Электродвигатель для автомобиля: Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

Содержание

Двигатель электромобиля - принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin. 

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.

V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение - доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения.
Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

  1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
  2. Возникает вращающий момент.
  3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.


Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

  1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
  2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.
  • Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
  • Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент.
    Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
  • Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:
  • Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
  • Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
  • Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:
  • По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
  • По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении.
    Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
  • По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).
Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором.
Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

  • Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
  • Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
  • Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
  • Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
  • У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
  • Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
  • Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
  • Малый уровень шума.
  • В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
  • Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск - колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:
  • Аккумуляторная батарея.
  • Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
  • Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
  • Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
  • Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
  • Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем


Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

  • Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

  • Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.


  • Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

  • Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
  • Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
  • Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
  • Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Силовая установка электромобиля, электродвигатель » Эксплуатация электромобиля в России

24 января 2019 в 13:32

Мощность электродвигателя электромобиля, как и в других транспортных средствах, измеряется в киловаттах (кВт). 100 кВт примерно равно 134 лошадиным силам. Отличительная черта электродвигателя состоит в том, что в отличие от ДВС он может выдавать максимальный крутящий момент в более широком диапазоне оборотов. Это означает, что динамика электрокара с двигателем мощностью 100 кВт будет значительно лучше динамики транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания мощностью 100 кВт, который может обеспечивать максимальный крутящий момент в пределах ограниченного диапазона оборотов (бензиновый мотор обычно надо "раскручивать" до высоких оборотов, чтобы получить номинальный крутящий момент).

Энергия теряется в процессе преобразования электрической энергии в механическую. Приблизительно 90% энергии от батареи преобразуется в механическую энергию, остальные 10% - потери в двигателе и трансмиссии. Это означает, что КПД (коэффициент полезного действия) электродвигателя достигает 90%, тогда как КПД бензинового мотора - до 25%, а дизеля - до 50%.

Обычно электропитание в виде постоянного тока подается в преобразователь, где он становится переменным, а далее приходит в трехфазный двигатель переменного тока.

Для некоторых электромобилей используются двигатели постоянного тока. В некоторых случаях используются универсальные двигатели, на который можно подавать как переменный ток, так и постоянный. 

В последнее время электродвигатели совершенствуются, в том числе были реализованы различные типы двигателей, например, асинхронные двигатели на автомобилях Tesla и двигатели с постоянными магнитами в Nissan Leaf и Chevrolet Bolt.

На изображении выше можно увидеть схему силовой установки Nissan Leaf второго поколения. 

  • Электродвигатель создает крутящий момент для перемещения автомобиля, а также генерирует зарядный ток во время рекуперативного торможения.
  • Инвертор, используя двигатель, преобразует электричество постоянного тока в переменный ток для движения, а также преобразует переменный ток в постоянный во время торможения (рекуперации) для заряда батареи.
  • Понижающий редуктор модулирует вращение двигателя и передает мощность на колеса (приводной вал), аналогично классической передаче.
  • PDM (модуль подачи питания) представляет из себя интегрированный блок с зарядным устройством для зарядки переменным током высокого напряжения батареи, преобразователем постоянного тока, который преобразует высокое напряжение в низкое, и распределительную коробку, которая распределяет высокое напряжение на каждый блок, блокируя ток, как прерыватель, когда возникают перегрузки.

Подробно понять устройство электромобиля поможет это видео:

Калькулятор параметров электромобиля | Сайт об электромобилях

Итак, выполняя намеченные планы, мы можем продолжить тестирование предварительной версии калькулятора электромобилей. Часть возможностей можно применять для расчета параметров автомобиля. На данный момент вы сможете потестировать предварительную версию калькулятора. Для получения возможности проводить вычисления в вашем браузере должна быть включена поддержка JavaScript. При введении дробных величин используйте дробную точку как разделитель.

  • 12.12.12 - уточнен расчет пиковой мощности электродвигателя
  • 21.04.17 - добавлены электромоторы Golden Motor

Теперь для самодельщиков появился интернет-магазин комплектующих для малого электротранпорта - ecovel.ru - аккумуляторные батареи, электродвигатели, колеса, велокомпьютеры, амортизаторы, контроллеры, аксессуары - все что нужно для творчества прямо от производителя по достойной цене.

Калькулятор параметров электромобиля v0.81
Параметры шасси для расчетов
Полная масса автомобиля с нагрузкой, m (кг)
Коэффициент сопротивления воздуха для кузова шасси, Cx (Н*с24)
Лобовая площадь кузова шасси, S (м2)
Радиус ведущего колеса, r (м)
Передаточное число коробки передач, uкп
Передаточное число главной передачи, uгп
Коэффициент трения качения, ƒ
Угол уклона дороги, α (°)
Требуемая скорость, ν (км/ч)
Время разгона до скорости ν, t (сек)
Рассчитать параметры двигателя

Параметры двигателя

Частота вращения вала двигателя, n (об/мин)
Номинальный крутящий момент, Н*м
Пиковый крутящий момент, Н*м
Номинальная мощность, Вт
Пиковая мощность, Вт

Выберите автомобиль - донор1969 Volkswagen BeetleЗАЗ 968М1983 Volkswagen Rabbit GTI1986 Mazda RX-7 GXL1986 Porshe 911 Carrera1992 Ford Festiva GL'1995 Mazda Protege ES1997 Hyundai Tiburon1998 Mazda Miata2003 Honda Insight 5spd2004 Toyota Prius

Описание донора ...

Передаточные числа коробки передач

1 2345

Предупреждение:

  • параметр радиуса ведущих колес вам нужно вводить в соответствующее поле самостоятельно.
  • вес электромобиля с нагрузкой необходимо скорректировать
Перевод л.с. в КВт
Л.с.
↓Перевести л.с. в КВт
↑Перевести КВт в л.с.
КВт
Расчет крутящего момента электродвигателя
Мощность (Вт)
Частота вращения (об/мин)
Рассчитать крутящий момент
Крутящий момент (Н*м)

Подбор реального электромотора(ов)

Выберите электромоторPerm-Motor PMG-132LEMCO LEM-200Brushless EtekPerm-Motor PMS-156ADC #203-06-4001AADC FB1-4001Golden Motor HPM3000BGolden Motor HPM5000BGolden Motor HPM-10KWGolden Motor HPM-20KW

Количество (шт.)
Описание электромотора...

Подсказка о подходящих конфигурациях движка

--------------------------------

Параметры контроллера электродвигателя

КПД (%)
Подбор аккумулятора для батареи

Выберите аккумулятор для батареиTS-IC24v90

Номинальное напряжение, U (В)
Емкость при 20 часовом разряде, C (А*ч)
Внутреннее сопротивление, r (Ом)
Экспонента Пекерта
Емкость Пекерта
Глубина разряда DoD, φ (%)
Количество рабочих циклов
Масса (кг)
Стоимость (USD)
Конечные результаты расчета электромобиля...

Пересчитать

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007-2017.

Электродвигатели для авто - какие бывают и принципы работы

Какие бывают электродвигатели, сегодня стоит знать каждому автомобилисту. И не только из-за увеличения популярности электромобилей. Ведь электромоторы есть на борту всех современных автомобилей.

Итак, какие бывают электродвигатели? Один из стереотипов состоит в том, что все они простые. Если сравнивать с двигателями внутреннего сгорания, это можно считать правдой. Хотя бы потому, что электродвигатель имеет гораздо меньше движущихся деталей, и требования к материалам, технологиям и точности их изготовления намного ниже.

Так работает простейший двигатель постоянного тока – полюса ротора (якоря) и статора отталкиваются друг от друга, вращая вал

Принцип действия

Если в привычном нам ДВС коленвал вращается благодаря энергии расширяющихся газов, которые толкают поршень, то вал электродвигателя вращается благодаря явлению магнитной индукции – силовым полям, которые возникают около проводников с электрическим током. Чтобы сделать эти поля сильными и управляемыми, проводники собраны в обмотки, размещенные на статоре (неподвижная часть электромотора) и роторе (он же якорь, подвижная, вращающаяся часть).

Читайте также: Что лучше: "климат" или кондиционер

Упрощенно говоря, при подаче напряжения на клеммы двигателя на его статоре и роторе возникают магнитные поля. Они отталкиваются друг от друга, заставляя ротор смещаться относительно статора – проворачиваться. Благодаря наличию коллектора (об этом ниже) или переменному току (и об этом ниже), поле одной из обмоток – ротора или статора – также начинается вращаться, “догоняя” второе из полей. Поэтому ротор вращается до тех пор, пока не будет отключена одна из обмоток и вокруг нее не исчезнет магнитное поле.

Двигатель переменного тока устроен очень похоже. Но в автомобилях “переменка” используется только в тяговых электродвигателях

AC/DC

Как ДВС делятся на бензиновые и дизельные, так электромоторы делятся на моторы переменного и постоянного тока. Отличия довольно существенные, хотя суть одна: вал ротора, с которого снимается нагрузка, вращается благодаря взаимодействию магнитных полей ротора и статора. Тип тока (постоянный или переменный) влияет на способ управления оборотами, смену направления вращения, эксплуатационные и тягово-скоростные характеристики электромотора.

Такие миниатюрные моторчики постоянного тока применяются не только в игрушках, но и в сервоприводах настоящих автомобилей. Естественно, с редуктором и соответствующего качества

Поскольку в 12-вольтной сети обычного автомобиля используется постоянный ток, то и двигатели на его борту – постоянного тока. Это в первую очередь мощный (иногда более 1 л.с.) электромотор стартера, привод электроусилителя руля, “движки”, приводящие во вращение вентиляторы радиатора и климатической установки, стеклоочистители. Маленькие моторчики спрятаны в актуаторах центрального замка, в приводах зеркал, сервомеханизмах регулировках сидений и руля, в насосе омывателя.

Читайте также: Выгодны ли гибридные автомобили и в чем их недостатки

Достоинства электродвигателей постоянного тока автомобильного назначения – в компактности и большом крутящем моменте с самых малых оборотов, недостатки – в ограниченной мощности и моменте, а также в наличии коллекторно-щеточного узла, который имеет ограниченный ресурс.

Более мощные электродвигатели постоянного тока приводят в действие стеклоочистители, вентиляторы климата и радиаторов

Двигатели переменного тока обычно применяются там, где нужна большая мощность и высокая надежность. Эти электрические машины обычно конструктивно проще и долговечнее агрегатов постоянного тока. Именно такие двигатели используются как тяговые в большинстве электромобилей и гибридах. Правда, чтобы запитать двигатель переменного тока от батареи, на борту нужен специальный преобразователь тока – непростой и недешевый инвертор, но его применение оправдано.

По принципу работы моторы переменного тока бывают синхронными и асинхронными. Для рядового пользователя это уже высокие материи, скажем только, что асинхронные моторы на электромобилях применяют из-за простоты управления его оборотами.

Тяговые моторы электромобилей обычно работают на “переменке”, имеют возбуждение от постоянного магнита и относятся к асинхронному типу

Кроме того, одна электрическая машина переменного тока есть и в каждом обычном автомобиле – это генератор. По конструкции он аналогичен электродвигателю, только преобразует энергию, образно говоря, в обратную сторону – механическую в электрическую, а не наоборот, как это делает электродвигатель. Чтобы согласовать ток такого генератора с автомобильной бортовой сетью, применяется встроенный выпрямитель.

На практике: что, где, как

Несмотря на имидж простых и неприхотливых, электромоторы можно отнести к узлам, которые беспокоят автовладельцев. Требует внимания стартер – как минимум очистки коллектора и замены щеток, реже – замены подшипников. Распространенная неисправность – отказ моторчика печки, на неновых машинах часто подводит и электродвигатель вентилятора радиатора. Электродвигатель стеклоочистителя, часто имеющий статор с постоянными магнитами, боится перегрева (например, если дворники примерзли к стеклу) – из-за этого магнит теряет свои свойства, и дворники становятся “медленными”.

Дверные приводы замков, в особенности не штатные, а уставленные вместе с сигнализацией, тоже со временем “перегорают”. Увы, большинство используемых в автомобиле электродвигателей постоянного тока не принято ремонтировать, их просто заменяют новыми. Исключение составляет стартер, который весьма недешев.

Шток актуатора дверного замка приводится в действие небольшим моторчиком постоянного тока – через редуктор и электронный блок

Генератор переменного тока также требует обслуживания. У него есть щетки, которые подают ток на обмотку возбуждения, но поскольку работают они не по коллектору, а по гладким контактным кольцам, проблем с этим узлом меньше. Подшипники генератора обычно подлежат замене. Распространенная проблема – падение напряжения в бортовой сети из-за перегоревшего диода выпрямителя генератора.

Тяговые электромоторы гибридов и “электричек” обслуживают и ремонтируют в условиях фирменных СТО. Причем нужно быть готовым к тому, что из-за связанных с высоким напряжением рисков электромеханики запросят завышенный гонорар.

Читайте также: Что лучше – бензин или дизель: какой вибрать двигатель

Выбор электродвигателей для электромобилей и гибридных автомобилей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 539.3

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ И ГИБРИДНЫХ

АВТОМОБИЛЕЙ

В. Д. Мигаль, проф., д.т.н., В. Я. Двадненко, доц., к.т.н., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Аннотация. Представлен анализ преимуществ и недостатков тяговых электродвигателей следующих типов: вентильные электродвигатели, частотно управляемые асинхронные электродвигатели, электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением и постоянного тока с последовательным возбуждением.довного збудження.

Ключов1 слова: електромобть, гiбридний автомобть, електропривiд, переваги i недолти.

SELECTION OF ELECTRIC MOTORS FOR ELECTROMOBILES AND HYBRID

VEHICLES

V. Migal, Prof., D. Sc. (Eng.), V. Dvadnenko, Assoc. Prof., Cand. Sc. (Eng.), Kharkiv National Automobile and Highway University

Abstract. An analysis of the advantages and disadvantages of traction motors of the following types: BLDC motors, variable frequency driven asynchronous motors, DC motors with separate excitation, DC motors with series excitation is presented.

Key words: electromobile, hybrid car, electric drive, advantages and disadvantages.

Введение

Эксплуатация электромобиля в городских условиях характеризуется произвольным чередованием режимов разгона, торможения и движения с установившейся скоростью, преодоления подъемов и спусков, кратковременных стоянок (заторы, светофоры, перекрестки) и «случайной» нагрузки на систему тягового электропривода. В этих условиях электромобиль работает практически при постоянном изменении управляющего воздействия на системы автоматического регулирования (САР), которые взаимодействуют

с аккумуляторной батареей, преобразователями частоты и напряжения и с электрической машиной.

На рис. 1 приведены экспериментально снятые параметры движения электромобиля в городских условиях. САР позволяют уменьшить неблагоприятное воздействие на электромобиль переходных процессов и имеющихся нелинейных характеристик, обусловленных наличием ферромагнитных материалов в электродвигателе. Кроме того, возможность рекуперативного торможения с помощью электрической машины позволяет вернуть некоторую часть.

Рис. 1. Параметры движения электромобиля в городских условиях

энергии торможения в тяговый аккумулятор и существенно уменьшить как нагрев, так и износ тормозных колодок, тормозных дисков или тормозных барабанов.

Анализ публикаций

Анализ существующих отечественных и зарубежных разработок показал [1-4], что практическое применение в электромобилях получили электроприводы следующих типов: вентильные электродвигатели (ВЭД), асинхронные частотно-управляемые (АЧУЭД), ЭД постоянного тока с независимым возбуждением (ПН) и ЭД постоянного тока с последовательным возбуждением (ПП). Сопоставление достоинств и недостатков этих двигателей с учетом эксплуатационных требований дает следующие результаты. Наиболее высокий КПД имеют ВЭД. КПД ЭД постоянного тока и асинхронных ЭД примерно равны, однако в последнее время АЧУЭД, имеющие электрические машины с малым скольжением и более точное электронное управление на основе специализированных быстродействующих микроконтроллеров с

набором соответствующих датчиков (векторное управление), достигают КПД, сравнимый с КПД ВЭД.

Цель и постановка задачи

Целью исследования является выбор электропривода электромобиля или гибридного автомобиля, позволяющего получить заданные технические, экологические и эксплуатационные качества электромобиля. Методами исследований являются: анализ, сопоставление и обобщение.

Выбор тягового электродвигателя для электромобиля и для гибридного автомобиля

Вентильные электродвигатели применяют в большинстве современных гибридных автомобилей и электромобилей. ВЭД представляет собой синхронную электрическую машину, снабженную датчиками положения ротора, запитываемую через инвертор на основе современных силовых электронных ключей и управляемую по оптимальным алгоритмам с помощью микроконтроллера с использованием минимум двух САР: по положению ротора и по предельному фазному току. Иногда добавляют САР по угловой скорости (круиз-контроль).

Синхронные электрические машины бывают с возбуждением от постоянных магнитов и с электромагнитным возбуждением. Наиболее широко применяют ВЭД на основе синхронной электрической машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами на роторе. Такие ВЭД имеют более высокий КПД и лучшие электрические характеристики. Однако они имеют высокую стоимость. Кроме того, недостатком таких ВЭД является малый диапазон скоростей вращения ротора. Поскольку скорость идеального холостого хода пропорциональна напряжению питания якоря и обратно пропорциональна магнитному потоку возбуждения ротора, для расширения скоростного диапазона, при невозможности управлять магнитным потоком, требуется увеличение напряжения питания.

Относительно недорогими и широко распространенными являются синхронные электрические машины с электромагнитным возбуждением, поскольку они применяются в качестве генераторов переменного тока, в

том числе и в качестве автомобильных генераторов. Именно этот тип электрических машин был выбран для изготовления ВЭД тягового электропривода базового автомобиля, переоборудованного в гибридный [5].

Несмотря на несколько худшие значения КПД, ВЭД на основе синхронной электрической машины с электромагнитным возбуждением, помимо невысокой стоимости, имеет ряд других важных преимуществ. Среди них - возможность организовать регулирование оборотов во второй зоне электродвигателя посредством управления потоком возбуждения. При фиксированном напряжении питания это позволяет расширить рабочий диапазон скоростей вращения ротора, а значит, увеличить передаточное число от ВЭД к ведущим колесам. В результате удаётся повысить пусковой вращающий момент и сохранить требуемую максимальную скорость. Вторым преимуществом использования ВЭД с электромагнитным возбуждением является существенно меньший тормозной момент в обесточенном состоянии, что улучшает накат гибридного автомобиля. Третье преимущество - возможность простого и эффективного управления ВЭД в режиме генератора путем регулировки сравнительно небольшого тока возбуждения. Четвертое преимущество -возможность работы без перенапряжения силовой электроники при угловой скорости, намного превосходящей угловую скорость идеального холостого хода. Такой режим необходим в гибридных автомобилях во время принудительного холостого хода ВЭД при движении автомобиля с помощью ДВС на высокой скорости. Действительно, ВЭД с постоянными магнитами имеет ЭДС вращения, пропорциональную угловой скорости, следовательно, ВЭД с постоянными магнитами должен иметь силовые ключи с рабочим напряжением, в 3-4 раза большим, чем напряжение тяговой батареи. Это приводит к существенному увеличению стоимости инвертора и снижению его КПД. В ВЭД с электромагнитным возбуждением при выключении тока обмотки возбуждения перенапряжение не возникает, поэтому рабочее напряжение ключей должно быть только примерно на 20 % выше рабочего напряжения тяговой батареи [6].

Следовательно, выбор параметров тяговых ЭД не может рассматриваться изолированно вне всей энергетической системы: аккумуля-

торная батарея - преобразователь-инвертор частоты - двигатель.

При проектировании тяговых электродвигателей используют различные критерии оптимальности, например: минимум стоимости, минимум массы, минимум проводниковых материалов, минимум потерь или максимум КПД, минимальные виброшумовые характеристики и др. Для тягового двигателя электромобиля или гибридного автомобиля критерием оптимальности могут быть минимальные потери, так как таким образом увеличивается пробег электромобиля в течение одного цикла разряда аккумуляторной батареи (АБ). Решающим критерием при выборе типа электропривода является наиболее полное использование энергии АБ. Электрическое торможение с рекуперацией энергии в АБ наиболее просто и эффективно достигается в ВЭД и ПН. В АЧУЭД осуществление этого режима затруднено, особенно в области низких частот вращения. В транспортных средствах с ПП рекуперацию не применяют.

Для оптимизации регулирования требуется возможность независимого изменения тока и потока ЭД. В полной мере такая возможность имеется в ПН, а также в ВЭД с электромагнитным возбуждением. В АЧУЭД независимое изменение тока и напряжения возможно в весьма ограниченных пределах, а в ПП связано с техническими трудностями. ВЭД и АЧУЭД имеют существенные преимущества по сравнению с ЭД постоянного тока, по массогабаритным показателям имеют существенно меньшую стоимость электрической машины, во много раз больший ресурс и надежность, практически не нуждаются в обслуживании, имеют возможность перехода двигателя в генераторный режим (режим рекуперативного торможения электромобиля). Однако СУ АЧУЭД по показателям регулирования может уступать СУ ВЭД и имеет пока более высокую стоимость. Несколько меньшую стоимость имеют СУ ПН и ПП, но у них более сложно осуществляется реверс. Наиболее сложным является выбор оптимальных параметров элементов тягового электродвигателя электромобиля. Критерием оптимальности служит, как правило, достижение максимального пробега L или максимальной полезной транспортной работы А = L•mn, где тп - масса перевозимого груза, а также оптимизация закона регулирования ЭД с целью возврата возможно

большей части запасенной при разгоне электромобиля кинетической энергии в АБ в ходе электрического рекуперативного торможения. Асинхронный двигатель с короткоза-мкнутым ротором при работе от статического преобразователя частоты-напряжения сочетает достоинства наиболее простой тяговой электрической машины переменного тока с хорошими пусковыми и регулировочными свойствами двигателя постоянного тока. Для этого он должен быть спроектирован с соблюдением всех требований, предъявляемых к тяговым электрическим машинам: обеспечением защиты от воздействия окружающей среды, с современными подшипниками, не требующей замены или добавления смазки в течение 30000-50000 часов. Асинхронный двигатель позволяет практически полностью исключить техническое обслуживание в течение назначенного безопасного ресурса автомобиля. При питании электродвигателя от аккумуляторной батареи через преобразователь частоты и напряжения (инвертор) в выражении М/Р (минимальная масса/электромагнитная мощность) необходимо учитывать массу электронного блока и потери в этом блоке. Увеличение массы двигателя обычно не служит препятствием при проектировании электропривода электромобиля, так как масса двигателя обычно не превышает 2-5 % полной массы электромобиля и несоизмеримо меньше массы аккумуляторной батареи. КПД новых серий тяговых двигателей повышают по сравнению с выпускаемыми ранее двигателями за счет увеличения расхода меди и стали в том же объеме, уменьшения воздушного зазора в системе ротор-статор, повышения коэффициента заполнения пазов якоря медью. Дальнейшее совершенствование ТАБ, а также тягового электропривода позволит значительно улучшить технико-

эксплуатационные характеристики электромобилей и обеспечит их широкое распространение.

Выводы

Выбор электродвигателей для электромобилей и гибридных автомобилей должен рассматриваться с учетом всей энергетической системы и условий эксплуатации автомобиля. Тяговые коллекторные двигатели постоянного тока в новых разработках электромобилей и гибридных автомобилей не

применяют, поскольку их высокая стоимость и эксплуатационные недостатки не могут быть компенсированы несколько более низкой стоимостью силового электронного управляющего блока. По сравнению с ними ВЭД и АЧУЭД имеют значительные преимущества по массогабаритным показателям, КПД и затратам на техническое обслуживание.

Литература

1. Косой Ю.М. Некоторые особенности проектирования асинхронных двигателей для электромобилей / Ю.М. Косой // Труды ВНИИЭМ. Вопросы проектирования и исследования специальных машин. - 1984. - Том 5. - С. 64-69.

2. Богдан Н.В. Троллейбус. Теория, конструирование, расчет / Н.В. Богдан, Ю.Е. Атаманов, А.И. Сафонов. - Минск: Ураджай, 1999. - 262 с.

3. Доржинкевич И.Б. Особенности применения тягового электродвигателя в системе электропривода электромобиля / И.Б. Доржинкевич, А.А. Максимчук,

A.С. Ройтман // Труды ВНИИЭМ. Вопросы проектирования и исследования специальных машин. - 1984. - Том 5. -С.70-75.

4. Пбридш автомобш / О.В. Бажинов, О.П. Смирнов, С.А. Серков та ш.; за заг. ред. О.В. Бажинова. - Х.: ХНАДУ, 2008. - 328 с.

5. Синергетичний автомобшь. Теорiя и практика / О.В. Бажинов, О.П. Смирнов, С.А. Серков, В.Я. Двадненко; за заг. ред. О.В. Бажинова. - Х.: ХНАДУ, 2011. - 236 с.

6. Двадненко В. Я. Особенности двухзоно-вого регулирования вентильного электропривода гибридного автомобиля /

B. Я. Двадненко, С. А. Сериков // Перспективы развития автомобилей. Развитие транспортных средств с альтернативными энергоустановками: материалы 75-ой Международной научно-технической конференции ААИ 14.1115.11.2011. - Тольятти, Россия. - 2011.

Рецензент: А.В. Бажинов профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 3 октября 2016 г.

Электромобили оказались дешевле и проще в сборке, чем бензиновые машины :: Новости :: РБК Инвестиции

01 окт 2019, 06:17 

Автопроизводители получат большую выгоду, когда перейдут на электромобили, считают эксперты. Среди плюсов — снижение затрат на рабочую силу, производственные площади и детали. Эксперты ждут роста акций автокомпаний

Сборка электромобилей на заводе Faraday Future (Фото: Faraday Future / Facebook)

Производство электромобилей — более выгодный и менее трудозатратный бизнес, чем выпуск машин, работающих на бензине, установили эксперты. Для этого консалтинговая компания AlixPartners провела сравнительное исследование производства электромобилей и бензиновых машин в Европе.

Замеры времени показали, что на сборку электрического двигателя и батареи уходит на 40% меньше времени, чем на традиционный двигатель внутреннего сгорания и коробку передач. А на производство одного электромобиля требуется на 30% меньше рабочих часов и на 50% меньше производственных площадей.

Все это существенно снизит затраты автомобильных компаний, если они переналадят свое производство под электрокары, выяснил Bloomberg. Какие есть плюсы у производства электрических автомобилей и когда компании перейдут на их производство, рассказываем ниже.

Менять бензиновые автомобили на электрические — это выгодно. Для производителей

В электромобилях меньше движущихся частей, чем в традиционных машинах, работающих на бензине. Кроме того, они легче в сборке. Поэтому на их производство требуется меньше рабочих, говорится в материале Bloomberg. Между тем в секторе, производящем бензиновые двигатели и трансмиссии для автомобилей, только в США работают сотни тысяч человек.

Рабочие в Европе и США — одни из самых дорогих в мире. Они требуют больших зарплат и объединяются в профсоюзы, из-за которых сложно увольнять людей. По этим причинам у американских и европейских автопроизводителей растут издержки.

Сейчас компании справляются с растущим объемом затрат при помощи переноса производства в другие страны с более дешевой рабочей силой. К примеру, 64% содержимого, включая аккумулятор, электрической модели Chevrolet Bolt производится в Корее.

Переход на производство электромобилей, дополнительные увольнения и сокращение производственных площадей помогут General Motors — компании, которая выпускает Chevrolet Bolt — сделать важный шаг в сторону уменьшения затрат.

Согласно исследованию Deloitte Consulting, после перехода на электрическую тягу рынки деталей, используемых в автомобилях внутреннего сгорания (осей, глушителей, топливных баков и трансмиссий), сократятся в диапазоне 6–20%. А по оценкам Morgan Stanley, это может привести к сокращению в автомобильной промышленности 3 млн рабочих мест. Все эти факторы сократят расходы Ford, GM и других компаний — а следовательно, повысят рентабельность бизнеса.

Электромобили также помогут автопроизводителям наладить отношения с регулирующими органами. Ужесточение норм выброса выхлопных газов в атмосферу заставляет компании тратиться на автокатализаторы. У электрокаров же репутация более экологичных, что важно для спроса в США и Европе. Многие покупатели в Соединенных Штатах и странах Западной Европы специально выбирают автомобили с электрической силовой установкой.

Бензиновые моторы отмирают. Вот три примера

Спрос на электромобили уже начал расти. В результате крупные автопроизводители столкнулись с замедлением спроса на традиционные автомобили. Из-за этого сейчас компании инвестируют огромные суммы в электрические, гибридные и самоуправляемые транспортные средства.

В прошлом году глава концерна GM Мэри Барра сообщила инвесторам, что компания планирует выйти на безубыточное производство электромобилей в 2021 году. Кроме того, в течение следующих нескольких лет General Motors намерен запустить в производство 20 новых моделей электромобилей.

Производиться они будут в основном в Китае. Это один из пунктов стратегии компании, направленной на удешевление сборки машин. Частично новые модели предполагается финансировать за счет закрытия заводов. В конечном итоге GM рассчитывает добиться роста денежного потока на $6 млрд в год, сообщил The Wall Street Journal.

Руководство британского Jaguar Land Rover, принадлежащего индийской Tata Motors, намерено в ближайшие десятилетие превратить компанию в чистого производителя электромобилей. В течение пяти-семи лет линейка моделей с двигателями внутреннего сгорания будет постепенно сокращаться, пока полностью их не заменят автомобили, работающие на электричестве.

Компания Ford Motor заявила, что в 2019 году выпустит на европейский рынок восемь моделей электромобилей. Автопроизводитель планирует быстро изменить баланс продаж в пользу машин с электрическими силовыми установками. По задумке руководства компании, к концу 2022 года электромобили должны преобладать в структуре продаж.

Куда двинутся акции автопроизводителей

Судя по консенсус-прогнозу Refinitiv, акции индийской компании Tata Motors в течение года могут прибавить более 60% стоимости. Опрошенные Refinitiv отраслевые аналитики рекомендуют держать ценные бумаги  компании. Годовая цель акций Tata Motors установлена на отметке $14.

Бумаги General Motors могут за год подорожать на 29%, до $48, считают аналитики. Из 19 профильных экспертов, опрошенных Refinitiv, 14 респондентов рекомендуют покупать акции, пятеро — держать. Консенсус также советуют покупать акции Ford Motor. Опрошенные аналитики считают, что котировки способны вырасти на 17%, до $10,73.

Финансовый инстурмент, используемый для привлечения капитала. Основные типы ценных бумаг: акции (предоставляет владельцу право собственности), облигации (долговая ценная бумага) и их производные.

Как сделать электромобиль

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:

  1. Базовая модель автомобиля;
  2. Электрический двигатель;
  3. Аккумуляторы, корпусы для них и зарядку;
  4. 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 понадобится 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.

Yamaha разрабатывает двигатель высокой мощности для электромобилей

  • Yamaha Motors представила новый электродвигатель, который, по заявлению компании, имеет лучшую в отрасли удельную мощность.
  • Компания заявляет, что двигатель предназначен для производителей гиперкаров.
  • Действительно, поместите четыре из них в одну машину, и вы получите 1400 кВт или 1877 л.с.

    Yamaha Motors представила новый электродвигатель, который, по утверждениям компании, имеет лучшую в отрасли удельную мощность.

    Yamaha заявляет, что двигатель предназначен для моделей с гипер-электромобилями и «других предложений в сегменте высокопроизводительной мобильности». Компания заявляет, что сейчас начнет прием заказов на разработку прототипа.

    Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

    Подпишитесь на нашу новую еженедельную рассылку по электромобилям: State of Charge .

    ПОДПИСАТЬСЯ

    С 2020 года Yamaha принимает заказы на разработку прототипов электродвигателей мощностью от 35 до 150 кВт (от 47 до 200 л.с.) для мотоциклов, автомобилей и других мобильных приложений и теперь хочет улучшить свою игру.

    Компания заявляет, что главной особенностью этого нового электродвигателя мощностью 469 л.с. является его компактная конструкция, в которой механические и электрические компоненты рассматриваются как единое целое, а коробка передач и инвертор объединены в один узел.Идея, по словам Yamaha, состоит в том, чтобы иметь возможность использовать несколько двигателей на одном автомобиле. Действительно, поместите всего двух таких малышек в электрический спортивный автомобиль, и вы получите 938 л.с.! Yamaha показала шасси для скейтборда, которое может легко включать в себя четыре из этих двигателей для полноприводного автомобиля, развивающего 1400 кВт, или 1877 л.с. Это сделало бы его самым мощным из доступных автомобилей.

    Поместите четыре компактных электромотора Yamaha в одно шасси, и вы получите 1877 л.с.!

    Ямаха

    Yamaha заявила, что планирует показать агрегат класса 350 кВт и другие прототипы электродвигателей на выставке Automotive Engineering Exposition 2021 Yokohama, которая состоится 26-28 мая 2021 года.

    Что вы думаете о новом электродвигателе Yamaha? Авторизуйтесь в комментариях и дайте нам знать.

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

    Комплект электродвигателя для электрического ящика

    готов для вашего проекта электромобиля: что бы вы сделали?

    Так называемый двигатель ящика стал благом для автолюбителей, предоставив оптимизированный вариант для замены двигателя проектного транспортного средства.В то время как стандартные двигатели - это восьмицилиндровые двигатели, британская компания Swindon Powertrain теперь предлагает их электрический эквивалент.

    Электрический силовой агрегат HPD (сокращенно от «High Power Density») компании состоит из предварительно укомплектованного 80-киловаттного (107 лошадиных сил) двигателя с постоянными магнитами, трансмиссии и дифференциала.

    Установка доступна для заказа за 6 400 британских фунтов (около 7 800 долларов США по текущему обменному курсу) - хотя батареи в комплект не входят - и ее можно отправить в США, поскольку она не предназначена для новых автомобилей или крупных проектов.Первые поставки запланированы на август.

    Swindon, которая уже построила несколько электромобилей Mini для клиентов из Великобритании, хотела облегчить аналогичные проекты электромобилей. Компания ожидает, что ее двигатель в ящике будет использоваться во всем: от переоборудования классических автомобилей до легких коммерческих автомобилей и квадроциклов.

    С этой целью трансмиссия компактно упакована (весь узел весит всего 110 фунтов вместе со смазочными материалами) и гибок. Как отметили в компании, сборка предусматривает несколько точек установки инверторов и охлаждающих устройств.Он поставляется с открытым дифференциалом, но, по заявлению компании, может быть добавлен дифференциал повышенного трения.

    Электродвигатель Swindon HPD для ящиков

    Это не единственный электродвигатель ящика; они внезапно кажутся трендом. Electric GT даже замаскировал свою электрическую трансмиссию под V-8.

    Электрические преобразования тоже не новость. Электрический грузовик Chevrolet E-10 был построен в прошлом году на основе такой концепции, но с заимствованием компонентов у Bolt EV. До этого Chevy построила eCOPO, электрический драг-рейсер Camaro с зарядкой на 800 вольт.

    Идея современной волны электродвигателей для ящиков состоит в том, чтобы сократить расходы за счет предоставления согласованного набора компонентов, который сокращает количество проб и ошибок для каждой сборки / преобразования.

    Существует ряд бюджетных комплектов, предназначенных для модернизации, но один из наших фаворитов появился много лет назад. Это был электрический комплект для переоборудования Mazda MX-5 Miata, который (в 2011 году) стоил 2500 долларов.

    Итак, вооружившись электрическим комплектом для переоборудования, что бы вы построили?

    Постройте свой собственный электромобиль! : 9 шагов (с изображениями)

    В настоящее время автомобиль застрахован и зарегистрирован, хотя DMV все еще требует, чтобы я притащил его и ДОКАЗЫВАЛ, что в автомобиле нет двигателя, прежде чем они предоставят мне освобождение от проверки выбросов.

    Эта машина может проехать 20 миль без подзарядки и развивает максимальную скорость 45 миль в час, это ограничение скорости прямо возле моего дома. В городе все равно 25 миль в час. Моя типичная поездка составляет 10 миль до работы, в продуктовый магазин, почтовое отделение и т. Д. И обратно домой.

    Если я удвою аккумулятор, я смогу проехать от 30 до 40 миль без подзарядки.

    Этот проект обошелся мне примерно в 1200 долларов, включая покупку машины в первую очередь. Если бы я делал механическую обработку сам, я бы потратил всего около 800 долларов на все.Эта машина заряжается у меня дома по программе использования возобновляемых источников энергии. Вся электроэнергия поступает из ветра, биогаза и других возобновляемых источников энергии.

    Я остался на заднем сиденье и в сумме могу перевезти четырех человек.

    Оригинальные подушки безопасности водителя и пассажира полностью исправны и исправны.

    В основном я езжу на этой машине на третьей передаче. Включите машину - поставьте третью - езжайте. Это действительно так просто. Нет двигателя, который нужно заглушить, поэтому вам не нужно нажимать на сцепление, прежде чем остановиться.У мотора такой крутящий момент, что я могу оторваться от полной остановки на четвертой передаче.

    Еще надо обогреватель придумать. (РЕДАКТИРОВАТЬ: см. Ниже) Я думаю, что надену очень толстое пальто и перчатки для зимнего вождения и буду иметь электрический обогреватель на приборной панели, чтобы он не замерз. С самого начала этого проекта я постоянно думал о проблеме тепла. Неэффективность бензинового двигателя - благо холодной зимой Висконсина.

    Я замазал несколько этапов этого проекта.
    Я не стал рассказывать вам, сколько раз я разбирал и собирал электродвигатель. Сколько раз таскал туда-сюда к машинисту. Однажды вечером мы с другом просидели до 2 часов ночи, ремонтируя кронштейн поперечного рычага! Или как мне пришлось буквально укоротить мотор, потому что он был слишком длинным, чтобы поместиться в машине! Но это для другой истории, в другое время!

    Я удостоверился, что у меня есть блокировка, чтобы я не мог случайно уехать, когда подключен к сети. Убедитесь, что у вашего основного аккумуляторного блока есть хороший большой предохранитель.

    Все небольшие проблемы, связанные с преобразованием, как это, делают его увлекательным и интересным. В моем случае я немного поэкспериментировал, как лучше всего использовать механические тормоза.




    Зимняя жара:
    Конечно, бензиновые двигатели неэффективны, но все это отработанное тепло, безусловно, приятно зимой. Поскольку у этого автомобиля больше нет оригинального двигателя, у него нет и оригинального тепла.Электродвигатель вентилятора все еще там и отлично работает для запотевания лобового стекла.
    Некоторые преобразователи электромобилей удаляют оригинальный сердечник нагревателя и заменяют его керамическим нагревательным элементом, работающим от напряжения их батареи. Это звучало как большая работа, и мне уже надоело разбирать приборную панель.

    У меня уже был бытовой (120В переменного тока) электрический маслонаполненный радиатор. Я просто кладу его за пассажирское сиденье и вытаскиваю удлинитель из окна к таймеру.
    Отопление автоматически включается утром и нагревает всю машину, прежде чем я сяду в нее.
    Масло в радиаторе остается горячим примерно 10 минут после того, как я уйду. В любом случае, большинство моих поездок не дольше этого.

    Мне нравится, что с этой системой обогрева в том:
    1) Не пришлось покупать ни черта
    2) Весь салон в машине уже теплый - сиденья, руль, все!
    3) Это также помогает сохранять батареи в тепле.
    4) Вся электроэнергия идет от стены, а не от батарей.

    Единственный недостаток в том, что если я весь день припаркован где-нибудь и не могу подключиться к электросети, у меня нет такого тепла для езды. дом.С другой стороны, большинство моих поездок довольно короткие, так что это не конец света.

    Эта тепловая система потребляет около 5 центов электроэнергии за одно использование.

    ТОРМОЗА:
    Одной из причин, по которой я выбрал этот автомобиль для переоборудования, было то, что у него есть ручные стеклоподъемники, ручные замки, механическая коробка передач, рулевое управление без усилителя, почти все ручное управление - кроме тормозов. В первый раз, когда я управлял автомобилем с электрическим преобразователем, я обнаружил, что тормоза немного жесткие. (Вы МОЖЕТЕ остановить машину БЕЗ мощных тормозов, вам просто нужно очень сильно толкнуть!) Это был всего лишь тест-драйв на низкой скорости, но было совершенно очевидно, что мне нужно поработать с тормозной системой.Силовые тормоза работают на вакууме, создаваемом двигателем. Без двигателя, создающего вакуум, тормоза просто не работают должным образом.
    Некоторые люди говорят, что нужно найти другой главный тормозной цилиндр с ручным управлением и установить его, или даже просто пробить отверстие в определенном месте в цилиндре, чтобы преобразовать его в ручной. Ни один из этих вариантов не казался отличным. На самом деле, мне просто нужен был электрический способ сделать пылесос.
    Итак, для начала я поигрался с воздушным насосом для аквариума, просто чтобы узнать, как работает вакуумная тормозная система.После этого я начал искать воздушный насос на 12 В с подключением на конце «In», чтобы его можно было использовать в качестве вакуумного насоса. Один мой друг откопал, вместе с алюминиевой бутылкой, на которой уже был резьбовой соединитель.
    Я подключил воздушный насос к 12В + через вакуумный выключатель. Реле вакуума измеряет вакуум в бутылке - если вакуума недостаточно, переключатель включает насос.

    Теперь у автомобиля есть силовые тормоза, как и раньше, только он приводится в движение крошечным электродвигателем в маленьком насосе, а не бензиновым двигателем.Сравните это с более новыми версиями Prius, где кондиционер приводится в действие электродвигателем. Таким образом, у вас может быть кондиционер без работающего двигателя!

    Электродвигатели Tesla скоро будут приводить в действие маслкары V8 с новым мотором для ящиков

    EV West представила свой новый комплект для крепления мотора в ящике Tesla, который можно использовать в маслкарах V8 в проектах по переоборудованию электромобилей.

    Электродвигатели Tesla

    стали основным продуктом модернизации электромобилей.

    Их мощность сделала их популярными среди людей, создающих электрических монстров с драг-полосами или даже просто желающих иметь под собой крутящий момент в крутых переделках классических автомобилей.

    Мы видели множество безумных проектов по переоборудованию электромобилей с использованием мощных электродвигателей Tesla и множества различных аккумуляторных батарей.

    Некоторые компании пытались упростить модернизацию автомобиля с утилизированными двигателями Tesla, упаковывая их для установки в автомобили и разрабатывая для них контроллеры.

    Now EV West, популярный магазин запчастей и переоборудования электромобилей в Калифорнии, представил свой собственный мотор-ящик Tesla для преобразования мощных электромобилей:

    Как видите, это целый привод Tesla с инвертором мощности и кронштейнами, которые должны быть установлены как блочный двигатель.

    EV West написал в объявлении о продукте:

    Готовы к поездке на Tesla на своем маслкаре с двигателем V8? Мы вас прикрыли. Наш новый ящик Revolt Tesla для мотора крепится к опорам вашего небольшого блока двигателя и прикрепляется непосредственно к вашему карданному валу, позволяя вам использовать существующую заднюю ось. Значительная экономия времени и денег, а также возможность изменять передаточное число третьего члена.

    Как они отмечают, это должно сэкономить время при преобразовании электромобиля за счет значительного упрощения монтажа двигателя, что также могло бы сэкономить деньги.

    Однако они еще не объявили цену, и хотя они говорят, что это сэкономит деньги, не ожидайте, что комплект будет дешевым. Преобразование электромобилей может быть дорогостоящим и часто исчисляется десятками тысяч долларов.

    После того, как у вас есть электродвигатели, вам также потребуются аккумуляторные модули для их питания и способ их установки в транспортном средстве.

    Загляните в наш раздел преобразования электромобилей, чтобы узнать о некоторых из самых крутых проектов, которые мы реализовали за эти годы.

    FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки для получения дохода. Подробнее.


    Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получить эксклюзивные видео и подписаться на подкаст.

    Преобразование вашего автомобиля в электромобиль

    Автомобили с бензиновым двигателем. Это, пожалуй, самое неэффективное устройство, которое многие из нас используют ежедневно. Нам всем действительно следует ездить на электромобилях (или вообще не водить). Двигатель внутреннего сгорания неэффективен с точки зрения загрязнения окружающей среды, затрат на газ и затрат на техническое обслуживание. Но, как вы, возможно, слышали, сегодня нет доступных электромобилей, которые напоминали бы обычные автомобили или грузовики.Такие компании, как Phoenix Motorcars, Tesla Motors, Commuter Cars, Miles Automotive Group и ZAP, приближаются, но вы все еще не можете выложить немного денег и купить у них электромобиль сегодня.

    Покупка электромобилей

    Единственный тип электромобилей, который можно приобрести, - это NEV (Neighbor Electric Vehicles), которые обычно имеют максимальную скорость около 25 миль в час. Но подождите - есть еще пара способов приобрести рабочий электромобиль прямо сейчас. Один из вариантов - купить подержанный автомобиль, который кто-то переоборудовал в электромобиль.Вы можете искать электромобили на таких сайтах, как Craig's List, eBay или EVFinder. Для получения дополнительных советов по покупке подержанного электромобиля я хотел бы отослать вас к недавней статье Шари Прейндж «Поиск и покупка подержанного электромобиля» (файл PDF) в журнале Home Power Magazine № 119.

    Но эти подержанные электромобили, безусловно, ограничены в их доступности, особенно если вы не живете на западном побережье. Так что, возможно, вы захотите сделать решительный шаг и самостоятельно выполнить преобразование электричества.

    Электрический преобразователь

    По сути, электрическое преобразование включает в себя снятие всего двигателя внутреннего сгорания с транспортного средства, установку на его место электродвигателя, а также добавление большого блока аккумуляторов.Конверсия обойдется вам примерно в 6000 долларов по частям и примерно от 1000 до 3000 долларов за батареи и установку. Но, несмотря на все эти расходы, вы получите автомобиль с нулевым уровнем выбросов, пробег которого стоит всего несколько центов за милю. Ваш электромобиль также будет более надежным и потребует гораздо меньше обслуживания, чем обычный. Помните, что автомобили с бензиновым двигателем обходятся владельцу в среднем около 1800 долларов в год только из-за затрат на топливо, и есть дополнительные расходы на техническое обслуживание двигателя и замену масла. Электромобили имеют лучшую стоимость перепродажи и в целом более надежны, потому что меньше деталей, которые могут выйти из строя.Большинство компонентов представляет собой твердотельную электронику без движущихся частей. Двигатель электромобиля имеет практически бесконечный срок службы - компоненты, вероятно, прослужат дольше шасси. Единственные реальные расходы - это батареи, которые нужно будет заменять каждые 3-4 года. Вы можете ожидать, что ваш переоборудованный автомобиль будет иметь запас хода 60-80 миль, максимальную скорость 50-90 миль в час и хорошие возможности ускорения. На полную зарядку автомобиля уйдет около 6-12 часов. Все эти факторы будут различаться в зависимости от веса автомобиля, который вы перестраиваете, а также от типа двигателя и устанавливаемых батарей.

    Лучшие типы автомобилей для переоборудования

    Итак, какой тип автомобиля лучше всего подходит для переоборудования в электрическую? Легкий автомобиль (снаряженная масса 2000–3000 фунтов) с механической коробкой передач. Вам нужен легкий автомобиль, потому что тяжелые серьезно ограничивают диапазон работы электродвигателя. Автоматические трансмиссии потребляют слишком много мощности, потому что они требуют, чтобы двигатель постоянно работал на холостом ходу. Что касается стиля корпуса, вам нужно что-то, что может вместить все батареи, которые вы будете устанавливать. Майкл Браун, автор книги Convert It, рекомендует легкие и вместительные автомобили, такие как Rabbit, Civic, Sentra, Escort или легкий пикап.Идеальная машина-донор имеет хороший кузов и салон, передачу звука, но мертвый двигатель.

    Для электромобилей лучший способ вождения - это не слишком холмистая и не слишком холодная местность. Очевидно, что холмы увеличивают нагрузку на двигатель и тем самым сокращают его запас хода. Холодная погода также снизит производительность, но есть много счастливых владельцев электромобилей, которые живут в Канаде и на Аляске.

    Доступны два типа комплектов для переоборудования электроприводов: специальные комплекты, адаптированные к конкретным моделям автомобилей, и универсальные комплекты, которые можно устанавливать на различные автомобили.Универсальные комплекты содержат все основные компоненты приводной системы, но при создании нестандартных деталей, таких как батарейные стеллажи или ящики, производитель полагается на изготовителя. Индивидуальные комплекты включают в себя всю систему привода, а также аккумуляторные стеллажи и коробки, адаптированные к конкретной модели. Например, компания Canadian Electric Vehicles предоставляет комплекты для переоборудования грузовиков Chevy S10, Geo Metros и Dodge Neons. Другая компания, Electro Automotive, предлагает комплекты для переоборудования Volkswagen Rabbits и Porsche 914.

    Вот краткая история электромобилей.

    Вот несколько онлайн-форумов об электрических преобразованиях: Список обсуждения электромобилей, Форумы по самостоятельным электромобилям, EVWorld.

    Моторы-ступицы

    для полностью электрических транспортных средств все еще имеют некоторые технологические проблемы, которые необходимо преодолеть

    Автор:
    Стивен Дж. Мраз
    Старший редактор
    [email protected]

    Ресурсы:
    Институт Фраунгофера (США) , www.fraunhofer.org
    Michelin , www.michelin.com
    Siemens VDO , www.vdo.com

    По мере того как инженеры стремятся разрабатывать и совершенствовать альтернативные силовые установки для легковых и грузовых автомобилей, такие, которые не будут сжигать ископаемое топливо или превращать каждый автомобиль в точечный источник загрязнения, некоторые обращаются за вдохновением в прошлое. Один из таких подходов - электродвигатель ступицы - кажется многообещающим. Идея состоит в том, чтобы встроить электродвигатель прямо в колесо.Стационарные обмотки, обычно концентрические с колесом, создают электромагнитные поля, которые заставляют внешние обмотки, установленные на колесе, следовать за ними и, таким образом, вращаться. Идея существовала почти столько же, сколько и автомобиль. Фактически, Фердинанд Порше, основатель известной немецкой автомобильной компании, еще в 1900 году установил на автомобиль пару ступичных двигателей, которые использовали электричество от газового генератора. Lohner-Porsche мог развивать скорость до 35 миль в час, что позволило ему установить несколько мировых рекордов скорости.

    Но технологические ограничения ступичного двигателя и более привлекательной альтернативы, газового двигателя внутреннего сгорания (ДВС), не позволяли ступичным двигателям попадать в легковые автомобили и подавляющее большинство грузовиков, за исключением нескольких концептуальных автомобилей. Поскольку бензин теряет популярность из-за цены или загрязнения, исследователи пытаются разработать доступный и надежный мотор-редуктор, который понравится потребителям.

    Преимущества
    Ступичные двигатели имеют несколько преимуществ.

    • С точки зрения конструктора, ступичные двигатели предлагают гибкость.Их можно использовать для двигателей с задним или передним приводом, а также для полноприводных версий. Их даже можно использовать для усиления других силовых установок, включая ДВС.

    • Их относительно компактный размер означает больше места для других компонентов, например аккумуляторной батареи, топливного элемента или генератора. У конструкторов также есть возможность установить эти компоненты, чтобы улучшить распределение веса между передними и задними колесами или снизить центр тяжести для лучшей устойчивости и управляемости.А если в этих других компонентах нет необходимости, автомобильные инженеры могли бы добавить больше грузового отсека, организовать зоны сжатия вокруг салона для более безопасного автомобиля или просто спроектировать автомобиль меньшего размера, более легкий и более энергоэффективный.

    • Исключая главную силовую установку, ступичные двигатели устраняют необходимость в тяжелой трансмиссии, трансмиссии, дифференциале и мостах. Это снижает механические потери, присущие каждому компоненту, находящемуся между двигателем и колесом, и делает работу автомобиля или грузовика тише.Это также снижает вес, что делает поездки более эффективными.

    • Как и большинство электродвигателей, ступичные электродвигатели создают высокий крутящий момент при низких оборотах. Для сравнения, ДВС должны развивать обороты выше 1000 об / мин, чтобы создать достаточный крутящий момент для движения автомобиля или грузовика. Таким образом, в большинстве конструкций ступичных двигателей отсутствуют трансмиссии, позволяя плоской кривой крутящего момента электродвигателя делать всю работу. Но есть некоторые конструкции, в которых используются простые, относительно легкие планетарные передачи, позволяющие им работать более эффективно на более высоких скоростях вращения.В любом случае отказ от трансмиссий, используемых в большинстве автомобилей, означает меньший вес, меньшую сложность и большую эффективность.

    • Ступичные двигатели могут использоваться как тормоза, действуя как генератор, а не как двигатель. Вращающиеся колеса замедляются, поскольку они вынуждены работать против электромагнитных полей для создания электричества. Это рекуперативное торможение также позволяет автомобилю вырабатывать электроэнергию, которую можно хранить и повторно использовать позже.

    • Благодаря всем достижениям в области электронного управления двигателями инженеры теперь могут разрабатывать контроллеры, способные точно настраивать крутящий момент, частоту вращения и даже направление вращения каждого ступичного двигателя.Это означает, что такие функции, как антиблокировочная система тормозов, контроль тяги и даже круиз-контроль, могут управляться одним главным контроллером. Есть даже возможность добавления новых, ранее невозможных или, по крайней мере, непрактичных функций. Например, если правые колеса поворачиваются в одну сторону, а левые - в противоположную, это может дать автомобилю почти нулевой радиус поворота для выезда из тесных парковочных мест. Также может оказаться, что новые разрабатываемые функции, такие как отслеживание полосы движения, предотвращение столкновений и активный круиз-контроль, будет проще реализовать с помощью отдельных колесных двигателей и главного контроллера.

    Недостатки и возможные исправления
    Ступичные двигатели существуют уже более века, и тот факт, что они не прижились, говорит сам за себя. По крайней мере, так думает один исследователь из организации, занимающейся электромобилями. «Если они еще не добились успеха, маловероятно, что они когда-либо добьются успеха из-за имеющихся у них проблем».

    Конечно, такое отношение не принимает во внимание человеческую изобретательность, технический прогресс и тот факт, что за последние 100 лет было мало стимулов отучать водителей от автомобилей с газовым двигателем.Но для того, чтобы мотор-редукторы стали жизнеспособными, необходимо устранить некоторые препятствия.

    • Ступичные двигатели не обеспечивают энергию, а только способ ее использовать. Автомобильным инженерам все еще необходимо обеспечивать электричеством, необходимым для работы этих двигателей. Самый простой способ - установить аккумуляторные батареи на борт автомобиля или грузовика. Но это увеличивает вес и выбрасывает некоторые потенциально опасные материалы в поток отходов. Это также создает дополнительную нагрузку на энергосистему страны и увеличивает потребность в новых электростанциях.

    • Основная проблема, с которой сталкиваются мотор-редукторы, - это неподрессоренная масса. Неподрессоренная масса - это масса всех компонентов, не поддерживаемых подвеской автомобиля. И наоборот, подрессоренная масса - это масса, поддерживаемая подвеской, включая раму, двигатель, пассажиров и кузов. К неподрессоренной массе относятся колеса, шины и тормоза, и он перемещается вверх и вниз по ухабам, выбоинам и мусору, пытаясь следовать контурам дороги. Подрессоренная масса, однако, защищена подвеской от большинства этих движений, особенно меньших.Подрессоренная масса и подвеска воздействуют на колеса, так что они соприкасаются с дорогой.

    Как правило, конструкторы стараются минимизировать неподрессоренную массу, чтобы улучшить управляемость и управляемость. Вот почему любители хот-родов и автолюбители вкладывают деньги в легкосплавные диски - чтобы уменьшить неподрессоренную массу и повысить точность рулевого управления. Более легкие колеса и шины также означают, что для их вращения или остановки требуется меньше энергии. Таким образом, более легкие колеса означают более быстрое ускорение и торможение.(Подсчитано, что каждый фунт дополнительной вращающейся массы равен добавлению 10 фунтов к общей массе транспортного средства.) Таким образом, добавление ступичных двигателей может значительно увеличить неподрессоренную массу и снизить производительность.

    Очевидное решение - снизить вес мотор-ступиц, и инженеры пытались это сделать последние 50 лет. Некоторые используют легкие, но мощные редкоземельные магниты. В одной программе инженеры General Motors спроектировали ступичный двигатель с обмотками статора, закрепленными эпоксидной смолой, а не намотанной на тяжелый железный сердечник.Другие используют в обмотках литцевую проволоку для снижения потерь на вихревые волны, что также снижает вес двигателя при заданном выходе. Другой подход состоит в том, чтобы снять чугунный фрикционный тормоз в сборе, заменить его мотор-ступицей, который весит примерно такой же, как и сборка, и позволить автомобилю полагаться на рекуперативное торможение. Текущие конструкции могут обеспечить около 1 г торможения.

    Но одним из побочных эффектов снижения веса инженерных компонентов является снижение их долговечности. А поскольку мотор-редукторы являются частью неподрессоренной массы транспортного средства, они будут ощущать воздействие каждой выбоины, неровностей и скоростных поворотов.Они также будут подвергаться воздействию дорожной грязи и грязи, пыли, воды и дорожной соли. Таким образом, инженеры должны сбалансировать долговечность и вес, и еще предстоит выяснить, сможет ли какой-либо из существующих ступичных двигателей продержаться 100 000 миль повседневной езды. Также неясно, сколько будут стоить два или четыре надежных мотор-редуктора.

    До того, как мотор-редукторы получат широкое распространение, необходимо решить еще несколько технологических и экономических проблем. Две незначительные проблемы связаны с предотвращением вандалами кражи мотор-ступиц и готовностью водителей инвестировать в дорогую запасную шину с установленным в ней готовым к работе мотор-редуктором.

    Frecc0
    Исследователи из института Фраунгофера в Германии работают над демонстрационным автомобилем Frecc0 (концепт-кар Fraunhofer E-type 0), который будет использоваться для разработки и оценки всех компонентов, необходимых в полностью электрическом автомобиле. (Эти компоненты включают технологии из недавно названной области, называемой электромобильностью.) Одним из ключевых компонентов является ступичный двигатель Фраунгофера.

    По словам менеджера Fraunhofer, два двигателя, установленные на задних колесах автомобиля, относительно легкие и компактные, поэтому они не добавляют небольшой неподрессоренной массы.Немецкие конструкторы планируют компенсировать потерю управляемости за счет изменения шасси. Они утверждают, что могут сделать это, например, перенастроив глушитель. Прямо сейчас они уверены, что смогут разработать шасси и подвеску, которые компенсируют дополнительный неподрессоренный вес. Они также уверены, что простая регулировка настроек пружины и демпфера на Frecc0 позволит им продолжить демонстрационный проект. Они основывают свои настройки подвески на данных, собранных с измерительного колеса с инструментами.«Эти же данные будут использованы для разработки новой конструкции шасси / подвески.

    По данным Института, сам двигатель представляет собой шестифазную синхронную версию с постоянными магнитами с относительно высокой мощностью и крутящим моментом. Двигатель фактически разделен на две независимые трехфазные подсистемы, каждая из которых может приводить в действие колесо в случае отказа другой. А в случае неисправности инвертора индуцированное напряжение в двигателе будет высоким на высоких скоростях, что приведет к токам в батареях и разрушит силовую электронику.Чтобы избежать этого, мотор-ступица имеет возможность короткого замыкания в случае отказа инвертора.

    Вся силовая электроника и блок управления двигателя находятся в ступице. Но, скорее всего, у него будет главный контроллер, координирующий работу всех ступичных двигателей транспортного средства. Отдельные компоненты, а также собранный мотор-ступица были протестированы, чтобы убедиться, что они могут выдерживать удары, вибрации и температуры, связанные с ежедневным вождением. Мотор-ступица также имеет степень защиты IP65, достаточную для защиты от грязи и воды.Ротор, например, защищен уплотнением вала. Команда дизайнеров также использует компоненты, пригодные для массового производства. Статор, например, изготовлен из литого пенопласта, который может воспроизводить сложные внутренние охлаждающие каналы. А роторы хорошо подходят для литья под высоким давлением.

    В конструкции Fraunhofer не используются трансмиссии или зубчатые передачи. По данным Института, двигатель обеспечивает достаточный крутящий момент на низких скоростях и почти постоянную мощность (55 кВт и 700 Нм) на высоких скоростях.Хотя они еще не уверены, какие батареи будут использоваться, они считают, что Frecc0 потребуется аккумуляторная батарея мощностью 30 кВт, чтобы обеспечить ему запас хода в 90 миль, а также скорость и ускорение спортивного автомобиля.

    Активное колесо
    Active Wheel, мотор-ступица от Michelin, Гринвилл, Южная Каролина, который разрабатывался не менее десяти лет, появился на нескольких концептуальных автомобилях, но не на реальных серийных автомобилях.Это усовершенствованный ступичный двигатель, в котором используются два электродвигателя: один для поворота или остановки колеса, а другой для питания активной подвески. Он также содержит тормоз и использует рекуперативное торможение. Общий вес составляет 95 фунтов на двигатель.

    Приводной двигатель мощностью 30 кВт с водяным охлаждением установлен вне центра, где его вал вращает прямозубую шестерню, которая приводит в движение коронную шестерню на ступице и, таким образом, вращает колесо транспортного средства. Двигатель подвески управляет активной подвеской через зубчатую рейку и шестерню, заменяющую гидравлический амортизатор.Он контролирует дорожный просвет, тангаж при торможении и крен во время поворота и реагирует в течение 0,0003 секунды. Винтовая пружина в колесе поддерживает статическую нагрузку автомобиля. Активное колесо крепится к шасси автомобиля с помощью подвески с одним нижним рычагом подвески.

    Два колеса Active выдают около 40 л.с., максимальная мощность достигает 80 л.с. Этого достаточно, чтобы разогнать автомобиль весом 2000 фунтов от 0 до 60 миль в час примерно за 11 секунд и разогнать его до максимальной скорости 95 миль в час.

    © 2010 Penton Media, Inc.

    Электродвигатели для рынка электромобилей | Рост, тенденции и прогноз (2020 г.

    Обзор рынка

    Период обучения:

    2018 - 2026 гг.

    Самый быстрорастущий рынок:

    Азиатско-Тихоокеанский регион

    Крупнейший рынок:

    Азиатско-Тихоокеанский регион

    Нужен отчет, отражающий, как COVID-19 повлиял на этот рынок и его рост?

    Бесплатное скачивание Образец

    Обзор рынка

    Ожидается, что среднегодовой темп роста электродвигателей для рынка электромобилей превысит 28.63%, в прогнозный период (2020-2025 годы).

    • Одними из основных факторов, способствующих росту исследуемого рынка, являются введение строгих норм по выбросам и экономии топлива, государственные стимулы и улучшение инфраструктуры зарядки, что привело к все большему распространению электромобилей. Внедрение электромобилей может стимулировать спрос на электродвигатели в течение прогнозируемого периода.
    • Ожидается, что в ближайшем будущем массовые инвестиции в электромобили со стороны крупных автомобильных компаний, таких как Toyota, Honda, Tesla, General Motors и Ford, будут стимулировать рынок электромоторов.Кроме того, ожидается, что развивающиеся партнерские отношения между производителями двигателей и автомобильными компаниями приведут к расширению производства электродвигателей для рынка электромобилей во всем мире.
    • Ожидается, что рынок электродвигателей столкнется с проблемами в виде закупок редкоземельных металлов, используемых в постоянных магнитах для синхронных двигателей, поскольку металлы, используемые в этих двигателях, подвержены экспортным ограничениям и рискам поставки.
    • Электромоторы для рынка электромобилей в основном доминируют некоторые крупные игроки автомобильной отрасли, такие как Tesla, BYD, Toyota, Nissan, Honda.

    Объем отчета

    Электродвигатели, которые в основном используются для приведения в движение / тяги электромобилей, были рассмотрены в рамках рыночного охвата. Электродвигатели для рынка электромобилей были сегментированы по применению, типу двигателя, типу транспортного средства и географии.

    Приложение
    Легковые автомобили
    Коммерческие автомобили
    Тип двигателя
    9023 9023 9023 9023 903 902 903 902 902 Тип транспортного средства
    Гибридный электромобиль (HEV)
    Подключаемый гибридный электромобиль (PHEV)
    Чистый электромобиль (PEV)
    9 902 География

    Северная Америка
    США
    Канада
    Мексика
    Остальная часть Северной Америки
    6
    6 9045 6 Европа Германия Соединенное Королевство Франция Италия Норвегия Остальная часть Европы 902 902 902 -Тихоокеанский регион Китай Индия Япония Остальные страны Азиатско-Тихоокеанского региона Остальные страны мира
    Южная Африка
    Аргентина
    Другие страны

    Объем отчета может быть настроены в соответствии с вашими требованиями.Кликните сюда.

    Ключевые тенденции рынка

    Рост продаж электромобилей

    Электромобиль стал неотъемлемой частью автомобильной промышленности. Это путь к достижению энергоэффективности, наряду с сокращением выбросов загрязняющих веществ и других парниковых газов. Растущие экологические проблемы в сочетании с благоприятными государственными инициативами являются основными факторами, способствующими этому росту.Ожидается, что к концу 2025 года годовой объем продаж легковых электромобилей превысит отметку в 5 миллионов единиц, и ожидается, что к концу 2025 года он составит 15% от общего объема продаж автомобилей.

    В последние годы рынок электромобилей

    демонстрирует высокие темпы роста: до третьего квартала 2019 года общие продажи электромобилей достигли около 1 614 048 единиц по сравнению с 1 279 527 единиц до третьего квартала 2018 года. Этот всплеск продаж является результатом повышение регулирующих норм различными организациями и правительствами для контроля уровней выбросов и распространения транспортных средств с нулевым уровнем выбросов.

    Приведенные выше нормы побудили автопроизводителей увеличить свои расходы на исследования и разработки электромобилей, что в конечном итоге позволило им продавать электромобили в будущем. Эта стратегия оказала сильное влияние на людей, поскольку произошли значительные изменения в структуре покупок с обычных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания на электромобили. Это изменение не привело к снижению продаж автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, а скорее создало многообещающий рынок для электромобилей как в настоящем, так и в будущем.Ожидается, что рост электромобилей увеличит спрос на электродвигатели в течение прогнозируемого периода.

    Чтобы понять основные тенденции, загрузите образец Отчет

    Азиатско-Тихоокеанский регион продолжает доминировать на рынке электромоторов

    В мировом масштабе Азиатско-Тихоокеанский регион занимает наибольшую долю в производстве электродвигателей для рынка электромобилей из-за высоких продаж электромобилей, в основном из Китая.Китай - крупнейший производитель и потребитель электромобилей в мире. Внутренний спрос поддерживается национальными целевыми показателями продаж, благоприятными законами и муниципальными целевыми показателями качества воздуха. Например, Китай ввел квоту для производителей электромобилей или гибридных автомобилей, которые должны составлять не менее 10% от общего объема новых продаж. Кроме того, город Пекин выдает только 10 000 разрешений на регистрацию автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в месяц, чтобы побудить своих жителей перейти на электромобили.

    Поскольку рынок электромобилей неуклонно растет, рынок электромоторов для электромобилей, вероятно, вырастет по сравнению с прогнозом, поскольку большинство OEM-производителей запускают производство, устанавливают партнерские отношения с производителями электромобилей, совместными предприятиями и т. Д. Например, в марте 2020 года , Wolong Electric Group Co., Ltd (Wolong Electric) подписала соглашение о создании совместного предприятия с ZF (China) Investment Co. Ltd. (ZF China). Wolong Electric Group Co., Ltd. (Wolong Electric) подписала соглашение о создании совместного предприятия с ZF (China) Investment Co.Ltd (ZF Китай). Компания будет базироваться в городе Шаосин, провинция Чжэцзян, и может в основном заниматься проектированием, производством и продажей автомобильных тяговых двигателей для применения в электромобилях (электромобилях), подключаемых гибридных транспортных средствах (PHV) и легкогибридных автомобилях ( HV).

    Чтобы понять тенденции в географии, загрузите образец Отчет

    Конкурентная среда

    Мировой рынок электродвигателей для электромобилей сильно фрагментирован из-за присутствия многих региональных и международных игроков.Тем не менее, на рынке доминируют некоторые крупные автомобильные игроки, такие как Toyota, Tesla, Nissan, Honda, BYD, BAIC и BMW, в том числе Toyota, Tesla и BYD,

    Toyota имеет огромное присутствие на японском рынке и собственное производство двигателей, которое охватило значительную часть рынка, изученного в 2019 году. Toyota Prius была первым в мире серийным гибридным автомобилем, и компания продала 13 миллионов гибридных автомобилей. авто с момента его появления.

    Большинство автопроизводителей, таких как Toyota, Nissan, Honda и Subaru, производят большую часть своих тяговых двигателей собственными силами.

    Содержание

    1. 1. ВВЕДЕНИЕ

      1. 1.1 Допущения исследования

      2. 1.2 Объем исследования

    2. 2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

    3. 3. РЕЗЮМЕ

      9

    4. 9.ДИНАМИКА РЫНКА

      1. 4.1 Движущие силы рынка

      2. 4.2 Рыночные ограничения

      3. 4.3 Привлекательность отрасли - анализ пяти сил Портера

        1. 4.3.1 Угроза новых участников

        2. 4.3.2 Торговая сила покупателей / Потребители

        3. 4.3.3 Торговая сила поставщиков

        4. 4.3.4 Угроза замещающих товаров

        5. 4.3.5 Интенсивность конкурентного соперничества

    5. 5.СЕГМЕНТАЦИЯ РЫНКА

      1. 5.1 Приложение

        1. 5.1.1 Легковые автомобили

        2. 5.1.2 Коммерческие автомобили

      2. 5.2 Тип двигателя

        1. 5.2.1 Двигатель переменного тока

        2. 5.2. 2 Двигатель постоянного тока

      3. 5.3 Тип транспортного средства

        1. 5.3.1 Гибридный электромобиль (HEV)

        2. 5.3.2 Подключаемый гибридный электромобиль (PHEV)

        3. 5.3.3 Чистый электромобиль (PEV)

      4. 5.4 География

        1. 5.4.1 Северная Америка

          1. 5.4.1.1 США

          2. 5.4.1.2 Канада

          3. 5.4.1.3 Мексика

          4. 5.4.1.4 Остальная часть Северной Америки

        2. 5.4.2 Европа

          1. 5.4.2.1 Германия

          2. 5.4.2.2 Великобритания

          3. 5.4.2.3 Франция

          4. 5.4.2.4 Италия

          5. 5.4.2.5 Норвегия

          6. 5.4.2.6 Остальная Европа

        3. 5.4.3 Азиатско-Тихоокеанский регион

          1. 5.4.3.1 Китай

          2. 5.4.3.2 Индия

          3. 5.4.3.3 Япония

          4. 5.4.3.4 Остальной Азиатско-Тихоокеанский регион

        4. 5.4.4 Остальной мир

          1. 5.4.4.1 Бразилия

          2. 5.4.4.2 Южная Африка

          3. 5.4.4.3 Аргентина

          4. 5.4.4.4 Другие страны

    6. 6. КОНКУРЕНТНЫЙ ЛАНДШАФТ

      1. Доля на рынке продавца

      2. 6,2
      3. Компания
      4. Профили

        1. 6.2.1 Aisin Seiki Co. Ltd

        2. 6.2.2 Toyota Motor Corporation

        3. 6.2.3 Hitachi Automotive Systems

        4. 6.2.4 DENSO Corporation

        5. 6.2.5 Honda Motor Company Ltd

        6. 6.2.6 Mitsubishi Electric Corp.

        7. 6.2.7 Magna International

        8. 6.2.8 Robert Bosch GmbH

        9. 6.2. 9 BMW AG

        10. 6.2.10 Nissan Motor Co. Ltd

        11. 6.2.11 Tesla Inc.

        12. 6.2.12 Toshiba Corporation

        13. 6.2.13 BYD Co. Ltd

    7. 7.РЫНОЧНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И БУДУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ

    8. 8. ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

    ** При наличии

    Вы также можете приобрести части этого отчета. Вы хотите ознакомиться с разделом прайс-лист?
    Получить разбивку цен Сейчас

    Часто задаваемые вопросы

    Какой период изучения этого рынка?

    Рынок электромоторов для рынка электромобилей изучается с 2018 по 2026 год.

    Каковы темпы роста электромоторов для рынка электромобилей?

    Рынок электродвигателей для электромобилей растет среднегодовыми темпами роста 28,63% в течение следующих 5 лет.

    В каком регионе наблюдается самый высокий темп роста рынка электромоторов для электромобилей?

    Азиатско-Тихоокеанский регион демонстрирует самый высокий среднегодовой темп роста в период с 2021 по 2026 год.

    Какой регион имеет наибольшую долю на рынке электромоторов для электромобилей?

    Азиатско-Тихоокеанский регион имеет самую высокую долю в 2020 году.

    Кто являются ключевыми игроками на рынке электромоторов для электромобилей?

    • Toyota Motor Corporation
    • Aisin Seiki Co Ltd
    • BYD Co.ООО
    • Тесла Инк.
    • BAIC

    Крупнейшие компании, работающие в области электродвигателей для рынка электромобилей.

    80% наших клиентов ищут отчеты на заказ. Как ты хотите, чтобы мы адаптировали вашу?

    Пожалуйста, введите действующий адрес электронной почты!

    Пожалуйста, введите правильное сообщение!

    ПРЕДСТАВИТЬ

    Загрузка...

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *