Электропривод для автомобиля – Набор для превращения любого автомобиля в гибридный / Habr

Содержание

Набор для превращения любого автомобиля в гибридный / Habr

Студенты из Middle Tennessee State University под руководством доктора Чарльза Перри с 2008 года работают над комплектом, который позволит превратить практически любой автомобиль в гибридный.

Проблем с современными электрическими или гибридными автомобилями немало. Конструкция привода требует переработки, это требует затрат, которые сказываются на конечной стоимости авто.
Плюс к тому никто не предлагает переделать ваш автомобиль в гибридный — если уж вы решили его опробовать, придётся продавать старую лошадку и покупать новую.
Такими темпами совершенно непонятно, когда хотя бы половина автомобилей будет ездить при помощи электричества — очень уж вяло новинка проникает в жизнь.

А Чарльз Перри со товарищи предлагают совершенно другой вариант.

Из обычных комплектующих, без всяких дорогих инноваций, они собирают комплект, который можно установить почти на любой автомобиль.

В багажник ставятся аккумуляторы и контроллер этого устройства с охлаждением.
Инновация состоит только в размещении тяги. Сами трёхфазные безщёточные электромоторы постоянного тока размещаются в задних колёсах на свободном месте, которое там уже есть — вокруг тормозов.

Электромагниты статоров размещены по кругу, а вращающийся диск, к которому крепится колесо, оснащён постоянными магнитами. Электромагниты управляются контроллером, и когда система включается, колесо превращается в электромотор.

Таким образом, никакие агрегаты автомобиля не модифицируются и не затрагиваются — тормоза, подвеска, подшипники остаются без изменений.

Система создаётся как вспомогательная для мотора внутреннего сгорания, и рассчитана на движение по городу — скорости до 40-45 mph (до 60-70 км/ч). Контроллер работает совершенно прозрачно — если водитель не знает об этой установке, он её может и не почувствовать. Как только при разгоне водитель давит на газ, система автоматически включается и помогает разгоняться и ехать.

При достижении большой скорости система также автоматически отключается.
Др. Перри утверждает, что по их тестам выходит 50% экономия топлива, то есть при движении в городских условиях на том же количестве бензина можно проехать в два раза большее расстояние.

На видео аккумуляторы с контроллером выглядят довольно объёмно, но др. Перри утверждает, что это установка для тестов, поэтому она немного больше той, на которую они рассчитывают выйти в результате.

Возможно, скоро наступит время, когда любой желающий сможет купить для себя такой набор и сделать апгрейд своей ласточке — так же, как сейчас можно купить электрический набор для велосипеда.

habr.com

Элетродвигатели и приводы агрегатов автомобиля

На современном автомобиле установлено большое число агрегатов, требующих для приведения в действие затрат механической энергии. Эту энергию они получают в большинстве случаев от электродвигателей.

Электродвигатель с механизмом передачи механической энергии и схемой управления электродвигателем образуют систему электропривода автомобиля. Для передачи энергии в автомобильном электроприводе используются зубчатые и червячные передачи, кривошипно-шатунные механизмы. Часто электродвигатель и механизм передачи механической энергий объединяют в моторедуктор или электродвигатель совмещают с исполнительным элементом.

Электроприводы автомобиля приводят в действие вентиляторы отопителей и системы охлаждения двигателя, стеклоподъемники, устройства выдвижения антенн, стеклоочистители, насосы омывателей, фароочистители, подогреватели, топливные насосы и т.п. Расмотрим требования предъявляемые к электродвигателям и типы электрических двигателей используемых в системах электропривода агрегатов автомобиля.

Электродвигатели приводов агрегатов автомобиля

Требования, предъявляемые к электродвигателям, весьма разнообразны. Электродвигатели отопителей и вентиляторов автомобиля имеют продолжительный режим работы и малый пусковой момент; электродвигатели стеклоподъемника обладают большим пусковым моментом, но работают кратковременно; электродвигатели стеклоочистителей воспринимают переменные нагрузки и, следовательно, должны обладать жесткой выходной характеристикой, частота вращения вала не должна существенно меняться при перемене нагрузки; электродвигатели предпусковых подогревателей должны нормально работать при очень низких температурах окружающего воздуха.

В приводах агрегатов автомобиля применяют электродвигатели только постоянного тока. Их номинальные мощности должны соответствовать ряду 6, 10, 16, 25, 40, 60, 90, 120, 150, 180, 250, 370 Вт, а номинальные частоты вращения валов ряду 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 9000 и 10 000 об/мин.

Электродвигатели с электромагнитным возбуждением в системе электропривода агрегатов автомобиля имеют последовательное, параллельное или смешанное возбуждение. Реверсивные электродвигатели снабжены двумя обмотками возбуждения. Однако применение электродвигателей с электромагнитным возбуждением в настоящее время сокращается. Более широко распространены электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

Конструкции электродвигателей чрезвычайно разнообразны.


Рис. 2. Электродвигатель отопителя

На рис. 2 показано устройство электродвигателя отопителя. Постоянные магниты 2 закреплены на корпусе 12 электродвигателя пружинами 10. Вал якоря 11 установлен в металлокерамических подшипниках 1 и 5, расположенных в корпусе и в крышке 8. Крышка крепится к корпусу винтами, ввернутыми в пластины 9. Ток к коллектору 6 подводится через щетки 4, помещенные в щеткодержатель 3. Траверса 7 из изоляционного материала, объединяющая все щеткодержатели в общий узел, прикреплена к крышке 8.

На электродвигателях мощностью до 100 Вт общим является применение подшипников скольжения с металлокерамическими вкладышами, щеткодержателей коробчатого типа и коллекторов, штампованных из медной ленты с опрессовкой пластмассой. Применяют и коллекторы, изготовленные из трубы, имеющей на внутренней поверхности продольные пазы.

Крышки и корпус изготовляют цельнотянутыми из листовой стали. В электродвигателях стеклоомывателей крышки и корпус — пластмассовые. Статор электродвигателей электромагнитного возбуждения набирают из пластин; причем оба полюса и ярмо штампуют как одно целое из листовой стали.

Постоянные магниты типов 1 и 2 (см. табл. ниже) устанавливают в магнитопровод, залитый в пластмассовый корпус. Магниты типов 3, 4 и 5 прикрепляют к корпусу плоскими стальными пружинами или приклеивают. Магнит типа 6 устанавливают и приклеивают в магнитопровод, который размещается в крышке электродвигателя. Якорь набирают из пластин электротехнической стали толщиной 1-1,5 мм.

Технические данные основных типов электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов

таблица 1. Основные типы электродвигателей в электроприводах отечественных автомобилей.

Электродвигатель Тип магнита Назначение Напряжение, В Полезная мощность, Вт Частота вращения вала, об/мин Масса, кг
МЭ268 1 Привод омывателей 12 10 9000 0,14
МЭ268Б 1 То же 24 10 9000 0,15
45.3730 4 Привод отопителей 12 90 4100 1
МЭИ 3 То же 12 5 2500 0,5
МЭ237 4 » 24 25 3000 0,9
МЭ236 4 » 12 25 3000 1
МЭ255 4 » 12 20 3000 0,8
19.3730 5 » 12 40 2500 1,3
МЭ250 5 » 24 40 3000 1,3
МЭ237Б 4 Привод стекло-
очистителей
12 12 2000 0,9
МЭ237Е 4 То же 24 12 2000 0,9
МЭ251 2 Привод вентиляра 24
5
2500 0,5
МЭ272 6 То же 12 100 2600 2,25

Технические данные основных типов электродвигателей с электромагнитным возбуждением

таблица 2. Основные типы электродвигателей в электроприводах отечественных автомобилей.

Электродвигатель Назначение Напряжение, В Полезная мощность, Вт Частота вращения вала, об/мин Масса, кг
МЭ201 Привод отопителей 12 11 5500 0,5
МЭ208 То же 24 11 5500 0,5
МЭНА Привод стеклоочисти-телей
12 15 1500 1,3
МЭ202 Привод предпускового
12 11 4500 0,5
МЭ202Б То же 24 11 4500 0,5
МЭ252 » 24 180 6500 4,7
32.3730 » 12 180 6500 4,7
МЭ228А Привод антенны 12 12 4000 0,8

Электродвигатели мощностью более 100 Вт близки по конструкции к генераторам постоянного тока. Они имеют корпус, изготовленный из полосовой малоуглеродистой стали или из трубы, на котором винтами закреплены полюса с обмоткой возбуждения. Крышки стянуты между собой болтами. В крышках расположены шариковые подшипники. Реактивные щеткодержатели обеспечивают стабильную работу щеток на коллекторе.

Двухскоростные двигатели с электромагнитным возбуждением имеют выводы каждой катушки возбуждения, электродвигатели с постоянными магнитами оборудованы третьей дополнительной щеткой, при подаче питания на которую частота вращения вала увеличивается.

Технические данные основных типов электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов представлены в табл. 1, а с электромагнитным возбуждением в табл. 2.

www.xn--b1agveejs.su

Электрический привод автомобиля против традиционного

Гибридный привод AWD против механического AWD.

 

Электродвигатели гибридных и электрических автомобилей на самом деле помимо экономии топлива имеет громадный потенциал в будущем для повышения мощности и безопасности. Уже в наши дни некоторые гибридные полноприводные автомашины имеют преимущество перед бензиновыми транспортными средствами оборудованные AWD приводом.

 

Как работает традиционная All-Wheel Drive система?

Есть несколько разновидностей систем AWD. Наибольшее распространение получила система, передающая постоянно на все четыре колеса крутящий момент не зависимо от уровня тяги,  угла поворота и других факторов. Главный недостаток постоянного полного привода это неэффективность расхода топлива. В некоторых же моделях оснащенные AWD приводом электроника может изменять уровень крутящего момента, распределяя мощность между осями, в зависимости от необходимости. В этом случае расход топлива значительно меньше, но не намного.

 

Для борьбы с лишним расходом топлива некоторые производители предлагают автомобили с непостоянным полным приводом. В основное время машина работает без полного привода. Но как только электроника автомобиля определяет, что какие то колеса теряют сцепление с дорогой, крутящий момент начинает передаваться на другую ось. Это позволяет существенно снизить потребления топлива (особенно при поездках в городском режиме). Но и эта система имеет также свои недостатки. К примеру, машины с подобным подключаемым полным приводом не достаточно мощные. К тому же страдает безопасность автомобиля, поскольку позднее подключение привода во время пробуксовки или скольжения на дороге может не помочь в случае заноса, что может привести к аварии.

 

Как работает Hybrid All-Wheel Drive система?

С помощью электродвигателей гибридные автомобили более безопасные на дороге (имеют низкий риск заноса, в результате потери сцепления), и имеют низкий расход топлива. К примеру, в Lexus RX 450h электродвигатели (их в этой модели два) помогают бензиновому двигателю, за счет увеличения крутящего момента и мощности, а также снижают потребление топлива традиционным мотором.

 

В RX450h AWD электродвигатели работает с каждой осью автомобиля. Когда автомобиль движется в городском потоке по сухому асфальту, крутящий момент от бензинового мотора передается только на одну ось. В этот момент электроника может подключить в работу электрические силовые агрегаты, которые разгружают традиционный мотор, и снижают потребление топлива.

Так во время резкого разгона с места, задний электромотор добавляет крутящий момент задним колесам. Если при прохождения поворота на скорости передние колеса теряют сцепление с дорогой (к примеру, на мокром асфальте), то электроника подключает передний электродвигатель, который начинает передавать крутящий момент на переднюю ось.

 

Эта электронная система передачи крутящего момента мгновенна. Но в отличие от традиционных автомобилей, электромоторы позволяют обеспечить автомобилю мгновенный крутящий момент.

 

Даже если машина не полноприводная электрические технологии позволили существенно увеличить максимальный крутящий момент автомобилям. Так в компактной модели Chevrolet Spark EV крутящий момент составляет 542 Нм. Та же картина и с элекрокаром Tesla Model S P85, у которого практически с самого начала доступно 600 Нм максимального крутящего момента. Напомним, что в следующем году в серийное производство поступит полноприводная версия модели S, сразу после выхода электрического кроссовера Tesla X.

 

Гибридные машины с AWD приводом набирают популярность

Помимо автомобилей Lexus и Toyota другие автопроизводители также готовы предложить свои гибридные модели. К примеру компания Acura предлагает модель RLX Sport-Hybrid с тремя электромоторами, которые помогают работе 3,7-литровому мотору V6. Так один электро двигатель передает крутящий момент на передние колеса. Два других на заднюю ось. Задние электрические силовые установки могут работать независимо друг от друга. 

Еще один автомобиль, который готовится к выпуску это Acura NSX, которая будет оснащена двумя электрическими двигателями, передающие мощность на передние колеса, когда как двигатель V6 располагается посередине автомобиля и будет передавать крутящий момент на заднюю ось.

 

На самом деле, на мировом авторынке появилось уже много автомашин, на которых установлены электромоторы, которые помогают полноприводным системам работать более эффективно. 

Так модели 918 Spyder, благодаря бензиновому мотору V8 и электрических двигателей удалось проехать круг на знаменитой трассе в Нюрнберге всего за 6:55.

 

Еще один пример. BMW i8 также использует полноприводные технологии на базе гибрида электрической силовой установки и бензинового мотора, благодаря чему машина может разгоняться с 0-100 км/час всего за 4,4 секунды. Этот впечатляющий результат достигается за счет 1,5 литрового трехцилиндрового мотора и электроустановки. Помимо мощности, электромотор позволяет существенно экономит расход топлива. Так модель i8 потребляет всего 3,2л/100км. Это делает i8 самым экономичным в мире гибридным спорткаром.

 

Стоит отметить, что Porsche 918 и i8 могут работать полностью в электрическом режиме без участия бензиновых моторов, что позволяет ограниченное расстояние проехать без потребления топлива. 

В настоящий момент потенциал развития полноприводных электрических и гибридных автомобилей огромен. Достаточно вспомнить участие в гонках ЛеМан-24 таких моделей, как Audi R18 e-quattro и Toyota TS040, чтобы понять, что производители ведут активные разработки для массового производства гибридных полноприводных машин в ближайшем будущем.

 

Минусы и плюсы гибридных и электрических автомобилей

 

Гибридные автомобили с полным приводом, к сожалению пока не совершенны. Все дело в их стоимости. Производство гибридных транспортных средств обходится значительно дороже бензиновых автомобилей. Также гибридные машины намного тяжелее своих традиционных версий. Все дело в весе аккумуляторов и электромоторов.  

 

Но эти недостатки могут быть компенсированы за счет существенной экономии топлива в процессе эксплуатации машины. Например, модель Lexus RX450h с приводом AWD расходует топлива на несколько литров меньше, чем традиционная модель RX 350 AWD. Но пока, что не все гибридные машины могут похвастаться быстрой окупаемостью. Ведь переплачивая за новый гибридный автомобиль, каждый покупатель рассчитывает как можно быстрее окупить затраты на покупку. Но к сожалению многие гибридные автомашины очень дороги, что приводим к долгой окупаемости затрат на покупку.

 

Гибридные полноприводные машины AWD гораздо безопаснее и эффективнее. Так электромоторы помогают увеличить динамику и способствуют большей устойчивости на дороге. Благодаря этому многие модели гибридных автомобилей приобрели спортивный характер в отличие от своих бензиновых версий.

www.1gai.ru

как электрокары на нем работают

Тяговый электродвигатель для электромобиля Tesla Model S

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

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

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

Назначение тягового электродвигателя

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

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

Видео: Как устроен двигатель электромобиля Tesla Model S

Принцип работы

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

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

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

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

Основные характеристики тягового электродвигателя электрического автомобиля

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

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

Мотор-колесо

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

motocarrello.ru

Лучшая десятка автомобилей с электроприводом

Некоторые пошли в серийное производство и успели завоевать признание у любителей и профессионалов. В топ-10 лучших электрокаров современности вошли следующие модели.

Chevy Volt

Достаточно известным автомобилем, в котором используется электропривод, является Chevy Volt. Это не чистый электрокар, в нем наряду с электромотором имеется газовый силовой агрегат. Автомобиль предназначен для передвижения по городским улицам. Емкость аккумуляторной батареи позволяет проехать без остановок 61 км. Volt ОБЗОР Chevrolet ОБЗОР:

Chevrolet Spark EV

Не так давно на автомобильном рынке появился доступный по цене и простой по конструкции электрокар Chevrolet Spark EV. Модель производится в двух исполнениях: с электромотором и гибридная версия. Стоимость данной модели составляет 26 тыс. долларов. Длительность поездки на электроприводе ограничивается отметкой 132 км. Chevrolet Spark EV 2016 - Full review:

Ford Fusion Energi

Уже около пяти лет колесит по дорогам разных стран гибридный автомобиль Ford Fusion Energi. Он стал результатом тесного сотрудничества автопроизводителя и разработчика электрокаров. В качестве источников питания выступают литий-ионные батареи и газовые баллоны. Запаса емкости аккумулятора хватает на пробег всего 33 км. Ford Fusion Energi Plug In Hybrid:

Ford Focus Electric

Результатом программы электризации компании Ford стал автомобиль Focus Electric. Машина стала модернизацией популярного авто, в который была внедрена аккумуляторная батарея и гибридный силовой агрегат. Электромобиль прекрасно подходит для езды по городу. На электротяге машина может пройти 121 км. Тест-драйв Форд Фокус Електра:

Fiat 500e

Особое место среди электрических автомобилей занимает новинка из Италии Fiat 500e. Малолитражка превосходно чувствует себя в условиях ограниченного городского пространства. Она укомплектована новейшим электромотором, имеет элегантный внешний вид. Салон автомобиля не только комфортный для езды, но и безопасный. Fiat 500e Test Drive Review:

Honda Accord Plug-In

Признанным лидером среди автомобилей с гибридным силовым агрегатом является Honda Accord Plug-In. Достаточно немного покататься на этой машине, чтобы ощутить все прелести автомобилей с электроприводом. Honda Accord Plug-In хорошо зарекомендовала себя не только в мегаполисах, но и на загородных автотрассах. Honda Accord Plug In Hybrid видеопрезентация:
 

Porsche Panamera S Hybrid E

Разработкой гибридных автомобилей занимается и знаменитая компания Porsche. Представленная автомобилистам версия Panamera S Hybrid E обладает отличными техническими характеристиками, хотя электрическая часть считается слабым местом в машине. В отличие от многих электрических конкурентов у Panamera S Hybrid E исключительно привлекательный дизайн. Porsche Panamera S e-Hybrid: Green Speed - XCAR:

BMW i3

Успешной баварской разработкой стал электромобиль BMW i3. Автомобиль получился настолько современным, что напоминает болид из фантастического фильма. У машины запоминающийся дизайн, а пробег на электрическом приводе составляет 160 км. BMW i3 - Большой тест-драйв (видеоверсия):

Tesla Model S

Самых больших достижений в области изготовления электрических автомобилей достигла компания Tesla. Разработка Model S представляет собой экологически чистую модель в кузове седан. Несколько отпугивает потенциальных покупателей стоимость электрокара, которая достигает 70 тыс. долларов. Зато Tesla Model S может пройти без дополнительной зарядки аккумулятора 426 км. Tesla Model S - Большой тест-драйв (видеоверсия):

Tesla Model X

Самым роскошным электромобилем в настоящее время считается Tesla Model X. Благодаря инновационным разработкам изобретателем из Tesla Motors удалось получить чистый автомобиль, который способен преодолеть 414 км. Однако приобрести это чудо инженерной мысли могут только богатые люди. Есть несколько модификаций, которые отличаются комплектацией.
  1. Комплектация 70D обойдется покупателю в 80 тыс. долларов. Благодаря мощному аккумулятору (70 кВт⋅ч) Тесла может проехать 345 км.
  2. Комплектация 90D оценивается в 132 тыс. долларов. Машина оснащается аккумулятором 90 кВт⋅ч, он обеспечивает пробег 414 км.
  3. Приобрести Tesla Model X в комплектации P90D можно за 140 тыс. долларов. Мощность аккумулятора (90 кВт⋅ч) распределяется на две оси, обеспечивая великолепную динамику разгона (3,8 с до 96 км/ч). Без подзарядки машина может преодолеть 402 км.
Приобретая электромобиль, автомобилисту следует знать о следующих недостатках:
  • габаритный аккумулятор занимает много места в авто;
  • зимой ухудшаются свойства батареи;
  • срок службы аккумуляторов ограничивается 2-3 годами;
  • для обогрева салона требуется дополнительная энергия.
TESLA MODEL X - Большой тест-драйв:

trezvyi-voditel.su

Электропривод автомобильный. Электропривод колес автомобиля

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании гибридных автомобилей и электромобилей. Устройство содержит источник электроэнергии, подключенный к накопительному конденсатору. Приводной двигатель переменного тока состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с трехфазными обмотками. Последовательно с каждой из обмоток статора включена дополнительная обмотка, а точки соединения указанных обмоток подключены соответственно к выводам выпрямителя, который совместно с инвертором входит в состав управляемого преобразователя. При включении источника питания начинают коммутироваться силовые ключи инвертора в соответствии с выходными сигналами блока управления. Автомобиль осуществляет поступательное движение с регулируемой скоростью, задаваемой блоком управления инвертором. При подаче команды «торможение» контроллер обеспечивает поступление управляющих сигналов на выпрямитель. В накопительный конденсатор поступает ток рекуперации. При протекании тока по обмоткам развивается тормозящий момент, а энергия торможения передается в накопительный конденсатор, который заряжается до напряжения большего, чем напряжение источника электропитания. По окончании торможения накопленная энергия конденсатора используется для поступательного движения автомобиля. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности электромобиля и обеспечении его простой и технологичной конструкции с оптимальными массогабаритными показателями. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей.

Известны гибридные автомобили на топливных элементах, содержащие аккумуляторную батарею, присоединенную через управляемый преобразователь к приводному двигателю колес (1). В устройстве предусмотрена организация цепей для использования энергии торможения колес. Однако установка имеет низкую энергетическую эффективность. Это объясняется тем, что при рекуперационном торможении генерируемое напряжение падает, а накопленный заряд в батарее растет, в результате чего по мере выравнивания потенциалов батареи и генератора темп зарядки батареи замедляется, а затем и вовсе прекращается.

Наиболее близким к изобретению устройством является электропривод колес автомобиля (2), содержащий аккумуляторную батарею, которая подключена к приводному двигателю через управляемый преобразователь напряжения. Для повышения эффективности силовой установки и улучшения ее энергетических характеристик управляемый преобразователь выполнен с возможностью передачи электроэнергии на приводной двигатель с понижающим коэффициентом преобразования напряжения, а рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя при его торможении - с повышающим коэффициентом преобразования напряжения. В известном устройстве роль накопительного элемента, «принимающего» энергию рекуперации, выполняет аккумуляторная батарея, однако ее функцию может выполнять и другой энергонакопительный блок, например блок молекулярных конденсаторов. В известной схеме может быть задействован как двигатель постоянного тока, так и переменного тока. При использовании в качестве приводного двигателя электрической машины переменного тока необходимо введение в известную схему (2) преобразователя постоянного напряжения в переменное (следуя традиционной методике преобразования сигналов). Однако это ведет к усложнению конструкции преобразовательного блока и, следовательно, усложнению конструкции всего устройства, увеличению его стоимости и габаритов.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является упрощение конструкции, снижение стоимости и улучшение массогабаритных показателей.

Технический результат достигается за счет того, что в электроприводе колес автомобиля, содержащем источник электропитания, трехфазный электродвигатель переменного тока с ротором на постоянных магнитах и управляемый преобразователь, регулирующий режим работы электродвигателя (2), управляемый преобразователь состоит из мостовых трехфазных инвертора и выпрямителя, выводы постоянного тока которых подключены к накопительному конденсатору, присоединенному к источнику электропитания, а фазные выводы обмоток статора электродвигателя переменного тока подсоединены к входным выводам переменного тока инвертора, при этом согласно - последовательно с каждой из обмоток статора включена дополнительная обмотка, причем точки соединения указанных обмоток подключены соответственно к выводам переменного тока выпрямителя, полярность выводов постоянного тока которого встречная по отношению к полярности подсоединенного к ним источника электропитания, при этом управляющие входы блоков управления инвертора и выпрямителя соединены соответственно с выходами управляемого контроллера, выполненного обеспечивающим при подаче на его управляющий вход команды «скорость» либо «торможение» разрешение поступления управляющих сигналов на инвертор либо выпрямитель с одновременным блокированием поступления управляющих импульсов на выпрямитель либо инвертор соответственно.

На чертеже представлена конструктивная схема устройства.

Устройство содержит источник электроэнергии 1, например аккумуляторную батарею, которая подключена к накопительному конденсатору 2, подсоединенному к выводам питания управляемого преобразователя напряжения, регулирующего режимом работы приводного двигателя переменного тока 3. В схеме электропривода реализована возможность передачи электроэнергии на приводной двигатель 3 с пониженным напряжением и рекуперации электроэнергии с приводного двигателя 3 при его торможении с повышенным напряжением. Приводной двигатель 3 переменного тока состоит из ротора 4 с постоянными магнитами и статора с трехфазными обмотками 5. Согласно - последовательно с каждой из трехфазных обмоток W 1 статора включена дополнительная обмотка W 2 ,

orthograf.ru

Электромобиль Ваз-2106. Как переделать классику на электротягу своими руками. Видео

Итак давайте поэтапно разберемся в проделанной работе.
Ребята из Литвы взяли старый Ваз-2106, даже продемонстрировали что он работает - установили аккумулятор и завели двигатель внутреннего сгорания.

Скорее всего ребята использовали как пример прототип - ВАЗ 21029, ВАЗ 2801 - электромобили разработанные компанией ВАЗ и ИСТОК еще в 70-х годах.

В принципе довольно неплохой выбор автомобиля, ВАЗ 2106 достаточно легкая машина. В тоже время, автомобиль не самый маленький по размеру кузова с большими выносами относительно оси колес спереди и сзади. Довольно много пространства у Ваз-а в подкапотном пространстве и в багажнике - именно туда мастера установили целую батарею аккумуляторов.
 

Электродвигатель мощностью 12 КВт (17 л.с) при напряжении 120 Вольт для электромобиля


Вернемся к двигателю. Насколько можно судить по видео - для электропривода решили использовать двигатель постоянного тока мощностью 12 КВт, скорее всего с напряжением питания 110 Вольт. По виду можно предположить, что похожие двигатели используют в электрокарах или промышленных устройствах.

12 КВт в пересчете примерно 17 л.с. - что скорее всего не сулит большой динамики собранному автомобилю. Однако хотелось бы заметить, что из машины демонтирован двигатель внутреннего сгорания, который по сути составляет 80 процентов веса автомобиля. Сам по себе кузов Ваз-а не тяжелый.
 


Хотелось бы отметить один не очень положительный момент - ребята решили использовать родную механическую коробку передач Ваза. Не известно пришлось ли им переделывать какие то особенности конструкции коробки передач (скажем удалять синхронизаторы), но на видео четко можно увидеть что передачи переключаются без подключения и отключения сцепления.

Очень не хороший момент был заметен, когда один из авторов касается ногой вала коробки передач и на разных передачах не может его остановить. Потом включается нейтральная передача и вал все равно крутится. При этом слышен довольно отчетливый шум и вал продолжает вращаться, хоть небольшим усилием его и можно остановить.

Это все говорит о том, что коробка не в лучше состоянии, скорее всего в ней будут наблюдаться довольно большие потери. Если учесть что коробка сама по себе добавит веса автомобиля, а так же ее передаточные числа в принципе не очень актуальны при использовании электродвигателя (момент на разных оборотах у двигателя практически одинаковый) - возможно использовать родную коробку было не лучшее решение.
 

Диск сцепления приваренный к штоку электродвигателя для соединения с коробкой передач

 

Электродвигатель соединенный с помощью дисков сцепления с коробкой передач ВАЗ


Хотя коробка с блоком сцепления во много раз облегчила процесс установки.
Насколько удалось понять по видео, ребята приварили диск сцепления к оси электродвигателя, а так же сварили рамку из уголка для крепления двигателя в подкапотном пространстве.

Из того же уголка была собрана и сварена рамка с помощью которой диск сцепления на электродвигателе соединили с диском сцепления на коробке передач.
По ходу всего видео так и не удалось понять пользуются ли создатели этим сцеплением по прямому назначению - скорее всего нет.

Один из авторов демонстрирует нам после сборки как автомобиль сам заезжает в гараж. Скорее всего для подпитки используется только штатный аккумулятор и его вполне хватает что бы автомобиль сам по себе заехал задом в гараж. Вы даже можете увидеть как летят искры когда мотор напрямую подключается к аккумулятору.

Теперь для управления этим могучим зверем нужно было собрать сильный контроллер мощности. Тест проводился от напряжения 24 Вольта (2 аккумулятора по 12 Вольт). Единственное что можно заметить на видео, это то что скорее всего был использован какой то микроконтроллер и несколько полевых транзисторов (в схеме на 24 Вольта их всего 3 штуки). Скорее всего полевики не сильно греются, так как авторы видео смело касаются радиаторов руками при работе электродвигателя.

Заключительные видеоролики демонстрируют работу автомобиля в том числе и на трассе.

Тут уже четко можно заметить как выглядит автомобиль после полного цикла сборки. В довольно большой багажник авторами были установлены 5 аккумуляторов. Заметно что тут же установлен  рубильник для экстренного отключения всех аккумуляторов из багажника, возможно там же рядом установлен предохранитель по току, а может это и автоматическое реле, которое замыкает контакты при старте системы. В общем-то имеют место любые решения которые по сути очень важны для безопасного использования таких мощных электрических систем, и в тоже время функционально сути процесса не меняют.
Тут же в багажнике мы можем заметить отсутствие запаски - очень правильное решение для облегчения автомобиля.

В подкапотном пространстве установлены еще три батареи. Как мы рассматривали выше в подкапотном у Ваза достаточно много места, если плюс ко всему  учесть что двигатель используемый в данной конструкции достаточно маленький по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.

 

 

Электромобиль ВАЗ-2106 под капотом - тяговые батареи, контроллер мощности, двигатель постоянного тока, батарея бортовой сети

ВАЗ-2106 на электротяге (багажник) - аккумуляторные тяговые свинцово-кислотные батареи. Реле и предохранитель.


Очень правильным будет решение по расположению аккумуляторов в передней и задней части равномерно, это очень положительно повлияет на развесовку автомобиля, а значит на его устойчивость на дороге - управляемость.

Новый блок управления на 96 Вольт теперь выглядит совсем не так. Собран он в красивом блестящем алюминиевом корпусе и тут уже закрадываются мысли что он может быть даже заводского изготовления. Тут же рядом с блоком управления спряталась штатная аккумуляторная батарея, для питания бортовой сети авто. Теперь для ее зарядки нужен тоже преобразователь напряжения и наверно кроется он в той же коробочке блока управления.

Силовые аккумуляторы значительно больше штатного. Можно предположить что скорее всего это обслуживаемые тяговые аккумуляторы  (видны пробки на каждой секции, ячейке аккумулятора).

Так же удалось найти официальный сайт производителя аккумуляторов SIAP http://www.siap.pl/firma.html - компания занимается конкретно производством тяговых аккумуляторов, к сожалению не описано какого типа (скорее всего они свинцово-кислотные).

Общая емкость аккумуляторов 110 Ач
Рабочее напряжение 96 Вольт
При этом как мы помним мощность мотора 12000 Ватт

То есть  каждая батарея при напряжении 12 Вольт выдает 100 Ампер на нагрузку - примерно эквивалентно 1200 Ватт. Вполне допустимые значения, если учесть что такие токи будут протекать только при полной нагрузке. Скорее всего аккумуляторы даже не греются при равномерном движении и работают в стабильном режиме.

На видео где машина останавливается и снова стартует на светофоре можно заметить, что сила тока достигает 178 Ампер (178 А * 96 Вольт = 17080 Ватт). Это даже больше чем номинальная мощность двигателя. Кстати хотелось бы заметить, что очень многие двигатели могут работать в кратковременных режимах перегрузки вплоть до двойной номинальной мощности.

В итоге по заверениям авторов, электромобиль ВАЗ 2106 может
- заряжается от сети 220 Вольт в течении 7-8 часов
- на полном заряде проходит 50-60 км
- максимальная скорость 70 км/ч (на видео можно лишь посмотреть демонстрацию движения на скорости 40 км/ч)

Сможет ли кто то повторить опыт таких талантливых мастеров. А может такие автомобили наконец то пустят в серию?

www.insidecarelectronics.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о