Электродвигатель в машину: Электродвигатели для электромобилей

Содержание

Собственный электродвигатель на автомобиль изобрели в Казахстане: 14 Августа 2022, 12:49

ШЫМКЕНТ. КАЗИНФОРМ – Отечественной версией Tesla пользуются шымкентские водители. Экологически чистый мотор на удивление оказался достаточно простым в обслуживании и недорогим в производстве, передает МИА «Казинформ» со ссылкой на «Хабар 24».

Шымкентские последователи Илона Маска предлагают революционную идею для автомобилестроения. Первые прототипы новейшей конструкции электродвигателя бесшумны, безвредны для экологии, заряжаются очень быстро. Автолюбители уже оценили преимущества изобретения. Полной зарядки электродвигателя хватает на 300 км.

Нурсултан и Ерлан встретились год назад. Вместе открыли центр сборки автомобилей. Единомышленники уже реализовали несколько рациональных решений, даже сумели наладить выпуск собственных запчастей, вместо привозных – импортных.

«Мы разработали собственный контроллер и оборудование для зарядки электродвигателей. Скоро все запатентуем и запустим в массовое производство. Это главная цель, к чему мы стремимся», — делится инженер-механик Нурсултан Сейсенбай.

Специалисты с 10-летним опытом говорят, что на реализацию проекта потратили 500 тыс. долларов. Поэтому серьезно настроены продвигать разработку в отечественную автомобилестроительную отрасль.

«Наша мечта – наладить массовое производство электромобилей в Казахстане. Мы хотим, чтобы все права на изобретение, лицензии и прочее оставались в нашей стране. Такие условия мы будем ставить инвесторам», — говорит Нурсултан Сейсенбай.

В цехе по сборке электромобилей сейчас работают почти 40 человек. Шестеро инженеров-механиков.

Ерлан Рахматуллаев специализируется на довольно необычном тюнинге – он усиливает безопасность гоночных автомобилей и расширяет функциональные возможности «железных коней».

«Все заводские функции безопасности остаются. Мы только лишь дополняем и расширяем функционал автомобиля. Например, изобрели вот такое решение – доступ по отпечатку пальца. Еще есть функция, когда подходишь с телефоном к машине, двери открываются», — сообщил Ерлан Рахматуллаев.

Изобретатели получают предложения от иностранных компаний. Отечественные автоцентры тоже приглашают к сотрудничеству. Но есть проблема – руки связывает бюрократия. Изобретатели жалуются, что очень трудно по закону оформить электромобиль, а тем более получить финансирование на массовое производство, воплотив инженерную мысль в реальность.

Кадр из видео

Наука
Транспорт
Шымкент
Автопромышленность

Лента новостей

Как превратить старый автомобиль в электрокар

В самом ближайшем будущем автопроизводители собираются перейти к выпуску исключительно электромобилей. Конечно, автомобили на ДВС не исчезнут сразу же, но постепенно их количество будет уменьшаться. Одни водители уже начинают задумываться о приобретении электрокара, другие же категорически не соглашаются на покупку, вместо этого они посматривают в сторону электрификации своих стареньких, но горячо любимых машин.

Зачем это делать

Старые автомобили разительно отличаются от современных. Может быть, они обладают далеко не самым лучшим дизайном и возможностями, но при этом они создают определённую уникальную ауру. Речь, конечно же, идёт не о всех подряд старых машинах, а только о наиболее «атмосферных». Им далеко до драгоценных классических машин, но они хорошо смотрятся на дороге и их не жалко переоборудовать.

Старый, восстановленный до заводского состояния автомобиль – весьма оригинальный и стильный способ передвижения. Вот только обновление связано с большими трудностями. Запчасти найти крайне сложно, порой восстановление затягивается на долгие годы. Сам же процесс эксплуатации похож на большое приключение, потому как надёжность далека от современных стандартов. Здесь как раз и пригодятся компании, занимающиеся созданием рестомодов. Это внешне старые машины, получившие современное и надёжное оснащение.

Chevrolet Performance

На прошедшей в 2020 году автомобильной выставке SEMA360 подразделение Chevrolet Performance представило собственное видение старого автомобиля. По мнению компании, компоненты для перевода автомобилей на электрическую платформу можно продавать точно также, как и запчасти и узлы для машин на ДВС. С их помощью можно в любую машину поставить электродвигатель.

В доказательство работоспособности такой идеи инженеры Chevrolet Performance представили популярный некогда K5 Blazer, выпущенный в 1977 году. Вместо ДВС на него поставили электромотор мощностью 200 лошадиных сил и литий-ионную батарею объёмом 60 кВтч. Штатную приборную панель подключили при помощи контроллера-переходника, электромотор поставили в связку с имеющейся трансмиссией и добавили несколько полезных деталей, например, электроусилитель руля.

Aston Martin

Британский автопроизводитель тоже выполняет работы по переводу собственных автомобилей на электрическую тягу. Для этого достаточно привезти инженерам машину на ДВС. Автопроизводитель поступает дальновидно, с учётом постоянно меняющихся желаний заказчика. На тот случай, если он передумает и захочет опять увидеть под капотом двигатель внутреннего сгорания, это легко можно будет осуществить.

Специалисты из Aston Martin не производят полную модификацию автомобиля, просто вместо бензиновой силовой установки они монтируют электрический модуль. В него входит непосредственно электродвигатель, аккумуляторные батареи и электронный блок, который и управляет работой модуля. Тот подключается к бортовым системам и трансмиссии. Первым образцом использования новой технологии стал DB6 MkII Volante, выпущенный в 1970 году.

Jaguar Land Rover Classic Works

У Jaguar имеется собственное подразделение, которое занимается реставрацией автомобилей. Именно здесь изготовили, вероятно, одну из самых известных электрифицированных машин – Jaguar E-Type Concept Zero. На нём принц Гарри и Меган Маркл отправились в Фрогмор-хаус в день собственной свадьбы. Над созданием машины работали специалисты из Jaguar Works совместно с хорватской компанией Rimac.

Заводской рядный шестицилиндровый двигатель демонтировали за ненадобностью, а вместо него поставили литий-ионную аккумуляторную батарею ёмкостью 40 кВтч. Электродвигатель разместили на месте коробки передач в трансмиссионном тоннеле. Стандартную для «Ягуара» приборную панель заменили современной электроникой, также установили медиа-систему с сенсорным экраном.

eClassics

Компания специализируется на модернизации узнаваемых по всему миру Volkswagen Kafer и микроавтобуса Volkswagen Type 2. После долгих экспериментов они выработали собственный метод электрификации «Жука»: вместо того, чтобы просто оснащать его электромотором и аккумуляторной батареей, специалисты из eClassics буквально полностью переделывают ему шасси.

Как выяснилось, оригинальный автомобиль не очень хорошо подходит для такого рода модификации, довольно тяжёлые аккумуляторные батареи сильно нагружают подвеску. К тому же электрокар должен быть тихим, а оригинальная трансмиссия безбожно шумела. В итоге электрический «Жук» получил силовую установку и электронику от Volkswagen e-Up, подвеску на пружинах и дисковые тормоза. С мотором мощностью 82 лошадиные силы и батареей ёмкостью 35-45 кВтч максимальная скорость электромобиля составила 150 км/ч, а до сотни он стал разгоняться за 8,4 секунды. Правда, удовольствие получается совсем недешёвым – примерно 100 тысяч евро.

В Volkswagen Type 2 устанавливают батарею 54 кВтч, что даёт примерно 300 километров пробега на одной зарядке (против 200 километров у «Жука»). В более старой версии микроавтобуса Т1 инженерам приходится устанавливать дисковые тормоза, а также переднюю и заднюю подвески собственной разработки. На версию Т2 устанавливается только задняя. Переоснащение последней обходится примерно в 40 тысяч евро, а более старой версии Т1 – 50 тысяч. Цена готового микроавтобуса может достигать 250 тысяч.

Электромобиль – это не обязательно мощная и вместительная машина. Некоторые из них обладают небольшим размером и предназначены исключительно для города.

Описание электромобилей

Из апрельского выпуска журнала Car and Driver за 2022 год.

Любители автомобилей так долго были погружены в язык двигателей внутреннего сгорания, что неумолимый переход на электрификацию требует настройки нашей базы знаний. Многие из нас знакомы с ритмом всасывания-сжимания-выдоха четырехтактного двигателя, который приводит в действие большинство сегодняшних водителей, в то время как снегоходы и любители подвесных моторов среди нас, вероятно, могут объяснить внутреннюю работу двухтактного двигателя. Некоторые ботаники могут даже иметь представление о эпитрохоидальных махинациях роторного двигателя Ванкеля, но опыт обычного редуктора с электродвигателями может начаться и закончиться с последним отказом стартера.

Все типы двигателей электромобилей состоят из двух основных частей. Статор — это стационарная внешняя оболочка двигателя, корпус которой крепится к шасси наподобие блока цилиндров. Ротор представляет собой единственный вращающийся элемент и аналогичен коленчатому валу в том, что он передает крутящий момент через трансмиссию на дифференциал.

В большинстве электромобилей используется блок с прямым приводом (с одним передаточным числом), который снижает скорость вращения между двигателем и колесами. Как и двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели наиболее эффективны при низких оборотах и более высоких нагрузках. В то время как электромобиль может иметь приемлемый запас хода на одной передаче, более тяжелые пикапы и внедорожники, предназначенные для буксировки прицепов, увеличат запас хода благодаря многоступенчатой трансмиссии на скорости шоссе. Сегодня только Audi e-tron GT и Porsche Taycan используют двухступенчатую коробку передач. Многоступенчатые потери и затраты на разработку являются причинами редкости электромобилей с более чем одной передачей, но мы прогнозируем, что это изменится.

Унификация электродвигателей EV

Все три основных типа электродвигателей используют трехфазный переменный ток для создания вращающегося магнитного поля (RMF), частота и мощность которого контролируются силовой электроникой, реагирующей на нажатие педали акселератора. Статоры содержат многочисленные параллельные пазы, заполненные соединенными между собой петлями медных обмоток. Это могут быть громоздкие пучки медной проволоки круглого сечения или аккуратные медные вставки в виде шпилек квадратного сечения, увеличивающие как плотность заполнения, так и прямой контакт между жилами внутри канавок. Более плотные витки улучшают способность к крутящему моменту, а более аккуратное переплетение на концах приводит к меньшему объему и меньшему общему корпусу.

Аккумуляторы — это устройства постоянного тока, поэтому силовая электроника электромобиля включает инвертор постоянного тока в переменный, который обеспечивает статор переменным током, необходимым для создания важнейшей переменной RMF. Но стоит отметить, что эти электродвигатели также являются генераторами, а это означает, что колеса будут вращать ротор в статоре в обратном направлении, чтобы индуцировать RMF в другом направлении, которое возвращает мощность обратно через преобразователь переменного тока в постоянный, чтобы отправить мощность в батарея. Этот процесс, известный как рекуперативное торможение, создает сопротивление, замедляющее автомобиль. Регенерация не только играет центральную роль в расширении запаса хода электромобиля, это в значительной степени целый шарик воска, когда речь идет о высокоэффективных гибридах, потому что большое количество регенерации улучшает показатели экономии топлива EPA. Но в реальном мире рекуперация менее эффективна, чем выбег, что позволяет избежать потерь каждый раз, когда энергия проходит через двигатель и преобразователь при сборе кинетической энергии.

Три типа электродвигателей

Типы двигателей можно разделить по фундаментальным различиям роторов, которые представляют собой совершенно разные способы преобразования RMF статора в фактическое вращательное движение. Эти различия на самом деле достаточно разительны, чтобы отдать должное нашей первоначальной аналогии с четырьмя циклами, двумя циклами и Ванкеля. В асинхронную категорию входят асинхронные двигатели, а в синхронную группу входят двигатели с возбуждением от постоянного магнита и током.

Асинхронные двигатели существуют с 19 века. Здесь ротор содержит продольные пластины или стержни из проводящего материала, чаще всего из меди, но иногда из алюминия. RMF статора индуцирует ток в этих пластинах, который, в свою очередь, создает электромагнитное поле (ЭДС), которое начинает вращаться внутри RMF статора. Асинхронные двигатели известны как асинхронные двигатели, потому что ЭДС индукции и связанный с ней вращающий момент могут существовать только тогда, когда скорость ротора отстает от RMF. Такие двигатели распространены, потому что им не нужны редкоземельные магниты и они относительно дешевы в производстве, но их сложнее охлаждать при длительных высоких нагрузках и они по своей природе менее эффективны на низких скоростях.

Как следует из названия, роторы двигателей с постоянными магнитами обладают собственным магнетизмом. Для создания магнитного поля ротора не требуется энергии, что делает их гораздо более эффективными на низкой скорости. Такие роторы также вращаются синхронно с RMF статора, что делает их синхронными. А вот с простой обмоткой ротора магнитами поверхностного монтажа возникают проблемы. Например, для этого требуются более крупные магниты, а удерживать ротор на высокой скорости становится все труднее по мере того, как все становится тяжелее. Но более серьезной проблемой является так называемая «обратная ЭДС» на высоких скоростях, при которой обратное электромагнитное магнитное поле добавляет сопротивление, которое ограничивает максимальную мощность и создает избыточное тепло, которое может повредить магниты.

Чтобы избежать этого, большинство электродвигателей с постоянными магнитами оснащены внутренними постоянными магнитами (IPM), которые попарно вставляются в продольные V-образные пазы, расположенные в виде нескольких лепестков прямо под поверхностью железного сердечника ротора. Прорези обеспечивают безопасность IPM на высокой скорости, но преднамеренно сформированные области между магнитами создают противодействующий крутящий момент. Магниты либо притягиваются, либо отталкиваются от других магнитов, но обычное сопротивление, сила, которая прикрепляет магнит к ящику с инструментами, притягивает лепестки железного ротора к RMF. IPM выполняют работу на более низких скоростях, а реактивный крутящий момент берет верх на высоких скоростях. Чтобы вы не думали, что это новинка, Prius использует их.

Окончательный тип двигателя не существовал в электромобилях до недавнего времени, потому что общепринятое мнение гласило, что бесколлекторные двигатели, которые описаны выше, были единственным жизнеспособным вариантом для электромобиля. BMW недавно изменила эту тенденцию, установив щеточные синхронные двигатели переменного тока с токовым возбуждением на новые модели i4 и iX. Ротор этого типа взаимодействует с RMF статора точно так же, как ротор с постоянными магнитами, но в роторе отсутствуют постоянные магниты. Вместо этого он имеет шесть широких медных лепестков, питающихся от батареи постоянного тока для создания необходимой ЭДС. Для этого требуются контактные кольца и подпружиненные щетки на валу ротора, что заставило других отказаться от этого подхода из-за опасений по поводу износа щеток и связанной с ним пыли. Не будет ли здесь проблемой износ щеток? Это еще предстоит выяснить, но мы в этом сомневаемся. Массив щеток изолирован в изолированном отсеке со съемной крышкой, обеспечивающей легкий доступ. Отсутствие постоянных магнитов позволяет избежать проблем, связанных с ростом стоимости редкоземельных металлов и воздействием добычи полезных ископаемых на окружающую среду. Эта схема также позволяет варьировать силу магнитного поля ротора, что обеспечивает дальнейшую оптимизацию. Тем не менее, для питания этого ротора требуется мощность, что делает эти двигатели менее эффективными, особенно на низких скоростях, когда энергия, необходимая для создания поля, составляет больший процент от общего потребления.

Появление синхронного двигателя переменного тока с возбуждением током произошло настолько недавно в короткой истории электромобилей, что это показывает, насколько рано мы находимся на кривой развития. Есть много места для свежих идей, и уже были сделаны важные повороты, не в последнюю очередь включая отход Теслы от концепции асинхронного двигателя, которая является основой для ее собственного бренда и логотипа, к синхронным двигателям с постоянными магнитами. И нам едва исполнилось десятилетие в современной эре электромобилей — мы только начинаем.

Автомобиль и водитель

Дэн Эдмундс

Технический редактор

Дэн Эдмундс родился в мире автомобилей, но не так, как вы могли подумать. Его отец был гонщиком на пенсии, открывшим Autoresearch, мастерскую по сборке гоночных автомобилей, где Дэн наработался на металлургическом заводе. Затем последовала инженерная школа, затем гонки SCCA Showroom Stock, и эта комбинация позволила ему получить работу по разработке подвески в двух разных автопроизводителях. Его писательская карьера началась, когда Edmunds.com (не родственник) нанял его для создания отдела тестирования.

Все, что вам нужно знать о двигателе электромобиля

Мощность электродвигателя: как это работает?

Как работает двигатель электромобиля? В электромобиле, когда водитель нажимает педаль акселератора, аккумулятор автомобиля подает электричество на статор, заставляя ротор вращаться, а затем обеспечивает механическую энергию для вращения шестерен автомобиля. Когда шестерни вращаются, колеса тоже вращаются. Все это происходит в мгновение ока и без сжигания ископаемого топлива!

Какой тип двигателя используется в электромобилях?

Какие бывают двигатели электромобилей и как они работают?

Электродвигатели автомобилей: переменного или постоянного тока?

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) являются двумя различными типами электрического потока . Как следует из их названий, постоянный ток — это когда электрический заряд течет только в одном направлении, в то время как переменный ток периодически меняет направление.

Электродвигатели с питанием от постоянного тока можно найти в электромобилях, но только в виде небольших мини-двигателей, используемых, например, для стеклоочистителей и электростеклоподъемников, но не для привода самого автомобиля. Для тяги электромобиля используется двигатель переменного тока.

Типы электродвигателей: асинхронный и синхронный

Существует два типа электродвигателей переменного тока, используемых для создания тяги электромобиля: асинхронный (асинхронный) и синхронный.

В асинхронном, или асинхронном, двигателе ротор втягивается во вращение, постоянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, создаваемое статором. Этот тип двигателя электромобиля известен своей высокой выходной мощностью и является распространенным двигателем в транспортных средствах.

С другой стороны, в синхронном двигателе ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле. Это обеспечивает высокий крутящий момент на низкой скорости, что делает его идеальным для езды по городу. Еще одним преимуществом является его размер: синхронный электродвигатель автомобиля может быть компактным и легким.

Как питается электродвигатель?

Прежде чем ваш асинхронный или синхронный электродвигатель автомобиля сможет вращаться, необходимое ему электричество должно пройти несколько этапов, прежде чем оно достигнет конечного пункта назначения в виде тяги.

Где еще можно найти переменный и постоянный ток в электромобиле?

Не путайте автомобильный электродвигатель переменного тока с электродвигателем; который может использовать переменный или постоянный ток в зависимости от того, подключаетесь ли вы напрямую к сети или используете зарядную станцию определенного типа. В то время как двигатель вашего электромобиля использует переменный ток, батарея должна получать электричество от постоянного тока. Поэтому требуется преобразование альтернативного тока в постоянный либо на борту, либо вне транспортного средства.

Питание от сети всегда переменного тока. Затем он проходит через бортовое зарядное устройство вашего электромобиля (представьте, что это преобразователь переменного тока в постоянный), который затем подает питание на аккумулятор. Но станции быстрой зарядки, которые вы можете найти на шоссе, парковках и на городских улицах, сами выполняют процесс преобразования переменного тока в постоянный ток , а это означает, что энергия для аккумулятора поступает прямо в автомобиль в виде постоянного тока. Они быстрее, чем электрические розетки переменного тока, но занимают гораздо больше места.

Как автомобиль затем превращает постоянный ток в переменный для своего двигателя? Использование инвертора, устройство в трансмиссии…

Силовая установка внутри электромобиля

В электромобиле электродвигатель является лишь частью более крупного узла, называемого трансмиссией. Здесь мы также находим Power Electronic Controller (PEC) , отвечающий за электронику, которая управляет питанием двигателя и зарядкой аккумулятора, а также редукторный двигатель, который регулирует крутящий момент (силу вращения) и скорость вращения.

Изготовление различных элементов двигателя электромобиля требует настоящих знаний. Руководитель Renault Татьяна Сьюер объясняет: «Например, чтобы построить статор, нам нужно было найти способ намотать 2 километра медной проволоки в маленькие вырезы в металлическом листе, не повредив покрывающую их изоляционную керамику».

Эффективность трансмиссии постоянно повышается, как мы видели в Renault с техническими инновациями в трансмиссии ZOE, что приводит к улучшению всесторонних характеристик автомобиля и внедрению большего количества функций.

Ожидаемый срок службы двигателя электромобиля

Ожидаемый срок службы двигателя электромобиля зависит от стольких переменных, что его трудно оценить. Было высказано предположение, что в идеальных условиях оптимальная продолжительность жизни составляет 15-20 лет. По сравнению с двигателем внутреннего сгорания, двигатель электромобиля имеет меньше деталей, что означает меньшее и более простое обслуживание.

Какова мощность электромобиля?

Когда речь идет об электромобиле, выходная мощность представляет собой разницу между подаваемой электроэнергией (вход) и «полезной» механической энергией, приводящей в движение двигатель (выход), соотношение, известное как эффективность преобразования энергии. Тепло и трение могут привести к тому, что часть этой мощности будет потеряна по пути, а это означает, что двигатель не получает выгоду от всего электричества, поступающего от аккумулятора электромобиля.

Выходная мощность электромобиля зависит от объема его двигателя и мощности входящего тока. Например, ZOE развивает мощность 100 кВт при улучшенном крутящем моменте 245 Нм. Благодаря запасу хода по WLTP* в 395 километров благодаря аккумулятору емкостью 52 кВт·ч новый ZOE демонстрирует особенно высокие показатели энергоэффективности.

Какой тип двигателя используется в гибридных электромобилях?

Гибридный электромобиль использует как двигатель внутреннего сгорания, так и двигатель переменного тока, работающий от аккумулятора. Традиционно аккумуляторы гибридных автомобилей можно было заряжать только через 9 часов.0015 рекуперативное торможение или замедление, что означает, что большая часть работы выполнялась двигателем внутреннего сгорания.

Однако сегодня доступна гибридная модель нового поколения: Plug-in Hybrid Electric.

Posted inДвигатель