Конструкция электромобиля: купить, продать и обменять машину

Устройство электромобиля — как работает транспорт будушего?

Было время, когда современные бензиновые двигатели считались диковинной новинкой и все автолюбители с интересом брались за изучение их способа действия. Но прошло несколько десятков лет и сегодня уже никого не удивишь машинами, имеющими именно такой тип «сердца». Однако, производители транспортных средств не смогли долго сидеть без дела и придумали очередное новшество, имя которому электромобиль. На сегодняшний день, большинство представителей человечества, наверняка слышали о новом поколении автомобилей, правда, далеко не все понимают принцип их действия. Это и понятно, ведь в глобальном масштабе, такие машины еще не вошли в повседневную практику, а значит мало кто имел возможность ознакомится с устройством их работы. Так вот, если Вы разделяете мой интерес и хотите узнать, принцип действия нового вида транспортных средств, тогда уделите несколько минут времени на прочтение данной статьи.

• 1. Электромобили – история развития
• 2. Как работает электромобиль
• 3. Преимущества и недостатки электромобиля
• 4. Гибридные модели автомобилей

1. Электромобили – история развития

Для начала разберемся, что ж такое электромобиль. Что бы не придумывать заумных терминов, скажем просто: это обычный автомобиль, у которого вместо двигателя внутреннего сгорания, электрический двигатель, получающий энергию от автономного источника (топливных элементов или аккумуляторов). Данное устройство не стоит путать с транспортными средствами, имеющими электрическую передачу, тролейбусами или трамваями, так как принцип его действия несколько иной, но об этом чуть позже.

Многие автолюбители будут удивлены, узнав, что свое развитие электромобиль начал почти 180 лет назад, за пол века до того как появились первые автомобили, а причиной их «рождения» стало открытие электромагнитной индукции. Понятное дело, что ученные практически сразу начали искать пути активного применения открытого явления.

И вот, в 1841 году, к вниманию общественности было представлено первое электрическое транспортное средство – тележка, оборудованная электромотором.

По сути, это и был первый электромобиль, хотя некоторые ученные с этим не согласны, утверждая, что в период с 1830 до 1840 года, уже было представлено как минимум три похожих конструкции: первая Робертом Андерсоном, вторая – Робертом Девидсоном и третья – Томасом Девенпортом. Все они могли передвигаться со скоростью до 4 км/час, имели большой вес и были крайне неудобны в использовании. Ах если бы ученные тех времен, могли додуматься до изобретения современных аккумуляторных батарей, дело пошло бы гораздо быстрее. Но они встали на правильный путь, положив начало этого процесса!

Прошло каких-то 25 лет и в 1865 году француз Гастон Планте представил миру предка известного сегодня автомобильного аккумулятора. Конечно, он был далек от совершенства и не подходил для практического применения, однако, принцип его работы, дал толчок действиям других изобретателей.

И вот, к началу 80-х годов ХIX века, начали создаваться достаточно емкие и сравнительно легкие аккумуляторы, а главное – такие устройства можно было заряжать. Это событие создало настоящий бум в мире электромобилестроения, а период с конца XIX до начала ХХ века, считают «золотым веком» развития электромобиля. Самое парадоксальное, что на фоне всех этих событий практически никто не верил в возможность использования двигателя внутреннего сгорания. Среднестатистическое транспортное средство того времени, имеющие электрическое питание, могло развивать скорость до 30 км/час, весь день ездило без подзарядки, а электромотор бесшумно работал в любых условиях, не требуя переключения передач.

Сейчас в это трудно поверить, но такая конструкция выгодно отличала электромобиль от грохочущего и капризного автомобиля, оставляющего после себя запах гари, бензина и требующего ручного переключения передач. Конечно, обеспеченные люди, которые могли себе позволить приобрести безлошадное средство передвижения, отдавали предпочтение первому варианту, тем более, что управлять им с легкостью могли женщины и пожилые люди.

А Вы знаете, кому принадлежат первые рекорды скорости? Правильно, и тут не обошлось без электрических машинок. В 1895 году, впервые провели официальные «гонки», в которых победил электромобиль француза Шарля Жанто, установив рекорд скорости — 63 км/час, а уже в 1899 году, неизвестная ранее новинка, не только достигла 100-километрового скоростного рубежа, но и превысила его. В этом случае, разогнавшись до 105 км/час, отличился электромобиль бельгийца Камилема Иенатци.

В том же 1895 году, русский инженер-изобретатель Ипполит Романов, создал первый электрический омнибус, вмещающий в себя 17 пассажиров. Идея конструкции машины, была позаимствована у английских кебов (извозчик размещался позади пассажиров, на высоких козлах). Такой экипаж мог быть двух- или четырехместным, а диаметр передних колес, превосходил задние. Первый в мире электромобиль использовал свинцовый аккумулятор системы Бари, который имел 36 вольтовых столбов и требовал подзарядки каждые 64 километра (60 верст).

Разработку данного экипажа, переняли у американских моделей фирмы «Моррис-Салом», выпускающей автомобили с 1898 года.

Первое десятилетие ХХ века, принесло электромобилям еще большую славу. Где они только не использовались: в качестве такси, карет скорой помощи, пожарных автомобилей и других видов общественного транспорта, что стало возможным благодаря увеличившейся скорости и дальности поездок.

Однако, сторонники применения двигателей внутреннего сгорания не сидели сложа руки и занимались активным усовершенствованием своей идеи. Со временем, они смогли добиться желаемого результата – бензиновые двигатели стали вытеснять электрические. А помогло им в этом, сразу несколько факторов:

— во-первых были открыты богатые месторождения нефти, что быстро привело к массовому изготовлению дешевого бензина;

— во-вторых, началось строительство новых дорог и развитие сети старых, а это позволило совершать дальние поездки, для чего электромобили не были приспособлены; в-третьих, из-за сравнительно большого веса и намного меньших скоростных возможностей, интерес общественности к электромобилям заметно упал, а все внимание переключилось на более выгодные, в этом плане, автомобили.

Однако, главным фактором резкой популярности бензиновых двигателей, стала более совершена конструкция транспортного средства, которая, к тому же, обходилась значительно дешевле.

Таким образом, к 1920 году, среди всех транспортных средств, электрические машины занимали только 1%, а в 1930 — их и вовсе перестали выпускать.

Вновь вернутся к вопросу электромобилестроения, человечество заставила проблема загрязнения окружающей среды и перспектива истощения нефтяных запасов. И вот, в конце 80-х – начале 90-х годов ХХ века, ряд компаний опять начали производство электрических машин, но предназначались они лишь для отдельных общественных городских служб: развозные фургоны, малочисленные автобусы и грузовики. Более серьезный интерес к вопросу массового использования (который присутствует и в наши дни), появился в конце 90-х годов прошлого века, когда в некоторых странах ужесточили законодательство о загрязнении окружающей среды. Первым современным электромобилем стал выпущеный в США — GM EV1

(1996-2003), однако, с тех пор, производство таких машин не останавливалось и сегодня есть возможность увидеть электромобиль на улицах Вашего города, правда, Вы можете даже не догадываться об этом, так как внешне он ничем не отличается от любого другого автомобиля.

2. Как работает электромобиль

Как мы только что отметили, бензиновые и электрические машины, внешне ничем не отличаются, а значит при встрече с таким «чудом техники», Вы можете и не понять, какой именно автомобиль (или лучше сказать, электромобиль) находится перед Вами. Единственной особенностью, выдающей электрическое транспортное средство в процессе движения, есть практически полное отсутствие звука работающего двигателя. Однако, при всей внешней схожести, принцип работы этих двух видов, существенно отличается. Начнем с того, что под капотом электромобиля вместо двигателя внутреннего сгорания находится электрический агрегат, получающий питание от аккумуляторных батарей. Они выполняют роль своеобразного «топливного бака» и обеспечивают электромотор необходимой рабочей энергией.

Также, в конструкции этого транспортного средства предусмотрен контроллер, являющий собой блок управления электродвигателем, который обеспечивает равномерную подачу тока в сеть между аккумуляторами и силовым агрегатом. Благодаря имеющимся в наличии переменным резисторам, формируется сигнал о количестве нужной энергии, после чего он поступает на контроллер. Когда электромобиль прекращает движение, работа данного устройства тоже останавливается, а при нажатии на педаль «газа» (акселератора) оно опять начинает обеспечивать подачу электрического тока на мотор. Для повышения безопасности, в педали акселератора электромобиля вмонтировано два потенциометра. Контроллер считывает с них импульсы и соответственно получаемым данным, совершает регулировку мощности силового агрегата. Если устройство зафиксирует между сигналами, хотя бы одно, даже самое незначительное отличие, то реакция на них будет полностью отсутствовать.

Частота подаваемых импульсов, равна 15000 раз в секунду, а учитывая, что человеческий орган слуха не способен ее улавливать, работа контроллера и электромотора остается для нас практически бесшумной.

Основой деятельности электрического двигателя является принцип электромагнитной индукции, который связывают с появлением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока. Двигатель электромобилей переводит электрическую энергию в необходимую механическую, при чем коэффициент его полезного действия составляет 85-95%. Такая идея далеко не новая, а в основе любого подобного мотора лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадейем еще в 1921 году: при взаимодействии магнитного поля и электрического тока – возникает непрерывное вращение.

Как видите, принцип работы электромотора значительно отличается от ДВС, однако, что касается остальных составляющих конструкции электромобиля, то они практически такие же как и в бензиновом варианте: есть коробка передач, подушки безопасности, тормозная система и т.д.

3. Преимущества и недостатки электромобиля

Главное достоинство современных электромобилей – это выгодность эксплуатации. В первую очередь, намного дешевле обходится «топливо», ведь цены на бензин растут с каждым днем, а электрическая энергия, все таки, несколько доступнее. Даже тот факт, что одного заряда батареи хватает лишь на 50-60 километров, не является преградой, так как большинство людей за один день не проезжают и этого расстояния.

Конструкция электромобилей значительно проще: нужно всего лишь замкнуть электрическую цепь и контролировать уровень ее напряжения, при чем сложные механизмы, типа карбюраторов, инжекторов или фильтров полностью отсутствую, а это значит, что такие машины не нуждаются в частом и дорогом обслуживании. Бесспорным преимуществом электрокаров есть и отсутствие вредных выхлопных газов. Конечно, для зарядки аккумулятора требуется сжигать уголь, мазут или газ, но в общем счете, с точки зрения экологической ситуации, все это не так катастрофично, как эксплуатация беспрерывно пыхтящего автомобиля. К тому же, КПД электромоторов составляет 90-95%, что несомненно выше чем у ДВС с их 40-60%.

Еще одним фактом, выставляющем электромобили в выгодном свете, есть их бесшумный режим работы. Если для жителей маленьких городков, подобное преимущество не существенно, то для населения мегаполисов – это более чем весомый аргумент, ведь постоянный шум на улицах, хорошо слышен и в квартирах.

Тем не менее, нельзя сказать, что электрические машинки полностью «безгрешны». Самым главным их недостатком является ограниченность заряда батареи, запаса которой (без подзарядки) на длительные поездки не хватит. К тому же, они занимают слишком много места в салоне машины, а строк их эксплуатации не отличается долговечностью – через каждых два-три года детали придется менять. Учитывая, что стоят аккумуляторы немало, становится понятным, почему большинство автомобилистов считает их главным слабым звеном электрокаров. Еще одним минусом, эксперты называют низкие динамические характеристики, исходя из которых, электрические моторы до сих пор уступают бензиновым собратьям.

Также, существенной проблемой, актуальной в основном для жителей северных стран, есть отсутствие системы нормального обогрева салона. Дело в том, что обычный автомобиль, при нагревании двигателя, отдает тепло непосредственно внутрь кузова транспортного средства, за счет чего там создаются комфортные температурные условия (имеется ввиду холодная пора года). В случае с электромобилем, все несколько сложнее: электромотор не способен нагреваться, а значит ему нечего предложить салону и для обогрева последнего, приходится использовать дополнительную энергию.

Однако, все описанные недостатки – временное явление. Технический прогресс не стоит на месте и в скором времени, мы уже не вспомним о теперешних проблемах электромобилей, что в будущем позволит таким машинам стать еще популярнее.

4. Гибридные модели автомобилей

Вот, кажется, только поняли, что из себя представляет электромобиль, как тут еще одна диковинка – гибридное транспортное средство. На самом деле, здесь также нет ничего сложного, а название говорит само за себя — это автомобиль и электромобиль в одном флаконе. Другими словами, гибридное авто для своей работы использует более одного источника энергии. В современном мире, такими источниками, чаще всего, есть совместное использование электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. Подобное решение ограждает ДВС от работы при малых нагрузках, а также позволяет реализовать рекуперацию кинетической энергии, повышая тем самым топливную эффективность всей установки. Вторым, существующим видом гибридных автомобилей есть машины, в которых ДВС совмещен с моторами, работающими на сжатом воздухе.

Обратите внимание! Средства передвижения, работающие на электромеханической трансмиссии (тепловозы, трактора, танки и т.д.) не считаются гибридами. Первый автомобиль, оснащенный гибридным приводом – это Lohner-Porsche, разработанный в 1900-1901 годах конструктором Фердиналом Порше. Первым американским разработчиком, считается Виктор Воук, который начал создавать гибридные автомобили в 60-х – 70-х годах.

На сегодняшний день, самым популярным в мире гибридным транспортным средством, является Toyota Prius. На рынки Украины, данная модель поступила в продажу лишь в апреле 2010 года, в то время как до осени того же года, ее владельцами по всему миру, стали более 2 млн. человек (мировой дебют состоялся в 1997 году). Сегодня, можно приобрести уже третье поколение Prius, но и это еще не конец: недавно стартовали продажи подзаряжаемой версии гибрида и версии с более вместительным багажником.

Устройство Электродвигателя .Как он работает? — E-Motors

4 октября 2021

Электродвигатель – устройство, которое занимается преобразованием электроэнергии в механическую. Он работает, используя принцип электромагнитной индукции.В последнее время он все сильнее популяризируется на автомобильном рынке в качестве перспективного направления развития автопромышленности. Поэтому есть смысл подробнее ознакомиться с устройством электромобиля, его двигателя, за которым может быть будущее отрасли.

 
Принцип работы и устройство:
Электродвигатель включает в себя статор и ротор. Вращающееся магнитное поле в статоре действует на обмотку ротора и наводит в нём ток индукции, возникает вращающий момент, который приводит в движение ротор. Электроэнергия, поступающая на обмотки мотора, преобразуется в механическую энергию вращения.

Благодаря развитию технологии электродвигатели нашли применение в разных отраслях, например, автомобилестроении. Причем они способны использоваться либо отдельно, либо совместно с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Последний вариант – гибридные авто.

От электродвигателей, применяемых на производствах, агрегат для авто отличается малыми габаритами, но повышенной мощностью. К тому же современные разработки все больше отдаляют двигатели для автомобилей от иных подобных устройств. Характеристиками электромобилей являются не только показатели мощности, крутящего момента, но и частота вращения, ток и напряжение. Поскольку от этих данных зависит передвижение и обслуживание авто.
Чтобы лучше разобраться в многообразии, которое нам дарит авторынок, стоит рассмотреть существующие виды электродвигателей для электромобилей.

Их можно условно классифицировать по типу тока:

устройства переменного тока;
конструкции постоянного тока;
решения универсального образца (способны функционировать от постоянного и переменного тока).
Электродвигатели переменного тока делятся на группы:

асинхронные – скорость вращения магнитного поля статора выше скорости вращения ротора;
синхронные – частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадают.
С учетом используемого количества фаз, электрические устройства разделяют на: одно-, двух-, трехфазные.

Если привести реальные образцы, используемые известными автопроизводителями, то хороший пример применения трехфазного агрегата асинхронного типа – Volt от Chevrolet. Он является гибридным автомобилем. Пример трехфазного синхронного двигателя — i-MiEV от Mitsubishi. А этот автомобиль является исключительно электрическим.
Следует отметить, что у разных производителей разные двигатели, отличающиеся массой, мощностью, габаритами и прочими параметрами.

Есть еще одна классификация – по конструкции щеточно-коллекторного узла. Такие агрегаты бывают:

Бесколлекторными. Представляют собой замкнутую систему, в которую входят: преобразователь координат, инвертор и извещатель положения.
Коллекторными. Щеточно-коллекторный узел играет роль в такой конструкции одновременно и извещателя положения ротора, и переключателя тока в обмотках. В основном используется ток постоянной частоты.
коллекторный роторРотор электродвигателя
В конструкциях электромобилей зачастую задействуются коллекторные моторы, хотя есть примеры и с иными моделями. Как вариант — автомобиль «Санрейсер», в котором установлен как раз бесколлекторный двигатель от компании General Motors. При массе 3,6 кг его КПД составляет 92%.

Нельзя не отметить еще один тип двигателя, который используется в некоторых современных моделях авто. Это система мотор-колесо. Пример — спорт-кар Volage. В такой конструкции предусмотрена возможность регенерации энергии торможения. Для этого используется тяговый двигатель Active Wheel. Он весит всего 7 кг, что позволяет добиться приемлемой массы колеса – 11 кг.

Самой распространенной сегодня конструкцией является решение с питанием от аккумуляторной батареи. Она нуждается в регулярной зарядке, способной реализоваться за счет внешних источников, генератора в конструкции и рекуперации энергии торможения. Генератор действует от ДВС, поэтому такая схема работы уже не относится к чисто электрическим. Подобные машины называют гибридными.

Преимущества и недостатки электродвигателей
Выделим достоинства электрических агрегатов:

высокий коэффициент полезного действия – до 95 процентов;
компактность, малый вес;
простота использования;
экологичность;
долговечность;
создается максимальный показатель крутящего момента на любой отметке скорости;
воздушное охлаждение;
способны функционировать в режиме генератора;
не нужна коробка передач;
возможность рекуперации энергии торможения.
В качестве примера удачной разработки модели с высокими характеристиками можно привести мотор от Yasa Motors. Инженеры компании создали агрегат, который при весе 25 кг способен выдавать до 650 Нм крутящего момента.
Что касается недостатков непосредственно электродвигателя, то их нет. Больше вопросов вызывает питание агрегата, что, собственно, и тормозит распространение, широкое использование технологии. Поэтому на данный момент большей популярностью пользуются гибридные авто, нежели электромобили. Благодаря такой схеме увеличивается запас хода, позволительно использовать менее мощные и дорогостоящие аккумуляторные батареи.

Устройство электромобиля
Если сравнивать электромобиль с авто, где используется ДВС, он характеризуется более простой схемой, минимальным числом движущихся элементов. Следовательно, такое решение является более надежным.

Главные составляющие электромобиля:

непосредственно электродвигатель;
питающая аккумуляторная батарея разной емкости, которая связана с мощностью мотора;
упрощенная трансмиссия;
инвертор;
зарядное устройство на борту;
электронная система управления элементами конструкции;
преобразователь.
Питание мотора в этой схеме организовывает, конечно же, тяговая аккумуляторная батарея. Зачастую задействуется литий-ионный тип, включающий в себя несколько модулей, подключенных последовательно. На выходе аккумулятора формируется напряжение от 300 (В) постоянного тока. Это значение определяется моделью авто. Современные образцы способны создавать и 700 В. Пример – автомобили Lola-Drayson, разработанные для гонок. Они оснащаются батареями напряжением 700 (В) и емкостью 60 кВт⋅ч.

Для корректного взаимодействия емкость батареи подбирается с учетом мощности двигателя. Этот показатель в подавляющем большинстве конструкций составляет от 15 до 200 (кВт). Если сравнить электрический двигатель с ДВС, то у первого КПД составляет 95%, а у другого – 25%. Разница существенна.

Имеются примеры в автомобилестроении, когда в конструкции используется несколько агрегатов. Они могут приводить в движение определенные колеса. Такой принцип организации позволяет увеличить тяговую мощность авто. Двигатель, интегрированный в колесо, имеет массу преимуществ, однако такое устройство тягового электродвигателя характеризуется ухудшенной управляемостью транспортного средства. Поэтому разработчики продолжают вести активную деятельность в этом направлении.

электродвигатель с редукторомЭлектродвигатель с редуктором (вид снизу)
Что касается трансмиссии, то у электромобиля она имеет упрощенный вид. Многие конструкции оснащены одноступенчатым редуктором. Благодаря инвертору происходит преобразование высокого напряжения постоянного тока батареи. За счет наличия в конструкции бортового зарядного устройства гарантируется зарядка аккумулятора от электросети бытового назначения.

Обеспечением зарядки дополнительной батареи на 12 (В) занимается преобразователь. Эта батарея задействуется в качестве питающего элемента различных устройств транспортного средства:

аудиосистемы;
климат-контроля;
освещения;
отопительной системы;
прочих элементов.
Система управления организовывает такие процессы:

мониторинг используемой энергии;
управление рекуперацией энергии торможения;
оценка уровня заряда;
управление динамикой движения;
обеспечение необходимого режима перемещения транспортного средства;
регулировка тяги;
управление напряжением.
Система объединяет блок управления, датчики и прочие элементы других систем авто. Благодаря датчикам оценивается уровень давления в тормозной системе, разряда батареи, а также положение селектора переключения передач, тормозной педали и педали газа. По данным этих устройств обеспечивается оптимальное перемещение электромобиля с учетом текущих условий. На панели приборов традиционно отображаются основные показатели функционирования транспортного средства.
Внешне электромобиль не имеет отличий от традиционного автомобиля с ДВС, однако основные расхождения находятся в области эксплуатации: высокая стоимость, необходимость длительной зарядки, ограниченный ход. Поэтому устройство электромобиля имеет определенные расхождения с составом традиционного транспортного средства.

Затраты на содержание электромобиля зачастую ниже, чем авто с ДВС, особенно в тех государствах, где стоимость электроэнергии низкая.

Рассказать

Поделиться

Поделится

Поделится

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

Электроавто: тенденции в дизайне электромобилей

Артикель (PDF-748KB)

Запомнится ли 2017 год как год, когда электромобили (EV) сделали шаг к массовому производству? Наводящий на размышления вопрос для отрасли и причина, по которой McKinsey в партнерстве с A2Mac1, поставщиком услуг по сравнительному анализу автомобилей, углубляет нашу работу в этой области. В прошлом году по всему миру было продано около 1,3 миллиона электромобилей. Хотя это составляет лишь около 1 процента от общего объема продаж легковых автомобилей, это на 57 процентов больше, чем в 2016 году, и нет особых оснований полагать, что эта тенденция замедлится. Известные OEM-производители объявили о выпуске более 100 новых моделей аккумуляторных электромобилей (BEV) к 2024 году, что еще больше ускорит тенденции в автомобилестроении и мобильности, потенциально увеличивая долю электромобилей в общем объеме продаж легковых автомобилей до 30–35 процентов на таких основных рынках, как Китай и Европа. , и США (от 20 до 25 процентов в мире) к 2030 году. Отходя от прежних «нишевых ролей», таких как высокопроизводительные спортивные или городские автомобили среднего класса, среди многих автомобилей также будет значительная доля автомобилей среднего и большого сегмента. новые модели БЭВ. Ярким, недавно запущенным примером является новая модель Tesla Model 3, на которую поступило более 450 000 предварительных заказов.

Будьте в курсе ваших любимых тем

Что поможет электромобилям завоевать долю рынка, так это то, что OEM-производители достигли диапазонов своих электромобилей, которые позволяют им сосредоточиться на снижении ценовых показателей, например, за счет повышения эффективности конструкции или снижения производственных затрат, чтобы стать доступными для большего количества потребительских сегментов. Как показано на Рисунке 1, мы обнаружили, что как только средний запас хода нашего набора протестированных электромобилей превысит 300 километров (или 185 миль), OEM-производители, похоже, смогут сосредоточиться на выходе в более дешевые сегменты, сохраняя при этом запас хода. Это указывает на то, что долгожданный объемный сегмент электромобилей — «электромобили среднего размера для масс» — может оказаться на грани становления.

Экспонат 1

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Определение «хорошего» радиуса действия различается в разных странах мира в зависимости от географического положения и архетипа города. Но средний диапазон батарей, похоже, превзошел ожидания самых крупных потребительских сегментов. Это, в сочетании со снижением цен на электромобили, означает, что рынок электромобилей может быть близок к коммерческому переломному моменту.

Вопрос о том, является ли (или будет ли) прибыльным сегмент электромобилей для OEM-производителей, остается актуальным вопросом для многих представителей отрасли. По нашим оценкам, многие модели электромобилей в их базовой версии и, возможно, даже с дополнительными опциями, по-прежнему могут иметь низкую маржинальную прибыль, особенно по сравнению с текущими уровнями двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Принимая во внимание рентабельность и учитывая быстрый темп технического прогресса и новые тенденции в дизайне электромобилей, McKinsey и A2Mac1 провели второй сравнительный анализ тенденций в дизайне электромобилей (см. врезку «McKinsey и A2Mac1 о тенденциях в области электромобилей дизайн»).

В этой статье мы описываем факторы успеха на пути к прибыльному серийному производству электромобилей и обсуждаем основные методы прокладки пути к массовому рынку электромобилей. Это включает в себя четыре обязательства высокого уровня по проектированию и разработке через призму архитектуры, интеграции, технологий и стоимости, которые могут помочь реализовать положительное экономическое обоснование для массового рынка электромобилей.

Создание оригинального и изначально гибкого электромобиля

Несмотря на более высокие первоначальные инвестиции — в виде инженерных часов, новых инструментов и т. д. — собственные платформы для электромобилей доказали свои преимущества перед неродными моделями во многих отношениях.

Проектирование архитектуры автомобиля полностью на основе концепции электромобиля без устаревших элементов двигателя внутреннего сгорания означает в среднем меньше компромиссов и большую гибкость (Иллюстрация 2).

Экспонат 2

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Поскольку у обычных электромобилей меньше компромиссов, особенно в их архитектуре и корпусе белого цвета, они могут вмещать аккумуляторную батарею большего размера, что, в свою очередь, коррелирует с более высоким запасом хода. Об этом свидетельствует тот факт, что оригинальные электромобили имеют в среднем на 25 процентов больший объем аккумуляторной батареи (относительно кузова в белом объеме) по сравнению с неоригинальными электромобилями. Одна из причин заключается в том, что конструкция корпуса может располагаться вокруг аккумуляторной батареи и не должна быть интегрирована в существующую архитектуру. Эта дополнительная свобода в дизайне, обычно приводящая к более крупным батареям, также приводит к другим потенциальным преимуществам, таким как более широкий диапазон, большая мощность или более быстрая зарядка.

Кроме того, по мере быстрого развития аккумуляторных технологий, позволяющих новейшим электромобилям иметь диапазоны, которые больше не являются узким местом, мы видим ранние признаки того, что электромобили движутся к практикам, обычным для массовых ДВС, например, предлагая варианты трансмиссии. Присущая родным электромобилям гибкость также играет в этом важную роль. Например, аккумуляторные блоки могут содержать различное количество активных ячеек, сохраняя при этом одинаковую внешнюю форму, а технологии изменяемой трансмиссии могут позволить игрокам создавать задний, передний и полный привод на одной платформе.

Хотите узнать больше о McKinsey Center for Future Mobility?

Хотя это может натолкнуть на мысль о том, что электромобили начнут двигаться к модульным стратегиям, как мы знаем их по ДВС, тем самым приближаясь к типичным для отрасли подходам к массовому производству, мы все еще не видим четкого сближения с одним стандартом в проектных решениях. Игрокам нужно будет сохранять гибкость на пути к массовому рынку электромобилей.

Продолжайте расширять границы интеграции силовых агрегатов электромобилей

Наш бенчмаркинг показывает сохраняющуюся тенденцию к интеграции силовых агрегатов электромобилей, когда многие части силовой электроники перемещаются ближе друг к другу и интегрируются в меньшее количество модулей. Тем не менее, поскольку игроки продолжают искать дополнительную эффективность конструкции, еще не появился какой-либо «основной» дизайн трансмиссии электромобиля — ни для общей архитектуры, ни для дизайна отдельных компонентов.

Хорошим показателем повышенного уровня интеграции является конструкция электрических кабелей, соединяющих основные компоненты трансмиссии электромобиля (то есть аккумулятор, электродвигатель, силовую электронику и модули управления тепловым режимом). При рассмотрении веса и общего количества деталей для этих кабелей у OEM-производителей и их моделей электромобилей мы заметили уменьшение как веса кабеля, так и количества деталей в последних моделях OEM-производителей по сравнению с более ранними автомобилями, что отражает более высокую степень интеграции более поздние системы трансмиссии электромобилей (Иллюстрация 3).

Экспонат 3

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Помимо физической интеграции основных компонентов трансмиссии электромобиля, мы также наблюдали переход к более простым и эффективным решениям по управлению температурным режимом для указанных компонентов. Однако, в то время как некоторые OEM-производители и здесь берут на себя ответственность за консолидацию, другие по-прежнему полагаются на несколько систем, и мы пока не видим явного сближения конструкций (Иллюстрация 4).

Экспонат 4

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: McKinsey_Website_Accessibility@mckinsey. com

Помимо того, что технология все еще совершенствуется, разнообразию конструкции трансмиссии электромобиля также может способствовать свойственный ему более высокий уровень гибкости, поскольку компоненты обычно меньше, а степени свободы зависят от доступного пространства в днище кузова, а также спереди и сзади. отсеков выше, чем у силовых агрегатов с ДВС. Приведем лишь один пример различных архитектур трансмиссии электромобиля: Opel Ampera-e, похоже, использует расположение электроники трансмиссии, подобное ДВС, включая типичные для ДВС компоненты кузова и оси, тогда как Tesla Model 3 интегрировала большинство компонентов в задней части. аккумуляторной батареи и задней оси напрямую (Иллюстрация 5).

Экспонат 5

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: McKinsey_Website_Accessibility@mckinsey. com

Стоит отметить, что такая свобода в расположении компонентов также дает большую гибкость в предлагаемых общих функциях, например, возможность выбора места для багажника большего размера или обеспечения превосходных ходовых качеств благодаря более низкому центру тяжести.

Таким образом, в своем постоянном стремлении к массовому рынку производители электромобилей могут найти дополнительные возможности для интеграции на высоком уровне своих систем трансмиссии электромобилей. Это может помочь им получить потенциальные преимущества, такие как упрощение разработки, снижение затрат на материалы и сборку, а также улучшение веса и энергоэффективности.

Будьте впереди в технологической игре

Исследование McKinsey показало, что многие покупатели электромобилей очень разбираются в технологиях. В то же время новые технологии в значительной степени становятся достаточно зрелыми, чтобы их можно было применять на практике. Это создает прекрасное поле для тестирования новых технологий, которые OEM-производители и другие игроки надеются внедрить в автомобили. Но это также почти обязывает производителей электромобилей оснащать свои автомобили технологиями высочайшего уровня, такими как передовые системы помощи водителю (ADAS), связь и другие тенденции, которые переопределяют опыт водителя и стратегии путешествий.

Помимо все более широкого внедрения технологий ADAS, OEM-производители удовлетворяют потребности своих покупателей электромобилей, улучшая пользовательский интерфейс и информационно-развлекательные системы. В частности, они все чаще интегрируют управление широким спектром внутренних функций в более централизованный, «смартфонный» пользовательский интерфейс (HMI). Например, элементы управления перемещаются с кнопок на постоянно растущие сенсорные экраны — концепция, которая впервые была опробована на нескольких моделях американских производителей автомобилей в конце 1980-х годов и теперь, похоже, достигла достаточного уровня технологической зрелости и интереса клиентов. В нашем тесте мы наблюдали электромобили, у которых внутри всего семь физических кнопок, по сравнению с 50–60 во многих стандартных ДВС.

Ключевым фактором таких достижений является быстрый рост вычислительной мощности. В то время как традиционные автомобили часто демонстрируют множество децентрализованных и стандартизированных электронных блоков управления (ЭБУ), последние электромобили, похоже, полагаются на постоянно растущую и все более централизованную вычислительную мощность.

Например, технология

ADAS требует большой вычислительной мощности для обработки сигналов различных датчиков в реальном времени. Если рассматривать новейшие решения ADAS, такие как адаптивный круиз-контроль, автономное торможение и, возможно, даже возможность автономного вождения, в контексте повышенной централизации ECU, кажется, что электромобили, оснащенные такой технологией ADAS, способствуют дальнейшей консолидации ECU по сравнению с равноценными или меньше ДВС или электромобилей, оснащенных ADAS (Иллюстрация 6).

Экспонат 6

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Решение OEM в отношении централизованной или децентрализованной архитектуры ЭБУ может быть стратегическим вопросом и будет зависеть от различных факторов. Одной из причин для централизованного подхода может быть решение «владеть» ключевой точкой управления в транспортном средстве, став интегратором, что могло бы облегчить разработку передового программного обеспечения и потенциально открыть новые потоки доходов, например, от беспроводных обновлений. .

Помимо стратегических соображений, архитектура ECU также может влиять на вес и стоимость. Например, централизация может оптимизировать эффективность проводки и источников за счет увеличения количества пакетов. Поскольку для них требуются более простые протоколы и меньше соединений по сравнению с несколькими децентрализованными ЭБУ, что также снижает количество операций, которые могут пойти не так, централизованные ЭБУ могут повысить надежность. Что касается разработки, то большее количество ECU также означает большее количество команд, которые должны эффективно сотрудничать и взаимодействовать друг с другом для обеспечения качества во всех системах. Централизация ECU может привести к меньшему количеству команд и упрощению процессов, и это упрощение может привести к сокращению циклов разработки. Кроме того, центральные мощные ЭБУ могут стать основой для разработки полностью автономного вождения, тем самым подготовив электромобили к будущим характеристикам массового рынка и ожиданиям потенциальных клиентов.

Однако в конечном итоге выбор архитектуры ECU будет зависеть от индивидуальной стратегии OEM-производителей, и, поскольку централизация может потребовать значительного наращивания дополнительных навыков внутри компании, это всегда будет индивидуальное решение с учетом бизнес-кейса.

Применение рычага «проект к стоимости»

Достижение прибыльности по-прежнему является проблемой для электромобилей, особенно из-за высокой стоимости трансмиссии. Поскольку OEM-производители, похоже, уже достигли приемлемых диапазонов, строгое проектирование и стоимость (DTC) станет более важным, чтобы проложить путь для успешного выхода электромобилей на массовый рынок. То есть это могло бы помочь достичь привлекательной цены, не ставя под угрозу маржу OEM-производителя.

Экономическая эффективность, по-видимому, является основной территорией известных OEM-производителей и поставщиков, которые могут лучше всего использовать свой опыт и знания в традиционных рычагах DTC (Иллюстрация 7).

Экспонат 7

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Таким образом, неудивительно, что ДВС и неоригинальные электромобили кажутся более опытными в DTC, чем родные электромобили, благодаря послужному списку производителей постоянной оптимизации затрат и возможности переноса высокооптимизированных компонентов из предыдущих моделей.

Тем не менее, новейшие собственные электромобили могут быстро наверстать упущенное. Например, из-за преимуществ в развитии аккумуляторных батарей, кажется, что родные электромобили теперь переходят от легких материалов к более экономичным решениям, таким как стальные элементы в корпусе белого цвета. Они также, по-видимому, применяют более строгие ограничения и ограничения (например, в элементах управления и вентиляционных отверстиях на приборной панели) и вкладывают средства в процессы массового производства, такие как высокопрочная штампованная сталь вместо конструкций сидений из гнутых труб.

Тенденции в дизайне электромобилей

По мере продвижения к массовому рынку эксперименты с электромобилями все чаще становятся игрой серийного производства. Нетрадиционные OEM-производители, вероятно, изучат методы DTC традиционных OEM-производителей, например, в том числе поиск стандартных отраслевых деталей, чтобы определить лучшие способы сократить разрыв в эффективности затрат и, таким образом, увеличить свою прибыль со стороны затрат на продукт. Тем не менее, достижение превосходной эффективности затрат может по-прежнему быть конкурентным преимуществом для известных OEM-производителей и, таким образом, дает возможность конкурировать с потенциальными новыми участниками рынка.

Перспективы: могут ли OEM-производители зарабатывать деньги на массовом рынке электромобилей?

Совсем недавно электромобили заняли значительную долю в объявлениях о новых продуктах многих OEM-производителей. В то же время модели электромобилей по отдельности еще не внесли значительного вклада в общую прибыльность по сравнению с ДВС. Поскольку доля электромобилей на мировом рынке неизбежно растет, их маржа становится все более важной.

Принятие во внимание четырех этапов проектирования электромобилей, описанных в этой статье, может помочь OEM-производителям снизить более высокие производственные затраты (включая материалы, производство и окончательную сборку) электромобилей. Сосредоточив внимание на более простых и гибких платформах, а также на свежем подходе к технологиям и дизайну, мы считаем, что может существовать положительное экономическое обоснование для массового рынка электромобилей.

На самом деле, согласно нашему анализу, разница между общей себестоимостью производства и прейскурантной ценой для достаточно хорошо оснащенных (включая аппаратные и программные опции, такие как нестандартный цвет, расширение диапазона и различные настройки программного обеспечения) электромобилей среднего размера потенциально может достичь уровня от 40 до 50 процентов. В то время как компоненты, независимые от трансмиссии, и окончательная сборка кажутся похожими по своей структуре затрат на ДВС, основные факторы затрат по-прежнему связаны с самой трансмиссией электромобиля и связанной с этим неопределенностью в отношении стоимости аккумуляторов.

Это также подчеркивает, что для общего привлекательного бизнес-кейса по-прежнему потребуются дополнительные меры, например, по оптимизации логики предложения и стратегии сбыта.

---

Таким образом, мы можем увидеть на горизонте эру прибыльных электромобилей для массового рынка, обусловленную тенденциями дизайна к гибкости, интеграции и упрощению, которые максимизируют потребительскую ценность, и при четком управлении экономической эффективностью для массового производства.

Как отмечалось ранее, в этой публикации представлены только сводные результаты — подробные сведения о нашей работе доступны по запросу, но они выходят за рамки данной статьи.

Будьте в курсе ваших любимых тем

Понимание конструкции и производства электромобилей — c3controls

Многие передовые технологии меняют нашу жизнь каждый день. Появление и развитие электромобилей (EV) — главный пример того, как много эти изменения могут значить для нашей деловой жизни — и для нашей личной жизни.

Технический прогресс и нормативные экологические требования к автомобилям с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) стимулируют растущий интерес к рынку электромобилей. Многие признанные производители автомобилей представляют новые модели электромобилей наряду с выходом на рынок новых стартапов. С учетом выбора марок и моделей, доступных сегодня, и многих других, возможность того, что мы все будем водить электромобили в будущем, ближе к реальности, чем когда-либо.

Технология, используемая в современных электромобилях, требует значительных изменений по сравнению с традиционными способами производства автомобилей. Процесс создания электромобилей требует почти такого же внимания к дизайну, как и эстетика самого автомобиля. Это включает в себя стационарную линию роботов, специально разработанных для приложений EV, а также гибкие производственные линии с мобильными роботами, которые могут перемещаться в различных точках линии по мере необходимости.

В этом выпуске мы рассмотрим, какие изменения необходимы для эффективного проектирования и производства электромобилей уже сегодня. Мы поговорим о том, чем процессы и производственные процедуры отличаются от тех, которые используются при производстве автомобилей, работающих на газе.

Дизайн, компоненты и производственные процессы

Хотя в начале двадцатого века исследователи и производители энергично занимались разработкой электромобилей, интерес к ним застопорился из-за более дешевой стоимости и массового производства автомобилей с бензиновым двигателем. Исследования пошли на убыль с 1920 до начала 1960-х годов, когда экологические проблемы загрязнения и страх истощения природных ресурсов создали потребность в более экологически чистом способе личного транспорта.

Дизайн электромобиля

Современные электромобили сильно отличаются от бензиновых автомобилей с ДВС (двигателем внутреннего сгорания). Новое поколение электромобилей выиграло от серии неудачных попыток спроектировать и построить электромобили с использованием традиционных методов производства, используемых производителями на протяжении десятилетий.

Существует множество отличий в производстве электромобилей по сравнению с автомобилями с ДВС. Раньше основное внимание уделялось защите двигателя, но теперь это внимание сместилось на защиту аккумуляторов при производстве электромобилей. Автомобильные дизайнеры и инженеры полностью переосмысливают дизайн электромобилей, а также создают новые методы производства и сборки для их создания. Сейчас они разрабатывают электромобиль с нуля, уделяя большое внимание аэродинамике, весу и другим аспектам энергоэффективности.

• Самой большой модификацией автомобиля является днище. Хотя в прошлом эта структура была очень похожа, в электромобилях нет двигателя и не нужны выхлопные системы. Под электромобилем есть аэродинамический полный днище, в котором есть лотки, в которых размещается аккумуляторная батарея. С появлением все большего количества вариантов и форм аккумуляторных блоков, доступных для различных моделей, задача состоит в том, чтобы иметь возможность создавать эти варианты в одной гибкой производственной системе (FMS). Поскольку все аккумуляторные батареи электромобилей довольно тяжелые, необходимы гибкие роботизированные линии.
• Кроме того, производственные линии FMS должны поддерживать множество новых методов соединения, выполняемых роботами. Во многих случаях точечная сварка заменяется более широким использованием самопроникающих заклепок, склейки, герметизации, проточного сверления и лазерной сварки, которые специально выбираются в зависимости от лотка, используемого для каждого конкретного типа аккумуляторной батареи.
• Внутренняя конструкция электромобиля называется «пространственная рама» и изготовлена ​​из прочного и легкого алюминия, а для дополнительной экономии веса колеса также сделаны из алюминия, а не из стали. Эти алюминиевые детали отливаются в литейном цехе с использованием форм производителей. Кроме того, руль и каркасы сидений изготовлены из магния, прочного и легкого металла. Даже панели кузова изготовлены из легкого алюминия или ударопрочного композитного пластика. Оба материала пригодны для вторичной переработки, что обеспечивает преимущества долгосрочной утилизации.
• В целях снижения веса конструктивная рама, рамы сидений, колеса и корпус спроектированы таким образом, чтобы обеспечить высокую прочность, безопасность и максимально легкий вес. Разработаны новые конфигурации, обеспечивающие поддержку компонентов и защиту пассажиров автомобиля при минимальной массе и использовании высокотехнологичных материалов, включая алюминий, магний и передовые композитные пластики.
• Ветровое стекло представляет собой солнцезащитное стекло, которое предотвращает перегрев салона на солнце и образование инея зимой. Материалы, обеспечивающие сохранение тепла, уменьшают расход энергии, который нагревание и кондиционирование воздуха вызывают в батареях.
• Некоторые функции пришлось исключить или изменить, оставив все удобства, которые водители считают желательными, а также добавив новые соображения. Одной из особенностей, которая была удалена из-за нехватки места, была запаска. Это стало возможным, потому что шины EV содержат герметик для автоматического устранения любых утечек. Кроме того, шины резиновые и предназначены для накачивания до более высокого давления, поэтому автомобиль катится с меньшим сопротивлением для экономии энергии.
• Дополнительным фактором безопасности была система предупреждения пешеходов, потому что электромобили работают так тихо, что пешеходы могут не услышать их приближение. Включенные водителем мигалки и звуковые сигналы предупреждают пешеходов о приближении автомобиля. Эта система работает автоматически, когда автомобиль включен задним ходом.

Аккумулятор электромобиля

Аккумулятор электромобиля (EVB) — это стандартное обозначение аккумуляторов, используемых для питания электродвигателей всех типов электромобилей. В большинстве случаев это перезаряжаемые литий-ионные батареи, специально разработанные для высокой емкости в ампер-часах (или киловаттах-часах). Аккумуляторы литий-ионной технологии представляют собой пластиковые корпуса, содержащие металлические аноды и катоды. В литий-ионных батареях вместо жидкого электролита используется полимерный электролит. Этот электролит образуют полутвердые (гелевые) полимеры с высокой проводимостью.

Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей — это аккумуляторы глубокого разряда, предназначенные для обеспечения питания в течение продолжительных периодов времени. Меньшие и легкие литий-ионные батареи желательны, потому что они уменьшают вес автомобиля и, следовательно, улучшают его характеристики.

Эти батареи обеспечивают более высокую удельную энергию, чем другие типы литиевых батарей. Они обычно используются в приложениях, где вес является критической характеристикой, таких как мобильные устройства, радиоуправляемые самолеты, а теперь и электромобили. Типичная литий-ионная батарея может хранить 150 ватт-часов электроэнергии при весе батареи около 1 кг.

За последние два десятилетия развитие технологии литий-ионных аккумуляторов было обусловлено спросом со стороны портативной электроники, портативных компьютеров, мобильных телефонов, электроинструментов и многого другого. Индустрия электромобилей воспользовалась преимуществами этих достижений как в производительности, так и в плотности энергии. В отличие от аккумуляторов других химических элементов, литий-ионные аккумуляторы можно разряжать и перезаряжать ежедневно и при любом уровне заряда.

Существуют технологии, которые поддерживают создание других типов более легких, надежных и экономичных аккумуляторов, и продолжаются исследования по сокращению количества аккумуляторов, необходимых для современных электромобилей. Аккумуляторы, которые хранят энергию и питают электродвигатели, превратились в отдельную технологию и меняются почти каждый день.

Тяговая система

Электродвигатели, также называемые тяговой или двигательной системой, имеют металлические и пластиковые детали, которые никогда не нуждаются в смазке. Система преобразует электрическую энергию от аккумулятора и передает ее на трансмиссию.

Электромобили могут иметь двухколесную или полноприводную силовую установку с использованием соответственно двух или четырех электродвигателей. В этих тяговых или силовых системах для электромобилей используются двигатели как постоянного тока (DC), так и переменного тока (AC). Двигатели переменного тока в настоящее время более популярны, потому что они не используют щетки и требуют меньше обслуживания.

Контроллер EV

Электродвигатели EV также включают сложный электронный контроллер. В этом контроллере находится блок электроники, который работает между батареями и электродвигателем для управления скоростью и ускорением автомобиля, подобно карбюратору в автомобиле с бензиновым двигателем. Эти бортовые компьютерные системы не только запускают автомобиль, но также управляют дверями, окнами, кондиционером, системой контроля давления в шинах, развлекательной системой и многими другими функциями, общими для всех автомобилей.

Контроллер регулирует поток энергии от батареи к двигателям и позволяет регулировать скорость. Для этого контроллера используются специально разработанные выпрямители с кремниевым управлением (SCR). Они позволяют передавать полную мощность от аккумулятора к двигателю, но в импульсном режиме, поэтому аккумулятор не перегружается, а двигатели не получают недостаточной мощности.

Контроллер преобразует постоянный ток (DC) батареи в переменный ток (AC) и регулирует поток энергии от батареи. Контроллер также реверсирует вращение двигателя, переводя транспортное средство в обратное, и преобразуя двигатель в генераторы, чтобы кинетическая энергия движения могла использоваться для подзарядки аккумулятора при торможении.

Тормоза для электромобилей

На электромобилях можно использовать тормоза любого типа, но в электромобилях предпочтительны рекуперативные тормозные системы. Регенеративное торможение — это процесс, при котором двигатель используется в качестве генератора для подзарядки батарей, когда автомобиль замедляется. Эти тормозные системы восстанавливают часть энергии, потерянной во время торможения, и направляют ее обратно в аккумуляторную систему.

Во время рекуперативного торможения часть кинетической энергии, обычно поглощаемой тормозами и превращаемой в тепло, преобразуется контроллером в электричество и используется для подзарядки батарей. Регенеративное торможение не только увеличивает запас хода электромобиля на 5-10%, но также снижает износ тормозов и снижает затраты на техническое обслуживание.

Зарядные устройства для электромобилей

Необходимо два типа зарядных устройств. Полноразмерное зарядное устройство для установки в гараже необходимо для подзарядки электромобилей за ночь, а также портативное зарядное устройство. Портативные зарядные устройства быстро становятся стандартным оборудованием многих производителей. Эти зарядные устройства хранятся в багажнике, поэтому аккумуляторы электромобилей можно частично или полностью зарядить во время длительной поездки или в чрезвычайной ситуации, например, при отключении электроэнергии. В следующем выпуске мы более подробно расскажем о типах зарядных станций для электромобилей, таких как уровень 1, уровень 2 и беспроводная связь.

Производственный процесс

Автомобильные инженеры, а также специалисты-производители уделяют процессу производства электромобилей не меньше внимания, чем общему дизайну самого автомобиля. Чтобы проиллюстрировать, как можно успешно производить электромобили, мы кратко рассмотрели, как Tesla строит свои электромобили, используя множество высокотехнологичных роботизированных подходов.

Цель Tesla продать 20 миллионов автомобилей к 2030 году, несомненно, будет реализована. По прогнозам, к 2030 году продажи электромобилей достигнут 300 миллионов, и Tesla и другие производители будут работать с головокружительной скоростью, чтобы удовлетворить потребительский спрос.

Первый в США производитель автомобилей только на электротяге

Tesla, первый по-настоящему новый производитель автомобилей в США за 90 лет, является крупнейшей компанией, производящей только электромобили, которая только в 2021 году поставила более 936 000 автомобилей по всему миру с рыночной капитализацией в 948 миллиардов долларов. Tesla — один из лучших примеров философии и технологий, используемых в постоянно расширяющемся мире производства электромобилей.

В 2010 году Tesla приобрела New United Motor Manufacturing Inc (NUMMI), бывший завод GM и Toyota во Фримонте, Калифорния. Потолки и колонны, окрашенные в белый цвет, и световые люки были добавлены, чтобы сделать помещение ярче и наполнить помещение естественным светом. Психология этого преобразования заключается в том, что если вы хотите качества, вам нужно, чтобы люди чувствовали себя непринужденно и чувствовали, что они работают в качественном месте.

К июню 2012 года с конвейера сошла первая модель S. В некотором роде завод Tesla в Фримонте восходит к заводу Ford River Rouge, который в 1927 году отличался «от руды до сборки» модели A. В то время как другие производители могут использовать сеть поставщиков для производства многих своих узлов и агрегатов. компоненты, Tesla делает большую часть своего производства на дому. (Они тоже любят держать «Все под контролем».)

Сборка корпуса

Процесс сборки корпуса начинается с рулонов алюминия разного калибра, которые разматываются в заготовительном станке, который расплющивает металл в заготовки. Затем заготовки подаются в огромный штамповочный пресс. На этом этапе из больших изготовленных на заказ штампов формируются кузовные панели, которые затем транспортируются в кузовной центр.

Здесь начинается сборка электромобиля — начиная с нижней части кузова, которая является основной системой пола электромобиля, где размещаются аккумуляторы. Затем добавляются боковые стороны кузова, чтобы обеспечить внутреннее усиление, а также внешнюю обшивку. Внутри рамы стороны кузова, днище и передняя часть автомобиля соединены вместе.

Одна из самых уникальных особенностей центральной части кузова заключается в том, что существует пять различных общих методов соединения каркаса кузова, включая клей, самопроникающие заклепки и холодный перенос металла, а также обычную контактную сварку и систему треугольной точечной сварки. . Когда кузов выходит из центра кузова, он представляет собой полностью законченную оболочку кузова, готовую к подготовке и покраске.

Покрасочный цех

Робот Kuka помещает кузов на конвейер, который транспортирует его в покрасочный цех, где наносится несколько базовых слоев грунтовки предварительной обработки. Специально разработанные покрасочные роботы работают в чрезвычайно чистой среде, чтобы произвести красиво окрашенный кузов, готовый к общей сборке. На данный момент каждый электромобиль движется по заводу автономно, питаясь от своей силовой установки и аккумуляторов. Поскольку у электромобиля нет двигателя внутреннего сгорания, нет потенциальной опасности выхлопных газов, когда они попадают в зону общей сборки.

Общая сборка

Электромобиль Tesla собирается изнутри. Автоматизация используется на полную катушку — как тот же робот, который устанавливает сиденья, затем меняет инструменты, чтобы позиционировать ветровое стекло, наносить клей и усаживать его на транспортное средство. В общей сложности около 1000 роботов выполняют очень разнообразные задачи при производстве Model 3. Поскольку роботы чрезвычайно хороши в повторяемости и точности необходимых движений, сотрудники используются в более гибких ситуациях, когда требуется человеческий интеллект.

Производство электромобилей уникально тем, что многие компоненты полностью отличаются от традиционных транспортных средств с ДВС, включая привод, аккумуляторную батарею и аккумуляторные модули. Многие из этих компонентов ранее не существовали, поэтому Тесла должен был их построить. Тем не менее, в электромобиле также на тысячи компонентов меньше, поэтому для Tesla Model 3 требуется всего около двух дней, чтобы перейти от сырья к готовому автомобилю.

Контроль качества

Каждая деталь, используемая в работе электромобиля, была проверена на многих этапах сборки на производственной линии. После установки аккумуляторной батареи и силовой установки автомобиль можно загнать внутрь завода. Это показывает, что EV работает за несколько шагов до своего завершения. Из-за индивидуальных проверок качества на каждом этапе сборки единственными основными требованиями к контролю качества являются комплексные испытания и проверки.

Ограниченное количество побочных продуктов или отходов

Количество побочных продуктов при производстве электромобилей ограничено, а отходы на сборочном заводе сведены к минимуму или вообще отсутствуют. Детали, узлы и узлы изготавливаются в других местах и ​​доставляются на сборочные предприятия. Обрезки и другие отходы повторно собираются во время производства, и большинство из них подлежат вторичной переработке.

Будущее

Электромобили имеют решающее значение для будущего автомобильной промышленности и защиты окружающей среды. В конечном счете, до сих пор неизвестно, какую форму примет электромобиль, и его полное признание публикой. Уменьшение потребления ископаемого топлива и озабоченность по поводу загрязнения воздуха и шума являются сегодня основными проблемами. Затраты на потребляемую энергию и загрязнение окружающей среды, вызванное сложностью переработки автомобилей с бензиновым двигателем, являются движущими силами успеха электромобилей.

Есть несколько вещей, которые можно сказать наверняка. Индустрия электромобилей никуда не денется, и список производителей электромобилей будет продолжать расти. Будут продолжать разрабатываться новые и более совершенные технологии, а методы зарядки будут улучшаться и становиться быстрее. По мере роста рынка электромобилей в США и во всем мире положительный эффект перехода на электромобили будет отражаться на окружающей среде и нашей повседневной жизни на долгие годы.

Средства управления электрическими машинами более четырех десятилетий

Мы надеемся, что вам был полезен этот выпуск ВСЕ ПОД КОНТРОЛЕМ , и вы узнали немного больше о том, как проектируются и производятся современные электромобили.