Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое электрический двигатель электромобили

Электромобиль. Виды и устройство. Работа и применение

Электромобиль представляет устройство, которое приводится в движение электрическим двигателем. В качестве топлива используется электроэнергия от автономного источника: топливных элементов, аккумуляторов и так далее. Первые транспортные средства с электродвигателем появились в конце 19 века, однако их серийное внедрение не состоялось из-за появления двигателя внутреннего сгорания. Однако в последнее время электромобилям стало уделяться все большее внимание. Многие крупные автоконцерны стали выпускать свои варианты машин с электродвигателем.

Имеется следующая основания классификация таких машин:

  • Внутригородские автомобили. У них имеется ограничение максимальной скорости движения. В результате их масса на порядок меньше, так как ставятся менее мощные электрические двигатели. В то же время благодаря сочетанию маленького веса, и высокому крутящему моменту мощности вполне хватает для полноценного движения.

  • Микроэлектромобили. Данные машины созданы для городских условий, где остро стоит проблема с пробками, машиноместами и огромным количеством транспорта. К тому же эти автомобили позволяют решить проблему ограниченной емкости аккумуляторов.

Эти автомобили в основном используются для поездки городского жителя от дома до работы или магазина, а затем обратно. В среднем такие машинки преодолевают расстояние около 30 км. При этом подобные автомобильчики перевозят лишь водителя и одного пассажира. В то же время меньшие размеры и масса автомобильчика обеспечивают его меньшую стоимость и более низкую эксплуатационную составляющую.

  • Полноразмерные автомобили. Такие устройства полностью соответствуют машинам, ездящим по трассе. В ряде случаев такие автомобили по своим характеристикам даже превосходят лучшие автомобили с двигателем внутреннего сгорания для дорог общего пользования. Благодаря мощному электрическому мотору у таких автомобилей отличные динамические параметры. Но это требует комплектации мощными аккумуляторами, ведь только с помощью них можно проезжать длительные расстояния.

  • Трициклы и другие креативные автомобили. Трициклы имеют спереди два колеса и одно сзади.

  • Грузовые машины. На данный момент их используют редко, но они представляют серьезную перспективу для использования в городах.

  • Троллейбусы, электроавтобусы и трамваи, которые используются для пассажирских перевозок.

По типу конструкции электрического двигателя электромобиль может иметь:

  • Устройство работы от переменного тока.
  • Устройство работы от постоянного тока.
  • Универсальные варианты.

Электродвигатели переменного тока также могут быть синхронными и асинхронными.

Имеется классификация и по типу используемых аккумуляторов.

Устройство

Электромобиль имеет несколько упрощенную конструкцию, чем машины с ДВС. К тому же в ней на порядок меньше узлов и деталей.

Главными элементами в нем являются:
  • Трансмиссия. Это устройство, которое передает крутящий момент от электрического двигателя к колесам автомобиля. Сюда входит коробка передач, механизмы поворота и так далее.
  • Аккумулятор. Это источник энергии, благодаря которому приводится в движение двигатель. Именно от него зависит, какое расстояние сможет проехать автомобиль. Сегодня аккумулятора выпускаются в следующих исполнениях;

— никель-кадмиевые;
— натрий никель-хлоридные;
— литий-ионные;
— свинцово-кислотные.

  • Электронная система управления, которая контролирует процессы зарядки, мощности, распределения крутящего момента и целый ряд иных параметров.
  • Бортовое зарядное устройство, предназначенное для возможности зарядки автомобиля от обычной электрической сети или быстрозарядных станций.
  • Электрический двигатель. Это сердце автомобиля.
  • Корпус, сиденья и другие элементы, свойственные обычному автомобилю.
Принцип действия

Электромобиль под капотом вместо ДВС имеет электрическую установку, которая получает энергию от аккумуляторов. Это своего рода «топливный бак». Для равномерной подачи электрического тока в сеть, расположенную между батареей и двигателем используется блок управления. При помощи переменных резисторов контроллер получает информацию об объеме требуемой энергии. При остановке автомобиля устройство прекращает свое действие, при нажатии на акселератор электроэнергия вновь подается на электродвигатель.

Чтобы повысить безопасность, в педали акселератора имеется два потенциометра. Они отправляют импульсы на контроллер, и на их основании производит регулировку выдаваемой мощности от движка. Входные датчики также направляют сигналы в блок управления о положении селектора переключения передач, педали тормоза, заряда аккумулятора и так далее. Двигатель же работает по принципу электромагнитной индукции. Так он преобразует электрическую энергию в механическую, направляя вращающий момент на колеса автомобиля. В результате это заставляет двигаться машину с необходимой скоростью.

Главными плюсами электрического двигателя можно назвать:
  • Максимальный крутящий момент при любых скоростях.
  • Простота агрегата.
  • Функционирование в режиме генератора.

Некоторые электрические автомобили имеют несколько электродвигателей, приводящие в движение колеса по отдельности. Движки могут быть встроены прямо в колеса, благодаря чему уменьшается число элементов конструкции трансмиссии. Однако такой подход приводит к ухудшению управляемости. Трансмиссия машины довольно проста и в большей части случаев имеет зубчатый редуктор в одну ступень.

Читать еще:  Bmw n55 стук в двигателе

Зарядное устройство машины дает возможность производить зарядку аккумулятора в том числе от бытовой электросети. Инвертор используется для преобразования постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока, чтобы обеспечить питание электрического двигателя. Преобразователь постоянного тока необходим для понижения тока с целью подпитки кондиционера, электроусилителя, освещения, регулировки зеркал и так далее. Многие параметры работы электрического автомобиля визуально выводятся на панель приборов.

Применение

На наших дорогах электромобиль все еще является экзотикой. Всего в нашей стране на данный момент применяется семь моделей электрических автомобилей, но в основном они ассоциируются с машинами под брендом Tesla. Однако это дорогие автомобили, поэтому не каждый решится их приобрести. Так электромобиль Model 3 от компании Tesla в США стоит от 35 тысяч долларов. К тому же появлению электрических автомобилей препятствует отсутствие электрозаправочных станций, сравнительно небольшой ход автомобиля на одной зарядке, морозы, которые снижают емкость аккумуляторной батареи.

К тому же ввоз электрических автомобилей в страну является сложным и не очень выгодным для дилеров делом. С 2017 года на них необходимо устанавливать систему ЭРА-ГЛОНАСС, получать сертификат одобрения ОТТС, проводить растаможку, оплачивать акциз, страховку, утилизационный сбор, НДС. В итоге стоимость автомобиля может увеличиться на 40%, что существенно сказывается на возможностях и желании покупателя приобретать его.

Как выбрать электромобиль
При покупке следует уделить внимание следующим показателям:
  • Почти половину стоимости автомобиля с электрическим двигателем составляет цена батареи. Они могут быть разными, иметь разную емкость, скорость зарядки и срок службы. Поэтому этому элементу необходимо уделить особое внимание.
  • Необходимо учесть запас хода, который может проехать автомобиль. При этом необходимо учитывать, что зимой с включенной печкой электромобиль будет проезжать в несколько раз меньше. Если не учесть этого нюанса, то можно получить большие проблемы при его эксплуатации в зимний период.
  • Следует предусмотреть, как будет заряжаться электрический автомобиль. Сегодня электрические заправки имеются только в крупных городах и то они являются редкостью. Поэтому в комплекте желательно предусмотреть наличие провода, который позволяет производить зарядку от обычной бытовой розетки на 220 В.
  • Чтобы не знать проблем, важно выбирать модель, которая будет иметь сервисный центр поблизости для проведения технического обслуживания электрического автомобиля.
Будущее электрического автомобиля

У электрического автотранспорта имеются серьезные перспективы. Большинство автомобильных концернов данному направлению уделяют особое внимание. В производство внедряется множество инновационных технологий, которые позволят лишить электрические автомобили недостатков, присущие им сегодня. К тому же многие страны разрабатывают специальные программы и инфраструктуру для развития электрического транспорта. Среди них постройка бесплатных парковок и отсутствие налога для электрического транспорта, выделенные полосы и ряд других льгот.

Электромобиль для полной зарядки требует специальной инфраструктуры, позволяющей производить быструю зарядку в течение получаса. В будущем потребуется менее нескольких минут, чтобы произвести полную зарядку. В этом направлении уже ведутся работы. Будут созданы особо емкостные батареи, позволяющие увеличить ход до нескольких тысяч километров и не боящихся холода. Появится и вся необходимая инфраструктура. Повсеместно будут передвигаться только электрические автомобили, ведь машины с ДВС запретят. В результате окружающий мир станет чище, тише и комфортнее.

Как устроен электромобиль

Основные элементы электромобиля те же, что и у обыкновенного автомобиля с ДВС:

  1. Силовая установка.
  2. Электрооборудование.
  3. Кузов.

Разница заметна с первого взгляда — в списке отсутствует топливная система. Рассмотрим составляющие электромобиля подробнее.

Двигатель электромобиля

Электродвигатель по сравнению с автомобильным ДВС необыкновенно прост. В нем отсутствуют поршни, камеры сгорания, коленвал, системы зажигания, подачи топлива и масла, водяного охлаждения. Количество трущихся деталей сведено к минимуму, практически остались только подшипники, на которых вращается ротор, и простой одноступенчатый редуктор. Механическая энергия не расходуется на трение, что резко повышает КПД. Не менее важная составляющая экономии — возможность рекуперации, то есть возврата электроэнергии в аккумулятор при движении «под горку». ДВС вернуть в бак топливо не способен.

Если сравнивать электродвигатель с двигателем внутреннего сгорания, то второй дает максимальный крутящий момент в узком диапазоне числа оборотов, а для входа в номинальный режим его приходится «раскручивать». В отличие от него, крутящий момент электродвигателя регулируется в гораздо более широких пределах и достигается заметно быстрее. Следовательно, динамика электрокара всегда лучше, чем у обычного автомобиля.

Читать еще:  Высокие обороты двигателя м50

В екарс используются следующие типы электродвигателей:

  1. Постоянного тока.
  2. Переменного тока. Синхронные и асинхронные.
  3. Универсальные, работающие и от постоянного, и от переменного тока.

Кроме того, двигатели переменного тока подразделяются по числу фаз от одной до трех. Необходимые параметры напряжения питания создаются и регулируются электронным инвертором, преобразующим постоянное напряжение аккумуляторов в переменное.

Классические конструкции дополнились так называемым мотор-колесом. То есть в каждое колесо вмонтирован собственный электродвигатель с системой управления. КПД подобных систем достигает 92 %.

Принцип работы

Принцип работы электромобиля элементарно прост. В основе главной движущей силы выступает электродвигатель. Он работает по принципу электромагнитной индукции и преобразует электрическую энергию в механическую. В этом и состоит главное отличие. Именно мотор работает не на жидком топливе, а на генерируемой электроэнергии.

Мотор состоит из ротора и статора. Магнитное поле в статоре оказывает влияние на обмотку ротора, заставляя его вращаться. Таким образом электроэнергия преобразуется в механическую энергию вращения. Полученная энергия используется для движения транспортного средства. Скорость движения прямо пропорциональна частоте тока и количеству установленных магнитных полюсов.

Автопроизводители используют следующие виды электродвигателей:

устройства переменного тока бывают асихронными, когда скорость магнитного поля выше скорости вращения ротора (применяется в Volt от Chevrolet), и синхронного, когда частоты вращения магнитного поля и ротора совпадают (применяется в i-MiEV от Mitsubishi);

устройства постоянного тока;

комбинированные устройства.

Электродвигатели обладают следующими преимуществами:

высокий КПД (до 95%);

малый вес и компактность;

простота эксплуатации и ремонта;

экологическая чистота;

быстрый разгон до набора максимальной скорости;

не требует прогрева двигателя;

работает практически бесшумно;

отсутствие коробки передач.

Из недостатков еще раз стоит отметить потребность в подзарядке аккумуляторов и обязательное наличие запасной батареи. Также на рынке представлен не очень широкий ассортимент, по сравнению с выбором автомобилей. К тому же самая простенькая модель электромобиля может достигать цены автомобиля первого класса. Дороговизна моделей, комплектующий, аккумуляторов, а также нехватка заправок, где можно зарядить машину, делает электромобиль не очень выгодной с экономической точки зрения покупкой.

Новые электромобили

Современные электромобили подразделяются по емкости аккумуляторов и запасу хода (дальности хода). Они тише, чем обычные автомобили, они не выбрасывают в атмосферу через выхлопные трубы различные вредные и загрязняющие газы. В теории, местность с преобладанием электромобилей и отсутствием старомодных производств (без уловителей выбросов и полной утилизации отходов в соответствии с современным экологическим законодательством) станет гораздо более благоприятной для проживания, экологическая обстановка улучшится, а с ней и качество и длительность жизни. Так, Норвегия к 2025 году планирует полностью отказаться от продаж легковых автомобилей с ДВС – купить можно будет только электромобиль.

Многие новые электромобили поддерживают функцию быстрой зарядки, когда буквально за полчаса заряд батареи можно восполнить до 80%, используя специальное зарядное устройство, сеть которых становится все шире в таких странах как США и Китай. Европа и Россия в данном плане несколько отстают, но и у нас есть подобные инициативы. Так, с ноября 2016 года в России принят закон по которому в базовый перечень дорожных услуг включены зарядные станции для электромобилей. То есть, теперь все обычные заправки в России обязаны оборудовать место для зарядки электрического транспорта, и это будут именно “быстрые” зарядники, которые как раз и восполнят большинство объема аккумулятора за 20-30 минут.

В настоящее время в мире насчитывается от 30 до 50 сертифицированных для езды по дорогам общего пользования электромобилей. В основном эти машины продаются на рынках Северной Америки, Китая и Японии, правда, есть кое-что и в Восточной Европе. К сентябрю 2016 года общие валовые продажи электромобилей в мире превысили 1 миллион единиц. Настоящий бестселлер среди всех новых продающихся электромобилей – городской хэтчбек Nissan Leaf, вышедший на рынок в 2010 году и проданный тиражом более 250 000 экземпляров. Вторым номером мировых продаж электромобилей является седан от американской компании Tesla – купить Tesla Model S с момента ее выхода в свет в 2012 году решились 158 000 человек. Тем не менее, стоит отметить, что в 2015 и 2016 годах седан Тесла являлся самым популярным электромобилем в мире. Перспективным новичком рынка является электрокроссовер Tesla Model X.

Читать еще:  Шаговый двигатель em 326 характеристики

[sc name=”RSY в середине 2″ ]

ПРОСТАЯ ТРАНСМИССИЯ

Есть, конечно, исключения из правил, но в основном в электромобилях предпочитают не использовать мультимодальные коробки передач.

Почему? Простыми словами, у них так много крутящего момента с самого старта, что электромобиль может использовать одну передачу, на которой он сможет довольно быстро разогнаться и они достаточно высокие, чтобы справиться с такой скоростью.
И, конечно, это позволяет сократить затраты, уменьшить вес и сложность автомобиля.

Некоторые заступники электромобилей зашли так далеко, что говорят, что им не нужно нескольких передач, как дизельным или бензиновым автомобилям, но это заявление правильно только в некотором смысле. Точнее, электромобилю могут пригодиться дополнительные передачи, но они могут работать и без них.

До сих пор, все девять электромобилей, которые были представлены в наших обзорах, были односкоростными.
Даже могучая Tesla Model S с 210 км/ч работает с одной фиксированной передачей с передаточным числом 9.73:1.

Контрпримером может стать Porsche Panamera S E-Hybrid, гибрид, который может работать только на электрике. От электричества он работает через восьмискоростную механическую коробку передач, так же как и автомобили на газовом питании. Также, у Brammo есть шестиступенчатая электрическая трансмиссия в электрическом мотоцикле Empulse, который преподносит преимущество возможности мотоцикла быть на крайней скоростной точке, при этом создавая ощущение езды на обыкновенном велосипеде.

Но, опять же, сейчас электромобили прекрасно работают и есть всего несколько моментов, которые нужно исправить или убрать совсем. Кроме того, они бесшумные и не требуют больших затрат во время эксплуатации, чем создают уникальный набор качеств, которые идеальны для коротких, не очень быстрых ежедневных передвижений, они ничего не выбрасывает в атмосферу, а просто выполняет свою работу.

Список электромобилей

  • Электромобиль «Ford Focus Electric»

«Ford Focus Electric» практически не отличить от бензиновой версии. Одно незначительное (но чертовски крутое) изменение в кузове «Focus» — это голубой индикатор, который окружает заправочную дверцу на левой стороне.

«Coda Electric Sedan» — доступный электромобиль с приличным запасом хода, который должен и может решить проблемы взросления.

Электромобиль «Kenguru» имеет только одну заднюю дверь, открыв которую водитель без посторонней помощи сможет въехать в салон машины на коляске.

Читайте также

Вариатор — оптимальный способ изменения передаточного отношения между двигателем автомобиля и его колёсами. Экология и улучшенная конструкция могут сделать бесступенчатую трансмиссию (CVT) системой переключения передач будущего.

Снижение массы у небольших автомобилей благоприятно сказывается на уменьшении сопротивления качению, а также сопротивлений при движении на подъеме и при ускорении.

Какие перспективы у автомашин на водороде

Если полистать новости десятилетней давности, то мы увидим, что машины на водородном топливе ставили в один ряд с электрокарами. Сегодня же видно, что такой транспорт обходится слишком дорого, а в большинстве мировых государств еще нет необходимой заправочной сети.

О том, что надежды на водород не оправдались, можно судить по американскому рынку водородных автомобилей — самому крупнейшему в мире. С 2012 года в США было реализовано всего 8000 транспортных средств на водородном топливном элементе. Свободно ездить на водороде можно только в Калифорнии — штате с самой широкой сетью соответствующих заправок. И то, регион периодически страдает от дефицита водорода, из-за чего владельцы не могут пользоваться своими авто.

Уже ясно, что по вопросам экологии водородные машины снова проигрывают электромобилям. То же самое можно сказать и о самом больном вопросе — о стоимости автомобилей. Не вызывает энтузиазма у автовладельцев и небогатый выбор водородных авто. На рынке доступны считанные модели, а многие автопроизводители к 2020 году уже свернули свои водородные проекты: выпуск таких авто обходится в 3 раза дороже, чем электрокаров.

Вывод из всего сказанного: на настоящий момент позиция водорода на топливном рынке оставляет желать лучшего. Водородные проекты не видятся перспективными крупным игрокам мирового автопрома, а население задумывается о приобретении водородной машины в самую последнюю очередь.

Но есть повод надеяться, что инновация не канет в Лету: ведь водородные топливные элементы весьма выгодны при производстве тех тех же паромов или мусоровозов. Инновации еще не раз нас удивят и возможно в скором будущем будут представлены новые технологии водородного двигателя с уникальными характеристиками.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector