Двигатель электромобиля – разновидности и принцип работы. Какой электродвигатель выбрать для электромобиля

как электрокары на нем работают

Тяговый электродвигатель для электромобиля Tesla Model S

Неотвратимым будущим автомобилестроения, хотим мы того или нет, являются электрические автомобили. Производители авто во всем мире вкладывают огромные средства в их разработку, желая снизить концентрацию вредных веществ выбрасываемых автомобилями традиционными, сделать поездки безопасными и комфортными, а также экономичными. Работа по их созданию проводится в двух направлениях – создание   новых моделей и  реконструкция серийных, которая более предпочтительна, поскольку  менее затратная. Электромобили, по сравнению с традиционными, более надежны, поскольку более просты по конструкции, т.е. отличаются минимумом движущихся частей.

Крупнейшими рынками электрических автомобилей являются сегодня:  США и Норвегия, Япония и Германия, Китай и Франция, Великобритания и др. Наша страна пока от производства и использования новых средств передвижения находится в стороне, исключая энтузиастов, разработавших Lada Ellada. Но, это случай пока единичный, поэтому он не в счет, тем более, что собрано авто на импортных комплектующих.

Понятие «электрический автомобиль» означает средство передвижения, приводимое в движение несколькими (или одним) электродвигателями. Теоретически питание мотора может быть от аккумулятора, топливных элементов или солнечных батарей. Тем не менее, большее распространение получил вариант первый.  Батарея, питающая двигатель требует зарядки, осуществлять которую можно при помощи внешних источников, рекуперации или генератора, установленного на борту автомобиля.  Электродвигатель, являющийся основным элементом электромобиля, питается, как правило, от литий - ионной батареи. Он же, в режиме рекуперации, играет роль генератора, заряжающего батарею.

Назначение тягового электродвигателя

Электродвигатель тяговый (ТЭД) предназначен для приведения в движение транспортного средства, т.е. он преобразует в механическую, энергию электрическую. Их классифицируют по способу питания, роду тока, конструктивному исполнению, типу привода колесных пар. В большинстве экологичных машин: гибридных авто, серийных электромобилях, авто на топливных элементах, которые в наши дни приобретают завидную популярность, они являются основной движущей силой.

В качестве двигателя используют в них моторы тяговые постоянного тока, которые работают в  двух режимах – двигательном и генераторном.

Видео: Как устроен двигатель электромобиля Tesla Model S

Принцип работы

Принцип работы электромобиля Golf blue-e-motion с тяговым электродвигателем

В основе их работы лежит принцип электромагнитной индукции, т.е. возникновение в замкнутом контуре электродвижущей силы при изменении магнитного потока. От традиционной машины электромеханической ТЭД отличается  большей мощностью, более компактными размерами, а кроме этого, у него более высокий КПД.

По способу питания моторы делятся на двигатели постоянного и переменного тока. По числу фаз – на однофазные (с одной обмоткой, подключаемой к сети однофазной переменного тока), двухфазные (две обмотки, расположенные под углом девяносто градусов), трехфазные (три обмотки с магнитными полями через 120 градусов).

По исполнению конструктивному двигатели могут быть: коллекторными, преимущественно работающие на постоянном токе (универсальные современные  могут также работать и на токе переменном), бесколлекторными, синхронными, асинхронными. Наконец, по способу возбуждения они делятся на: двигатели с последовательным, параллельным, последовательно-параллельным возбуждением и от постоянных магнитов.

Основные характеристики тягового электродвигателя электрического автомобиля

В современных авто электродвигатель может быть от переменного или постоянного тока. Основной его задачей является передача на движитель авто крутящего момента. Основными характеристиками ТЭД помимо максимального крутящего момента и мощности, являются: частота вращения, ток и напряжение.

В автомобилях чаще используют коллекторные двигатели (один из них благодаря способности вращаться в обратную сторону, может работать как генератор). Но, в отдельных моделях устанавливают электрические моторы и других типов – магнитоэлектрические моторы, подразделяющиеся на двигатели переменного и постоянного тока. Тяговые двигатели электрические, установленные в электромобилях, от других электромоторов не отличаются по конструкции.

Мотор-колесо

Если вначале использовали один тяговый электродвигатель для электромобиля, редуктор которого соединен с трансмиссией, то  сегодня все чаще обращаются к мотор-колесу. Суть концепции состоит в том, что компьютерная программа управляет при помощи  отдельных моторов каждым из колес. Главным преимуществом является  отсутствие трансмиссии, из-за которой силовая установка теряет значительную часть энергии. Помимо этого удается ликвидировать тормозную гидравлическую систему, функцию которой берут на себя электромоторы, а также отдельные механизмы ESP и ABS.

Интересные материалы:

Какие существуют схемы подключения электродвигателей постоянного тока

motocarrello.ru

Современный электродвигатель | Экологические автомобили

Для большинства экологичных машин, таких как серийные электромобили, гибриды и автомобили на топливных элементах, главная движущая сила — это электрический двигатель. В основу работы современного электродвигателя положен принцип электромагнитной индукции — явления, связанного с возникновением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока.Тесная взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями открыла перед учеными новые возможности. История электрического транспорта и всего электромашиностроения в целом начинается с закона электромагнитной индукции, открытого М. Фарадеем в 1831 году, и правила Э. Ленца, согласно которому индукционный ток всегда направлен таким образом, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Труды Фарадея и Ленца легли в основу создания первого электродвигателя Бориса Якоби.

Современные электродвигатели, хоть и основаны на одном и том же законе, что и электромеханический преобразователь Якоби, но существенно от него отличаются. Со временем электрические моторы стали мощнее, компактнее, кроме того, их КПД значительно вырос. Коэффициент полезного действия современного тягового электродвигателя может составлять 85-95 %. Для сравнения, максимальный КПД двигателя внутреннего сгорания без вспомогательных систем едва ли дотягивает до 45 %.

Виды современных электродвигателей

Электрические двигатели различаются по роду питающего напряжения:

• Двигатель переменного тока
• Двигатель постоянного тока

по числу фаз питающей сети:

• Однофазный электродвигатель. С одной рабочей обмоткой, подключается к однофазной сети переменного тока;
• Двухфазный электродвигатель. Имеет две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 градусов;
• Трехфазный электродвигатель. Подключается к трехфазной сети переменного тока, имеет 3 обмотки, магнитные поля которых расположены через 120 градусов.

по конструктивному исполнению:

• Коллекторный. Переключателем тока в обмотках и датчиком положения ротора является тоже самое устройство — щёточноколлекторный узел. Работает преимущественно на постоянном токе, однако современные электродвигатели, так называемые универсальные коллекторные двигатели, могут одновременно работать на постоянном и переменном токе;
• Бесколлекторный. Вентильные двигатели постоянного тока выполнены в виде замкнутой системы с датчиком положения ротора, инвертором и преобразователем координат.

по принципу работы:

• Синхронный электродвигатель. Электромеханическая машина, в которой ротор вращается синхронно с магнитным полем переменного тока;
• Асинхронный электродвигатель. Частота вращения ротора асинхронного двигателя переменного тока не совпадает с частотой вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора.

и по способу возбуждения:

• с возбуждением от постоянных магнитов;
• с параллельным возбуждением;
• с последовательным возбуждением;
• с последовательно-параллельным.

Тяговый электродвигатель для электромобиля

Электрический двигатель для современного электромобиля может быть как постоянного, так и переменного тока. Его основная задача — передача крутящего момента на движитель электромобиля. Основные отличия современного тягового электродвигателя от традиционной электромеханической машины являются большая мощность и компактные размеры, вызванные ограниченностью используемого пространства. В качестве характеристик тягового электромотора, кроме мощности и максимального крутящего момента, учитываются напряжение, ток, а также частота вращения.

Мотор-колесо

В последнее время в качестве двигателя для электромобиля инженеры используют систему мотор-колесо, правда, все чаще на концепт-карах. Исключением стал Volage – спортивный электромобиль, построенный силами Venturi и Michelin, который скоро поступит в продажу. Технология Active Wheel имеет ряд преимуществ. Все активные системы безопасности, такие как ABS, ESP, Brake Assist и Traction Control можно прошить в управляющий софт, после чего они смогут воздействовать на каждое колесо в отдельности. Добавим к этому мобильность системы и способность регенерировать энергию торможения.

Конечно, есть и недостатки. Попробуйте впихнуть кучу механизмов внутрь маленького обода. Если это и получится, то вес колеса увеличится, а это плохо скажется на управляемости, повысится износ подвески, увеличится передача вибрации на кузов. Идеальный вес автомобильного колеса должен составлять 10-30 кг. Инженерам Michelin удалось вписаться в эти рамки – тяговый электродвигатель Active Wheel весит всего 7 кг, а остальная механика системы укладывается в 11 кг.

Преимущества и недостатки электродвигателя

Преимуществ перед ДВС у электродвигателя много:

• Малый вес и достаточно компактные размеры. К примеру инженеры Yasa Motors разработали мотор весом 25 кг, который может выдавать до 650 Нм.
• Долговечность, простая эксплуатация.
• Экологичность.
• Максимальный крутящий момент доступен уже с 0 об/мин.
• Высокий КПД.
• Нет необходимости в коробки передач. Хотя, по мнению специалистов, электромобилю она не помешает.
• Возможность рекуперации.

Существенных недостатков у самого электродвигателя нет. Но есть большие сложности в его питании. Несовершенство источников тока не дают пока что массово использовать электродвигатели в автомобилестроении.

Видео : (Процесс сборки электромобиля Nissan Leaf):

Новости по теме

ecoconceptcars.ru

Какой тип электродвигателя лучше всего использовать для самодельного электромобиля.

Какой тип электродвигателя лучше всего использовать для самодельного электромобиля.[ 2014-05-09 ]

Большинство известных нам самодельных электромобилей,  - сконструированы с использованием коллекторных электродвигателей постоянного тока. Эта конструкция простая и потому относительно недорогая. Среди преимуществ – возможность форсировать максимальную мощность до троекратного размера; дешевизна и простота контроллеров для электродвигателей подобного типа.  

Недостатки: более низкий кпд по сравнению с современными безколлекторными электродвигателями на постоянных магнитах, необходимость периодической замены щёток. По большому счёту,  эти электродвигатели  - вчерашний день  и применяются они в самодельном электромобилестроении - исключительно из-за дешевизны. Б/ушный электродвигатель мощностью 3.8 квт от болгарского погрузчика, можно купить за 200 – 600 долларов в зависимости от его состояния.   

Ни один современный электромобиль, - не использует подобные электромоторы. В электромобили повсеместно устанавливаются  безщёточные электродвигатели на постоянных магнитах. Кстати, электродвигатели  такого же типа, установлены во всех мотор колёсах  для электровелосипедов,  электроскутеров  и  электромобилей, которые с 2007 года продаёт ТМ Volta bikes.  

У ТМ Volta bikes есть и коллекторные электродвигатели с постоянными магнитами – но только небольшой мощности – до 1 квт, для использования в электросамокатах,  электроквадроциклах и другом лёгком электротранспорте, где не предъявляются высокие требования к техническим характеристикам электродвигателя, а на первый план выступает доступная цена.  

Для электромобиля важна надёжность конструкции и ещё более – высокий кпд электродвигателя. От эффективности работы электродвигателя зависит величина расстояния пробега электромобиля от одной зарядки аккумуляторов, поэтому: чем выше кпд, - тем лучше.  

КПД  безколлекторных электродвигателей и мотор колёс на постоянных неодимовых магнитах достигает 90%. Это на 5-10% выше КПД большинства электродвигателей других типов. Другими словами: с помощью коллекторного электродвигателя, на одних и тех же аккумуляторах,  можно проехать 90 км, а с  помощью безколлекторного на постоянных магнитах – около 100 км. За счёт этого, для преодоления одинакового расстояния нужны менее ёмкие, а значит более лёгкие и дешёвые аккумуляторы. Нужно ли говорить, как это важно для электромобилей,  аккумуляторы которых в большинстве случаев   рассчитаны на пробег  всего 100 – 200 км.  

Исходя из этих соображений, мы рекомендуем  трёхфазные  безколлекторные   электродвигатели  постоянного тока  с неодимовыми магнитами. Заплатив  дороже  за этот электродвигатель и контроллер к нему, по сравнению с более дешёвыми коллекторными двигателями, вы больше сэкономите на покупке менее мощного литиевого аккумулятора, или с помощью аккумулятора аналогичной ёмкости, увеличите максимальное расстояние пробега.  

Компоненты, которые мы предлагаем для самостоятельного создания электромобилей – разработаны именно для этого вида транспорта и используются заводами для установки на серийные модели электромобилей. Такой подход позволит вам построить электромобиль с характеристиками, практически не уступающими серийным электромобилям, но за гораздо меньшие деньги.

У кого стоит вопрос жёсткой экономии бюджета, - помните, что скупой платит дважды: б/ушый электродвигатель  с насоса погрузчика или другого оборудования, только для непосвящённых кажется выгоднее, - потому что стоит дешевле. При этом он может иметь гораздо больший вес на единицу мощности и  гарантированно имеет более низкий кпд.  То же самое с ресурсом: конструкция безколлекторных электродвигателей на постоянных магнитах – более проста и надёжна.

Поэтому мы сделали свой выбор в пользу самых современных и эффективных электродвигателей. Вам остаётся только правильно подобрать мощность электродвигателя для достижения заданных технических характеристик. Требуемая мощность,  во многом зависит от типа трансмиссии. Если электродвигатель будет подключен к колёсам через коробку передач, - то достаточно относительно небольшой мощности, а если напрямую к дифференциалу, – тогда нужен двигатель помощнее. Но это тема отдельной статьи.  

                                                                                             Allyur, ТМ Volta bikes

                                                                                             Фото автора и из интернета

 

Теги: электроавтомобили Винница, электромобиль своими руками Винница

www.e-bike.com.ua

Часто задаваемые вопросы |  Клуб Электро-автосам

24th Март 2013

1. Что нужно, что бы переоборудовать автомобиль в электромобиль?2. Какой принцип работы электромобиля?3. Насколько сложно управлять электромобилем?4. Какие можно использовать аккумуляторы для электромобиля?5. Какой двигатель нужен для электромобиля?6. Какой максимальный пробег и скорость будет у электромобиля?7. Что случится, когда в аккумуляторах заканчивается энергия (заряд)?8. Сколько времени длится зарядка аккумуляторов?9. Фирма «Тесла-моторс» заявляет, что их автомобиль можно заряжать за 30мин. На фотографиях у них показан автомобиль, подключенный в обычную бытовую розетку. Я тоже так быстро хочу заряжаться от бытовой розетки. Вы можете такое же зарядное устройство сделать?10. Как часто аккумуляторы нужно заряжать?11. Где и как электромобиль можно заряжать?12. Как часто аккумуляторы нужно менять?13. В Интернете говорят, что литиевые аккумуляторы после 3 лет теряют свою емкость, не взирая на то, использовали их или нет. А как происходит в случае с электромобилем?14. Как аккумуляторы переносят морозы?15. Как обогревается салон в электромобиле?16. Хочу установить в свой электромобиль асинхронный двигатель, ведь он дешевый. Что нужно еще установить, что бы он работал от аккумуляторов?17. Что лучше – много маленьких аккумуляторов или несколько больших?18. Если установить на борту электрический дизельгенератор, который потребляет 1 л в час топлива – насколько это продлит пробег?19. Если поставить генератор на колесо электромобиля и подключить его обратно к аккумуляторам, можно ли таким образом продлить пробег электромобиля ?20. Можно ли использовать энергию торможения с помощью электродвигателя, для подзарядки аккумуляторов (рекуперация)?21. В Интернете продаются генераторы электроэнергии (Адамса/ Вега, утилизаторы свободной энергии, «эфира»…), не требующие никакого топлива или другого энергоносителя. Можно ли такой генератор установить на электромобиль, что б не заряжать его совсем?22. Насколько электромобиль безопасен для здоровья человека (излучение мотора, проводов) ?23. Можно ли вместо контроллера использовать просто педаль с потенциометром, а регулировку тока оставить на водителя?24. Я читал, что мощность электродвигателя, установленного на легковой 4х местный автомобиль всего 4кВт. Но ведь этого мало?

Обсуждение на форуме

1. Что нужно, что бы переоборудовать автомобиль в электромобиль?Обычный, стандартный электромобиль состоит из1 – электродвигателя; 2 – регулятора мощности электродвигателя; 3 – аккумуляторов; 4 – DC\DC преобразователя 12В для питания бортовых потребителей; 5 – зарядного устройства; 6 – индикаторных приборов;

2. Какой принцип работы электромобиля?Электроэнергия из аккумуляторов поступает через регулятор мощности, по проводам, на электродвигатель.Водитель контролирует мощность электродвигателя, и соответственно, скорость автомобиля, с помощью педали акселератора, который связан с регулятором мощности электродвигателя. Регулятор мощности согласно педали акселератора подает на электродвигатель нужное напряжение из аккумуляторов. Электродвигатель приводит автомобиль в движение.

3. Насколько сложно управлять электромобилем?Тем, кто учился ездить на автомобиле с ручной коробкой передач, ездить на Э\М будет легче. Принцип управления напоминает езду с автоматической коробкой передач. Для начала движения достаточно включить регулятор, включить 3-ю или 4-ю передачу (если стоит родная коробка передач) и нажать акселератор. Все это можно делать без нажатия сцепления. Переключение передач также можно делать без сцепления. Для этого достаточно полностью отпустить акселератор, и переключится на соседнюю передачу.

4. Какие можно использовать аккумуляторы для электромобиля?На сегодня альтернативы литиевым АКБ я пока не нашел. Имею ввиду из серийных образцов, доступных в продаже. Если конкретнее, то тип батарей называется литий-иттрий-железо-фосфатные, или LiYFePO4. На сегодня на таких батареях мой электромобиль прошел 23 тыс.км. Пока дефекты не обнаружены.Свинцовые стартерные АКБ, на которых ездил раньше, потеряли свою емкость меньше, чем за год. Поэтому с этим типом АКБ эксперименты пока отложены.

5. Какой двигатель нужен для электромобиля?Из доступных вариантов существуют тяговые двигатели на постоянный ток, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения. Управление этими двигателями уже достаточно отработано и на рынке существуют разного качества и цен регуляторы мощности. К недостаткам можно отнести необходимость контролировать состояние щеток и коллекторного узла на якоре.Существуют двигатели, в которых нету деталей, требующих обслуживания (кроме подшипников, как во всех эл.двигателях). Это асинхронные двигатели с алюминиевым короткозамкнутым ротором, которые используются, например на промышленном оборудовании. Вещь жутко надежная при правильной эксплуатации, и самая дешевая. Самым лучшим, однако и самым дорогим вариантом, считается двигатель с ротором на постоянных магнитах, как например в электровелосипедах мотор-колеса. Однако сегодня существует пока одна проблема с этими двумя типами двигателей. Для того, что бы они работали от АКБ, требуется сложный электронный регулятор – называют его частотный регулятор, или в народе «частотник». Пока что дешевых решений не найдено. Поиски продолжаются.

6. Какой максимальный пробег будет у электромобиля?Пробег Э\М на прямую зависит от количества установленных на него АКБ. Их количество рассчитывается под конкретный автомобиль, его вес, среднюю скорость и пробег. Я пришел к эмпирическому выводу, что для средней городской скорости в 50км\ч на серийном автомобиле расчетный пробег должен составлять не менее 120 км. Если рассчитывать на меньшее количество АКБ, тогда нужно будет ездить с меньшей скоростью. Если устанавливать большее кол-во – скорость и пробег будут увеличиваться. Батарея при этом прослужит больше циклов, чем на Э\М с меньшим пробегом. То есть удельная цена амортизации АКБ на определенный пробег будет выгоднее для владельца. Отсюда следует вывод, что нету смысла делать Э\М с пробегом в 40км, на базе Таври, например, кроме как если вы хотите передвигаться со скоростью 30-40км\ч. При большей скорости (читай, нагрузке на АКБ) владелец рискует быстрее израсходовать ресурс АКБ.

7. Что случится, когда в аккумуляторах заканчивается энергия (заряд)?Примерно то же, что и в мобильном телефоне. Он просто становится не движимым. Потребуется зарядить АКБ. Полная разрядка чревата резким уменьшением ресурса АКБ. Поэтому следует контролировать пробег, напряжение АКБ и расход энергии на электромобиле.

8. Сколько времени длится зарядка аккумуляторов?Время заряда АКБ можно сделать каким угодно. Но в жизни есть ограничения. Например, максимальная мощность бытовой розетки 220В. Обычно с такой розетки можно отбирать мощность не более 2 кВт. Для Таврии, например, этого достаточно, что бы зарядится за 4 часа.

9. Фирма «Тесла-моторс» заявляет, что их автомобиль можно заряжать за 30мин. На фотографиях у них показан автомобиль, подключенный в обычную бытовую розетку. Я тоже так быстро хочу заряжаться от бытовой розетки. Вы можете такое же зарядное устройство сделать?Это чистейший рекламный ход для неискушенных. Пускай такой автомобиль имеет энергоемкость АКБ порядка 30кВт*ч. То есть, если его полностью зарядить от розетки мощностью 2кВт, потребуется 15 часов времени. Для того, что бы зарядить такую емкость АКБ за 0.5 часа, нужна розетка и зарядное устройство мощностью: 30кВт*ч : 0.5ч = 60 кВт. Такую мощность, например, потребляют 30 бытовых обогревателей. Для этого потребуется трехфазная сеть 380В, с общим сечением сетевого кабеля примерно 4х4см.

10. Как часто аккумуляторы нужно заряжать?Литиевые аккумуляторы имеют саморазряд 3% в месяц. Поэтому, если вы хотите оставить электромобиль на месяц-второй, ему это не повредит. Однако при повседневной эксплуатации, чем чаще заряжаются АКБ, тем лучше. Они, таким образом, отработают большее суммарное количество циклов. То же самое можно сказать и про свинцовые. Однако темп саморазряда у них выше.

11. Где и как электромобиль можно заряжать?Для зарядки Э\М нужен источник питания — розетка, куда вы будете подключать зарядное устройство. Это может быть розетка в гараже, под домом, на улице, на стоянке. В общем, где угодно, где можно договорится про использование розетки.

12. Как часто аккумуляторы нужно менять?У свинцовых аккумуляторов срок службы в буферном режиме может быть 3-5 лет и более. Но ситуация резко меняется, если их использовать в тяговых режимах, когда на них действуют большие разрядные токи. При этом их хватает на год-второй. Для литиевых АКБ обещают 5000 циклов со степенью разряда не глубже 70%, при номинальном рабочем токе, или 1000 циклов при 100% глубине разряда. Это значит, что если полный максимальный пробег автомобиля на одном комплекте АКБ составит 100км, то для продления ресурса батарей лучше проезжать не более 60-70 км. Номинальный рабочий ток – для литиевой батареи это составляет ½ от 100% емкости. Например, на Э\М будет установлена батарея емкостью 160Ампер*часов (160 Ач), напряжением 100 Вольт. Номинальный рабочий ток для такой батареи составит 80Ампер. При этом номинальная мощность будет равна 8 кВт (80А * 100 В = 8 000 Вт).Для свинцовых стартерных АКБ номинальный рабочий ток равен 1/20 от емкости. То есть, для АКБ 12В 100Ач рабочий ток будет 5А.

13. В Интернете говорят, что литиевые аккумуляторы после 3 лет теряют свою емкость, не взирая на то, использовали их или нет. А как происходит в случае с электромобилем?Батареи, установленные на Таврию, были отправлены из Китая в середине 2008г. Практика показала, что этот тип аккумуяторов не «стареет» с такой скоростью. Пока ощутимого уменьшения пробега не наблюдается.

14. Как аккумуляторы переносят морозы?В документации на литиевые АКБ пишется, что они работают при температурах от – 35С до +80 С. Этого должно быть достаточно для наших широт. Лично я ездил при температуре -15 С.

15. Как обогревается салон в электромобиле?Салон можно обогревать электрической печкой. Но при сильных морозах этого может быть не достаточно. Поэтому пока лучше использовать автономный обогреватель на топливе.

16. Хочу установить в свой электромобиль асинхронный двигатель, ведь он дешевый. Что нужно еще установить, что бы он работал от аккумуляторов?Подключить асинхронный двигатель (АД) напрямую к аккумуляторам не получится. Дешевых, мощных регуляторов для АД на рынке пока нету. Поэтому пока что эту затею нужно отложить до появления регуляторов подешевле.

17. Что лучше – много маленьких аккумуляторов или несколько больших?Теоретически это не имеет разницы – главную роль играет количество запасенной энергии, кВт*ч. Либо это будет аккумулятор на 10В 1000Ач, либо на 100В 100Ач, либо 1000В 10Ач. Но на практике лучше использовать средний вариант. Для первого варианта в Э\М токи могут достигать 2000А, что потребует использовать толстые, тяжелые, дорогие провода. Последний вариант на 1000 В будет чрезвычайно опасным – повышенные требования к изоляции, сложность в управлении регулятором на такое напряжение, смертельная опасность при неосторожных действиях. Во втором варианте, 100В 100Ач, кратковременные токи могут быть 200-300А, рабочие 50А, что вполне нормально и с точки зрения управления, и безопасности.

18. Если установить на борту электрический дизельгенератор, который потребляет 1 л в час топлива – насколько это продлит пробег?Дизельгенератор с таким расходом топлива выдает обычно электроэнергии мощностью 2кВт. Если это сделать на электровелосипеде, тогда можно ехать, пока не закончится топливо. Но на автомобиле это не пройдет. Таврия, например, потребляет 5-6 кВт мощности при скорости 60 км\ч. При 2кВт скорость Таври будет 30км\ч. То есть 100км путь она проедет за 3.3часа. Расход получится 3.3л /100км, при скорости 30км\ч. Но кто с такой скоростью будет ездить?

19. Если поставить генератор на колесо электромобиля и подключить его обратно к аккумуляторам, можно ли таким образом продлить пробег электромобиля ?Таким образом пробег можно только уменьшить. Этот подход является очередной попыткой построить вечный двигатель. Генератор не сможет вырабатывать энергии больше, чем на него поступает в виде механической энергии вращения. Плюс ко всему потери в проводах, на трении в подшипниках, передачах и т.д.

20. Можно ли использовать энергию торможения с помощью электродвигателя, для подзарядки аккумуляторов (рекуперация)?Электродвигатель является обратимой машиной. То есть это и генератор и двигатель в одном лице. И его действительно можно завести в режим генерирования, когда механическая энергия будет возвращаться обратно в АКБ. Здесь никакого принципа вечного двигателя нету. Мы просто утилизируем кинетическую энергию торможения автомобиля. Когда автомобиль прекращает движение, возврат энергии, естественно, отсутствует. Следует помнить, что рекуперация возвращает кинетическую энергию движения автомобиля с коэффициентом меньше 100%. То есть, простыми словами: невозможно затормозить так, что бы вернуть в АКБ больше энергии, чем потратили на разгон.

21. В Интернете продаются генераторы электроэнергии (Адамса/ Вега, утилизаторы свободной энергии, «эфира»…), не требующие никакого топлива или другого энергоносителя. Можно ли такой генератор установить на электромобиль, что б не заряжать его совсем?Если у вас есть такой генератор, приглашаю ко мне, его проверить в действии. Подключим на электромобиль, произведем замеры. Пока что ни один герой не нашелся.До настоящего времени члены нашего клуба еще НИ РАЗУ, не видели и не испытывали вживую ни одно устройство, которое бы нарушало закон сохранения энергии. Поэтому мы считаем нецелесообразным орентироваться на использование подобных устройств. Все что подавалось под соусом «свободной энергии» оказывалось шарлатанством либо было связано с прогулами уроков физики в школе.

22. Насколько электромобиль безопасен для здоровья человека (излучение мотора, проводов)?Магнитное поле мотора является замкнутым. То есть, за пределы мотора магнитное излучение не выходит. Излучение проводов пока мною не изучено. Однако, обратите внимание, что среди водителей троллейбусов нету больных лучевой болезнью или раковыми опухолями. Гораздо больше на здоровье влияют мобильные телефоны.

23. Можно ли вместо контроллера использовать просто напросто такую педаль с потенциометром, при условии, что водитель сам контролирует максимальный ток (нажимая либо отпуская педальку), допустимый для электродвигателя постоянного тока. Ведь контроллер нужен просто для такого ограничения и для плавного пуска двигателя.Такое сделать нельзя потому, что у этой педали резистор рассчитан на миллиамперы. А мотор потребляет сотни ампер. Такой педалью можно управлять контроллером. А контроллер — двигателем.Даже если вы через микросхему заставите управлять силовыми транзисторами посредством педали без ограничения тока, все равно сожжете эти транзисторы. В пусковой момент возникают на моторе постоянного тока огромные пусковые токи. Если их не ограничить искусственно, то они могут достигать 300-800А и больше, в зависим.от напряжения АКБ, толщины проводов, состояния щеток и т.д. Пару десятков таких запусков, и мотор сгорит.

24. Я читал, что мощность электродвигателя, установленного на легковой 4х местный автомобиль всего 4кВт. Но ведь этого мало?Чтобы узнать мощность в лошадиных силах, нужно мощность в ваттах умножить на 1,36. Но самое главное, что для равномерного движения по городу, электромобилю достаточно не более 7кВт. И только во время ускорения потребуется мощность свыше 15кВт. Такую  перегрузку кратковременно может выдержать большинство электромоторов.А при использовании промышленных асинхронных двигателей, перемотанных под низкие напряжения можно добиться ещё большего эффекта. В конструкцию асинхронного двигателя уже производителем заложена 3х кратная перегрузка. Именно так он перегружается во время пуска от традиционной трёхфазной сети. Увеличение частоты питающего напряжения с 50 до 200Гц пропорционально увеличивает мощность в 4 раза. Таким почти волшебным образом, двигатель мощностью по паспорту в 5 кВт, может кратковременно выдать 5х3х4=60кВт!

electroavtosam.com.ua

Электродвигатель для автомобиля: будущее уже близко

Электрический двигатель уже давно занимает далеко не самое последнее место в списке предпочтений конструкторов, в том числе и в автомобилестроении. Совсем недавно все машины были укомплектованы только ДВС. Но попытки создания альтернативных моторов продолжались постоянно. Самым перспективным из них представляется именно электродвигатель для автомобиля. В статье рассматривается этот вид мотора и его особенности.

Немного истории

Изобретателем автомобильного электрического двигателя является Старлей. Совершил он свое открытие в 1888 году. В то время для создания тягового усилия использовались именно электрические провода. По коэффициенту полезного действия такой механизм значительно опережал моторы внутреннего сгорания. Однако в начале двадцатого века решили отказаться от таких, казалось бы, выгодных агрегатов, так как не решалась проблема ограниченного запаса хода. Ввиду того что необходимы были переезды на значительные расстояния, а электродвигатель для автомобиля этого предоставить не мог, он был полностью вытеснен двигателями внутреннего сгорания. Какое-то время разработками в этой области были заняты только отдельные любители-энтузиасты, но в эпоху стремительно развивающегося технического прогресса об этом моторе снова вспомнили, усовершенствовали его и даже запустили в серийное производство. Правда, пока только небольшими партиями. Сегодня такие автомобили стоят очень дорого, но актуальность и насущная необходимость в них день ото дня только возрастает.

Принцип работы

Электродвигатель для автомобиля работает на основе электромагнитной индукции. Это понятие связано с появлением ЭДС в замкнутом контуре и с изменением в нем магнитного потока. Таким образом, электроэнергия превращается в механическую, благодаря которой и происходит движение транспортного средства.

Тяговый электродвигатель для автомобиля питается от источника постоянного тока. Батареи на выходе образуют от 96 до 192 Вольт. Для образования электродвижущей силы такого напряжения бывает достаточно.

Автомобили с электродвигателем от машин с ДВС еще отличает прямое соединение с колесом, благодаря чему управляемость транспортного средства намного улучшается. Самые современные на сегодняшний день модели, работающие на переменном токе, могут подзаряжаться в процессе торможения, что увеличивает их пробег до 20 %.

В остальном электродвигатель для автомобиля фактически ничем не отличается от стандартного, с установленным ДВС. В нем находится рабочий орган, соединяющийся с колесом. Когда подается электричество, обмотка действует на ротор, который начинает вращательные движения из-за ЭДС. Это передается всем остальным рабочим органам. Заряжаться такой двигатель может разными способами, в зависимости от сборки.

Аккумулятор

Электрический мотор заряжается от батареи. Из-за огромной стоимости аккумуляторов на дорогах таких машин сегодня очень мало.

Одним из видов батарей, являющихся наиболее дешевыми, можно назвать свинцово-кислотные. Кроме низкой стоимости, преимуществом этого вида стала возможность их вторичной переработки. Другой вариант, никель-металлгибридный, стоит дороже, но и производительность его значительно выше.

Оптимальными считаются литий-ионные аккумуляторы, которые, конечно, являются и самыми дорогими. Но они имеют способность хорошо держать заряд и при этом небольшие размеры.

Актуальные электродвижки

Интересными вариантами сегодня являются электродвигатели гибридных автомобилей, которые могут заменяться на обычные, внутреннего сгорания. Конечно, цена таких машин является очень высокой. Но именно их можно назвать теми, у которых давняя проблема недостающего запаса хода успешно была решена.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что уже в недалеком будущем электродвигатели неизбежно займут свое достойное место в производстве автотранспортных средств. Перед многими отечественными автолюбителями сегодня стоит желанная цель создать электродвигатель для автомобиля своими руками. Оказывается, это не такая уж и недостижимая мечта. За основу может быть взята любая машина, и даже «Ока».

fb.ru

Двигатель электромобиля – разновидности и принцип работы

Экологичные автомобили, будь-то «чистые» электромобили или плагин-гибриды объединяет наличие электродвигателя, в качестве основной движущей силы. Работа современного электрического двигателя основана на принципе электромагнитной индукции, в базе которого лежит выработка электродвижущей силы в замкнутом контуре с изменением магнитного потока. Технология не нова, однако современные достижения науки и техники позволили развить ее до невероятных высот. Немалую роль в этом сыграла и возросшая в десятки раз мощность и емкость аккумуляторных батарей, которые выполняют роль топливного бака в современных электрических и гибридных автомобилях.

Электромобиль Nissan Leaf в «разрезе»: батарея с электродвигателем

Тем не менее, нельзя со 100% уверенностью утверждать, что все электродвигатели одинаковы. Многие ошибочно считают электродвигатель довольно простой установкой, однако стоит, к примеру, учитывать тот факт, что в отличии от ДВС, у электрического двигателя практически 90% КПД выделяемой энергии идет на создание крутящего момента. Согласитесь, что подобную мощность необходимо обуздать и уметь с ней обращаться, а для этого нужно знать некоторые нюансы о работе и разновидностях электрических двигателей.

Электродвигатели – особенности эксплуатации и принцип работы

К главным особенностям электрического двигателя относится несколько важных характеристик:

1. Крутящий момент мотора достигает своего максимума сразу при включении, таким образом, электромобили не требуют наличия характерных для ДВС стартеров и сцеплений.
2. Работа агрегата на обширном числе оборотов, позволяет электромобилю обходиться без коробки переключения передач. Для изменения стороны вращения двигателя (включение заднего хода) достаточно поменять полярности.

Электродвигатель Nissan Leaf

Однако все понимают, что стартовать на электромобиле со всего потенциала крутящего момента, который гораздо мощнее многих автомобилей с ДВС, никто не будет. По меньшей мере, это небезопасно, и что немаловажно это влечет неэффективный расход заряда батарей. Поэтому традиционно электродвигатели должны отвечать следующим требованиям:

• иметь безопасное и удобное для эксплуатации строение;
• обладать гарантией длительной эксплуатации;
• иметь компактные габариты.

Как уже упоминалось, работа современного электродвигателя основана на давно известном принципе электромагнитной индукции. Традиционно агрегат состоит из недвижимого элемента – статора, и крутящегося – ротора. Статор имеет ряд обмоток на которые поступает электрический ток, что приводит к появлению магнитного поля, при котором ротор начинает свое движение. Скоростные показатели ротора определяются частотой, с которой происходит переключение тока с одной обмотки статора на другую.

Двигатели для электромобилей – разновидности и классификация

В современных автомобилях с электрической тягой серийного производства наиболее часто используют три типа электрических двигателей.

Асинхронные двигатели. Моторы непостоянного тока, в которых скорость вращения ротора различается с потенциалом напряжения магнитного поля, созданным источником питания. Различают одно, двух и трехфазные агрегаты асинхронного типа.

Асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока Tesla Model S

Синхронные двигатели. Электромотор, работающий на переменном токе, с движением ротора полностью симметричным электромагнитному полю. Подобные электродвигатели используют при повышенных мощностях. Различают шаговые и вентильные синхронные электродвигатели. Для первых характерно точное расположение ротора с подачей питания на конкретную обмотку, а чтобы изменить положение ротора, напряжение между обмотками необходимо перенаправить. Для второго типа агрегатов характерно питание от полупроводниковых составляющих.

Синхронный электродвигатель с постоянным магнитом Mitsubishi i-MiEV

Двигатель-колесо. Тип электромотора сила напряжения и крутящий момент которого рассчитан на конкретное колесо. Данный тип электропривода часто используется в плагин-гибридных автомобилях в рабочем тандеме с двигателем внутреннего сгорания. Агрегат может устанавливаться непосредственно в колесо, однако современные электромобили все больше отходят от такого расположения мотора, поскольку это увеличивает удельный вес шасси и снижает управляемость. Более рационально стало использовать двигатель в качестве полноценного привода для вращения колеса.

Двигатель-колесо

Что касается регулировок управления электродвигателя, то за преобразование постоянного тока от аккумуляторных батарей в трехфазный переменный – отвечает инвертор.Трансмиссия – выполняющая роль сцепления и коробки передач, зачастую представлена одноступенчатым зубчатым редуктором.Остальные параметры работы электродвигателя регулируют электронная система управления, которая индивидуальна для каждой марки электрокара или гибрида.

Видео как работает электродвигатель и другие механизмы электромобиля на примере Tesla Model S

Хотелось бы подчеркнуть, что представленная классификация и система работы электродвигателей далеко не финальная. Стремительное развитие отрасли эко автомобилей только входит в начальную стадию, поэтому кардинального изменения принципа работы, мощности, строения электромоторов можно ожидать уже в ближайшее время.

Какие электродвигатели используются в гибридных и плагин-гибридных автомобилях

Гибридные автомобили имеют собственную специфику использования электромоторов. Во многом электродвигатель гибрида выполняет роль вспомогательного элемента, повышающего мощность основного двигателя внутреннего сгорания и снижающего уровень потребления топлива.

Электродвигатели используемые в гибридах можно разделить на несколько разновидностей:

• Встроенная помощь мотору. Электродвигатель который берет на себя часть усилий по созданию крутящего момента при движении.
• Встроенный генератор стартера. Электродвигатель, который только приводит автомобиль в движение.
• Старт/стоп двигатель. Электродвигательная система, которая отключает основной ДВС при остановке и мгновенно запускает его при начале движения.

Кроме указанных подвидов классифицируют три типа использования электродвигателя:

• Параллельной работы. В данном типе электродвигатель питается от батарей, а ДВС от топливного бака. Обе категории двигателей создают крутящий момент для движения автомобиля.
• Последовательной работы. Заведенный двигатель внутреннего сгорания включает генератор, который или заводит электродвигатель или подзаряжает аккумуляторный блок.
• Параллельно-последовательной работы. Данный тип гибридного двигателя соединяет электромотор, генератор, ДВС и колеса редуктором.

По большей части в гибридах используется принцип параллельной работы электродвигателя и ДВС. Его применяют также в подключаемых гибридах (плагин-гибридах), в которых по мере истечения заряда аккумуляторных батарей подключается ДВС малой мощности, работа которого в направлена на восполнение заряда АКБ.

Видео работы новой гибридной системы плагин-гибрида Toyota Prius

Преимущества и недостатки использования электродвигателей

Как и любой двигатель, электромотор в электромобиле имеет собственные плюсы и минусы использования. Для понимания данных особенностей электромоторов приведем таблицу:

Преимущества Недостатки

Небольшие габариты и малый вес. Максимальный крутящий момент доступен с момента включения (при нулевых оборотах) двигателя. Высокая, фактически ничем не ограниченная производительность. Возможность использования рекуперативной энергии. Экологически чистая работа. Минимум движущихся деталей требующих замены или ремонта. Отсутствие необходимости в КПП.	Зависим от настроек программного обеспечения, питания и производительности аккумуляторных батарей.

Будущие перспективы электродвигателя в автомобилях

Говорить о перспективах, при активном использовании электродвигателей в автомобилях, уже не разумно. Сейчас можно говорить только о происходящих и грядущих улучшениях электромоторов.

Сам электродвигатель, это достаточно совершенное устройство, апгрейд которого происходит исключительно в зависимости от потенциала использования. Ближайшие тенденции по улучшению электродвигателя направлены в сторону уменьшения размеров и массы, с сохранением и увеличением производительности.

Гораздо больше работы проводится по улучшению источников энергии для электродвигателя, а точнее аккумуляторных батарей. Их также стараются сделать меньше и легче, увеличивая объем, отдачу энергии, но при этом снижая время на подзарядку. Работа над АКБ устанавливаемых на электромобили, сейчас наиболее приоритетная в отрасли производства электромобилей, гибридных и плагин-гибридных авто.

Автор: hevcars.com.ua

Еще интересное пишут по теме

HEVCARS 🔌 Автор

Читайте самые интересные новости и статьи о электрокарах в Telegram и Facebook!

hevcars.com.ua

Мотор-колесо для электромобиля

Мотор-колесо для электромобиля становится все более популярным элементом компоновки электротранспорта. Узнайте больше, как это работает в действующих моделях.

Недавно презентованный отечественный электромобиль El Panda имеет не один, а 4 двигателя, выполненных в виде мотор-колеса. Хотя такая конструкция и выглядит прорывной технологией,  на самом деле идея двигателей, заключенных в колесо, далеко не нова. На автомобиле Lohner-Porsche 1900 года выпуска уже стояло мотор-колесо, хотя, конечно и не такое совершенное как нынешние.

Купить такой двигатель в каком-нибудь китайском магазине тоже не составляет особого труда. Да и стоимость их достаточно приемлема.

Проблема заключается в управлении такими двигателями и совместимости их с уже разработанными моделями электромобилей.  Поставить электродвигатель на любой автомобиль вместо бензинового проще, так как не нужно переделывать всю конструкцию. Тяжелые мотор-колеса увеличивают неподрессоренную массу, хотя и освобождают место под капотом для размещения батареи.

Поэтому до настоящего времени такие двигатели ставят, в основном, на небольшие легкие городские электромобили, которыми легко управлять на гладкой дороге.  Кстати, перспективная российская Панда как раз к таким и относится.

Мощные мотор-колеса

Лидерами в разработке колесных двигателей, пожалуй, можно считать компании Michelen и Protean. Если первая уже давно производит такие колеса, мощностью 15 кВт каждое, то вторая занимается серьезными исследованиями в этой области.

Примером может служить электромобиль-внедорожник Ford F 150, на который еще в 2008 году Protean поставила 4 мотор-колеса мощностью в 100 л.с. каждое! Правда, вес одного колеса составлял 31 кг, зато оно в себя включало и тормозную систему и активную подвеску. Активная подвеска позволяет за доли секунды регулировать колебания, которые возникают при движении. Достигается это за счет электрических сигналов от контроллера.

Благодаря тому, что целый ряд блоков автомобиля становятся ненужными – трансмиссия, подвеска, сцепление – управление становится более быстрым и точным, ведь теперь не требуется передавать усилия через посредников.

Экономия энергии электромобиля

Конструкция электромобиля с мотор-колесами позволяет значительно экономить заряд батареи:

• Во-первых, энергия поступает непосредственно на колесо, в отличие от классической компоновки двигателя.
• Во-вторых, используется рекуперативное торможение, или рекуперация, позволяющее возвращать энергию торможения обратно в батарею.

Все это позволяет экономить до 20% энергии, а значит и подзарядку батарей можно производить реже. Главной задачей современных мотор-колес является максимальная совместимость с уже имеющимися конструкциями автомобилей. В идеале в обычный кузов должен встраиваться блок управления, а обычные колеса меняются на моторы. Но, конечно, пока такая совместимость остается только в мечтах.

hifak.ru

---

• 
  Альтернативні види палива
• 
  Разъем рхх
• 
  Защита колесных арок универсальная
• 
  Расшифровка аукционных листов
• 
  Проверка стробоскопа
• 
  Как без рывков переключать передачи
• 
  Как сделать ярче ближний свет на ваз 2109
• 
  Логотип 2в класс
• 
  Феррари город
• 
  Как проверить на камазе гидромуфту
• 
  Как тонировать фары пленкой