Электромобиль своими руками, общие принципы электромобиле строения. Двигатель для электромобиля
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
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:
- Крутящий момент мотора достигает своего максимума сразу при включении, таким образом, электромобили не требуют наличия характерных для ДВС стартеров и сцеплений.
- 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:
|
|
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
Как легко сделать электромобиль своими руками
Ответы на все вопросы
Имея электромобиль, Вы в первую очередь, сэкономите деньги на топливе, что просто великолепно для окружающей среды. Спешим Вас порадовать,что построить электромобиль своими руками можно даже используя самую обычную машину.Предлагаем Вам ряд инструкций,которым необходимо придерживаться для того, чтобы создать электромобиль своими руками.
Шаг 1: Выбрать автомобиль, из которого будете делать электромобиль своими руками
Лучше всего выбрать распространенную марку, этим Вы облегчите себе доступ к многочисленным запчастям (а они обязательно понадобятся). Простота конструкции претендентов при выборе, в таком случае, приветствуется (чем проще – тем лучше). Еще одна немаловажная деталь – это вес будущего электромобиля, который вы будете создавать своими руками. Нужно помнить, что наше будущее авто солидно прибавит в весе благодаря аккумулятору. Самым оптимальным вариантом для построения электромобиля своими руками считаются — кабриолеты или автомобили до 2 тонн.Если Вы хотите, чтобы будущий электромобиль хорошо набирал скорость, ищите хорошо обтекаемый, имеющий правильные аэродинамические формы автомобиль для минимального сопротивления (как вариант, дополнительную оптикаемость можно создать позже своими руками отдельно). Излишнее сопротивление ветру, как правило, забирет у Вашего электромобиля от 10 до 20 км пробега или от 8,0 до 16.1 км/ч скорости.Для электромобилей в целом, не нужна коробка переключения передач, так как способность ехать вперед и назад осуществляется при помощи контроллера.Электромобиль, который Вы собираетесь сделать своими руками, должен также иметь достаточно места для электрических батарей, обеспечивающих достаточным напряжением питанием двигатель. Так же стоит помнить, что при его создании нужно учесть возможность иметь постоянный доступ к батареям для легкого их обслуживания своими руками. Не забудьте также, что равномерное размещение батарей по автомобильному пространству на прямую отвечает за устойчивость Вашего электромобиля.
Видео: Как сделать электромобиль своими руками
Шаг 2: Выберите двигатель для Вашего электромобиля, который вы можете компоновать по своему усмотрению устанавливая его своими руками
Найти необходимое, не требует профессионального уровня знаний. Двигатель постоянного тока является стандартным мотором для создания почти всех электромобилей. Достаточно даже будет найти такой мотор в подержанном состоянии и восстановить его. Задача эта вполне проста (что необходимо сделать своими руками, так это разобрать корпус , очистить и обезжирить электродвигатель , а затем восстановить все его разъемы).
Шаг 3: Покупка аккумулятора для электромобиля
Перед началом сборки электромобиля, Вам понадобится основная и резервная батареи. Искать нужно гелиево-элементный аккумулятор, который представляет собой тип регулируемых свинцово-кислотных батарей, содержащий загущенный электролит. Такие герметичные (без ревизионные) аккумуляторы не требуют дополнительного подливания своими руками дистилированной воды в ячейки аккумулятора будущего электромобиля. Это представляет собой герметичный аккумулятор с предохранительным клапаном сброса давления. Покупая, Вы можете объяснить продавцу для каких целей имеено Вам понадобится батарея.Более дорогой вариант — приобрести литий-ионные аккумуляторы. Нужно сказать, что они достаточно дорогие, имеют разнообразное напряжение, но такой вариант позволяет приобрести практически одну батарею вместо комплектации ряда более мелких. Ведь чтобы такой батарее потянуть большой автомобиль с пассажирами и проехать приличное расстояние — потребуется в общем 72 вольт и от 40 до 60 ампер часов. Если вы хотите чтобы автомобиль развивал до 64 км/ч, то лучше брать 144 вольт и около 80 ампер часов. Хотя, многие автостроители желающие создать электромобиль своими руками, приобретают именно литий-ионные батареи .
Шаг 4: Снимаем старый двигатель своими руками
Вам будет необходима кран балка и набор ключей, чтобы помочь вам удалить ДВС и старые запчасти от автомобиля. Если старые и заржавевшие болты плохо откручиваются – используйте жидкий ключ (он есть во всех автомагазинах).Вынимаем двигатель и все остальное, что нам не понадобится для работы в связке с электромотором: бак, выхлопная система, радиатор и т. д.Был или не было гидроусилителя руля в Вашем будущем электромобиле который Вы создаете своими руками не столь важно, так как всегда можно установить электро усилитель руля как дополнительную опцию.
Шаг 5: Устанавливаем электродвигатель и батарею на место старого блока
Здесь можно повторно использовать опоры коробки передач. Электродвигатель соединяем с коробкой передач и подпираем домкратом, измеряем разницу между старыми крепежными болтами двигателя и электрического двигателя и устанавливаем его.Вы можете сделать и смонтировать совершенно новое крепление, но гораздо проще использовать оригинальное крепление двигателя так как оно имеет демпферы, встроенные в него, чтобы избежать динамических нагрузок двигателя. Это уменьшает вибрацию и дребезжание, когда двигатель ускоряется или замедляется.Еще вам потребуется переходная пластина для соединения трансмиссии нашего электрического двигателя и муфты (специально созданных для сопряжения маховика двигателя и карданного вала к трансмиссии).Лучше всего привезти двигатель и коробку передач в мастерскую и использовать простой кусок картона чтобы измерить расстояние между отверстиями болтов на одной стороне и болтов электрического двигателя на другой.
Разместите электродвигатель внутри передней части автомобиля и подключите контроллер. Контроллер, как правило, может быть на 72 вольт (как контроллер на любых авто для гольфа, к примеру). Однако если вы хотите 144 вольтный контроллер, вам нужно будет найти сайты, которые их продают специально для электромобилей.Установите аккумулятор ( используя крепежи для батареи). Подключите мотор и батарею к контроллеру.
Шаг 6: Установка солнечных панелей электромобиля своими руками
Установка солнечных панелей будет использоваться в качестве пассивной энергии для резервного накопления батареи. Места им выбирают очень разнообразные. Естественно, стоит размещать их в местах на электромобиле с хорошим доступом солнечных лучей (встречается, когда мастера создавая электромобиль своими руками размещают их даже на зеркалах поворотников). А почему бы и нет?
Шаг 7: Подключаем зажигание к стартеру
Стартер активирует мотор при повороте ключа. Это будет действовать таким же образом , как действует приведенный в действие замок зажигания. Вам нужно будет перепаять зажигание так, чтобы он включал стартер электромобиля. Чтобы сделать это, подключите провода к электро системе автомобиля и блоку предохранителей. Также вам понадобится шагомер, который подключается к дроссельной заслонке и тросу педали газа. Этот провод подключенный к контроллеру и дает ему сигнал, когда пора начинать движение электромобиля. Это достаточно важная деталь, которая может понадобиться при создании электромобиля своими руками.
Шаг 8: Просто купить набор для преобразования простого автомобиля в электромобиль
А не покупать все части по отдельности. Вы можете приобрести набор для преобразования обычного авто в электромобиль своими руками. Он будет иметь все необходимые компоненты, и они на 100% будут предназначены для совместной работы. Однако такие наборы, как правило, не являются универсальными для всех автомобилей. Вам все еще нужно будет изготовить много элементов, в случае, если комплект не подошел для вашего авто.
Сохранить
avtoklan.com
Электромоторы | Сайт об электромобилях
| Perm-Motor PMG-132 | DC | 72 | 7.2 | 20.5 | 14.5 | 38.5 | 3480 | 11 | 1000 | |
| LEMCO LEM-200 | DC | 48 | 4.3 | 14.2 | 17.2 | 57 | 2880 | 11 | 1800 | Brushless Etek | AC | 36 | 3.6 | 13.6 | 10.8 | 40.9 | 2520 | 10.2 | 430 | цена контроллера на 24-36В 470USD |
| Perm-Motor PMS-156 | AC | 96 | 21.3 | 33.9 | 46 | 73.2 | 6000 | 25.4 | ? | может поставляться с контроллером и редуктором |
| ADC #203-06-4001A | DC | 120 | 16.3 | 23.95 | 28.0 | 45.3 | 6500 | 66.5 | 1450 | версия с двумя шпинделями |
| ADC FB1-4001 | DC | 144 | 21.5 | 34.2 | 36.8 | 81.9 | 6000 | 66.5 | 1700 | - |
| Golden Motor HPM3000B | DC | 48/72 | 3 | 10 | 6 | 25 | 5000 | 8 | 429 | 2 типа вала: шпоночный паз и шлицевый вал 2 типа охлаждения: воздушное и жидкостное. Контроллер VEC200 стоит 323$ |
| Golden Motor HPM5000B | DC | 48/72/96 | 5 | 14 | 10 | 24 | 6000 | 11 | 655 | 2 типа вала: шпоночный паз и шлицевый вал 2 типа охлаждения: воздушное и жидкостное. Контроллер VEC300 стоит 551$ |
| Golden Motor HPM-10KW | DC | 48/72/96/120 | 10 | 30 | 20 | 60 | 6000 | 17 | 1095 | 2 типа вала: шпоночный паз и шлицевый вал 2 типа охлаждения: воздушное и жидкостное. Контроллер HPC500 стоит 804$ |
| Golden Motor HPM-20KW | DC | 72/96/120 | 20 | 80 | 50 | 160 | 5000 | 39 | 2606 | вал: шпоночный паз, тип охлаждения: жидкостное. Контроллер HPC700 стоит 1236$ |
- U - Напряжение
- Nном - Номинальная мощность
- Mном - Номинальный крутящий момент
- Nмакс - Максимальная мощность
- Mмакс - Максимальный крутящий момент
- RPM - Скорость вращения шпинделя
Copyright © Дмитрий Спицын, 2007-2017.
sdisle.com
Двигатель электрический для электромобиля, прошлое, настоящее и будущее
Где применяется электрический автомобильный двигатель
Содержание статьи
Электродвигатель для автомобиля, в качестве тягового устройства применялся на автомобилях (вернее на их прототипах), еще раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Однако на сегодняшний день автомобильные электрические машины (именно так они правильно называются), применяются на электромобилях, работающих исключительно на аккумуляторах или других накопителях электрической энергии, а также на гибридных автомобилях.
Гибридные автомобили называются так, потому, что в них есть и двигатель внутреннего сгорания (ДВС), и аккумуляторная батарея.
История создания
Первая, можно сказать лабораторная, модель-прототип электромобиля была создана почти 200 лет назад. Известно, что в 1828 году венгерский изобретатель Джедлик продемонстрировал тележку, которая двигалась за счет электрической энергии. Но этот образец только показал принцип электрической тяги. Ведь настоящий электродвигатель постоянного тока, способный работать достаточно долго, был изобретен в 1833 году физиком из Великобритании Уильямом Стёрдженом. В 1835 году в Голландии Кристофер Беккер и Стратин Гронинген построили первый электромобиль. Конечно, он был несовершенен и в серийное производство не пошел.
Первый патент на электрический двигатель был получен в 1837 году Томасом Дэвенпортом, именно с этого времени можно сказать, что началось строительство электромобилей. Проблема электромобилей того времени была в очень небольшом заряде тогдашних аккумуляторов. Эту проблему пытались решить американец Томас Давенпорт и голландец Роберт Андерсон, которые создали автомобиль, двигающийся за счет электричества от одноразовых гальванических элементов в 1842 году.
Больших успехов в использовании электрической энергии для тяги достигли в 19-том веке железнодорожники. Уже в 1847 году в Питсбурге (США) работал локомотив (можно назвать его первым электровозом), который получал электричество по рельсам. Аккумуляторы были очень ненадежные и с очень небольшим ресурсом, да и энергии они запасали мало. И только улучшение рабочих характеристик аккумуляторных батарей решило проблему использования электромобилей. Нужно отметить, что первый рекорд скорости превышающей 100 км/час был зафиксирован именно электромобилем.
Так в 1899 году бельгиец Камиль Женатци на электромобиле «La Jamais Contente» разогнался до 105,882 км/ч. Как видно на рисунке (слева) этот электромобиль на резиновом ходу (на пневматических шинах), это тоже было новшеством на тот момент.
Немногим раньше в Лондоне было запущено движение электрических омнибусов (тогдашних автобусов) благодаря Ральфу Уорду. В это же время в Нью-Йорке начали работать такси на электротяге, стали выпускаться электровелосипеды и многие другие подвижные единицы на электричестве. В России они (электромобили, точнее омнибусы) появились в 1901 году (фото справа) разработки инженера Романова. Уже в 1902 году заводом «Дукс» в Москве выпускался электромобиль для частного использования (фото слева).
Напомним, что только в 1878 году Николаусом Отто был запущен в серию четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, который можно было устанавливать на автомобиль. Он с некоторыми доработками служит «верой и правдой» автомобилистам и по сей день.
Да, двигатель Отто и резкое падение цен на нефть, из которой получают бензин, вытеснило электромобили почти на 100 лет с рынка, но они вновь завоевывают себе «место под солнцем», тесня классические ДВС. Все это благодаря тому, что электромобили практически бесшумны, экологически безвредны и экономически выгодны в эксплуатации. Нужно напомнить, что КПД электродвигателя высокий и составляет (85…95 %), да и электричество дешевеет. Если его (электричество) получать при помощи солнечных батарей или ветрогенераторов, то эксплуатация электромобиля получается почти бесплатной.
На сегодняшний день доля электромобилей среди всего автопарка составляет около 1%, но это пока. За последние 2 года количество продаж электрокаров увеличилось на 45%. Осталось только подождать, когда бензиновые и дизельные автомобили потихоньку сойдут с рынка.
Принцип работы электромобиля
Классическая схема электромобиля представлена на рисунке справа. Аккумуляторы расположенные здесь вдоль кузова отдают свою энергию через устройство управления (УУ) электродвигателю (ЭД), а он вращает колеса. Но эта компоновка далека от совершенства. Дело в том, что электропривод имеет очень важное преимущество перед любыми другими типами приводов – рекуперация. Рекуперация, это преобразование энергии движения в электрическую. Все мы с вами знаем, что энергия никуда не исчезает, она может только преобразовываться из одного вида в другой. Так вот, энергия движения (кинетическая энергия) при торможении автомобиля преобразуется в тепловую. Мы с вами просто нагреваем тормозные колодки, и это тепло отдаем атмосфере. То есть, по сути дела выбрасываем эту энергию. В электромобилях и в гибридах мы можем большую часть кинетики преобразовать в электричество и опять накопить его в аккумуляторе.
Гибридные автомобили всегда имеют кроме аккумулятора и двигатель внутреннего сгорания. Зачем? Для того чтобы удлинить расстояние езды на электромобиле. Дело в том, что даже современные аккумуляторы могут накопить энергии на 100, ну максимум на 200 километров пробега. Согласитесь, что это совсем немного. При использовании ДВС, в качестве дополнительного источника энергии можно удлинить путь до 800, а иногда и до 1000 километров без подзарядки аккумулятора и без дозаправки бензином или дизельным топливом.
Как правило, на авто такого типа (гибридных автомобилях) нет прямого воздействия двигателя на ведущие колеса. ДВС вращает генератор, который вырабатывает электрическую энергию, и уже эта энергия подается на электродвигатели либо на накопители энергии, если автомобиль едет по инерции или стоит (на светофоре, например). Накопителями энергии могут быть не только аккумуляторы, в последнее время все большей популярностью пользуются суперконденсаторы.
Двигатель на гибридных автомобилях может быть подключен к генератору, который вырабатывает электричество. Электричество это можно использовать для разгона (его обычно не хватает, аккумулятор плохо отдает электроэнергию на старте), или для зарядки аккумулятора, если авто на выбеге или стоянке. Крайне редко ДВС не подключен к генератору. При такой схеме ДВС помогает электродвигателю разгонять автомобиль.Где же экономия? Все дело в том, что при любой схеме подключения ДВС и электродвигателя, двигатель внутреннего сгорания всегда работает в номинальном режиме. В котором достигается максимальная экономия. КПД у ДВС всегда указывается для номинального режима и он колеблется от 36 до 42. Для малых оборотов этот КПД не превышает 7…10%.
Существует и более сложные системы. Вот, например, как взаимодействуют детали в современном гибридном автомобиле «Тойота Приус». Здесь ДВС может работать на генератор, а может и помогать вращать ведущие колеса через планетарный механизм. При торможении, мотор/генератор (MG2) преобразует кинетическую энергию в электрическую, заряжая аккумулятор. В результате чего достигается неплохая экономия. Да это сложно, но это того стоит. Расход у Тойоты-Приус около 3-х литров бензина на 100 километров.
Устройство тягового электродвигателя автомобиля
Устройство электродвигателя автомобиля зависит, от многих факторов. Электродвигатели для электромобилей могут быть как постоянного, так и переменного тока. В последнее время на машину такого типа ставят только двигатель переменного тока (синхронный или асинхронный). Первые электромоторы для автомобилей были, конечно, постоянного тока. Это и логично, потому как аккумулятор выдает постоянный ток, и двигатель электрический также постоянного тока. Их применяют и сейчас, но уже гораздо реже. Однако, все не так просто, как кажется на первый взгляд. Электродвигатели переменного тока гораздо экономичнее и надежнее. Выглядеть они могут точно так же как и электродвигатели постоянного тока. Разные типы электродвигателей имеют различную маркировку. AC – говорит о том, что этот двигатель переменного тока, DC – постоянного.
Принцип работы любого электродвигателя состоит во взаимодействии магнитных полей. Еще Фарадей на заре электричества заметил, что если проводник, по которому течет ток, поместить в постоянное магнитное поле, то этот проводник стремится вырваться из этого поля отклоняясь в ту или иную сторону в зависимости от направления движения тока. Если этих проводников много, и магнитное поле сильное, то и работа такого двигателя постоянного тока будет соответствующей.
В каждом электродвигателе есть ротор (его иногда называют якорь) и статор (его еще называют индуктором). Ротором является вращающееся часть, статором – не вращающееся (стационарная). И ротор и статор имеют обмотки состоящие из отдельных проводников. Для подачи электрического тока на вращающуюся часть двигателя существует коллектор (набор медных пластин собранных в цилиндр). От статора на коллектор ток передается при помощи специальных щеток. Взаимодействие магнитных полей заставляет ротор совершать вращение.
Электродвигатели переменного тока работают несколько по-другому. Статор создает магнитное поле, которое само вращается. Оно (поле) может увлекать за собой стальные предметы, то есть заставлять вращаться ротор. По этой причине на роторе обмотка не нужна. Но в этом случае скорость вращения ротора будет отставать от скорости вращения магнитного поля статора. Такие электродвигатели нарываются асинхронными.
Для того, чтобы точно знать с какой частотой вращается ротор и регулировать эту частоту, необходимо на роторе разместить электрическую обмотку. Такие электродвигатели называются синхронными. Но вновь появляется слабое звено электродвигателя – коллектор. Щетки изнашиваются и их нужно менять. Асинхронные двигатели в обслуживании не нуждаются.
На рисунке представлено два вида синхронных двигателей (с явными и неявными полюсами). Повторимся, что асинхронный двигатель отличается лишь тем, что на якоре нет обмотки.
При работе каждый электродвигатель нагревается. По этой причине тема охлаждения электрических машин очень важна. Система охлаждения может быть автономная и принудительная. На электродвигателях большегрузных автомобилей, например БелАЗ, охлаждение принудительное (воздух для охлаждения подается специальным вентилятором). У машин малого класса и легковых, на самом двигателе есть крыльчатка, которая продувает воздух через двигатель, тем самым охлаждая его.
Характеристики электродвигателей автомобильных
Характеристика электродвигателя, это соотношение его параметров к его цене. Лучше всего это представить в табличной форме. В таблице представлены популярные электродвигатели как постоянного DC, так и переменного AC тока. Напряжение у некоторых двигателей имеет несколько значений, это значит, что они способны работать на всех указанных напряжениях. Мощность N указана номинальная. Вращающий момент M, тоже при номинальном режиме работы. Частота вращения указана как максимально допустимая.
Характеристики электрического двигателя автомобиля невозможно сравнивать спонтанно. Для каждого конкретного случая, для определенного автомобиля, может быть разработан свой, оригинальный электродвигатель. Но электродвигатель переменного тока, а он здесь представлен один, явно отличается в лучшую сторону, от электродвигателей постоянного тока той же мощности, хотя бы по соотношению цены и вырабатываемой мощности (AC – 10.7 $/кВт, DC – 450 $/кВт).
Перспективы развития
Внедрение синхронных и асинхронных двигателей на автомобилях тормозилось медленным развитием электроники способной контролировать процессы в этих самых двигателя. Теперь эти барьеры снимаются, электроника становится надежной и относительно дешевой. По этой причине в скором времени электродвигатели переменного тока на электромобилях скорее всего будут внедряться практически повсеместно.
Изобретение новых конструкционных материалов позволяет повышать надежность и долговечность электродвигателей.
Что касается электромобилей в целом, то за ними большое будущее.
znayauto.ru
Как работает электромобиль. » Хабстаб
В последнее время информацию об электромобилях все чаще можно увидеть в СМИ и на это есть ряд причин. Электромобили меньше загрязняют атмосферу чем аналогичные автомобили с бензиновым двигателем. Они приводятся в движение с помощью электрических моторов и внешне мало отличается от своих бензиновых братьев. В большинстве случаев электромобили создаются путем доработки автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), такой случай мы и рассмотрим . Единственное, что выдает электромобиль при движении — это тишина. Если заглянуть под капот, то у автомобилей с ДВС и электромобилей достаточно различий. Двигатель электромобиля получает питание от контроллера, который подключен к аккумуляторным батареям.Один из электромобилей начал свою жизнь в 1994 году как бензиновый и назывался Geo Prism. Давайте рассмотрим изменения, которые произвели инженеры, чтобы сделать из классического автомобиля с ДВС электромобиль.Был удален бензиновый двигатель вместе с глушителем, катализатором, выхлопной трубой, бензобаком и сцепление.Осталась коробка передач с постоянно включенной второй передачей, которая соединялась с двигателем переменного тока с помощью адаптера.Пятьдесят 12 вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов размещаются в полу электромобиля, разделенном на два отсека по 25 штук, создающие напряжение 300 вольт.Были добавлены электродвигатели, для тех узлов, которые раньше приводились в движение от бензинового двигателя: водяной насос, насос гидроусилителя руля и кондиционера.Также был добавлен вакуумный насос, необходимый для работы тормозов.Переключатель коробки передач был заменен на двухпозиционный переключатель, имеющий положение вперед и назад.Для поддержания заданной температуры в салоне был добавлен небольшой электрический нагреватель.
Было добавлено зарядное устройство для подзарядки батареи, на самом деле этот автомобиль имеет две цепи зарядки от 120 вольт и от 240 вольт, а также панель для индуктивной зарядки — Magna.Датчик топлива был заменен вольтметром, который отслеживал напряжение на аккумуляторах.Остальные части машины остались без изменений и процесс вождения остался таким же.Давайте рассмотрим некоторые статистические моменты:- Максимальная скорость автомобиля может достигать 80 км/ч;
- Разгон до 60 км/ч за 15 секунд;
- Для подзарядки автомобиля после 80-километровой поездки необходима энергия 12 киловатт-часов;
- Вес батареи составляет около 500 кг;
- Срок службы батареи составляет 3–4 года;
Сердце электромобиля включает в себя:- Электродвигатели;
- Контроллер электродвигателей;
- Батареи;
Ранее мы рассмотрели работу контроллера постоянного напряжения, давайте рассмотрим работу контроллера переменного напряжения. Его задача заключается в создании трехфазного напряжения с частотой 60 Герц для питания моторов. Делает он это следующим образом, считывая данные с потенциометров и анализируя их, ШИМ контроллер генерирует сигнал определенной скважности. Этот сигнал, для усиления, поочередно подается на пару транзисторов. Далее, усиленный сигнал подается на одну из пар транзисторов, включенных по мостовой схеме. Подобный контроллер может питать двигатель мощностью до 50 киловатт.Электродвигатели и батареи.В электромобилях могут применяться двигатели постоянного и переменного тока:- Рабочее напряжение двигателей постоянного тока находится в диапозоне от 96 вольт до 192 вольт, многие двигатели были позаимствованы из электропогрузчиков;
- Рабочее напряжение двигателя переменного тока составляет в основном 240 вольт;
Существует как минимум шесть проблем связанных со свинцово-кислотными батареями:- Они тяжелые, типичная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея весит около полутоны;
- Они громоздки, автомобиль содержит 50 батарей, каждая размером 6x8x6 сантиметров;
- У них малая емкость, обычная свинцово-кислотная батарея может отдать от 12 до 15 киловатт-часов электроэнергии, которая позволит проехать автомобилю до 50 километров;
- Они медленно заряжаются, длительность процесса зарядки от 4 до 10 часов и зависит от емкости батареи и зарядного устройства;
- У них малый срок службы, от трех до четырех лет или 200 циклов заряда/разряда;
- Они дорого стоят, на рассмотренном нами автомобили стоимость батареи составляет около 2000$;
Электрический автомобиль Jon Mauney's включает в себя две системы зарядки, одна от сети 120 или 240 вольт, другая, так называемая зарядка Magna-Charge, применяемая в автомобиле GM — Saturn EV-1. Давайте рассмотрим каждую из них. Обычная система зарядки от 120 или 240 вольт обладает одним преимуществом — это доступность, везде можно найти розетку, чтобы зарядить автомобиль, а недостаток — это время зарядки. Обычно, ток бытовой розетки ограничивает 15 амперный автомат, таким образом, количество энергии, которое может получить автомобиль от сети равняется 1,5 киловатта в час. Для полной зарядки электромобиля Jon Mauney's потребуется от 10 до 12 часов.Подключении к сети с напряжением 240 вольт, позволит уменьшить время зарядки в 2 раза.В этом автомобиле заливная горловина была заменена на разъем для подключения зарядного устройства.Система зарядки Magna-Charge.Система зарядки Magna-Charge состоит из двух частей:- Зарядная станция установленная на стене дома;
- Система зарядки в багажнике электромобиля;
hubstub.ru
Как сделать электромобиль
Если вы найдете ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо.
Создание электромобиля — это прекрасная альтернатива машине с бензиновым двигателем. Современные технологии позволяют находить новые пути решения проблем, связанных с затратами на автомобильное топливо.
Потратив деньги только на составляющие элементы будущего электромобиля, в дальнейшем можно прекрасно экономить на топливе.
Кроме того, электромоторы экологически безопасны в отличие от обычных двигателей, которые при переработке бензина выделяют углекислый газ.
Стоит заметить, что уже практически каждая автомобильная компания выпускает автомобили на электрической тяге или гибридные авто. К примеру электромобили Renault от одноименной компании.
Но цена таких экологически чистых средств передвижения остается еще недоступной для многих автолюбителей, поэтому вопрос создания электромобиля своими руками, особенно для стран СНГ еще очень актуален.
Создаем электромобиль
Для создания электромобиля своими руками необходимо приобрести:
- Базовая модель автомобиля;
- Электрический двигатель;
- Аккумуляторы, корпусы для них и зарядку;
- Электропедаль газа, а также регулятор напряжения и синхронизаторы.
Базовая модель авто
Под базовой моделью автомобиля подразумевается любая машина, которая будет взята за основу при изготовлении электромобиля.
Так как в основе любого электромобиля лежит его легкость, на которую прямо пропорционально влияют габариты, материал из которого он изготовлен, то желательно за основу брать не большие автомобили.
Согласитесь, трудно будет из Toyota Land Cruiser Prado сделать электромобиль.
Хорошо для таких целей подойдут отечественные ВАЗ –ы, знаменитые запорожцы, Славута, ОКА.
Из зарубежных Fiat 126 и другие малолитражки до 2000 года выпуска.
Можно сделать и свой оригинальный кузов, но сложность работ и их дороговизна многих отталкивает от данной идеи.
Электродвигатель
Электродвигатель выбирают в зависимости от размеров автомобиля и варианта его подключения в машине.
Если подключать его к коробке передач, то электродвигатель даже с небольшой мощностью (5 – 7 К Ватт) сможет сдвинуть автомобиль с места.
При подключении через ведущий мост понадобиться более мощный электродвигатель. И чем выше габаритный вес машины, тем большей мощности должен быть будущий мотор.
Электродвигатель с минимальной мощностью, установленный на машине небольших габаритов, имеет скоростной лимит в 75-80 км/ч (при условии непосредственного подключения мотора к коробке передач).
Приобретая электродвигатель с большей мощностью, не нужно беспокоиться о дополнительных расходах электроэнергии. Эти затраты никак не зависят от пройденного километража и мощности электромотора.
ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Существуют ли автомобили с водородными двигателями?
Аккумулятор
При выборе аккумулятора лучше остановить свое внимание на энергоносители с литием.
Они могут использоваться без подзарядки в течение 5 часов беспрерывного движения на максимальной скорости в 80 км/ч.
Общий срок службы таких аккумуляторов в среднем достигает 5 лет. Литиевые энергоносители – это недешевый вариант.
Как менее дорогостоящую альтернативу можно выбрать свинцовые аккумуляторы. Такие энергоносители имеют меньший срок эксплуатации (в среднем 1-2 года) и разряжаются уже спустя час интенсивного движения.
Для того чтобы аккумуляторы не изнашивались так быстро, необходимо правильно подбирать их в соответствующем объеме.
Небольшие по размеру энергоносители выходят из строя раньше, так как они сильно изнашиваются, полностью разряжаясь в процессе движения. Поэтому лучше приобрести один большой аккумулятор с увеличенным ресурсом.
Система отопления
Если владелец электромобиля рассчитывает пользоваться им в холодное время года, необходимо продумать систему отопления.
Обогрев автомобиля с помощью электроэнергии двигателя-дело очень затратное. В этом случае зарядки аккумулятора не хватит даже на одну поездку.
Поэтому лучше установить бензиновый обогреватель или систему для подогрева кресел. Для всей остальной электротехники в салоне лучше приобрести отдельный энергоноситель.
Регулятор мощности
Очень важная деталь в электромобиле - это регулятор мощности, необходимый для регулировки тяги электродвигателя.
Самыми надежными считаются регуляторы американского производства. Ввиду ограниченности финансов можно приобрести его китайский аналог.
Регуляторы выбирают в зависимости от мощности силы тока. Для каждодневных поездок подойдет стандартный регулятор на 150 вольт.
Также в электромобиль на место снятого генератора нужно вмонтировать преобразователь, выполняющий аналогичные функции.
Электромобили для детей
Конечно, можно сделать и электромобиль для своего ребенка, но стоит ли овчинка выделки? Ведь сейчас уже во всю продаются детские автомобили на аккумуляторах, которые красивые (а это важно для ребенка) и обладают достойными эксплуатационными характеристиками.
Решать каждому, но наверное проще купить электромобиль для детей, чем делать самому.
Затраты
Если рассматривать общую стоимость всех комплектующих электромобиля, в среднем выходит от 5000 до 8000 долларов. Но вложения в переоборудованный транспорт окупаются буквально через полтора—два года.
Поэтому, если есть желание и возможность, можно попробовать самому сделать электромобиль. Такие конструкции - это будущее для многих транспортных средств.
Если в статье есть видео и оно не проигрывается, выделите любое слово мышью, нажмите Ctrl+Enter, в появившееся окно введите любое слово и нажмите "ОТПРАВИТЬ". Спасибо.
ЭТО МОЖЕТ БЫТЬ ПОЛЕЗНЫМ:
ПОДЕЛИТЬСЯ НОВОСТЬЮ С ДРУЗЬЯМИ:
autotopik.ru
