десь до 300 км. Раніше згадане рекуперативного гальмування, є однією з цих технологій і здатне повернути до 30% витраченої енергії.

3. Зарядка електричного автомобіля

Але все ж, якщо ви вже зважилися на покупку електромобіля, першої гарною новиною для вас стане той факт, що на утримання такого автомобіля у вас піде в 3-4 рази менше витрат, адже вони, в цілому, залежать від вартості електроенергії. Всім же відомо, що ціна на нафтопродукти постійно зростає.

Сама зарядка включає в себе два ланцюги: ланцюг зарядки і ланцюг контролю зарядки. Вищезгаданий контролер здатний відстежити струм і температуру батареї, щоб звести час зарядки до мінімуму. Це відбувається під час складної системи зарядки. Якщо брати зарядку ту що простіше, в такому випадку напруга або струм регулюються на основі припущень про характеристику батареї відслідковуються на основі регулюють їх. Наприклад, пристрій для зарядки «втискуючи» з себе максимальний показник струму для зарядки електромобіля до 80%, незабаром по досягненню цієї позначки різко знижує надходження струму до кінця зарядки. Все це хитромудрий придумано для уникнення перегріву батареї. Зарядка може «жити окремим життям» і бути незалежним від конструкції електромобіля блоком, або ж бути цілком інтегрованою в електричний транспорт.

Відразу після цінової політики, багатьох покупців хвилює система зарядки автомобіля, адже пробіг транспортного засобу на одному заряді батарей «затиснутий» в певні рамки. Як відомо, невід'ємною частиною використання електромобіля є потреба в систематичній зарядці акумуляторної батареї, яка, в свою чергу, займає не мало часу.

На ділі, якщо діапазон пробігу вашого «електромобільчіка» не перевищуватиме 50-60 км щодня, вам нема чого боятися. Але що, якщо ви любителі далеких і тривалих поїздок? Не впадай у відчай! Рішень проблеми є багато. По-перше, електромобіль вимагає добротної зарядки акумуляторної батареї, яку ви зможете здійснити за допомогою побутової електричної мережі потужністю 3-3,5 кВт. Запам'ятайте, що нормальний заряд досягається тільки через вісім годин! Якщо ви не любите, або не можете чекати, то альтернативою для вас стане прискорена зарядка, яка доступна на спеціальних станціях потужністю до 50 кВт. Так ви зможете зарядити свого «рисака» до 80% всього за 30 хвилин.

Ще одним способом стане елементарна заміна розрядженою акумуляторної батареї на заряджену, яка може здійснитися на спеціальних станціях з обміну. Особливою популярністю в розвинених в цьому плані країнах користується система зарядки Magna-Charge.

Вона складається з двох іпостасей: зарядної станції, встановленої на стіні будинку і системи зарядки, яка знаходиться в багажнику електромобіля. Перша підключається до мережі 240 вольт використовуючи 40-ка приміщення повинна бути захищена автомат. Інша використовує для цього індуктивну панель (половинка трансформатора). Інша половина знаходиться у відсіку за номером електромобіля. Таким чином дана система дозволяє зробити заряд автомобіля комфортнішим і швидким.

Але знову ж таки, всі ці рішення мають місце в тому місті чи країні, де простежується розвиток інфраструктури, а саме, тих самих зарядних і обмінних станцій і місць паркування.