Исчерпание углеводородного топлива, ухудшение экологической обстановки и ряд других причин рано или поздно заставят производителей разработать модели электромобилей, которые станут доступны для широких слоев населения. А пока остается только ждать или собственноручно разрабатывать варианты экологически чистой техники.Если же вы все-таки предпочитаете самостоятельно искать решения, а не дожидаться их со стороны, то вам понадобятся знания о том, какие двигатели для электромобиля уже изобрели, чем они отличаются и какой из них наиболее перспективный.
Он подключается через муфту к оригинальной коробке передач. С помощью рекуперативного торможения при торможении автомобиля механическая энергия торможения преобразуется в электрическую энергию, которая возвращается на тяговый аккумулятор. Контроллер имеет рабочее напряжение 144В. Эти батареи взаимосвязаны последовательно, что приводит к напряжению питания. Поскольку батареи не идентичны, все ячейки на заводе не загружаются равномерно, и со временем она балансирует нагрузку при зарядке и разрядке аккумулятора.
Когда батарея сбалансирована, батарея может быть повреждена во время зарядки, что приводит к относительно небольшим потерям. Для решения этой проблемы используется система контроля и управления батареями. Каждый элемент батареи имеет встроенный микроконтроллер, который непрерывно измеряет температуру и напряжение элемента при включении шунта во время зарядки, если аккумулятор заряжен. Батареи, загруженные таким образом, не будут перезаряжаться, поэтому батарея будет сбалансирована. Кроме того, на этом экране вы можете наблюдать более подробную информацию: напряжение и температуру каждого элемента батареи, а также следить за тем, как внутренний импеданс батареи и емкость меняются со временем при разных температурах.
Тяговый двигатель
Если вы решите поставить обыкновенный электромотор под капот своего автомобиля, то, скорее всего, из этого ничего не выйдет. А все потому, что вам необходим тяговый электрический двигатель (ТЭД). От обычных электромоторов он отличается большей мощностью, способностью выдавать больший крутящий момент, небольшими габаритами и малой массой.
С помощью этого устройства для технического персонала гораздо удобнее регулировать систему и блок управления двигателем, и гораздо проще найти и быстро удалить системные блоки. Предполагается, что этот электрический автомобиль будет не только загрязнен по своей природе, но и принесет экономические выгоды - он будет стоить около 8 долларов за 100-километровую поездку. Эксплуатационные расходы нашей системы будут намного ниже, чем стандартные дизельные или бензиновые системы. Встроенный трехфазный двигатель не требует такого дорогостоящего обслуживания, поскольку ему не нужно менять смазочные материалы или ремни, а в случае неисправности самого двигателя ремонт намного проще и даже в несколько раз дешевле.
Для питания тягового электродвигателя используются батареи. Они могут подзаряжаться от внешних источников («от розетки»), от солнечных батарей, от генератора, установленного в авто, или в режиме рекуперации (самостоятельное восполнение заряда).
Двигатели для электромобилей чаще всего работают от литий-ионных батарей. ТЭД обычно функционирует в двух режимах - двигательном и генераторном. В последнем случае он восполняет потраченный запас электроэнергии при переходе на нейтральную скорость.
Специалисты отмечают, что налоговые льготы, предоставленные владельцам электромобилей и соответствующая разработка инфраструктуры, являются наиболее эффективным средством поощрения их приобретения. По словам Рокаса Княва, генерального директора Литовской ассоциации автопроизводителей, электромобили - это будущее транспорта, и большинство стран Европейского союза систематически продвигают продвижение таких автомобилей.
Автомобильная промышленность все чаще вводит электроприводы в свои новые модели. Однако национальная поддержка этого процесса по-прежнему необходима сегодня. Это дает ощутимые результаты. И Литва в этой области еще немного продвинулась, - отмечает он.
Принцип работы
Стандартный электродвигатель состоит из двух элементов - статора и ротора. Первый компонент является неподвижным, имеет несколько катушек, а второй совершает вращательные движения и передает усилие на вал. На катушки статора с определенной периодичностью подается переменный электрический ток, что вызывает появление магнитного поля, которое начинает вращать ротор.
Чем чаще катушки «включаются-выключаются», тем быстрее вращается вал. В двигатели для электромобилей могут устанавливать два вида ротора:
В Австрии, где используется 20% новых автомобилей. Австрийцы также ежегодно уплачивают налог на топливо, что зависит от количества потребляемого топлива. Образовательная деятельность, постоянно развитая инфраструктура и налоговые льготы являются ключевыми факторами, влияющими на популярность электромобилей.
Швеция предлагает еще больше стимулов для своих граждан, покупающих электромобили. Обычно здесь используется 25% новых автомобилей. Однако шведское правительство решило полностью избавиться от владельцев электромобилей. Крайне красноречивый датский пример. В этой скандинавской стране новый автомобиль подлежит единовременному регистрационному взносу в зависимости от цены транспортного средства и может достигать 180%. От его размера. Их владельцам не нужно платить ежегодный налог на загрязнение. Что произошло после изменения настроек?
- короткозамкнутый, на котором возникает магнитное поле, противоположное полю статора, за счет чего и происходит вращение;
- фазный - используется для уменьшения тока запуска и контроля скорости вращения вала, является наиболее распространенным.
Кроме того, в зависимости от скорости вращения магнитного поля и ротора двигатели могут быть асинхронными и синхронными. Тот или иной тип необходимо выбирать из имеющихся средств и поставленных задач.
Электрические транспортные средства из-за их издержек производства по-прежнему значительно дороже, чем ископаемые виды топлива, и поэтому без очевидных финансовых стимулов их популярность вряд ли ожидается. Я бы не включил решения этой проблемы в ракетную науку. Статистика показывает, что образовательная деятельность, постоянно развитая инфраструктура и налоговые льготы являются ключевыми факторами, влияющими на популярность электромобилей. В Литве нам просто нужно решить, в каком направлении мы будем двигаться в направлении развития транспорта, - подчеркивает он.
Синхронный двигатель
Синхронный двигатель - это ТЭД, у которого скорость вращения ротора совпадает со скоростью вращения магнитного поля. Такие двигатели для электромобилей целесообразно использовать только в тех случаях, когда имеется источник повышенной мощности - от 100 кВт.
Одной из разновидностей синхронных электромоторов является Обмотка статора такой установки разбита на несколько секций. В определенный момент ток подается на определенную секцию, возникает магнитное поле, которое вращает ротор на определенный угол. Затем ток подается на следующую секцию, и процесс повторяется, вал начинает вращаться.
Рост рынка составил 73%, но такое изменение связано только с очень маленькими сопоставимыми цифрами. Очевидно, что в дополнение к соответствующим мерам по продвижению в ближайшем будущем мы будем считать их десятками. Мы ездили с друзьями на автосалон, где мы видели норвежский эшелон. Когда мы вернулись в Литву с друзьями, мы решили, что можем построить что-то подобное. В то время никто не пытался построить электрический автомобиль в Литве, поэтому нужно было создать новую команду под руководством Мариуса Герве, который ранее пытался построить электродвигатель со своими коллегами из Каунасского технологического университета.
Асинхронный электромотор
В асинхронном двигателе скорость вращения магнитного поля не совпадает со скоростью вращения ротора. Плюсом таких устройств является ремонтопригодность - запчасти для электромобилей, оснащенных этими установками, найти очень просто. К другим преимуществам относятся:
- Простая конструкция.
- Простота обслуживания и эксплуатации.
- Низкая стоимость.
- Высокая надежность.
В зависимости от наличия щеточно-коллекторного узла двигатели могут быть коллекторными и безколлекторными. Коллектор - устройство, служащее для преобразования переменного тока в постоянный. Щетки служат для передачи электроэнергии на ротор.
Безколлекторные двигатели для электромобилей отличаются меньшей массой, компактными габаритами и более высоким КПД. Они реже перегреваются и потребляют меньше электричества. Единственный минус такого двигателя - высокая цена на электронный блок, который выполняет функции коллектора. Кроме того, найти запчасти для электромобилей, оснащенных безколлекторным двигателем, сложнее.
Мы решили радикально изменить его внешний вид и поставить его спроектированный электродвигатель. Однако после первых испытаний мы поняли, что наш продукт еще не завершен, поэтому мы закрыли лабораторию и обновили ее еще на два года, и в прошлом году мы могли уже предложить водителям электромобиль для замены обычного топлива. И не только мы создали еще более мощные двигатели, которые можно использовать на больших транспортных средствах - в общественном транспорте и в грузовиках.
И сама электромоторная система уникальна тем, что мы смогли извлечь очень большую мощность при низком напряжении, т.е. электрическое напряжение в транспортном средстве не является вредным для человека или окружающей среды. Вот и другие электромобили, которые мы изучали о работе электрических стульев. Особенно знаменитый очень опасен, поэтому, если вы думаете об этом автомобиле, подумайте о безопасности себя и своего окружения.
Производители электродвигателей
Большинство самодельных электромобилей сконструировано с применением коллекторного двигателя. Это объясняется доступностью, низкой ценой и простым обслуживанием.
Видным производителем линейки данных моторов является немецкая компания Perm-Motor. Ее продукция способна к рекуперативному торможению в генераторном режиме. Она активно используется для оснащения скутеров, моторных лодок, легковых автомобилей, электроподъёмных устройств. Если двигатели Perm-Motor устанавливали в каждый электромобиль, цена их была бы значительно ниже. Сейчас они стоят в пределах 5-7 тыс. евро.
Популярным производителем является компания Etek, которая занимается производством безщеточных и щеточных коллекторных двигателей. Как правило, это трехфазные моторы, работающие на постоянных магнитах. Основные преимущества установок:
И наша система имеет низкое напряжение, очень простое соединение и техническое программирование. Этот электродвигатель настолько прочен, что он путешествует по крайней мере с несколькими сотнями тысяч километров, и при необходимости его можно легко и быстро перевести с одного автомобиля на другой.
Правда, один минус электрический автомобиль. Собаки, по-видимому, как люди - настолько привыкшие к шуму, что тишина просто переполняется. Интересуют ли водители новый электродвигатель? - Поставив наш электродвигатель в литовские потребители, мы столкнулись с ужасной реальностью - сначала попросили литовцев, когда они окупятся. Аргументы о выборе электромобиля для более чистой окружающей среды, меньший ущерб природе и тишине здесь недействительны. Итак, если вы хотите спросить такого человека или дом, построив теплицу, мы надеемся, что он когда-нибудь окупится?
- точность управления;
- легкость организации рекуперации;
- высокая надежность за счет простой конструкции.
Завершает список производителей завод из США Advanced DC Motors, выпускающий коллекторные электромоторы. Некоторые модели обладают исключительной особенностью - они имеют второй шпиндель, что можно использовать для подключения на автомобиль-электромобиль дополнительного электрооборудования.
И вы каждый день используете электрический автомобиль и проезжаете несколько десятков километров - смотрите, потребовалось пять лет, чтобы окупиться. Очевидно, что литовцы рассчитывают по-разному: подержанный автомобиль стоит несколько тысяч литов, и, тем не менее, можно купить дешевое белорусское дизельное топливо.
В конце концов, это просто весело кататься и не навредить природе. Кроме того, мы сортируем мусор, но загрязнение автомобиля не вызывает беспокойства, хотя оно, скорее всего, загрязнит его. Посмотрите, как быстро гараж заполняется смертельными выбросами газа, а затем обратите внимание на то, сколько автомобилей на улицах препятствовало этому запуску в окружающую среду. Все остальное просто проходит через выхлопную трубу.
Какой двигатель выбрать
Чтобы покупка вас не разочаровала, надо сравнить характеристики приобретаемой модели с предъявляемыми требованиями к автомобилю. При выборе электродвигателя в первую очередь ориентируются на его тип:
- Синхронные установки имеют сложное устройство и дорогостоящи, но обладают перегрузочной способностью, ими легче управлять, им не страшны перепады напряжения, используются при высоких нагрузках. Они устанавливаются на электромобиль Mercedes.
- Асинхронные модели отличаются низкой стоимостью, простым устройством. Они просты в обслуживании и эксплуатации, однако выделяемая ими мощность намного меньше, чем тот же показатель синхронной установки.
На электромобиль цена будет значительно ниже, если электромотор будет работать в паре с двигателем внутреннего сгорания. На рынке такие комбинированные установки обладают большей популярностью, так как их стоимость составляет около 4-4,5 тыс. евро.
ЗаголовокЭлектродвигатель уже достаточно давно стал самым настоящим другом и помощником многих конструкторов техники. Коснулось это и машиностроения. Еще совсем недавно на автомобилях как отечественного, так и зарубежного производства устанавливались исключительно агрегаты, построенные по принципу внутреннего сгорания. Со временем необходимость в усовершенствовании мотора авто становилась все важнее. Это связано не только с тем, что нефтяные ресурсы постепенно истощаются, но и с тем, что экология современного большого города становится все хуже. Сегодня в мире изобретено множество различных агрегатов, которые способны заменить обыкновенный поршневой двигатель, однако именно электродвигатель среди них имеет самые радужные перспективы. Сегодня мы рассмотрим именно этот агрегат. Начать стоит с истории его возникновения и развития.
История
Электродвигатель для автомобиля изобрел английский конструктор и изобретатель Старлей. Это произошло еще в далеком 1888 году. Он впервые применил эту технологию для легкового автомобиля. В 19 веке, кстати, именно электропривода использовались в основном для создания тягового усилия различных автомобилей. Люди сразу поняли, в чем кроется их главное преимущество. дело в том, что уже тогда коэффициент полезного действия электродвигателя составлял 90 процентов. Если сравнивать этот агрегат с мотором, построенном на базе внутреннего сгорания, то по этому параметру он опережал его аж в 3,5 раза. Тогда в основном в качестве тягового агрегата использовались батареи, емкость которых зависела от массы машины.
Изначально люди пытались просто найти альтернативу двигателям железнодорожных локомотивов, которые в процессе своей работы издавали страшные звуки и выделяли в атмосферу огромное количество вредных веществ. Однако постепенно ученые перекинули свои взоры на автомобили. Именно тогда Старлей и сконструировал первый электродвигатель для небольшого авто. Однако этот эксперимент не был удачным. Лишь в 1893 году в свет вышел действительно качественный электродвигатель. Он представлял собой две батареи, которые имели весьма внушительные мощностные характеристики и массу. При этом запас хода для машины был достаточно большим.
Шло время, прогресс не стоял на месте. Однако уже в 1910 году было принято решение об отказе от такого рода моторов. Дело в том, что решить проблему ограниченного запаса хода тогда не представлялось возможным. В это время стали прогрессировать двигатели внутреннего сгорания, которые практически полностью вытеснили электрические агрегаты с рынка. Возможность совершать более затяжные переезды встала на первое место. Тогда-то производство такого рода агрегатов практически прекратилось. Электродвигатель не исчез, про него просто на время забыли. Однако, в нашу эпоху научно-технического прогресса все возвращается на свои места. Сегодня электродвигатель становится все популярнее. Многие производители автомобилей начинают вкладывать в его развитие и прогресс, огромные средства. Это и не странно, ведь сейчас появилась возможность увеличения рабочего хода таких устройств. Ввиду того, что экология больших городов оставляет желать лучшего, электродвигатель становится все актуальнее.
Строение и принцип работы
Работает электродвигатель автомобиля по принципу электромагнитной индукции. Именно он взят сегодня за основу. Современные электромобили, по своей сути, мало чем отличаются от их, которые мы каждый день можем наблюдать на дорогах страны. Вообще говоря, основными частями такой техники являются:
- Контроллер;
- Аккумуляторные батареи.
Мы поговорим подробнее именно о сердце авто. Итак, оно работает на основе законов электромагнитной индукции. Для тех, кто не знаком с таком понятием физики, можно сказать, что данное явление связано с возникновением ЭДС в замкнутом контуре, когда в нем начинает меняться магнитный поток. Здесь все достаточно просто. Электродвигатель просто преобразует электрическую энергию в механическую, которая и позволяет двигаться автомобилю. В настоящее время коэффициент полезного действия таких агрегатов равен приблизительно 90 процентов. Это весьма внушительная цифра.
Как и любой другой электродвигатель, агрегат, устанавливаемый в электромобилях, имеет свои собственные характеристики. К таковым можно отнести:
- Мощность агрегата;
- Максимальный крутящий момент, создаваемый им;
- Частота вращения.
По сути, все стандартно. Единственное отличие от тех моделей, которые используются в промышленности, заключается в изменении этих параметров применительно к автомобилю.
Все электродвигатели могут питаться от источника постоянного напряжения или источника переменного напряжения. В данном случае речь идет чаще всего именно о первом варианте. Батареи, которые используются в таких машинах, создают на выходе значение в 96-192 Вольта. Этого вполне достаточно для создания ЭДС. для подключения электродвигателя переменного тока используется трехфазная схема. Современные модели электромобилей отличаются тем, что в них сам электродвигатель соединен напрямую с колесом. Такая конструкция позволяет в значительной степени улучшить управляемость машины.
Стоит отметить, что некоторые самые прогрессивные модели, которые оснащены агрегатом, работающем на переменном токе, способны в процессе торможения подзаряжать батареи. Это приводит к увеличению их срока эксплуатации в несколько раз. Это некое решение проблемы ограниченности хода. Такие устройства способны увеличивать пробег авто без подзарядки на целый 10-20 процентов. Для электромобиля это вполне внушительная цифра.
В остальном работает электродвигатель автомобиля точно так же, как и любой другой агрегат такого типа. Здесь имеется рабочий орган, который и соединяется с колесом. При подаче электрической энергии обмотка возбуждения начинает действовать на ротор мотора, который начинает вращаться вследствие ЭДС. Это движение передается на рабочие органы. Электродвигатель сегодня можно запитывать самыми разнообразными методами. В бытовых условиях используются трехфазные розетки или обычные однофазные их варианты. Все зависит от конкретной конструкции устройства, которое требуется запустить.
Про аккумуляторные батареи
Сегодня электродвигатель любого автомобиля, работающего на его основе, запитывается от аккумуляторной батареи. Сегодня стоимость такого оборудования достаточно велика, что не может не сказываться на цене самого авто. Именно поэтому сегодня до сих пор на дорогах нашей страны в основном ездят бензиновые и дизельные машины. Быть может, со временем стоимость аккумуляторных батарей заметно снизится. Это, скорее всего, приведет к возрастающей популярности машин, в основе которых лежит работа электродвигателя.
Свинцово-кислотные батареи на сегодняшний день считаются самыми дешевыми представителями, которые создаются для автомобилей. Их высокая популярность в основном связана с тем, что их можно вторично перерабатывать. Никель-металлгибридные варианты сегодня стоят намного дороже, чем свинцовые, но при этом их производительность на порядок выше. Самый оптимальный вариант именно для электромобиля - это литий-ионные батареи, которые долго держат заряд, но при этом остаются небольшими по размеру. Они не так широко распространены, так как их стоимость наиболее высокая из всех представителей питающих батарей для электродвигателя. Именно этому агрегату и нужно постоянно поставлять свежую порцию энергии. Без нее электродвигатель просто не сможет функционировать.
Подводя итог всему вышесказанному можно сказать, что современные электродвигатели имеют право на существование и в автомобильной индустрии. Их экологичность и простота заставляют все больше известных производителей делать выбор в их сторону. Относительно недавно на рынке появились гибридные модели машин. В них мотор может работать, как от аккумулятора, так и от двигателя. Разумеется, они стоят достаточно дорого. Однако именно в них решена практически полностью проблема недостаточного запаса хода. Электродвигатель постепенно входит в нашу жизнь, пуская пока небольшими шагами, но как знать, может уже совсем скоро, мы все пересядем на электромобили.
