Из генератора автомобиля электродвигатель: Как сделать мощный мотор из автомобильного генератора

Как сделать мощный мотор из автомобильного генератора

Как-то у меня появился старый, но рабочий генератор. Я решил переделать его в BLDC мотор. В последующем буду его использовать для самодельного электровелосипеда или электросамоката. В целом двигатель подойдет везде, где требуется регулируемый электропривод.

Используемые материалы

• автомобильный генератор;
  
• припой;
  
• провода медные;
  
• АКБ;
  
• плата управления с регулятором оборотов.

Инструмент: трещотка с удлинителем и набором головок; отвертки; молоток; узкогубцы; съемник для подшипников; кусачки; канцелярский ножик; паяльник.

Процесс переделки генератора в BLDC двигатель

Берем автомобильный генератор и приступаем к его разборке.

В первую очередь откручиваем гайки, которые удерживают заднюю крышку с подшипником.

Снимаем щеточный узел.

Отворачиваем крепление шкива и снимаем его.

Вытаскиваем шпонку.

Снимаем переднюю крышку генератора.

Вытаскиваем ротор.

Откручиваем крепления выводов обмоток статора от выпрямительного блока диодов.

Отсоединяем статор от задней крышки.

Откручиваем крепления диодного моста и убираем его.

Зачищаем выводы. Обмотку статора соединяем по схеме "треугольник".

Припаиваем к выводам провода.

Берем снятый щеточный узел. В его конструкции присутствует регулятор напряжения. Его требуется отсоединить.

Припаиваем к щеткам провода в обход регулятора напряжения.

Собираем двигатель в обратном порядке. При необходимости меняем подшипники и протачиваем контактные кольца.

Подключаем обмотку ротора к питанию. Выходы статора подсоединяются к плате управления. Сам драйвер запитывается от АКБ.

С помощью регулятора, которым может выступать обычный потенциометр, регулируем обороты BLDC мотора.

Полезные советы

Получаемый таким образом BLDC двигатель имеет недостаточно хороший КПД, так как энергия тратится в обмотке возбуждения на подмагничивание ротора. Устранить этот недостаток можно с помощью установки неодимовых магнитов.
Я брал драйвер, который работает без датчика Холла. Он дешевле и вполне подходит. При желании получить хорошую производительность можно поставить датчик Холла в двигатель и подключить его к соответствующей плате.
Перед подключением двигателя к АКБ обязательно проверяем обмотки на межвитковое КЗ и пробой на корпус.

Смотрите видео

Мотор из генератора своими руками | Делаем электродвигатель | КРОТ.NET - Еженедельный Журнал

Многие из нас, видя проезжающие по городу электро- скутеры, велосипеды или самокаты, с завистью оборачиваются вслед. Еще бы, пользоваться любимым транспортным средством прилагая минимум усилий – мечта каждого. Вот только стоят они весьма недешево. Вот тут-то и возникает мысль: а нельзя ли переделать свой велосипед в электрический?
Необходимым элементом для переделки является безщеточный мотор постоянного тока (BLDC), но его цена на рынке достаточно высока. В нашей статье мы расскажем вам, как сделать такой мотор из генератора своими руками. Это значительно уменьшит расходы на переделку велосипеда. Ведь б/у генератор в хорошем состоянии можно недорого купить на любой автомобильной разборке.

Для того, чтобы сделать мотор из генератора, вам понадобятся:

• старый автомобильный генератор;
• плоскогубцы, набор ключей и отверток;
• контроллер регуляторов оборотов;
• паяльник;
• провода;
• две аккумуляторные батареи на 6В;
• мультиметр;
• подшипники (при необходимости их замены).

Шаг 1. Разбираем автомобильный генератор

1

Раскручиваем четыре длинных болта, соединяющих генератор.

2

Отсоединяем регулятор напряжения (реле-регулятор в сборе со щетками) и снимаем его.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

3

Придерживая шкив, отворачиваем гайку крепления и снимаем его.

4

Снимаем все шайбы, крыльчатку и вынимаем шпонку.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

5

Снимаем переднюю крышку, вынимаем ротор с коллектором и подшипники.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Если подшипники износились – замените их на аналогичные.

6

Откручиваем статор от задней крышки и выпрямительного блока и вынимаем его.

7

Отсоединяем и удаляем блок выпрямителей (диодный мост).

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

8

Зачищаем и соединяем в «треугольник» выводы обмоток статора.

9

Залуживаем их и припаиваем к ним провода.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

10

Отсоединяем два контакта реле-регулятора от щеток и так же припаиваем к ним провода.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Шаг 2. Собираем мотор

1

Соединяем провода статора в жгут и вставляем его в заднюю крышку.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

2

Ставим на место ротор с коллектором и подшипниками, надеваем переднюю крышку и стягиваем все длинными болтами.

3

Присоединяем на место щеточный блок.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

4

Ставим на место шпонку, одеваем крыльчатку, шайбы и шкив и затягиваем все гайкой.

Шаг 3. Проводим испытание

Перед подключением источников питания к мотору обязательно проверьте мультиметром отсутствие межвиткового короткого замыкания, а также пробивания на корпус!

1

Подключаем выводы со щеток мотора к одному аккумулятору, а выводы со статора, через контроллер регуляторов оборотов – к другому.

2

В результате мы из старого автомобильного генератора получили BLDC мотор с возможностью регулировки оборотов.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Если вам понравилась наша статья, поставьте лайк 👍

✔️ Подписывайтесь на сайт, чтобы не пропустить ничего интересного!⚡

Больше фотографий и видеоконтента на сайте https://krrot.net

Электромобили Hyundai и Kia: Езда без выхлопа

Электромобили постепенно набирают популярность в мире. По прогнозу Bloomberg New Energy Finance, к 2040 г. доля электромобилей (EV), включая подзаряжаемые гибриды (PHEV), достигнет 35% от всех проданных в мире легковых машин. По данным EV-volumes.com, в 2018 г. было реализовано 2,1 млн электромобилей (рост на 64%) и к концу года на них пришлось 3,8% всех продаж. В мире появилось уже несколько моделей по приемлемой цене и с запасом хода, сопоставимым с бензиновыми аналогами в классе. На подходе в ближайшие год-два несколько десятков моделей от мировых лидеров.

В России рынок электромобилей пока микроскопический: в прошлом году продано 144 новых EV, а весь их парк составил 3600 шт.

Конструктивные особенности

Электромобили по конструкции делятся на два типа. Первые – с аккумуляторной батареей большой емкости (Battery electric vehicle, BEV), которая заряжается от бытовой электросети или специальной зарядной станции. Дополнительно в них может устанавливаться генератор на базе небольшого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) для подзарядки аккумулятора во время движения как резервный источник питания на случай отсутствия поблизости электросети. Они отличаются от подзаряжаемых гибридов PHEV, в которых тоже есть ДВС, тем, что термический двигатель не соединяется механически с колесами, а от последовательных гибридов (где также нет прямой связи ДВС с колесами) тем, что ДВС не предусмотрен как обязательный элемент конструкции, т. е. может не устанавливаться.

Второй тип EV – с химическим генератором на водороде (топливными ячейками, FCEV), который питает тяговый электромотор (или электромоторы). В FCEV также есть батарея, но сравнительно небольшой емкости для сглаживания работы силовой установки и сбора энергии при торможении двигателем – рекуперации. Такие машины заправляют топливный бак (их может быть несколько) жидким водородом под высоким давлением на специальных заправках, водород на заправки пока завозится с промышленных производств. Но уже начинают появляться автономные установки для производства водорода путем электролиза из воды с помощью солнечной энергии – такую создала недавно Toyota Motor для снабжения своих FCEV-погрузчиков на заводе Мотомачи.

Устойчивые, но коварные

Из-за особенностей конструкции электромобилей их ходовые качества и управляемость отличаются от тех, к которым мы привыкли в автомобилях с ДВС. Аккумуляторная батарея, которую конструкторы предпочитают располагать в полу под пассажирским салоном, дает электромобилю необычно низкий для гражданской машины центр тяжести. Например, субкомпактный кроссовер Hyundai Kona Electric, с которым я познакомился на полигоне под Веной, обладает достаточно большим дорожным просветом (158 мм), который не лучший помощник в скоростном маневрировании для автомобиля снаряженной массой в 1,5 т. Но из этого веса 450 кг занимают аккумуляторные батареи, размещенные в полу. Они существенно снижают центр тяжести кроссовера, делают его более устойчивым в поворотах. Подвеска в электрической версии Kona точно такая же, как у Kona с ДВС (спереди – MacPherson, сзади – независимая многорычажная), но с более жесткими пружинами и настройками (в том числе из-за увеличившейся массы машины).

Поэтому в поворотах Kona Electric показывала, что скорее соскользнет с траектории, чем даст серьезный крен. И особенно эта тенденция обострялась в дождь на мокром покрытии.

На юге Франции мне удалось протестировать электрический кроссовер Kia e-Niro – он примерно на 200 кг тяжелее гибридных версий модели Niro, с которой у него общие шасси и кузов. E-Niro едет плавно, тоже с очень маленькими кренами, и бесшумно, управляется легко, разгоняется бодро — 7,8 с до 100 км/ч.

Вторая особенность EV – высокий крутящий момент электродвигателя, который доступен уже с самых низких оборотов. Его коварство я смог ощутить в переднеприводном Kona Electric на австрийском полигоне. Трасса – связка скоростных и медленных поворотов с крутыми подъемами и спусками – была скользкой после дождя. Наиболее мощная 150-киловаттная версия Kona Electric (крутящий момент – солидные 395 Нм) тяжелее самой простой Kona с ДВС на 150 кг (за счет аккумулятора), т. е. сцепление колес с дорогой должно быть выше. Но в крутом левом вираже я с непривычки чуть сильнее нажал на газ, и передние ведущие колеса на мокром асфальте моментально сорвались в пробуксовку, снося автомобиль наружу виража. Выручила хорошая информативность руля, быстро давшего знать, что с траекторией движения что-то не так, и я успел еще до срабатывания ESP принять меры. Разгоняется с места до 100 км/ч Konа зa 7,6 с, но на мокром асфальте первые метры тяжело удержать колеса от пробуксовки.

Управляя Kona и e-Niro, я вспоминал Opel Ampera-e (его американский аналог называется Chevrolet Bolt), с которым я познакомился в Осло за два года до этого – еще когда Opel был частью General Motors. С тех пор пути компаний разошлись, но Ampera-e по-прежнему продается в ФРГ. Хетчбэк Ampera-e одним из первых предложил альтернативу Tesla Model S по запасу хода – 500 км на электротяге, при этом по в 3 раза меньшей цене. Под капотом у Ampera-e схожий с корейскими электрокарами по мощности мотор (204 л. с.) и с таким же по емкости и расположенным в полу блоком аккумуляторов – 60 кВт ч, весом 435 кг, с запасом хода 520 км (по европейскому циклу NEDC). И на ходу он был очень похож на корейские машины.

Передвижной источник воды

Машины на топливных элементах стоят дороже электромобилей (от 60 000 евро), но с потребительской точки зрения выглядят привлекательнее, хотя бы потому, что нет необходимости тратить время на подзарядку – время заправки водородом не более, чем у обычных машин с ДВС.

Процесс, происходящий внутри FCEV, объяснить просто: поступающий воздух (кислород) через передние воздухозаборники (оттого они такие большие) смешивается с водородом в топливных элементах, полученная в результате реакции электроэнергия питает электромотор. Продуктом химической реакции является вода, которая выделяется в качестве выхлопа, и очищенный воздух, прошедший через фильтры и химическую систему машины. Вода чистейшая – в ходе теста водородного электромобиля Toyota Mirai, который проходил несколько лет назад в Дании, мне пришлось выпить несколько стаканов из «выхлопной трубы» и никаких проблем с самочувствием у меня после этого не было.

На водительском сиденье Mirai меня не покидало ощущение рулевого яхты, плывущей по асфальту – плавно и тихо, слышен только шум ветра. В управлении Mirai тоже – корабль, рулевую систему трудно назвать острой и информативной, и это очень заметно на виражах, особенно на круговых движениях, а перед поворотом желательно тормозить заранее, с запасом. Система стабилизации Mirai срабатывала мгновенно – водородная «яхта» не любит активный драйв. Разгон до 100 км/ч – 9,6 с, а скоростной потолок – 180 км/ч.

Кроссовер с водородным питанием Hyundai Nexo, на котором я недавно ездил в Австрии, в отличие от Mirai управляется как привычный нам автомобиль, едет легко и прилично рулится. Но при том что Nexo (с 163-сильным электромотором) почти равен по снаряженной массе (1814–1873 кг) Mirai, в сравнении с японским автомобилем потреблял водорода почти в 2 раза больше – 1,6 кг на 100 км при примерно той же средней скорости, да еще и в режиме Eco. Это никак не объяснить, кроме как причудливыми, но эффективными с точки зрения аэродинамики формами Toyota Mirai.

Распугивающий эффект

У электромобилей есть интересная особенность – возможность использовать рекуперативное торможение двигателем, в процессе которого подзаряжается батарея.

Я хорошо распробовал разные режимы рекуперации, когда ехал по французской автостраде на Kia e-Niro. В электрокроссовере четыре режима рекуперации: в самом активном, вызывающем эффективное замедление (считай – торможение), уровень перегрузок 0,23g. Управлять рекуперацией нужно клавишами на руле – левая повышает уровень рекуперации, правая – понижает, т. е. снижает тормозящий эффект. Этот процесс быстро превращается в игру, словно в руках джойстик от PlayStation.

Но проблема в том, что при каждом нажатии левой клавиши срабатывают стоп-сигналы, и, глядя в зеркало заднего вида, я заметил, что машины, следующие за мной, быстро меняют полосу движения, не понимая, зачем я так часто и хаотически «жму тормоз». Рекуперацией оказалось полезней и эффективней пользоваться в городе – можно ехать, вообще не дотрагиваясь до педали тормоза. В таком стиле езды расход упал с 19 до 16,5 кВт ч на 100 км. Стартовал я с запасом хода в 412 км, приехал с остатком 289 км, пробег по одометру – 132 км, т. е. рекуперацией я накопил энергию еще на 9 км пути.

Колени на уровне ушей

Водительские места EV мало отличаются от привычного автомобиля, разве что больше цифровых экранов и органы управления трансмиссией – кнопки и джойстики – вынесены на необычные места или специальные панели.

Только в Hyundai Nexo мне удалось разместиться удобно сзади, пересев за собой: колени не торчали «на уровне ушей», потому что под полом в ногах задних пассажиров нет ни топливных элементов, ни батарей. В Hyundai Kona Electric на втором ряду умеренно тесно с моими 192 см роста. Объем багажника – 332 л. Kia e-Niro, если не считать высокого пола, довольно просторный в салоне и с хорошим багажником – 451 л.

Ни Hyundai, ни Kia свои электрические новинки импортировать в Россию – как минимум в этом году – не собираются. «При текущем курсе рубля, состоянии зарядной инфраструктуры и отсутствия льгот на покупку и эксплуатацию гибридных и полностью электрических автомобилей (в частности, e-Niro) они остаются прерогативой премиум-сегмента, а наша компания все-таки ориентирована на запросы массового потребителя», – прокомментировал это решение представитель Kia.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ судовые - Словарь морских терминов на Корабел.ру

устройства для преобразования механической энергии в электрическую и обратно. Электрические машины делятся на два основных вида: генераторы и электродвигатели. Конструктивно Электрические машины состоят из неподвижной и вращающейся системы катушек, намотанных на сердечники из ферромагнитного материала. Вращающаяся часть Электрической машины называется ротором или якорем, неподвижная часть — статором. На судах применяются электрические машины переменного и постоянного тока. В качестве генераторов переменного тока используются синхронные генераторы, на роторе которых расположена обмотка возбуждения, питающаяся постоянным током. Магнитный поток, создаваемый током возбуждения, образует при вращении ротора напряжение в обмотке статора, которое подается на главный распределительный щит (ГРЩ) и дальше — судовым потребителям. Ротор генератора приводится во вращение механическим первич-ным двигателем (например, дизелем). Генератор постоянного тока отличается от синхронного тем, что его обмотка возбуждения расположена на статоре, а ротор (якорь) подключен к коллектору, представляющему собой электромеханический выпрямитель. Ток нагрузки снимается с контактных щеток. Генераторы на судах часто работают параллельно. В этом режиме между синхронными генераторами необходимо распределять активную и реактивную нагрузки. Суммарная активная нагрузка всех параллельно работающих генераторов определяется суммой всех активных составляющих токов потребителей, т. е. тех частей нагрузки, которые преобразуются либо в теплоту, либо в механическую работу. Доля активной нагрузки каждого из параллельно работающих генераторов зависит от настройки регулятора частоты вращения первичного двигателя соответствующего генератора. При одинаковой настройке генераторы будут иметь равные величины активной нагрузки. Если в случае аварии первичный двигатель одного из генераторов прекратит преобразование энергии топлива в активную мощность электрогенератора, то последний сбросит нагрузку и перейдет в двигательный режим. Соответственно активная мощность генератора называется обратной мощностью. Режим двигательной нагрузки на судах не допускается, поэтому генератор отключается от ГРЩ специальной защитой от обратной мощности. Суммарная реактивная нагрузка параллельно включенных синхронных генераторов определяется суммой реактивных токов потребителей, т. е. таких составляющих общего тока, которые служат только для создания магнитных полей обмоток асинхронных двигателей, генераторов и др. электромагнитных элементов. Доля реактивной нагрузки каждого генератора устанавливается настройкой его регулятора напряжения. Реактивные токи увеличивают вредные тепловыделения электрооборудования за счет нагрева проводов и кабелей, поэтому конструкторы электрических машин стремятся снизить эти токи до возможного минимума. К судовым генераторам переменного тока предъявляются требования по качеству напряжения, в т. ч. по точности соответствия синусоиде формы кривой мгновенных значений тока и напряжения. Искажение формы (величина отклонения от синусоиды) не должно превышать нескольких процентов. Нагрузка в виде управляемых выпрямителей или инверторов искажает форму кривой переменного тока генераторов и вызывает пульсации напряжения генераторов постоянного тока, что может неблагоприятно отразиться на работе судовых потребителей. Наиболее распространенным видом электродвигателя на судах является трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель переменного тока. На его статоре размещена обмотка, подключаемая к сети, а обмотка ротора представляет собой цилиндр из магнитного материала с заложенными в пазы алюминиевыми стержнями, замкнутыми накоротко. Вращающий момент электродвигателя создается в результате взаимодействия потока обмотки статора и токов, наведенных в обмотке ротора. Частота вращения двигателя зависит от частоты сети и схемы обмоток. В многоскоростных двигателях на статоре располагаются 2 — 4 обмотки. Электродвигатель постоянного тока кроме обмоток статора и ротора имеет коллектор со щетками. Применяют также вентильные двигатели, в которых коллекторный аппарат заменен тиристорным переключателем. Двигатели постоянного тока большой мощности, например гребные, выполняются с 2 обмотками якоря и соответственно с 2 коллекторами для уменьшения нагрузки. Включение напряжения на электродвигатели при пуске производится с помощью контактора — аппарата, подобного электромагниту. При подаче питания в катушку контактора происходит сближение контактов электрической цепи двигателей. Контактор с др. элементами пусковой схемы образует т. н. пускатель. Для ограничения пускового тока электродвигателей в их цепи включают пусковые сопротивления. ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ: Определение фразы "Электрические машины" в свободной энциклопедии Википедия Статья в научном журнале по электротехнике. Электрические машины переменного тока  По данным "МОРСКОЙ ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ" в двух томах, том 2. Под редакцией академика Н.Н.Исанина

Электродвигатели и генераторы

Категория:

   Строительная техника и оборудование 4

Публикация:

   Электродвигатели и генераторы

Читать далее:

Электродвигатели и генераторы

Принцип работы электрических машин основан на использовании закона электромагнитной индукции и закона взаимодействия проводника с током и магнитного поля.

Согласно закону электромагнитной индукции при перемещении проводника между полюсами магнита в нем возникает электродвижущая сила (эдс) (рис. 10.1). Если проводник замкнуть, то под действием эдс в нем появится ток. На этом законе основана работа генератора, осуществляющего преобразование механической энергии в электрическую.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 10.1. Принципиальная схема генератора

Рис. 10.2. Принципиальная схема электродвигателя.

Если в магнитное поле поместить проводник с током в виде замкнутой рамки (рис. 10.2), то под действием сил, приложенных к сторонам рамки, она придет во вращение. Таким образом, проводник с током в магнитном поле можно рассматривать как элементарный электрический двигатель.

У большинства электрических машин магнитное поле создается не постоянным .магнитом, а электрическим током, протекающим по специальным катушкам машины. Эти катушки называют обмотками возбуждения.

Электрическая схема электрических машин состоит из неподвижных и подвижных обмоток.

Электрические машины являются машинами вращательного действия. Основными частями их являются: неподвижный статор и вращающийся ротор, разделенные зазором (рис. 10.3).

Статор и ротор имеют стальные сердечники. Сердечник набран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. На внутренней стороне сердечника статора и на наружной стороне сердечника ротора имеются параллельные продольные пазы, в которые укладываются обмотки. Ротор закрепляется на валу, который вращается в подшипниках. Подшипники встроены в торцовые крышки, которые болтами крепятся к станине. На валу ротора устанавливается также вентилятор, служащий для охлаждения обмоток и сердечников.

Станина имеет лапы для крепления машины к фундаменту или специальный фланец с отверстиями под крепления.

Рис. 10.3. Конструктивная схема электрических машин.

Асинхронные двигатели. Асинхронные двигатели состоят из двух основных частей: статора и ротора. На статоре располагается трехфазная обмотка (у трехфазных двигателей). Концы обмоток присоединяют к питающей сети. Обмотка имеет шесть выводных концов с металлическими бирками, расположенных в коробке и имеющих обозначение начал трехфазной обмотки С1, С2, СЗ и концов С4, С5, Сб. Ротор также имеет обмотку. В зависимости от типа обмотки асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным ротором.

В короткозамкнутом роторе обмотка представляет собой цилиндрическую клетку, образованную отдельными стержнями, уложенными в пазы ротора и соединенными с торцовых сторон кольцами («беличье колесо»).

Обмотка фазного ротора выполнена изолированным проводом и уложена в пазы ротора. Как и обмотка статора, она состоит из трех (или группы) катушек. Начала катушек соединены в звезду, а концы подведены к контактным кольцам на валу ротора. По кольцам скользят щетки, закрепленные в неподвижных щеткодержателях. Щетки соединяют обмотку ротора с реостатом, находящимся вне двигателя и служащим для уменьшения пусковых токов или регулирования скорости вращения.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяют в электроприводе, не требующем регулирования скорости. Основным недостатком их является большая сила тока в момент пуска двигателя, превышающая в 5…7 раз ток при установившихся оборотах.

Двигатели с фазным ротором позволяют регулировать скорость вращения. Кроме того, включение в цепь ротора пускорегулирующе- го реостата позволяет уменьшить силу пускового тока и увеличить пусковой момент.

Каждый двигатель снабжается паспортом — металлической табличкой, закрепляемой на корпусе двигателя, на которой указывается завод-изготовитель, марка двигателя и основная характера стика двигателя.

Если в паспорте указано напряжение 220/380 В, то электродвигатель можно включать в сеть напряжением 220 и 380 В.

При напряжении 220 В обмотки статора соединяют треугольником (рис. 10.4, а) —начало первой обмотки С1 соединяют с концом третьей С6, начало второй С2 с концом первой С4, а конец второй С5 с началом третьей СЗ. Соединенные концы подводят к трем фазам сети.

Рис. 10.4. Схемы соединения обмоток статора трехфазного двигателя.

При напряжении 380 В обмотки соединяют звездой (рис. 10.4, б, в) — все начала или все концы обмоток соединяют вместе, а свободные концы включают в трехфазную сеть.

Двигатели постоянного тока применяют в тех случаях, когда требуется плавное и глубокое регулирование скорости вращения.

Двигатель постоянного тока (рис. 10.5) состоит из неподвижной станины, вращающегося якоря с коллектором и щеток со щеткодержателями. Внутри станины укрепляют главные полюсы с обмотками возбуждения, которые создают магнитный поток. Стержни обмотки якоря соединены по определенной схеме с пластинами коллектора. Щетки, скользящие по пластинам коллектора, соединяют обмотку якоря с внешней сетью. С внешней сетью соединяется также обмотка возбуждения;

Для уменьшения искрения на коллекторе на станине установлены дополнительные полюса.

Регулирование частоты вращения ротора достигается изменением силы тока обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения двигателей постоянного тока питаются постоянным током. Различают двигатели с независимым возбуждением и с самовозбуждением. В двигателях с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается от постороннего источника. В машинах же с самовозбуждением она питается от якорной обмотки этого же двигателя. Возбуждение при этом может осуществляться при параллельном, последовательном или смешанном соединениях, когда одна обмотка возбуждения соединена с якорной параллельно, а другая — последовательно. Соответственно этому электродвигатели называются шунтовые, сериесные и ком- паундные.

Все электрические машины характеризуются обратимостью, т. е. возможностью работать как в качестве электродвигателя, так и в качестве генератора.

Рис. 10.5. Электродвигатель постоянного тока:
1 — коллектор; 2 — щеткодержатель; 3 — якорь; 4 — главный полюс; 5 — обмотка возбуждения; 6 — станина; 7 — подшипниковый щит; 8 — вентилятор; 9 — обмотка якоря.

Генератор устроен принципиально так же, как и электродвигатель. В отличие от него в генераторе принудительно вращается ротор (якорь). С помощью генератора механическая энергия вращающегося якоря превращается в электрическую. Подобно электродвигателям, генераторы бывают переменного и постоянного тока. Генераторы постоянного тока бывают шунтовые, сериесные и компаундные.

Рекламные предложения:

Читать далее: Трансформаторы. Выпрямители. Преобразователи

Категория: - Строительная техника и оборудование 4

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Как устроены гибридные автомобили — ДРАЙВ

Гибридная силовая установка сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор, что обеспечивает меньший расход топлива и снижает токсичность выхлопных газов. Однако чем экономичнее гибридный автомобиль, тем более ёмкие аккумуляторы ему требуются и, следовательно, тем выше его цена.

В зависимости от того, какую роль в силовой установке играет электромотор, гибриды делятся на умеренные (mild hybrids) и полные (full hybrids). У первых электромотор служит помощником двигателю внутреннего сгорания, как, например, у хэтчбека Honda Insight. Вторые способны проехать некоторое расстояние на одной электротяге, как Lexus RX 400h. Есть ещё якобы микрогибриды — придуманный маркетологами термин для рекламы системы start/stop. Но последняя по сути — генератор с расширенными функциями. А мы говорим о схемах, где электродвигатели передают крутящий момент на колёса.

В 1997 году на японском рынке дебютировал первый гибрид — Toyota Prius (вверху). А в 1999-м фирма Honda представила американцам свой Insight.

Последовательная гибридная схема

Существует также три основные схемы устройства гибридных силовых установок: последовательная, параллельная и смешанная. Последовательная гибридная схема появилась первой (её придумал в 1899 году сам Фердинанд Порше), но в легковых автомобилях распространена меньше. По ней, например, построены силовые агрегаты карьерных самосвалов, некоторых автобусов и локомотивов. В последовательной схеме колёса приводит в движение электромотор, а малолитражный ДВС крутит генератор, вырабатывающий электроэнергию. Тут отсутствует необходимость в коробке передач и мощном двигателе внутреннего сгорания. Зато требуются аккумуляторы, как правило, никель-металлогидридные, большой ёмкости.

Chevrolet Volt построен по последовательной схеме. Его ещё называют электромобилем с увеличенным запасом хода. На электротяге автомобиль делает бросок длиной 64 км. А при использовании вспомогательного турбомотора, заряжающего батареи, пробег на одной заправке может превышать 1024 км.

Параллельная гибридная схема

Самая распространённая сейчас схема — параллельная. Она запатентована ещё в 1905 году немцем Генри Пипером. Ей отвечают почти все умеренные гибриды. Они оснащаются мощным электромотором (10–15 кВт), который помогает двигателю внутреннего сгорания при разгоне, а при торможении запасает рекуперативную энергию. В качестве трансмиссии, как правило, используются вариатор или планетарная передача.

Хондовская гибиридная силовая установка IMA (Integrated Motor Assist) — пример параллельной схемы: на коленчатом валу двигателя вместо маховика размещён компактный электромотор-генератор.

Один из последних образцов параллельной схемы — гибридная силовая установка седана BMW ActiveHybrid 7.

Параллельные гибриды могут быть не только умеренными, но и полными, как, например, Audi Duo (1998). Эта модель могла проехать 50 км только на электромоторе, приводящем в движение задние колёса.

Но компания Honda нашла возможным оснастить своё бензоэлектрическое купе CR-Z шестиступенчатой «механикой». В качестве источника питания используются литиево-ионные или литиево-полимерные аккумуляторы. Умеренные гибриды не требуют ёмких батарей на борту, благодаря чему доступны по цене. Однако некоторые автопроизводители присматриваются к дорогущим суперконденсаторам, которые способны кратковременно отдавать ток очень высокой мощности.

Последовательно-параллельная гибридная схема

Распространены также смешанные, или, как их ещё называют, последовательно-параллельные гибриды. Классические представители этого семейства — хэтчбек Toyota Prius и Лексусы с индексом h, оснащённые фирменным «синергитическим» приводом HSD (Hybrid Synergy Drive). Чтобы объяснить принцип его работы мы приводим ниже наглядную демонстрацию.

Благодаря планетарной передаче и возникает синергия — взаимодействие двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Тут ДВС крутит колёса в паре с электромотором, одновременно вращая генератор. В традиционной коробке передач нет необходимости: электроника регулирует обороты моторов и генератора, превращая такую систему в бесступенчатую трансмиссию ECVT.

У BMW Active Hybrid X6 с бесступенчатой коробкой передач ECVT с несколькими планетарными рядами два электромотора. Один работает на малых скоростях. А другой запускает ДВС и затем служит генератором. Полноприводная трансмиссия xDrive сохранена. А вот у гибридного кроссовера Lexus RX 450h за привод на задние колёса отвечает дополнительный электромотор. Новое поколение Тойоты Prius научилось бегать на одной электротяге, правда, недалеко — всего два километра. Кроме того, в компании работают над подзаряжаемой plug in версией гибрида с литиево-ионными батареями вместо никель-металлогидридных и увеличенным до 20 км пробегом на батареях.

Большинство двигателей, установленных на гибридах, — бензиновые. Многие работают по циклу Аткинсона с более коротким тактом сжатия и более эффективным рабочим процессом. Это обеспечивает лучшие экологические и экономические показатели. Распространение, казалось бы, более экономичных дизельэлектрических силовых установок сдерживает прежде всего то, что большинство гибридов продаются в не знакомой с дизелем Америке. Кроме того, дизельный мотор дороже бензинового, а это лишь увеличивает немалую цену гибрида.

Двигатель электромобиля - принцип работы, устройство, виды

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

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

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

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

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

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

Принцип работы

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

Как работает традиционный электромотор?

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

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

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

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

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

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

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

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

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

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

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

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

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

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

Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

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

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

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

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

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

Двигатель-колесо

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

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

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

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

Преимущества и недостатки электродвигателей

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

Преимущества

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

Недостатки

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

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

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

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

• Аккумуляторная батарея.
• Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
• Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
• Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
• Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
• Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

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

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

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

Устройство и особенности гибридных систем

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

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

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

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

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

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

INFINITI заявляет, что новая бензиновая система электромобилей (Nissan e-POWER) является центральным элементом стратегии электрификации

Будущие модели INFINITI предложат водителям выбор электрифицированных силовых агрегатов, поскольку бренд использует новые технологии для движения своих автомобилей. (Предыдущий пост.) К ним относятся полностью электрические системы, а также система электромобилей, генерируемая бензином (известная как e-POWER в Nissan, предыдущая публикация), в которой бензиновый двигатель вырабатывает электроэнергию, хранящуюся в батарее (серийный гибрид), который затем может быть доставлен на все четыре колеса через пару мощных электродвигателей.

Эти силовые агрегаты будут сочетаться со специализированными платформами и архитектурами транспортных средств, обеспечивая высокую производительность, уверенный запас хода и снижение воздействия на окружающую среду.

INFINITI заявляет, что новый бензиновый силовой агрегат электромобиля является центральным элементом его стратегии электрификации, и устанавливает новую схему силовых установок для многих будущих моделей бренда.

Обладая характеристиками вождения высокопроизводительного электромобиля, эта новая трансмиссия устраняет два предполагаемых препятствия на пути к потреблению электромобилей потребителями - уверенность в запасе хода и практичность подзарядки.

Питание подается непосредственно на два электродвигателя большой мощности - по одному на каждую ось - от аккумуляторной батареи, расположенной под полом кабины, мощность которой варьируется от 3,5 до 5,1 кВтч в зависимости от модели.

Как у электромобиля, работающего на бензине, характер подачи энергии такой же захватывающий, плавный и безмятежный, как в электромобиле с высокими характеристиками аккумуляторной батареи. Благодаря мгновенным, возбуждающим откликам на нажатие педали акселератора электродвигатели обеспечивают максимальный крутящий момент от 0 об / мин.Мощные двигатели развивают общую мощность от 185 до 320 кВт (от 248 до 429 л.с.) в зависимости от автомобиля.

Ускорение, как и в любом электромобиле, является линейным, с более мощными версиями трансмиссии, способными разгоняться от 0 до 62 миль в час примерно за 4,5 секунды. Кроме того, водитель и пассажиры не будут испытывать тот же «шок переключения», который часто бывает при переключении передач в обычном гибридном автомобиле или автомобиле с ДВС (двигатель внутреннего сгорания).

Аккумуляторная батарея постоянно заряжается новым двигателем INFINITI MR15DDT.Этот трехцилиндровый 1,5-литровый бензиновый генератор - первое применение этого двигателя - использует инновационную технологию переменной степени сжатия VC-Turbo от INFINITI (предыдущая публикация), обеспечивающую плавно регулируемую скорость заряда аккумулятора.

Что особенно важно, использование бензинового генератора означает, что этим транспортным средствам никогда не нужно будет подключаться к сети на несколько часов для подзарядки. Действительно, у них вообще не будет порта для зарядки. Трансмиссии требуется лишь короткая остановка на заправке для заправки топливного бака, что устраняет опасения по поводу дальности полета.

Несмотря на высокий уровень предлагаемых характеристик, выбросы для автомобилей с новой силовой установкой EV, работающей на газе, будут значительно сокращены по сравнению с существующими автомобилями этой марки и другими автомобилями с ДВС, предлагающими аналогичную мощность и характеристики.

Важно отметить, что система разрывает историческую связь между ездой по городу и более высокими выбросами, поскольку генератору MR15DDT приходится меньше работать на низких скоростях для питания аккумуляторной батареи. Результатом являются более низкие выбросы и улучшенный запас хода в городских условиях, где выбросы для автомобилей с ДВС, как правило, выше.

Автомобили INFINITI, оснащенные силовым агрегатом EV, работающим на газе, будут оснащены рядом передовых и первых в мире технологий и функций для создания тихой и изысканной езды, присущей обычным электромобилям.

Одним из самых ярких нововведений является первая в мире независимая система крепления генератора MR15DDT под капотом, благодаря которой шум и вибрации двигателя практически незаметны при любой скорости движения. Чтобы сохранить спокойствие и умиротворение в салоне, двигатель и электродвигатели полностью герметизированы, чтобы уменьшить слышимый шум двигателя и вой двигателя.Независимая система опоры двигателя оснащена опорами, заполненными жидкостью, которые предназначены для поглощения любых дополнительных вибраций, которые в противном случае могут передаваться через корпус.

Сам двигатель MR15DDT VC-Turbo необычайно плавный, со значительно меньшим уровнем шума и вибрации по сравнению с обычными рядными двигателями. Это результат его многорычажной конструкции, в которой поршневые шатуны во время цикла сгорания почти вертикальны, а не смещаются в поперечном направлении шире, как при традиционном вращении коленчатого вала.Это представляет собой идеальное возвратно-поступательное движение и полностью исключает необходимость использования балансирных валов в других рядных двигателях.

Ожидается, что внутри самой кабины газовые электромобили INFINITI будут предлагать активное шумоподавление, которое будет дополнительно противодействовать любым низкочастотным шумам от двигателя и дороги, создавая встречные звуковые волны. Это нейтрализует нежелательные шумы в салоне и обеспечивает более тихую и спокойную поездку.

Эти меры по изоляции двигателя и активному шумоподавлению означают, что система никогда не будет более слышимой, чем любой остаточный шум ветра и дороги, возникающий при вождении.В сочетании с бесшумными шинами, тщательно настроенными системами подвески, акустическим стеклом и другими мерами пассивной звукоизоляции автомобили, оснащенные новой силовой установкой EV, работающей на газе, обеспечат в высшей степени безмятежную езду в любых условиях.

За три десятилетия INFINITI заработала репутацию производителя силовых агрегатов, которые вдохновляют водителей и расширяют их возможности. Наша новая газовая трансмиссия для электромобилей представляет собой следующий шаг в наше электрифицированное будущее, выступая в качестве моста к полной электрификации и задавая тон нашим будущим автомобилям с нулевым и сверхнизким уровнем выбросов.Каким бы ни был двигатель, наши автомобили будут предлагать захватывающие, но безмятежные электрические характеристики и системы электронного полного привода, которые внушают уверенность водителю.

—Эрик Риго, генеральный директор по стратегии и планированию продукции INFINITI Motor Company

Варианты трансмиссии электромобилей с полностью электрическим или газовым двигателем будут сочетаться со специализированными платформами и архитектурами транспортных средств в соответствии с новым подходом INFINITI «две трансмиссии, одна платформа» к разработке моделей. Это приведет к созданию платформ, которые могут вместить оба типа трансмиссии, с высоким уровнем общности между ними.

Обеспечивая питание от аккумулятора высокопроизводительной системы e-AWD (электрический полный привод), платформы всех будущих электрифицированных автомобилей INFINITI будут спроектированы так, чтобы вмещать пару электродвигателей высокой мощности - один на передней оси, другой на тыл. Для электромобилей пространство между двумя осями будет содержать аккумуляторную батарею большой емкости, в то время как модели EV, работающие на газе, будут иметь аккумуляторную батарею значительно меньшего размера, а также топливный бак и выхлопную систему, подключенную к переднему VC- Турбо бензиновый генератор.Для всех моделей привод будет обеспечиваться исключительно электродвигателями.

Как работают электродвигатели и генераторы

Электромобили используют исключительно электродвигатели для движения, а гибриды используют электродвигатели, чтобы помочь своим двигателям внутреннего сгорания при передвижении. Но это не все. Эти самые двигатели могут использоваться и используются для выработки электроэнергии (в процессе рекуперативного торможения) для зарядки бортовых аккумуляторов этих транспортных средств.

Самый частый вопрос: «Как такое может быть... как это работает? »Большинство людей понимают, что для работы двигатель приводится в действие электричеством - они видят это каждый день в своих бытовых приборах (стиральных машинах, пылесосах, кухонных комбайнах).

Но идея о том, что двигатель может «вращаться в обратном направлении», фактически вырабатывая электричество, а не потребляя его, кажется почти магией. Но как только связь между магнитами и электричеством (электромагнетизм) и концепция сохранения энергии будет понята, загадка исчезнет.

Электромагнетизм

Электроэнергия и выработка электроэнергии начинаются со свойства электромагнетизма - физических отношений между магнитом и электричеством. Электромагнит - это устройство, которое действует как магнит, но его магнитная сила проявляется и контролируется электричеством.

Когда провод, сделанный из проводящего материала (например, меди), движется через магнитное поле, в проводе создается ток (элементарный генератор). И наоборот, когда электричество проходит через провод, намотанный вокруг железного сердечника, и этот сердечник находится в присутствии магнитного поля, он будет двигаться и скручиваться (очень простой двигатель).

Моторы / генераторы

Мотор / генераторы - это действительно одно устройство, которое может работать в двух противоположных режимах. Вопреки тому, что иногда думают люди, это не означает, что два режима двигателя / генератора работают в обратном направлении друг от друга (что в качестве двигателя устройство вращается в одном направлении, а в качестве генератора оно вращается в противоположном направлении).

Вал всегда вращается одинаково. «Смена направления» заключается в потоке электричества. В качестве двигателя он потребляет электричество (поступает) для производства механической энергии, а в качестве генератора он потребляет механическую энергию для производства электроэнергии (вытекает).

Электромеханическое вращение

Электродвигатели / генераторы обычно бывают двух типов: переменного тока (переменного тока) или постоянного тока (постоянного тока), и эти обозначения указывают на тип электроэнергии, которую они потребляют и генерируют.

Если не вдаваться в подробности и не затушевывать проблему, то вот разница: переменный ток меняет направление (чередуется) по мере прохождения через цепь. Постоянный ток течет в одном направлении (остается неизменным) при прохождении через цепь.

Тип используемого тока в основном зависит от стоимости устройства и его эффективности (двигатель / генератор переменного тока обычно дороже, но также намного эффективнее). Достаточно сказать, что в большинстве гибридов и во многих более крупных полностью электрических транспортных средствах используются двигатели / генераторы переменного тока - так что это тип, на котором мы сосредоточимся в этом объяснении.

Электродвигатель / генератор переменного тока состоит из 4 основных частей:

• Якорь с проволочной обмоткой (ротор) на валу
• Поле магнитов, которые индуцируют электрическую энергию, уложенную бок о бок в корпусе (статоре)
• Контактные кольца, пропускающие переменный ток к / от якоря
• Щетки, которые контактируют с контактными кольцами и передают ток в / от электрической цепи

Генератор переменного тока в действии

Якорь приводится в движение механическим источником энергии (например, при промышленном производстве электроэнергии это будет паровая турбина).Когда этот намотанный ротор вращается, его проволочная катушка проходит над постоянными магнитами в статоре, и в проводах якоря создается электрический ток.

Но поскольку каждая отдельная петля в катушке сначала проходит через северный полюс, а затем последовательно через южный полюс каждого магнита, когда он вращается вокруг своей оси, индуцированный ток постоянно и быстро меняет направление. Каждое изменение направления называется циклом и измеряется в циклах в секунду или герцах (Гц).

В Соединенных Штатах частота цикла составляет 60 Гц (60 раз в секунду), тогда как в большинстве других развитых стран мира она составляет 50 Гц.Отдельные контактные кольца установлены на каждом из двух концов проволочной петли ротора, чтобы обеспечить путь для выхода тока из якоря. Щетки (которые на самом деле являются угольными контактами) скользят по контактным кольцам и завершают путь для тока в цепь, к которой подключен генератор.

Двигатель переменного тока в действии

Действие двигателя (подача механической энергии), по сути, противоположно действию генератора. Вместо того, чтобы вращать якорь для выработки электричества, ток подается по цепи через щетки и контактные кольца в якорь.Этот ток, протекающий через ротор (якорь) с обмоткой, превращает его в электромагнит. Постоянные магниты в статоре отражают эту электромагнитную силу, заставляя якорь вращаться. Пока электричество течет по цепи, двигатель будет работать.

Дело не только в батарее, ребята

Двигатели внутреннего сгорания существуют уже около 140 лет. За это время мы полностью разобрались во всех их нюансах. Мы можем поговорить с нашими друзьями о степени сжатия, мощности и фазах газораспределения.Мы знаем преимущества рабочего объема и эффективность турбин. Встречающиеся машины быстро превращаются в океаны лопнувших капотов. Даже самые передовые технологии двигателей в новейшем гиперкаре тщательно анализируются автомобильными СМИ. Мы знаем двигатели. Мы говорим о двигателях. Нам нравятся двигатели .

Но мы не любим моторы , то есть электрические. Вы знаете, те, которые существуют уже почти 250 лет и использовались в автомобилях в 1880-х годах, пока бензиновые двигатели не обогнали их из-за их запаса хода и быстрой дозаправки.(Один из первых изобретателей асинхронных двигателей переменного тока: Никола Тесла.) Наше коллективное и практически полное отсутствие знаний о том, что на самом деле приводит в движение колеса всех новых электромобилей на дорогах, действительно вызывает недоумение. Насколько серьезна эта проблема? Большинство владельцев электромобилей, вероятно, даже не знают , где моторы в их автомобилях, сколько их или как они выглядят.

Что еще хуже: технической информации мало, и ее можно найти только на форумах и сайтах, посвященных узкоспециализированным технологиям.Примите во внимание также тот факт, что наш собственный Алекс Рой только что сделал обзор новенькой Tesla Model 3 и в 4000 тщательно продуманных словах ни разу не упомянул двигатель.

Не то чтобы его можно было винить: на странице Tesla Motors о Model 3, которая включает раздел «спецификации», сам двигатель вообще не упоминается. Кроме того, в прошлогодней заявке компании в Агентство по охране окружающей среды на получение сертификата соответствия для автомобиля 250 слов было посвящено описанию аккумулятора, но только 20 - двигателю.(Это «3-фазный 6-полюсный двигатель переменного тока с внутренним постоянным магнитом» мощностью 258 л.с. или 192 кВт и 317 фунт-фут крутящего момента, если вам интересно.) Точно так же страница Chevrolet о его новом Bolt EV не упоминает двигатель, за исключением того, что в автомобиле есть «электропривод». Даже BMW - компания, у которой в буквальном смысле слова «мотор» вместо среднего имени - только соизволила раскрыть на своей странице продукта i3, что мотор является «синхронным по переменному току». Между тем, двигатель базовой модели 3-й серии после нескольких щелчков мышью описывается как «2.0-литровый рядный 4-цилиндровый 16-клапанный двигатель BMW TwinPower Turbo мощностью 180 л. Это до того, как сайт перейдет к описанию электронного управления дроссельной заслонкой двигателя, функции автоматического запуска и остановки, системы прямого зажигания с контролем детонации, электронного управления охлаждением двигателя (охлаждение карты), рекуперации энергии торможения и управления динамикой движения с помощью Eco Pro, Comfort, и спортивные настройки.

Среди рецензентов Рой далеко не единственный, кто недооценивает двигатель. В большинстве обзоров электромобилей эта ключевая часть технологии игнорируется, за исключением того, что отмечается ее относительная бесшумность, крутящий момент, простота и низкие долговременные требования к техническому обслуживанию. Большая часть пространства, отведенного под трансмиссию, вместо этого сосредоточена на батарее - ее размера, конструкции и состава, где она находится, какой у нее запас хода, сколько дней требуется для полной зарядки и т. Д.

тесла

Размещение электродвигателя Tesla Model S P 90D

Но тогда трудно винить людей в том, что им наплевать.Большинство потребителей - черт возьми, даже автомобильные фанаты - не обладают знаниями или словарным запасом, чтобы авторитетно говорить об электродвигателях, и на первый взгляд, казалось бы, очень мало признаков того, что есть что-то значимое для обсуждения о них. Гораздо труднее восхищаться, скажем, разницей между постоянными магнитами и индукцией переменного тока, чем между двигателями V8 и шестерками с двойным турбонаддувом. Тот факт, что автопроизводители и СМИ не рекламируют автомобильные инновации, естественно, заставляет общественность предполагать, что там ничего особенного не происходит.

Только вот ... это неправда.

Несмотря на то, что у электродвигателя есть собственный век прогресса, многое еще можно сделать. Во-первых, представьте, что большинство автопроизводителей открыли собственное производство двигателей. Если бы не было места для инноваций, они бы просто заказали их из каталога у внешних поставщиков. Более легкие материалы в конструкции двигателя, новые альтернативные решения для редкоземельных магнитов и оптимизированные общие рабочие характеристики для различных требований транспортных средств - все это очень важно для инженеров автомобилестроения.И это только начало, - говорит Венкат Вишванатан, профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, изучающий характеристики электромобилей.

«Карта КПД двигателя, то есть его КПД как функция крутящего момента и скорости, определяет энергопотребление для потребительских автомобилей, а характеристики пиковой мощности являются важным фактором для требований высокой производительности», - сказал Вишванатан. «Кроме того, нагрев работающих двигателей на высоких скоростях - еще одна область, в которой есть возможности для инноваций и развития.

Если немного углубиться, становится ясно, какая часть упомянутой оптимизации и развития действительно происходит. Один из ключевых вариантов - это общий тип двигателя. «Обычно большинство производителей используют синхронные двигатели, но то, является ли это постоянным магнитом или электромагнитом, сильно влияет на производительность», - сказал Вишванатан.

Tesla, например, хотя обычно очень молчаливо рассказывала о своих инновациях, в своей Model 3 внесла существенные изменения в решение использовать электродвигатель с постоянными магнитами вместо асинхронного двигателя переменного тока, который она использовала до сих пор.Ключевое отличие заключается в том, что асинхронные двигатели переменного тока должны использовать электричество для генерации магнитных токов внутри двигателя, которые вызывают вращение ротора, тогда как двигатели с постоянными магнитами не требуют этого дополнительного тока, поскольку его магниты созданы из редкоземельных материалов. - всегда включены. Все это означает, что двигатель Model 3 более эффективен и, следовательно, лучше для небольших и легких автомобилей, но не идеален для высокопроизводительных автомобилей, поскольку асинхронный двигатель переменного тока может производить большую мощность. Chevy Bolt использует аналогичную стратегию по той же причине.

Дженерал Моторс

Электродвигатель Chevrolet Bolt

В других случаях производитель сосредоточится на способах снижения стоимости двигателя, чтобы сделать электромобили более доступными. Геральдо Стефанон, старший технический директор технического центра Toyota в Анн-Арборе, штат Мичиган, говорит, что компания в основном производит свои моторы в Японии, имея в виду оптимизацию производства.

«Наша задача и задачи других автопроизводителей - найти способы упростить производство при одновременном повышении эффективности и производительности двигателей, но с меньшими затратами», - сказал он. «В Prius 2016 года было внесено несколько усовершенствований двигателя, включая использование различных материалов и элементов управления, которые минимизируют затраты и потери мощности. Стоимость Toyota Hybrid System II была снижена более чем на четверть от первоначальной стоимости THS, представленной с первым Prius ».

В своих усилиях по электрификации Honda горячо стремилась к повышению производительности и эффективности, которые могут обеспечить тщательно разработанные двигатели.Его Twin Motor Unit, установленный в гибридных системах кроссовера Acura MDX, седана RLX и суперкара NSX, спроектирован так, чтобы быть компактным, с двумя небольшими 36-сильными моторами, расположенными спина к спине в едином корпусе, расположенном между передней частью (NSX ) или задних (MDX, RLX) колес. Эта конфигурация обеспечивает точное векторизацию крутящего момента в полноприводной установке, когда обычный или гибридный двигатель передает мощность на другую ось. Преимущества в производительности проистекают из способности двигателей поочередно передавать крутящий момент или сопротивление при регулировании мощности на отдельные колеса.Двигатели, как и в других электромобилях и гибридах, также обеспечивают рекуперативное торможение, при котором двигатели действуют как генераторы для зарядки аккумулятора автомобиля при движении накатом или даже обеспечивают тормозное действие благодаря встроенному сопротивлению при генерации этой мощности, если настроено. сделать так.

Honda

Размещение передних моторов в Acura NSX

Кроме того, Honda уменьшила размеры двигателей в новом Accord Hybrid, используя квадратные медные провода вместо круглых в статоре - неподвижной части электродвигателя, которая генерирует переменное магнитное поле для вращения ротора, - поскольку квадратные провода вмещают больше компактно и плотно.Инженеры также использовали три меньших магнита вместо двух больших для двигателя, что помогает улучшить крутящий момент, говорится в сообщении компании. Все эти изменения улучшили мощность автомобиля на 14,8 лошадиных сил до 181 и крутящий момент на 6 фунт-футов до 232.

Honda также хорошо известна своими интегрированными электрическими моторами, которые устанавливаются между двигателем и трансмиссией в гибридных моделях. «Приводные двигатели Honda специально разработаны для этих целей», - отметил инженер от имени компании. «Характеристики мощности и крутящего момента, соотношение диаметра / длины, скорость и эффективность охлаждения оптимизированы для достижения желаемой производительности при размещении в ограниченном пространстве.Это не стандартные компоненты ».

В будущем производительность и эффективность двигателей, естественно, будут расти. Некоторые новаторы будут искать магниты, изготовленные с использованием более дешевых и не редкоземельных элементов, как это недавно сделала компания Honda в рамках проекта разработки с Daido Steel. Их неодимовый магнит не содержит тяжелых редкоземельных материалов, но по-прежнему достаточно мощный для использования в транспортных средствах. Скорость мотора также улучшится; сейчас они колеблются от примерно 12 000 до 18 000 об / мин, но исследователи разрабатывают двигатели, которые могут развивать скорость до 30 000 об / мин - с тем преимуществом, что меньший и более легкий двигатель может выполнять работу более крупного, который вращается медленнее.

Также будет улучшено управление температурным режимом, которое еще больше повысит эффективность, и будут разработаны совершенно новые двигатели, такие как сверхлегкие двигатели со ступицей в колесах, которые уже применялись в прошлом, но обычно сдерживаются тяжелым оборудованием. Наконец, сейчас популярность Формулы E стремительно растет, а гоночные компании, такие как McLaren и Andretti Motorsport, активно развивают свои моторные технологии - при этом оттачивая все, от размещения двигателя до управляющей электроники, даже оптимизируя размещение проводов для минимизации электронных помех - это только вопрос До того, как все машины на автосалоне демонстрируют модернизированные электродвигатели.

Как работает двигатель электромобиля - Easy Electric Life

Что такое электродвигатель?

Двигатель электромобиля работает с использованием физического процесса, разработанного в конце 19 века. Он заключается в использовании тока для создания магнитного поля в неподвижной части машины («статоре»), смещение которого приводит в движение вращающуюся часть («ротор»). Мы более подробно рассмотрим эти две части и многое другое ниже.

Принцип электродвигателя

В чем разница между двигателем и двигателем? Эти два слова часто используются как синонимы.Поэтому важно с самого начала различать их. Несмотря на то, что в настоящее время он используется как почти синоним, в автомобильной промышленности термин «двигатель» относится к машине, которая преобразует энергию в механическую энергию (и, следовательно, в движение), в то время как «двигатель» делает то же самое, но специально использует тепловую энергию. энергия. Поэтому, говоря о преобразовании тепловой энергии в механическую, мы имеем в виду горение, а не электрическое.

Другими словами, двигатель - это тип двигателя.Но мотор - это не обязательно двигатель. В случае с электромобилями, поскольку механическая энергия создается из электричества, мы используем слово «двигатель» для описания устройства, которое заставляет электромобиль двигаться (также известного как тяга).

Как двигатель электромобиля работает внутри электромобиля?

Теперь, когда мы знаем, что мы говорим о двигателях, а не двигателях, как двигатель работает внутри электромобиля?

В наши дни электродвигатели можно встретить во многих бытовых устройствах. Те, которые используют двигатели постоянного тока (DC), имеют довольно простые функции.Двигатель подключен непосредственно к источнику энергии, и его скорость вращения напрямую зависит от силы тока. Хотя эти электродвигатели просты в производстве, они не соответствуют требованиям к мощности, надежности или размеру электромобиля, хотя вы можете обнаружить, что они приводят в действие дворники, окна и другие более мелкие механизмы внутри автомобиля.

Статор и ротор

Если вы хотите понять, как работает электромобиль, вам необходимо ознакомиться с физическими элементами его электродвигателя.И он начинается с понимания принципов работы двух его основных частей: статора и ротора. Разницу между ними легко запомнить: статор неподвижен, а ротор вращается. В двигателе статор использует энергию для создания магнитного поля, которое затем вращает ротор.

Итак, как работает двигатель, когда дело доходит до привода электромобиля ? Для этого мы должны обратиться к двигателям переменного тока (AC), которые требуют использования схемы преобразования для преобразования постоянного тока (DC), подаваемого батареей.Давайте подробнее рассмотрим два разных вида тока.

Электромобиль: переменный ток и постоянный ток

Прежде всего, если вы хотите понять, как работает электродвигатель электромобиля, вам нужно знать разницу между переменным и постоянным током (электронными токами).

Электричество движется по проводнику двумя путями. Переменный ток (AC) описывает электрический ток, при котором электроны периодически меняют направление. Постоянный ток (DC), как следует из названия, течет в одном направлении.

Аккумулятор в электромобиле работает от постоянного тока. Но когда дело доходит до главного двигателя электромобиля (который обеспечивает тягу к транспортному средству), эта энергия постоянного тока должна быть преобразована в переменный ток через инвертор.

Итак, что происходит, когда эта энергия достигает двигателя? Это зависит от того, используется ли в автомобиле синхронный или асинхронный двигатель.

Типы электродвигателей

В автомобильной промышленности существуют двигатели переменного тока двух типов: синхронные и асинхронные.Когда дело доходит до электромобиля, у синхронных и асинхронных двигателей есть свои сильные стороны - один не обязательно «лучше» другого.

Синхронные и асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, также называемый асинхронным двигателем, основан на статоре с электрическим приводом для создания вращающегося магнитного поля. Это влечет ротор в бесконечную погоню, как если бы он безуспешно пытался догнать магнитное поле. Асинхронный двигатель часто используется в электромобилях, которые в основном используются для движения на повышенных скоростях в течение длительных периодов времени.

В синхронном двигателе ротор сам действует как электромагнит, активно участвуя в создании магнитного поля. Таким образом, его скорость вращения прямо пропорциональна частоте тока, который питает двигатель. Это делает синхронный двигатель идеальным для городского движения, которое обычно требует регулярной остановки и запуска на низких скоростях.

И синхронные, и асинхронные двигатели работают в обратном порядке, что означает, что они могут преобразовывать механическую энергию в электричество во время замедления.Это принцип рекуперативного торможения , который происходит от генератора переменного тока.

Части электродвигателей

Давайте теперь подробнее рассмотрим некоторые из различных частей двигателя электромобиля: от магнитов электродвигателей или синхронных двигателей с внешним возбуждением (EESM) до силового агрегата в целом.

Постоянные магниты

В некоторых синхронных двигателях в качестве ротора используется двигатель с постоянными магнитами. Эти постоянные магниты встроены в стальной ротор, создавая постоянное магнитное поле.Преимущество постоянного электромотора в том, что он работает без источника питания, но требует использования металлов или сплавов, таких как неодим или диспрозий. Эти «редкоземельные элементы» являются ферромагнитными, что означает, что они могут быть намагничены, чтобы стать постоянными магнитами. Они используются в различных промышленных целях: от ветряных генераторов, аккумуляторных инструментов и наушников до велосипедных динамо-машин и… тяговых двигателей для некоторых электромобилей!

Проблема в том, что цены на эти «редкие земли» очень волатильны.Несмотря на свое название, на самом деле они не обязательно такие редкие, но встречаются почти исключительно в Китае, который, следовательно, имеет квазимонополию на их производство, продажу и распространение. Это объясняет, почему производители упорно трудятся над поиском альтернативных решений для двигателей электромобилей.

Синхронные двигатели с внешним возбуждением

Одно из этих решений, используемое Renault для New ZOE, включает изготовление магнита электродвигателя из медной катушки. Это требует более сложного производственного процесса, но позволяет избежать проблем с питанием при сохранении отличного соотношения между массой двигателя и передаваемым крутящим моментом.

Гийом Фори, руководитель отдела проектирования завода Renault Cléon во Франции, дает представление о сложности и изобретательности двигателя New ZOE: «Производство EESM требует специальных процессов намотки катушек и пропитки. Ограничения ожидаемых характеристик продукта, цель снижения отношения веса к мощности и высокая скорость производства требуют от нас эффективного использования самых современных технологий для выполнения этих процессов ».

Электрическая трансмиссия

В электромобиле двигатель, состоящий из ротора и статора, является частью более крупного блока, электрической трансмиссии , ансамбля, который заставляет электродвигатель работать.

Также в этом устройстве, контроллер Power Electronic (PEC) объединяет всю силовую электронику, отвечающую за управление питанием двигателя и зарядку аккумулятора. Наконец, он включает в себя редукторный двигатель, часть, отвечающую за регулировку крутящего момента и скорости вращения, передаваемых двигателем на колеса.

Вместе эти элементы обеспечивают плавную и эффективную работу электродвигателя. И результат? Ваш электромобиль бесшумный, надежный, на дешевле, и приятно водить!

Авторские права: Pagecran

Читайте также

Электромобиль

Различные способы хранения энергии

10 июня 2021 г.

Посмотреть больше

Электромобиль

Все, что нужно знать о подключаемом к сети гибридном автомобиле

10 июня 2021

Посмотреть больше

Электромобиль

Все, что нужно знать о зарядке гибридного автомобиля

09 июня 2021

Посмотреть больше

2.972 Как работают гибридные электромобили

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Преобразуйте накопленную химическую энергию в механическую, чтобы управлять транспортным средством, полезным и экологически безопасным способом. ДИЗАЙН-ПАРАМЕТР: Гибридный электромобиль. Система, включающая батареи, электродвигатели, генератор и второй источник крутящий момент с источником топлива. Вторым источником крутящего момента часто является внутреннее сгорание. двигатель, работающий на бензине.В других случаях это может быть I.C.E. работающий на водороде, дизельный двигатель, небольшая газовая турбина / генератор или двигатель Стирлинга (последние два H.E.V. все еще в значительной степени теоретические). ПОЧЕМУ ГИБРИДНЫЙ АВТОМОБИЛЬ? Все любят машины, они удобны, быстро доставят из машины место в другое. Все ненавидят загрязнение, оно делает растения и животных счастливыми. окружающая среда недовольна. H.E.V. это компромисс.Чистые электромобили, в то время как выбросы «бесплатно», не может преодолевать дистанции или обеспечивать питание (для любой увеличенной длины время) автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания загрязняют окружающую среду. H.E.V. сочетают в себе и то, и другое, поэтому автомобиль может проехать столько и столько, сколько захочет большинство людей. и выделяют лишь небольшую часть вредных газов, выделяемых автомобилями с двигателем внутреннего сгорания. H.E.V. делает это путем балансировки того, когда и как используется каждый двигатель. На шоссе, когда внутренний двигатели внутреннего сгорания наиболее эффективны, и там, где батарея будет разряжена очень быстро в электромобиле I.C.E. Для более коротких поездок по городу электродвигатель используется либо исключительно, либо таким образом, что I.C.E. также работает, при максимальной эффективности. ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА: Источники крутящего момента: Двигатель внутреннего сгорания, относительно малой мощности, около 20 л.с. Один, а точнее несколько электродвигателей Накопитель энергии: Аккумулятор (для электродвигателя) - обычно обычный автомобильный аккумулятор, но различается от машины к машине.Другие накопители энергии, такие как маховики и «ультраконденсаторы» не исследованы так полно, как батареи, но могут быть видел в будущем. Топливный элемент - бензин или дизельное топливо для среднего коммерческий автомобиль, проводятся другие исследования по водороду и другим потенциальным источникам топлива. Преобразователь энергии / «Коллектор»: Генератор - генератор преобразует электрическую энергию от батареи в механическое вращательное и преобразует вращение обратно в энергию для зарядки аккумулятора.Источник крутящего момента может быть либо I.C.E. или вал колеса при рекуперативном торможении (см. ниже). Управление: трансмиссия, различные компьютеризированные и механические системы управления. Системы управления сильно различаются от автомобиля к автомобилю. Как и описанный ниже, они все могут переключать свой режим привода с электрического на I.C.E., в режим, в котором двое работают сразу. На шоссе, когда двигатели внутреннего сгорания наиболее загружены эффективный, и там, где аккумулятор в электромобиле разряжался бы очень быстро, Я.C.E. Для более коротких поездок по городу используется электродвигатель. исключительно или таким образом, чтобы I.C.E. также работает с максимальной эффективностью. КАК ВСЕ ПОДХОДИТ ВМЕСТЕ: Существует две основные геометрии H.E.V. системы: параллельные и последовательные. Параллельный Схема Параллельная система Серия Схема Система серии СИСТЕМА ПРИВОДА И ВСЕ ЕЕ ДОСТУПНО ВМЕСТИМОСТЬ В ВАШЕМ АВТОМОБИЛЕ: ЧАС.Е.В. системы привода очень сложны и различаются значительно от автомобиля к автомобилю. Батареи в целом сбалансированные - они либо расположены по центру или распределены между передней и задней частью автомобиля, потому что они тяжелые и занимают большой объем. Все остальные компоненты расположены для максимальной эффективности и удобство (во множестве различных конфигураций). Количество электродвигателей варьируется, так как делает неэлектрический источник крутящего момента. Наличие двух источников питания делает переключение механизм необходим.Большинство H.E.V. системы также позволяют использовать I.C.E. (или другие неэлектрические двигатель) и электродвигатели должны работать одновременно. Way Cool Transparent Прозрачный Вид возможного H.E.V. Система в автомобиле На этом рисунке показана только одна возможная система привода - как при выборе тип батареи, неэлектрический источник крутящего момента и почти все остальное, что связано с высоковольтным оборудованием, варианты бесконечны. ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА: Поток мощности через гибридную систему, а также эффективность и механика компонентов и соединений в нем составляет самую важную физику в H.E.V. Что касается используемых компонентов, объект H.E.V. дизайнер должен подключить и контролируйте каждую часть, чтобы достичь максимальной эффективности. Двигатель внутреннего сгорания наиболее эффективно работает на скоростях шоссе, поэтому его используют в одиночку на шоссе.Однако это очень неэффективно при остановке и движении. An электродвигатель скоро разрядит свою батарею при длительной поездке по шоссе, но может управлять автомобиль эффективно преодолевает городское движение без выбросов в город Атмосфера. Конечно, есть промежуточные режимы движения, когда оба I.C.E. а также электродвигатели работают в тандеме, как при ускорении автомобиля. Поток мощности через приводной механизм зависит от устройства системы и несколько муфт, которые входят в зацепление и отсоединяют компоненты от узла.В следующих схемы (переходите по ссылкам): соленоид муфты # 1 управляет соединением между I.C.E. и генератор. соленоид муфты # 2 управляет соединением между I.C.E. и трансмиссия. муфта свободного хода # 3 управляет соединением между I.C.E. и система. муфты свободного хода № 4 и 5 контролирует соединения между электродвигателями и системой. Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через вторичный карданный вал к трансмиссии. Затем он течет от трансмиссии к первичному приводу. вал, а затем к колесам. Обгонные муфты 3 и 5 включены, все остальные включены. отключен. Мощность течет от обоих электродвигателей через трансмиссию и к приводной вал и шины.Обгонные муфты 4 и 5 включены, все остальные включены. отключен. Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через вторичный ведущий вал через трансмиссию, затем к первичному ведущему валу, а затем к шины. Мощность также поступает от обоих электродвигателей к трансмиссии, а затем к первичный приводной вал и шины. Обгонные муфты 3, 4 и 5 включены и электромагнитная муфта 2 включена.Все остальные отключены. Мощность передается от колес к первичному ведущему валу, а затем через трансмиссия через вторичный приводной вал и к генератору, и, наконец, к батареи. Это происходит во время рекуперативного торможения. Электромагнитные муфты 1 и 2 включены, все остальные сцепления выключены. Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через приводной вал 2, к трансмиссии, а затем к ведущему валу 1 и шинам.Власть также течет из I.C.E. через приводной вал 2 и к генератору. Обгонная муфта 3 и соленоид сцепление 1 включено, все остальные выключены. Мощность поступает от двигателя внутреннего сгорания через вторичный ведущий вал к трансмиссии, затем через первичный приводной вал и шины. В ЛЕД. также подает питание на генератор через электромагнитную муфту 1, а затем на батареи.Кроме того, электродвигатели обеспечивают питание первичного приводного вала через коробка передач. Все сцепления включены. Многие тяжелые и негибридные автомобили также используют рекуперативное торможение. Эта система забирает часть энергии, обычно рассеиваемой трением. когда автомобиль тормозит и преобразует его обратно в полезную энергию. Если: T (t) = крутящий момент Вт (т) = частота вращения колеса (оборотов / время) P (t) = Мощность = T * W Вал колеса, вращающийся со скоростью = W и с крутящим моментом = T, генерирует мощность P, все функции времени.Принятие мощности от колес замедлит машину вниз, что обычно нежелательно, за исключением торможения. Когда тормоза нажаты, вал генератора соединен с валом колеса, поэтому он может вращаться за счет мощности колес. Затем генератор преобразует эту механическую / вращательную мощность в электрическую. мощность: [ПРОВЕРИТЬ МАТЕМАТИЮ !! ИЛИ БУДУТ УДАЛЕНЫ] Для генератора постоянного тока: a = a (N, B, l, r) = константа (для конкретный генератор) В (t) = напряжение I (t) = ток = a * T, и P (электрический) = I * V = T * W = П (механический) , тогда: I = (W / V) * T и В = В / В * Ш Таким образом, выходная электрическая мощность равна P = V * I = T * W, если предположить, что потери на трение пренебрежимо малы.Этот электрический затем энергия используется для зарядки аккумулятора автомобиля, сохраняя его для использования в будущем. H.E.V. также заряжает аккумулятор с помощью I.C.E. через тот же процесс, когда автомобиль находится в движении. Контроллер отслеживает состояние аккумулятора и скорость I.C.E. при низком заряде батареи и I.C.E. скорость высокая, подключается приводной вал двигателя к генератору, получая мощность от I.C.E. заряжать батарея. Поскольку этот контроллер установлен, автомобиль не теряет мощность при ускоряется, поднимается на холм или иным образом нуждается в полной мощности. ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА: Производительность H.E.V. ограничен своей эффективностью и его способность нести собственное топливо. Емкость аккумулятора и плотность энергии топлива одинаковы. ограничения на количество мощности, которое может выдержать транспортное средство. Три основных типа аккумуляторов - свинцово-кислотные (наиболее обычный автомобильный аккумулятор), NiCd (никель-кадмиевый) и более новый NiMH (никель-металлогидридный). Удельная энергия батареи, удельная мощность, стоимость и срок службы являются наиболее важными факторами. выбор аккумулятора. Удельная энергия (Вт-ч / кг) Удельная мощность (Вт / кг) Ориентировочная стоимость ($ / кВтч) Примерный срок службы (циклы разряда до 80%) Свинцово-кислотный 35 200 125 450 NiCd 40 175 600 1250 NiMH 70 150 540 1500 Единицы: удельная энергия или мощность измеряется на единицу массы.Это важно, потому что любой аккумулятор в сборе обеспечит достаточно энергии при наличии достаточного количества батарей, но H.E.V. имеет только ограниченный объем и грузоподъемность, поэтому необходимо использовать батареи с высокой плотностью энергии / мощности. Вт-ч / кг = ватт-часы / килограмм - количество часов, в течение которых стоит 1 кг батареи может обеспечить определенное количество ватт мощности. Вт / кг = ватт / кг - количество ватт, которое может обеспечить батарея на 1 кг. $ / кВт-ч = долларов / киловатт-час - сумма денег за каждый час электроэнергии затраты, мощность измеряется тысячами ватт. Циклы до 80% DOD (глубина разряда) - батарея циклически проходит через химическая реакция (которая зависит от ее типа) для выработки электроэнергии. Это количество циклов, которое может обеспечить каждая батарея, прежде чем она окажется в пределах 80% разряд (состояние, при котором на аккумуляторе нет падения напряжения, поэтому он может не подавать питание).Приведенные числа не учитывают пополнение счета. УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ: Не отправлено ГДЕ НАЙТИ ГИБРИДНЫЙ ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ: Toyota, Ford, GM, Honda, Saturn ... все основные машины компания уже разработала или находится в процессе разработки H.E.V. Много других, Также участвуют более мелкие компании, а также частные и государственные исследовательские агентства. ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Интернет-каталог Альтернативные виды топлива и современные автомобили Министерство энергетики / Национальное Страница лаборатории возобновляемой энергии HEV Система привода : Патент США № 5667029 Общие: Патент США № 05343970

Электромобили | Университет Теннесси в Чаттануге

Преимущества электромобилей (включая электрические автобусы)
Система привода
Сравнение электродвигателя
Характеристики двигателя
Системы управления
Аккумуляторные системы 9029 Сотовая работа?
Производительность аккумуляторных систем автомобиля
Память аккумулятора
Типы зарядки
Расположение зарядного устройства / варианты подключения
Способы зарядки
Уровни заряда
Окна для управления питанием 9029 обогрев, воздушный, гидроусилитель руля и т. д.)

Использование электромобилей дает множество преимуществ. Во-первых, отсутствует запах топлива, поскольку автомобили работают от батарей, а не от бензина, дизельного топлива или какого-либо другого горючего топлива. Электромобили тихие ... езда практически бесшумна. Правильно используя рекуперативное торможение, электромобили увеличивают срок службы тормозов, а также вырабатывают энергию за счет кинетической энергии. Благодаря использованию высокотехнологичной композитной технологии электромобили могут быть намного легче, чем их аналоги с ДВС, что также помогает снизить износ тормозов наряду с износом дороги.

Электромобили намного более энергоэффективны. Электродвигатели преобразуют практически всю свою топливную энергию в полезную мощность. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) имеет КПД менее 20%.

Стоимость технического обслуживания, включая стоимость топлива, у электромобиля намного ниже. Нет необходимости в настройке или замене масла. Если исключить из контрольного списка технического обслуживания автомобиля все, что относится к ДВС, он становится довольно коротким. А за счет зарядки в ночное время «топливо» для электромобилей снижается до четверти стоимости бензина или дизельного топлива.

Электромобили, особенно электрические автобусы, приносят большую пользу связям с общественностью. Общественность и средства массовой информации любят ездить на автомобиле и говорить об электромобилях с нулевым уровнем выбросов.

Однако у электрических и гибридно-электрических транспортных средств есть два основных преимущества. Электрические и гибридно-электрические транспортные средства могут помочь нашей стране сократить использование иностранной нефти и уменьшить загрязнение, которое отрицательно сказывается на здоровье и благополучии.

Электромобиль - это транспортное средство, такое как автомобиль, грузовик или автобус, в котором в качестве топлива используется аккумуляторная батарея, заменяющая бензин, дизельное топливо или другие виды горючего топлива.Исчезли двигатель внутреннего сгорания и трансмиссия. В электромобиле используется электродвигатель или, в некоторых случаях, более одного двигателя для приведения в движение транспортного средства.

Электромобили во многом схожи с транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания. Шасси или кузов многих электромобилей, используемых сегодня на дорогах, представляют собой автомобили, которые когда-то были оснащены двигателем внутреннего сгорания (ДВС). В большинстве электромобилей даже интерьер автомобиля не изменился, и почти все электромобили содержат те же аксессуары, что и их собратья внутреннего сгорания.

Энергия, хранящаяся в аккумуляторной батарее электромобиля, обеспечивает питание контроллера мотора. Контроллер мотора - это устройство, которое регулирует мощность, подаваемую на электродвигатель (-ы) электропривода, в зависимости от положения педали акселератора. Электроэнергия, подаваемая на электродвигатель (электродвигатели), используется для создания электродвижущей силы, которая вращает вал электродвигателя (электродвигателей). Этот вал соединен с колесами транспортного средства и вызывает движение вперед или назад, в зависимости от направления вращения вала.

Заправка электромобиля заключается в подключении автомобильного зарядного устройства к розетке, специально предназначенной для зарядки электромобиля. Время зарядки зависит от типа батареи, емкости и выходного напряжения / тока зарядного устройства. Большинство электромобилей можно зарядить примерно за 6 часов.

Основная цель электромобилей - уменьшить количество вредных газов, которые выбрасываются в воздух из-за процесса сгорания двигателя внутреннего сгорания.Электромобиль производит нулевые выбросы. Некоторые критики индустрии электромобилей будут утверждать, что сокращение выбросов загрязняющих газов не произошло из-за выбросов, которые образуются при производстве электроэнергии на электростанциях. Хотя это правда, что электростанции действительно производят некоторые загрязнители, правительство имеет очень строгие правила в отношении выбросов электростанций. А поскольку электростанции производят избыток энергии в ночное время, когда спрос невелик, владельцы электромобилей могут использовать эту избыточную мощность, заряжаясь ночью.Это делает электростанции более эффективными.

Кроме того, электромобили намного более энергоэффективны, чем автомобили с ДВС. Мало того, что сама двигательная установка намного более эффективна, но и потери энергии через трансмиссию, и холостой ход просто не существуют. Поскольку трансмиссии нет, ускорение происходит «плавно»; без рывков и шума .... просто красиво и плавно.

К началу

Преимущества электромобилей (включая электробусы)

Электромобиль имеет много преимуществ перед транспортными средствами, в которых используется двигатель внутреннего сгорания.Электромобиль очень чистый. Нет газообразных выбросов. Также устранены другие проблемные загрязнители, такие как масло, трансмиссионная жидкость и жидкость для радиаторов. В некоторых электромобилях единственным используемым углеводородным веществом является консистентная смазка для подшипников.

Электромобили очень упрощены. Двигательная установка в автомобиле с ДВС состоит из сотен движущихся частей. В силовой установке электромобиля есть только один: электродвигатель. Помимо снижения затрат на техническое обслуживание и экономии смазочных материалов и масел, снижение потерь на трение способствует повышению энергоэффективности электромобилей.

Электромобили очень энергоэффективны. На каждые 100 единиц топлива, расходуемых автомобилем с ДВС, только 16 фактически приводят к движению. Однако электромобиль будет использовать почти 85 единиц из 100 для управления транспортным средством.

У электромобилей есть еще одно существенное преимущество перед автомобилями с ДВС: рекуперативное торможение. Когда электромобиль замедляется, двигатель становится генератором и обеспечивает энергией батареи. Дополнительным преимуществом этого процесса является тормозящее воздействие двигателя на транспортное средство, что снижает износ тормозов.

Электромобиль очень тихий. Проблема для инженеров, проектирующих эти автомобили, заключается не в том, чтобы заглушить двигатель, а в том, чтобы заглушить шум других систем, таких как кондиционер, гидроусилитель руля или воздушные компрессоры.

В большинстве электромобилей трансмиссия не используется. Двигатели обычно односкоростные, а ускорение плавное, без толчков или толчков, как у трансмиссий в современных автомобилях.

Электромобиль можно подзарядить дома, сэкономив на остановке на заправке.Единственным недостатком этого является время, необходимое для полной зарядки «разряженной» батареи. В некоторых случаях это может длиться до 6 часов. Технология зарядных устройств стремительно совершенствуется, и в настоящее время можно зарядить «пустую» батарею до 80% всего за 20 минут.

Основное препятствие, с которым сегодня сталкиваются электромобили, - это способность аккумуляторов энергии. Емкость аккумулятора ограничивает дальность поездки автомобиля. Много различных типов аккумуляторов проходят испытания для использования в электромобилях.К ним относятся свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-железные, никель-цинковые, никель-металлогидридные, натрий-никелевый хлорид, бром цинка, сера натрия, литий, воздушный цинк и воздух алюминия. Эти усовершенствованные батареи, хотя и намного более дорогие, со временем позволят электромобилю достичь того же запаса хода, что и современные автомобили, работающие на ископаемом топливе.

К началу

Приводная система

Система привода электромобиля выполняет те же функции, что и система привода автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.Система привода - это та часть электромобиля, которая передает механическую энергию на ведущие колеса, заставляя электромобиль двигаться. Компоненты, используемые в электромобиле, сильно отличаются от стандартного автомобиля. В электромобиле передача не требуется. Трансмиссия в стандартном транспортном средстве используется для передачи автомобилю определенного крутящего момента или мощности на определенных скоростях путем изменения передаточного отношения входной / выходной передачи в трансмиссии. Изменение передаточного числа зависит от скорости вращения (об / мин) силовой установки или двигателя транспортного средства.Поскольку происходит механическое переключение с одного набора передач на другой, пассажиры обычно ощущают толчок при увеличении или уменьшении скорости и переключении трансмиссии на большую или меньшую передачу.

В

электромобилях используется электродвигатель для поворота колес транспортных средств. Сегодня используется несколько различных конструкций приводных систем. К ним относятся автомобили с одним большим электродвигателем, соединенным с задними колесами через корпус дифференциала. В других конструкциях используются два двигателя меньшего размера для приведения в действие каждого колеса отдельно через независимые приводные валы.

В самой эффективной на сегодняшний день конструкции используются двигатели, которые прикреплены непосредственно к колесу. Их называют «колесными двигателями». За счет исключения приводных валов и дифференциалов механические потери между двигателем и колесами сведены к минимуму. Система питания электромобиля включает в себя как систему привода, так и систему управления. Контроллер подает питание на двигатель от аккумуляторов. Двигатель, в свою очередь, передает мощность для перемещения транспортного средства на ведущие колеса через коробку передач..

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. В электромобилях используются два типа электродвигателей для обеспечения привода колес. Двигатель постоянного тока (DC) и двигатель переменного тока (AC). Двигатели постоянного тока состоят из трех основных компонентов:

1. Набор катушек возбуждения по периметру двигателя, создающих магнитные силы, обеспечивающие крутящий момент.
2. Ротор или якорь, установленные на подшипниках, которые вращаются внутри магнитного поля, создаваемого катушками возбуждения.
3. Коммутационное устройство, которое меняет магнитные силы на противоположное и заставляет якорь вращаться, создавая механическую силу, используемую для поворота ведущих колес.

Двигатель переменного тока похож на двигатель постоянного тока в том, что он также имеет набор катушек возбуждения и ротор или якорь, однако, поскольку существует непрерывное реверсирование тока (переменный ток), коммутирующее устройство не требуется. На данном этапе развития ни один двигатель не может считаться лучше другого. У них обоих есть преимущества и недостатки, перечисленные ниже.

К началу

Сравнение электродвигателей

Двигатель переменного тока	Двигатель постоянного тока
Коробка передач односкоростная	Коробка передач многоскоростная
Легкий	Тяжелее при эквивалентной мощности
Дешевле	Дороже
95% КПД при полной нагрузке	85-95% КПД при полной нагрузке
Контроллер дороже	Простой контроллер
Мотор / контроллер / инвертор дороже	Мотор / контроллер дешевле

Как показано в сравнении, двигатель переменного тока дешевле, чем двигатель постоянного тока, система переменного тока дороже из-за стоимости сложной электроники, связанной с инвертором переменного тока и контроллером двигателя.Электродвигатели переменного тока - наиболее часто используемые электродвигатели в бытовых приборах и станках. Эти двигатели очень надежны, и, поскольку они содержат единственную движущуюся часть, они должны прослужить весь срок службы автомобиля при минимальном техническом обслуживании или вообще без него. Типичные характеристики двигателя перечислены в таблице ниже.

Характеристики двигателя

л.с.

	Тип щетки постоянного тока	Бесщеточный постоянный магнит постоянного тока	Индукция переменного тока
Пиковая эффективность	85-89	95-97	94-95
КПД при нагрузке 10%	80-87	73-82	93-94
Макс.Скорость вращения	4,000-6,000	4 000–10 000	9000-15000
Стоимость вала	100–150 долларов США	100–130 долл. США	50–75 долларов США
Относительная стоимость контроллера по сравнению с щеткой постоянного тока	1	3-5	6-8
1 л.с. = 746 Вт

Контроллер электромобиля - это устройство, которое работает между батареями и двигателем для управления скоростью и ускорением.Контроллер преобразует постоянный ток батареи в переменный ток для двигателей переменного тока или просто регулирует ток для двигателей постоянного тока. Контроллер также может реверсировать обмотки возбуждения двигателя, так что в режиме торможения двигатель становится генератором, а энергия возвращается в батареи. Это называется рекуперативным торможением, и в течение одной зарядки может возвращаться до 10% или более энергии, потребляемой системой привода, в батареи.

К началу

Одним из широко известных преимуществ электромобиля является рекуперативное торможение.Регенерирующее торможение сейчас распространено почти на всех автомобилях, но мало кто понимает, что происходит. Следующий абзац представляет собой попытку объяснить, как это работает.

В схеме, показанной выше, представлена ​​пара выходов полевых МОП-транзисторов (металл-оксид-полупроводниковые полевые транзисторы) с приводом двигателя. Выходной сигнал контроллера - чистый постоянный ток. Напряжение. Двигатель будет генерировать противоэдс. который пропорционален его скорости вращения. При нулевой нагрузке или отсутствии разгона это назад эл.м.ф. поднимется до уровня выходного сигнала контроллера.

MOSFET - это двунаправленный переключатель, который резистивно проводит (когда он включен) для обоих направлений тока. Итак, рассмотрим ситуацию, когда ток равен нулю, а мощность контроллера теперь уменьшена. Мотор задний э.д.с. теперь выше, чем выходное напряжение контроллера, поэтому двигатель будет пытаться подавать ток обратно в контроллер. Если это удастся, мотор затормозится - у нас будет рекуперативное торможение.

Этот тип цепи (где верхняя сторона включена, а нижняя сторона выключена) может обеспечивать ток или понижать его. Это работает следующим образом: обратный ток двигателя теперь является прямым током к полевому МОП-транзистору маховика, поэтому, когда он включен, он замыкает двигатель, тормозной ток которого возрастает в течение этого периода (стрелка B, перевернутая). Теперь полевой МОП-транзистор с маховиком отключается, но этот ток должен продолжать течь - из-за индуктивности двигателя. Таким образом, он течет как обратный ток через приводной полевой МОП-транзистор, при этом заряжая батарею.Дополнительное напряжение для этого получается из энергии, запасенной в индуктивности двигателя. Процесс переключения с привода на торможение полностью автоматический. Более того, это полностью достигается за счет того, что скорость двигателя превышает напряжение привода, и без каких-либо изменений состояния или переключений в контроллере. Регенеративное торможение - это, если хотите, побочный продукт конструкции контроллера и почти полная авария.

Если транспортное средство движется по слишком крутому склону (или требуемая скорость внезапно снижается, что приводит к очень резкому торможению), ток, генерируемый двигателем, может превысить ток, с которым могут безопасно работать полевые МОП-транзисторы.Поскольку это приведет к повреждению полевых МОП-транзисторов, он должен быть защищен, поэтому все контроллеры, обеспечивающие рекуперативное торможение, также оснащены ограничителем тока для предотвращения такого отказа.

В гибридных электромобилях эта проблема становится еще более сложной из-за неиспользованного тока от вспомогательного источника питания. Поскольку приводные двигатели не потребляют ток от вспомогательного источника питания, этому току все же нужно куда-то идти. Контроллер мотора должен контролировать и учитывать избыточный ток от вспомогательного источника питания, так что в определенных ситуациях, когда слишком большой ток присутствует при работе регенерации и APU, регенерационный MOSFET также должен быть выключен.для защиты контроллера мотора.

В ранних версиях электромобилей с двигателями постоянного тока простой контроллер с переменным резистором управлял ускорением и скоростью транспортного средства. Полный ток и мощность потреблялись от батареи все время. На более низких скоростях, когда требовалась небольшая мощность, использовалось высокое сопротивление, чтобы уменьшить ток, подаваемый на двигатель. Это привело к тому, что большой процент энергии батареи тратится впустую на тепло, рассеиваемое резистором. Современные контроллеры регулируют скорость и ускорение с помощью электронного процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).Переключающие устройства, такие как IGBT (очень быстрые транзисторы с высоким номинальным током), быстро прерывают, при необходимости включают или выключают поток электричества к двигателям. Высокая мощность достигается, когда интервалы (время между импульсами) очень короткие. Увеличивая время между импульсами, ограничивают ток.

Показанный выше колесный двигатель изготовлен компанией Technologies M4.

Как упоминалось выше, одна из наиболее интересных конструкций двигателей - это интеграция двигателя непосредственно в колесо.Это так называемые колесные двигатели, и они вполне могут когда-нибудь стать нормой, поскольку они удаляют огромное количество механических устройств из транспортного средства, обеспечивая движение колеса ... в колесе!

Мотор-колесо в сборе представляет собой элегантную интеграцию электродвигателя и других компонентов в корпус, который помещается в шину обычного размера.

Мотор-колесо в сборе состоит из высокоэффективного электродвигателя, ведомого контроллера мотор-колеса (MWSC), включая силовую и управляющую электронику, тормоз, колесные подшипники, управляемый интерфейс передней подвески и радиатор, встроенный в статор.Конфигурация трехфазного синхронного двигателя состоит из центрального статора, который поддерживает обмотки, и инвертора, окруженного внешним ротором, который поддерживает постоянные магниты.

Колесо установлено непосредственно на роторе для прямой передачи крутящего момента и улучшенного свободного хода. Узел двигателя имеет жидкостное охлаждение, что обеспечивает постоянную высокую потребляемую мощность.

Производители автобусов оценят преимущества упаковки и взаимозаменяемость задней оси мотор-колеса, которая легко помещается в существующие колесные арки.Поперечина с глубоким смещением оси обеспечивает более широкую зону прохода в полу в конфигурации с низким полом.

Выбор двигателя для электромобиля включает множество переменных. Ни один тип двигателя не может считаться лучшим. При проектировании электромобиля необходимо ответить на вопрос, прежде чем выбирать конкретный тип двигателя. Сколько мощности вам нужно, нужны ли вам переменные скорости, какое рабочее напряжение аккумуляторной системы, какой крутящий момент вам нужен и с какой скоростью, сколько физического места может занимать двигатель, сколько это может стоить, в какой среде будет работать двигатель? Как только на эти вопросы будут даны ответы, вы сможете сделать свой выбор двигателя.После идентификации двигателя необходимо разработать систему управления, обеспечивающую работу двигателя.

К началу

Системы управления

Самая сложная и важная система электромобиля - это система управления. Система управления отвечает за управление работой электромобиля. Система управления получает входные данные от оператора, сигналы обратной связи контроллера от контроллера двигателя и двигателя, а также сигналы обратной связи от других систем внутри электромобиля.Скорость, с которой система управления должна получать данные от других систем, обрабатывать данные в алгоритме и выводить ответ на заданные условия, должна составлять миллисекунды. Это требует, чтобы система управления имела микропроцессор, как и компьютер, для выполнения своих задач. Хотя нет двух идентичных систем управления, большинство сигналов обратной связи схожи. В таблице ниже перечислены общие компоненты системы управления и сигналы обратной связи, которые отправляются на микропроцессор.

Контроллер мотора.

Компонент Сигнал обратной связи Электродвигатель (двигатели) Температура обмотки Скорость ротора (об / мин) Аккумулятор Напряжение Выходной ток Температура Контроллер двигателя Ток (и направление тока) Напряжение Температура Ток утечки Педаль акселератора Напряжение в зависимости от положения педали Селектор переключения передач ПЕРЕДНИЙ / REV Выбор диапазона

Система управления должна постоянно отслеживать сигналы обратной связи, перечисленные выше.Например, если температура обмоток в двигателе становится слишком высокой, магнитные свойства этого двигателя могут быть необратимо изменены или обмотки могут расплавиться. Подавая сигнал обратно на микропроцессор, система управления может ограничить мощность двигателя, если обнаружит повышение температуры. Такое же ограничение или отключение любой системы может иметь место, если возникла или возникла нежелательная ситуация. Другие сигналы обратной связи предоставляют микропроцессору информацию для управления скоростью автомобиля.Педаль акселератора работает так же, как и в обычных автомобилях. Когда педаль нажата, на микропроцессор отправляется возрастающее напряжение сигнала (не напряжение тягового аккумулятора), который дает команду контроллеру двигателя увеличить величину тока в обмотках двигателя, заставляя двигатель вращаться быстрее. По мере уменьшения напряжения сигнала от педали акселератора двигатель вращается медленнее.

В некоторых усовершенствованных системах управления можно ограничить величину тока, протекающего к двигателю, на основе выбора переключателя.Это позволяет оператору приспособиться к стилю вождения, соответствующему конкретной ситуации. Например, если водителю требуется определенный диапазон (в милях) от одной зарядки, выбор диапазона может быть установлен таким образом, чтобы микропроцессор ограничивал величину выходного тока от контроллеров двигателя до заданного предела. Если предварительно установленный предел составляет 100 ампер, микропроцессор не позволит току, превышающему этот предел, течь к двигателям. В этом режиме способность к ускорению приносится в жертву дальности полета. Если водитель находится в зоне, где транспортному средству необходимо подниматься по крутым склонам, переключатель диапазонов можно настроить так, чтобы можно было использовать максимальный ток, допустимый для контроллера мотора и мотора.Функция выбора диапазона - ценная функция, повышающая эффективность контроллера мотора. Конечная цель системы управления - максимизировать энергию, запасаемую в тяговом аккумуляторе, и предотвратить возникновение небезопасных условий внутри электромобиля.

К началу

Аккумуляторные системы

Аккумулятор электромобиля, с видимыми элементами.	Аккумулятор электромобиля определяет запас хода, способность к ускорению и время перезарядки транспортного средства.Поскольку аккумулятор содержит энергию для питания электромобиля, и поскольку современные аккумуляторы не обеспечивают электромобилей с таким же потенциалом дальности, как у автомобилей с ДВС, аккумуляторы и альтернативные варианты, такие как маховики и сверхконденсаторы, являются наиболее изученными областями в области электромобилей. Аккумуляторная автомобильная технология.
Элемент батареи обычно состоит из 4 основных компонентов, показанных слева. Ячейка содержит положительный и отрицательный электрод, электролит и сепаратор.Положительный электрод принимает электроны от внешней цепи, когда ячейка разряжена. Отрицательный электрод отдает электроны внешней цепи по мере разряда ячейки. Электролит обеспечивает механизм прохождения заряда между положительным и отрицательным электродами. Сепаратор электрически изолирует положительный и отрицательный электроды.

К началу

Как работает клетка?

Электронный поток, восстановление и окисление реакция, разрез.

Когда батарея или элемент вставляются в цепь, она замыкает петлю, которая позволяет заряду равномерно течь по цепи. Во внешней части цепи поток заряда - это электроны, в результате чего возникает электрический ток. Внутри ячейки заряд течет в виде ионов, которые переносятся от одного электрода к другому. Поток обусловлен реакциями восстановления и окисления, происходящими на каждом электроде. На каждый электрон, генерируемый в реакции окисления на отрицательном электроде, приходится один электрон, потребляемый в реакции восстановления на положительном электроде.Реакция разряда на положительном электроде, имеющем потенциал 1,685 В, определяется выражением: Реакция на отрицательном электроде, который имеет потенциал 0,356 В, определяется выражением:

Это означает, что общее напряжение свинцово-кислотного элемента составляет 2,04 вольт. Это значение известно как стандартный электродный потенциал. Другие факторы, такие как концентрация кислоты, также могут влиять на напряжение свинцово-кислотного элемента. Типичное напряжение холостого хода (без нагрузки) составляет около 2.15 вольт.

В то время как напряжение ячейки фиксируется ее химией, емкость ячейки варьируется в зависимости от количества содержащихся в ней активных материалов. Размер отдельных ячеек может составлять от долей ампер-часа до тысяч ампер-часов. Емкость ячейки - это, по сути, количество электронов, которые могут быть получены из нее. Поскольку ток - это количество электронов в единицу времени, емкость ячейки - это ток, подаваемый ячейкой с течением времени, и выражается в ампер-часах.

Приложения

EV требуют огромного количества энергии.Тяговая батарея электромобилей состоит из множества ячеек, которые электрически соединены для обеспечения необходимой емкости накопления энергии. Батареи могут быть соединены вместе в последовательной или параллельной конфигурации.

В последовательной конфигурации отрицательная клемма одной батареи подключается к положительной клемме следующей и так далее, пока не будут достигнуты желаемое напряжение и энергоемкость батареи. Общее напряжение блока можно найти, умножив количество батарей в цепи на напряжение отдельной ячейки.

В параллельной конфигурации положительный полюс одной батареи соединяется с положительным полюсом следующей, и то же самое относится к отрицательной клемме. В этом случае вы можете достичь желаемой емкости аккумуляторов энергии. Параллельная емкость батареи, но общее напряжение блока равно напряжению отдельной ячейки. Аккумуляторная система состоит не только из аккумулятора. В этой системе есть множество других компонентов, которые контролируют все соответствующие переменные, касающиеся аккумулятора и метода подзарядки.

Аккумуляторная система - это больше, чем просто аккумулятор. В этой системе есть множество других компонентов, которые контролируют все соответствующие переменные, касающиеся аккумулятора и метода подзарядки.

Сегодня в электромобилях используется много различных типов аккумуляторов. Наиболее распространенными сегодня являются заливные свинцово-кислотные, герметично-гелевые свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (Ni Cad) и никель-металлогидридные (NiMH). Типы, размеры и конфигурации аккумуляторов охватывают широкий спектр вариантов.Когда производитель электромобилей находится в процессе проектирования, перед выбором батареи необходимо ответить на несколько вопросов. Сюда будут входить такие вопросы, как: сколько места доступно для аккумуляторов, сколько они могут весить, каков желаемый диапазон, каков вес транспортного средства, какова целевая стоимость транспортного средства, как будут заряжаться аккумуляторы и что Требуются требования к системе привода. Это необходимые вопросы из-за разнообразия доступных типов батарей и различий между ними.В таблице ниже перечислены характеристики наиболее распространенных типов батарей.

К началу

Производительность аккумуляторных систем автомобиля

Каждый конкретный тип аккумулятора имеет характеристики, которые делают его более или менее желательным для использования в конкретном приложении. Стоимость всегда является основным фактором, и никель-металлгидридные батареи возглавляют список по цене, а свинцово-кислотные батареи с заливной жидкостью являются самыми недорогими. Что теряется при переводе стоимости, так это тот факт, что NiMH батареи дают почти вдвое большую производительность (плотность энергии на вес батареи), чем обычные свинцово-кислотные батареи.Еще один фактор, который необходимо учитывать при сравнении батарей, - это время зарядки. Свинцово-кислотные батареи требуют очень длительного периода перезарядки, от 6 до 8 часов. Свинцово-кислотные батареи из-за своего химического состава не могут постоянно выдерживать высокий ток или напряжение во время зарядки. Свинцовые пластины внутри батарей быстро нагреваются и очень медленно охлаждаются. Слишком много тепла приводит к состоянию, известному как «выделение газа», когда водород выделяется из вентиляционной крышки батареи. Со временем выделение газов снижает эффективность батареи, а также увеличивает потребность в обслуживании батареи.Батареи, такие как NiCad и NiMH, не так чувствительны к нагреву и могут быть перезаряжены очень быстро, что позволяет производить заряды высокого тока или высокого напряжения, которые могут вывести аккумулятор из состояния заряда 20% до состояния заряда 80% всего за несколько секунд. 20 минут.

Тип батареи	Плотность энергии Вт · ч / кг	Плотность мощности Вт / кг	Срок службы батареи	Стоимость по шкале от 1 до 10
Свинцово-кислотный	35	150	500	1
Свинцово-кислотный улучшенный	48	150	800	3
GM Ovonic NiMH	70	220	> 600	8
SAFT NiMH	70	150	1,500	8
SAFT литий-ионный	120	230	600	9
Литий-полимерный	150	350	<600	10
Зебра хлорид натрия и никеля	86	150	<1000	4
Влияние на характеристики автомобиля	Диапазон	Разгон	Стоимость жизненного цикла, стоимость замены	Первоначальная стоимость, стоимость замещения

Общее напряжение аккумуляторной батареи варьируется от автомобиля к автомобилю.В настоящее время ведутся обсуждения с производителями электромобилей в попытке стандартизировать номинальное напряжение аккумуляторной батареи автомобиля. Провидцы электромобилей надеются, что станции подзарядки автомобилей будут доступны на стоянках по всему городу. Если электромобили имеют установленный диапазон напряжения аккумуляторной батареи, все автомобили смогут использовать одни и те же зарядные устройства. Производители зарядных устройств в настоящее время разрабатывают «умные» зарядные устройства на базе микропроцессоров. «Умное» зарядное устройство получит доступ к базе данных конкретного автомобиля и сможет соответствующим образом регулировать заряд.

Новые аккумуляторные системы также управляются микропроцессором. Микропроцессор получает данные от датчиков в аккумуляторной батарее. Температура, выходной ток, напряжение батареи и обнаружение неисправностей передаются обратно в микропроцессор, который затем может рассчитать, сколько энергии осталось в батарее, а также сколько было потреблено. Контроль температуры и сопротивления земли автомобиля защищает аккумулятор и пассажиров от опасности.

Конфигурации батарей

также сильно различаются в зависимости от автомобиля и желаемого резервирования системы.Батарейные блоки могут быть соединены вместе в одну длинную последовательную цепь, так что общее напряжение блока является суммой всех ячеек в серии. В других системах используются несколько блоков с одинаковым напряжением, параллельных нескольким блокам. Это обеспечивает избыточность системы. Если элемент в одном блоке выходит из строя, система управления батареями может отключить вывод этого блока, и автомобиль может продолжать движение с оставшимися блоками батарей. Транспортное средство потеряет энергию из-за неисправного блока, и это повлияет на дальность действия.

Слева показан аккумуляторный блок, состоящий из 27 отдельных 2-вольтовых ячеек, в конфигурации последовательной схемы для формирования блока с напряжением 54 вольт.

Факторы, влияющие на выбор батареи для конкретных приложений:

Для чисто электромобилей выбор аккумулятора в первую очередь зависит от плотности энергии. Плотность энергии определяется как количество энергии, хранящейся в элементе или батарее, в зависимости от веса или объема.Поэтому идеальной батареей была бы батарея, которая дает больше всего энергии, занимает наименьшее пространство и наименьший вес (без учета стоимости). Наиболее перспективными технологиями аккумуляторов, доступных сегодня, являются свинцово-кислотные (Pb-acid), никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы. Сравнение плотностей энергии показано на диаграмме выше. Помимо плотности энергии, существует множество факторов, которые влияют на тип батареи, выбранной для использования в электромобиле.К ним относятся стоимость, срок службы (количество циклов зарядки-разрядки до того, как емкость уменьшится с исходных 100% до 80%), быстрое или быстрое время зарядки и удельную мощность (максимальный ток нагрузки, который аккумулятор может обеспечить в течение очень короткого промежутка времени. ). Еще одним критерием выбора типа батареи, который тесно связан с плотностью энергии, является удельная энергия батареи.

Удельная энергия - это плотность энергии как функция времени, измеряемая в ватт-часах на единицу массы. Удельная энергия важна, потому что она влияет на количество аккумуляторов, необходимых для конкретного применения, и, в свою очередь, на массу или вес аккумуляторов, которые транспортному средству необходимо иметь на борту, чтобы в конечном итоге работать в определенном электрическом диапазоне.Это наиболее важный фактор для электромобилей, поскольку он определяет их общий диапазон, но не столь критичный для электромобилей, которые несут большую часть своей энергии в виде газообразного или жидкого топлива. Вместо этого для HEV критическим параметром при выборе батареи становится удельная мощность батареи.

Поскольку HEV используют два разных источника энергии, потребности в энергии от батарей намного меньше, чем у электромобилей. Поскольку гибриды обычно зависят только от электрической энергии, хранящейся на борту, для обеспечения мощности для ускорения и подъема на холмы, ищутся батареи, которые имеют высокую удельную мощность и меньшую массу.Удельная мощность - это мощность на единицу массы, поэтому способность батареи обеспечивать высокое потребление тока в течение коротких периодов времени с меньшим весом является желаемой целью для HEV. Справа показана диаграмма, в которой сравнивается удельная мощность батарей разных типов. В настоящее время информация о литиевых батареях отсутствует.

Зарядные устройства для аккумуляторов восполняют энергию, потребляемую электромобилем, так же, как бензонасос заправляет бензобак. Одно существенное отличие состоит в том, что оператор электромобиля может полностью зарядить автомобиль за ночь дома, а не заправляться на заправочной станции.Зарядное устройство для аккумуляторов - это устройство, которое преобразует переменный ток, распределяемый электрическими предприятиями, в постоянный ток, необходимый для подзарядки аккумулятора.

К началу

Батарейная память

Часто можно услышать, что у батарейки есть память. Когда о «памяти» говорят в одном предложении с батареями, это означает, что батарея не достигла заявленной емкости. Если заявленная емкость аккумулятора составляет 100 ампер-часов, а напряжение отсечки постоянно достигается, когда после зарядки было израсходовано только 80% или 80 ампер-часов, это часто называют эффектом памяти.Есть много мнений по поводу того, есть ли у батареек память. Использование термина «память» для описания потери емкости, вероятно, является источником путаницы. Батарея может работать постоянно плохо, ее разрядная емкость находится в пределах от 2% до 3% во время каждого цикла разрядки. А вот батарейки из "памяти" так не достают. Это несколько разных причин плохой работы, и, как правило, ответственность за этот эффект лежит на смотрителе аккумулятора.

Некоторые из наиболее распространенных причин проблем с производительностью, которые приписываются эффекту «памяти»:

1.Неправильная зарядка, т. Е. Постоянная перезарядка или недозаряд
2. Превышение пороговых значений температуры аккумулятора во время зарядки или разрядки

Так что же случилось с аккумулятором, который испытывает эффект «памяти»? Из-за различных типов батарей и используемых химикатов не существует единого общего термина, который можно было бы использовать для описания причин плохой работы всех батарей. Однако известно, что высокие температуры изменяют молекулярные структуры задействованных химикатов, что может привести к более высокому внутреннему сопротивлению внутри батареи, что приводит к снижению напряжения.Недозаряд может привести к накоплению сульфата свинца на пластинах свинцово-кислотных аккумуляторов, что также увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора, поскольку токи сужаются и не могут проходить через всю поверхность пластин. Перезарядка может иметь тот же эффект, что и высокая температура, изменяя кристаллическую структуру химических веществ внутри батареи.

Можно ли стереть "память" батареи? В большинстве случаев ответ - «да». При правильном выполнении нескольких циклов зарядки / разрядки эффект памяти может быть разрушен, и емкость аккумулятора вернется к исходному значению.Однако в некоторых случаях, если батарея плохо обслуживалась в течение длительного периода времени (месяцев), возможно, что произошло необратимое повреждение, а срок службы и емкость батареи определены и не могут быть исправлены.

Типы зарядки

Существует несколько различных типов зарядных устройств в зависимости от способа управления скоростью зарядки.

Постоянное напряжение

Приложено постоянное напряжение, и ток течет в батарею (максимальный ток возникает, когда батарея полностью разряжена, и снижается до низкого, когда батарея почти заряжена.) Электроника на зарядках постоянного напряжения относительно проста, поэтому эти типы зарядных устройств, как правило, дешевле.

К началу

Комбинация постоянного тока / постоянного напряжения

Цикл заряда начинается с высокого постоянного тока до тех пор, пока напряжение не достигнет установленного значения, затем переходит в режим управления постоянным напряжением. Это наиболее совершенный из основных типов зарядных устройств для аккумуляторов, который обычно увеличивает срок службы аккумулятора за счет уменьшения нагрева во время процесса зарядки.Эти зарядные устройства также имеют тенденцию повышать производительность аккумулятора.

Импульсная зарядка

Один из современных методов зарядки, оцениваемых в настоящее время, исключает необходимость постоянного тока и / или постоянного напряжения с помощью «пульсирующего» напряжения. Применяется серия очень сильных импульсов тока и напряжения до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет установленного значения. Основным преимуществом импульсного зарядного устройства является значительное снижение тепловыделения, что позволяет зарядному устройству работать при высоком уровне напряжения, даже когда аккумулятор почти полностью заряжен.Кроме того, уменьшение тепла приводит к уменьшению «потерянной» энергии. Таким образом, импульсная зарядка может значительно сократить время зарядки и более энергоэффективна.

Несмотря на то, что существует множество типов зарядных устройств для аккумуляторов, производитель транспортного средства предоставит или порекомендует подходящее зарядное устройство для аккумуляторов в электромобиле.

К началу

Расположение зарядного устройства / варианты соединения

Зарядные устройства для аккумуляторов электромобилей

могут быть бортовыми (в электромобиле) или за бортовыми (в фиксированном месте).Как и у многих других вариантов, у обоих типов есть свои преимущества и недостатки. Если зарядное устройство установлено на борту, аккумуляторы можно заряжать в любом месте, где есть электрическая розетка. Недостатком бортовых зарядных устройств является ограничение их выходной мощности из-за ограничений по размеру и весу, продиктованных конструкцией автомобиля. Выходная мощность внешних зарядов ограничена только способностью аккумуляторов принимать заряд. Хотя владелец электромобиля может сократить время, необходимое для подзарядки аккумуляторов с помощью мощного внешнего зарядного устройства, возможность зарядки в разных местах ограничена.

К началу

Способы зарядки

Существует два основных метода соединения, используемых для завершения соединения между электросетью, зарядным устройством и автомобильным разъемом. Первый - это традиционная вилка (называемая токопроводящей муфтой). При таком подключении оператор электромобиля подключает свой автомобиль к соответствующей розетке (например, на 110 или 220 вольт), чтобы начать зарядку. Этот тип муфты может использоваться с зарядным устройством в автомобиле (на борту) или вне автомобиля (за бортом).

Второй тип связи называется индуктивной связью. В этом типе сцепления используется лопасть, которая вставляется в розетку на автомобиле. Вместо того, чтобы передавать мощность по прямому проводному соединению, мощность передается за счет индукции, которая представляет собой магнитную связь между обмотками двух отдельных катушек, одна в лопасти, а другая установлена ​​в транспортном средстве.

Индуктивная зарядка

Индуктивное зарядное устройство не имеет прямого электрического соединения с автомобилем.Атмосферостойкая лопасть передает энергию на порт зарядки автомобиля через магнитное поле. Зарядные устройства для внедорожников Delco представляют собой безопасную и простую в использовании систему зарядки электромобилей. Вставка зарядного устройства - это все, что требуется для начала зарядки. Зарядку можно прекратить в любой момент, сняв переходник. Двунаправленная связь и встроенная диагностика обеспечивают безопасное соединение и предотвращают движение автомобиля при подключении.

Проводящая зарядка

В проводящем зарядном устройстве энергия передается транспортному средству через контакт металл-металл.Разъем, например AVCON (слева), надежно соединяет источник питания и порт зарядки автомобиля.

К началу

Уровни заряда

Зарядные устройства

также классифицируются по уровню мощности, которую они могут обеспечить для аккумуляторной батареи:

Уровень 1 - Обычный бытовой тип цепи, рассчитанный на 120 вольт / переменного тока и на 15 ампер.

Зарядные устройства

первого уровня используют стандартное бытовое трехконтактное соединение и обычно считаются портативным оборудованием.

Уровень 2 - Оборудование для электропитания с постоянной проводкой, используемое специально для зарядки электромобилей, рассчитанное на напряжение до 240 вольт / переменного тока, до 60 ампер и до 14,4 киловатт.

Уровень 3 - Постоянно подключенное оборудование для электропитания электромобилей, используемое специально для зарядки электромобилей и имеющее номинальную мощность более 14,4 киловатт. Зарядные устройства для быстрой зарядки относятся к уровням 3. Однако не все зарядные устройства уровня 3 считаются устройствами быстрой зарядки. Это зависит от размера аккумуляторной батареи, которую необходимо зарядить, и от того, сколько времени требуется для зарядки аккумуляторной батареи.Зарядное устройство можно считать быстрым зарядным устройством, если оно способно заряжать аккумуляторную батарею среднего электромобиля за 30 минут или меньше.

К началу

Управление батареями

Из-за стольких различий в зарядных устройствах и методах зарядки существовала необходимость контролировать состояние заряжаемых и разряжаемых аккумуляторов. Были разработаны системы управления батареями (BMS), которые управляются микропроцессором, что позволяет программировать алгоритмы заряда в системе практически для всех различных типов батарей.Эти системы контролируют энергию, потребляемую транспортным средством во время движения, а также температуру, напряжение отдельных ячеек и общее напряжение блока. Тот же самый процесс контролируется в обратном порядке во время зарядки, создавая страховочную сетку в случае проблем с одной ячейкой в ​​аккумуляторном блоке.

При существующих электромобилях и зарядных устройствах для зарядки аккумуляторной батареи электромобиля обычно требуется от нескольких часов до ночи. Время, необходимое для зарядки аккумуляторов электромобиля, зависит от общего количества энергии, которое может храниться в аккумуляторной батарее, а также от напряжения и тока (т.е., мощность) от зарядного устройства.

Новые разработки в области подзарядки аккумуляторов сокращают время, необходимое для зарядки аккумуляторов электромобилей, до 10-15 минут. Например, импульсные зарядные устройства для аккумуляторов продемонстрировали, что аккумуляторный блок электромобиля можно зарядить менее чем за 20 минут, не повредив его. Когда эта технология будет полностью развернута, электрические зарядные станции, аналогичные заправочным станциям, позволят оператору электромобиля быстро перезарядить аккумуляторную батарею.

Эта новая технология зарядного устройства в сочетании с усовершенствованными аккумуляторами с запасом хода до 200 миль между подзарядками предоставит водителю электромобиля такую ​​же свободу передвижения по дороге, которой в настоящее время пользуются современные водители автомобилей с бензиновым двигателем.

К началу

Принадлежности (электрические стеклоподъемники, обогреватель, воздушный, гидроусилитель руля и т. Д.)

Электромобиль поддерживает те же дополнительные функции, что и транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания. Эти аксессуары включают радио, освещение, отопление и кондиционер, гидроусилитель руля, а для более крупных транспортных средств, таких как грузовики и автобусы, - воздушную систему.Однако способ, которым эти устройства получают питание, очень отличается. Двигатель внутреннего сгорания оборудован генератором на 12 вольт. Источником тепла для автомобиля является система охлаждения двигателя. Кондиционер и гидроусилитель руля выполняются с помощью системы ремня и шкивов, которая взаимодействует с насосом для гидроусилителя руля и компрессором для кондиционирования воздуха. Поскольку в электромобилях не используется двигатель, были разработаны альтернативные методы работы с электромобилями.

Вспомогательная система на 12 В, которая подает питание на такие устройства, как фонари, радио, стеклоочиститель и систему омывателя, электрические стеклоподъемники и дверные замки или любое другое электрическое устройство на автомобиле, потребляет энергию от основной тяговой батареи.Вспомогательная система не работает на том же уровне напряжения, что и тяговая система (система, которая обеспечивает питание колес), а вместо этого понижается с диапазона напряжения 324-216 В постоянного тока до 12 В постоянного тока с помощью устройства, называемого Преобразователь постоянного тока в постоянный.

Существует несколько различных методов обогрева электромобиля. Один из первых применявшихся методов был известен как нагрев «сопротивлением». Сопротивление нагрева осуществляется с помощью нагревательного элемента, аналогичного нагревательным элементам на плите или в духовке.Нагревательный элемент нагревается, когда подается электричество, и вентилятор обдувает элемент, чтобы рассеять тепло. К недостаткам этого метода можно отнести безопасность и эффективность. Тепловые элементы потребляют большое количество энергии. Другие альтернативные методы нагрева включали использование нагревателей, которые сжигали чистое топливо, такое как жидкий пропан или сжатый природный газ. В прошлом для охлаждения электромобилей использовалась стандартная технология кондиционирования воздуха, аналогичная домашним кондиционерам, устанавливаемым на окна.Эти кондиционеры были эффективными, хотя и неэффективными. Последние разработки в области силовой электроники позволили производителям автомобилей установить в электромобили эффективный реверсивный тепловой насос, который может охлаждать или нагревать.

Усилитель рулевого управления на электромобиле достигается путем добавления односкоростного двигателя постоянного тока и контроллера двигателя. Двигатель соединен с насосом гидроусилителя рулевого управления через шестерни или систему ремня и шкива. Задача контроллера мотора - поддерживать постоянную скорость вращения мотора при различных нагрузках.В воздушной системе на больших грузовиках и автобусах используется та же самая методология с двигателем постоянного тока, вращающим вал воздушного компрессора. Здесь важно понимать, что двигатели постоянного тока включаются и остаются включенными только в том случае, если транспортному средству требуется пневматический или усилитель рулевого управления. Если автомобиль остановлен, усилитель рулевого управления не нужен, и двигатель рулевого управления с усилителем отключится. Когда воздушные баллоны полны, этот двигатель также отключается.

Hunstable Electric Turbine обещает гораздо больше мощности от электродвигателя сопоставимых размеров

За последние два года компании обещали электродвигатели с гораздо большей плотностью крутящего момента, измеряемой в киловаттах на килограмм.Avid заявил, что его двигатель Evo Axial Flux обеспечивает «одну из самых высоких полезной мощности и плотности крутящего момента среди всех двигателей электромобилей, доступных сегодня на рынке». Equipmake заявляет, что его двигатели развивают «лучшую в своем классе удельную мощность». Yasa утверждает, что его «электродвигатели… обеспечивают самую высокую удельную мощность / крутящий момент, доступную в своей категории».

Войдите в Linear Labs, которая утверждает, что у нее есть двигатель, который всех превзойдет. Компания объявляет о своей Hunstable Electric Turbine (HET), возможно, с непреднамеренными оттенками Ayn Rand, « The Motor of the World ».”

Компания сообщила Autoblog : «Определяющая характеристика этого двигателя [состоит] в том, что] при очень низких оборотах… [для] того же размера, того же веса, того же объема и того же количества энергии, потребляемой двигателем, мы будем всегда производят - как минимум, иногда больше, но как минимум - в два-три раза превышающий выходной крутящий момент любого электродвигателя в мире, и это достигается с высокой эффективностью во всем диапазоне крутящего момента и скорости ».

«Hunstable» исходит от двух руководителей: Фреда Ханстебла, инженера, который годами проектировал электрическую инфраструктуру для атомных электростанций в Соединенных Штатах; и Брэд Ханстейбл, сын Фреда и бывший технический предприниматель, который помог основать потоковый сервис Ustream, проданный IBM в 2016 году за 150 миллионов долларов.

Linear Labs начиналась как проект отца и сына по созданию линейного генератора, окружающего вал старомодной ветряной мельницы, который обеспечивал бы надежную электроэнергию (а также чистую воду) бедным общинам. Задача заключалась в разработке генератора, способного производить достаточную мощность за счет низкоскоростного возвратно-поступательного движения вала с высоким крутящим моментом. Брэд сказал, что его отец взломал код около четырех лет назад, в результате чего появился «линейный генератор, который производил огромное количество электричества из тихоходной ветряной мельницы.«Более того, прорыв был модульным, что привело к созданию семейства двигателей, на которое было выдано 25 патентов.

Что такое электрическая турбина Hunstable?

Электродвигатели

вступили во второе столетие своего существования, практически не изменившись с года. Никола Тесла запатентовал свои инновации с современным трехфазным четырехполюсным асинхронным двигателем между 1886 и 1889 годами. В то время как все двигатели состоят из одинаковых основных компонентов - катушек из медной проволоки известные как обмотки и магниты - способ взаимодействия этих компонентов немного отличается.В двигателе с радиальным магнитным потоком один компонент вращается внутри другого - представьте, что маленькая банка вращается внутри более крупной стационарной. В конструкции с осевым потоком компоненты вращаются рядом друг с другом, как два маховика между центральной неподвижной пластиной.

Как правило, способ создать больший крутящий момент состоит в том, чтобы направить больший ток в двигатель или построить двигатель большего размера. Linear Labs нашла другой способ: объединив осевые и радиальные магнитные потоки в одном двигателе.

Иллюстрации: Linear Labs

HET - это четыре ротора, окружающие статор.Центральный ротор вращается внутри статора, создавая один источник магнитного потока. Второй ротор вращается вне статора, создавая второй источник магнитного потока. Два дополнительных ротора расположены на левом и правом концах статора, по сути, образуя двигатель AF. Это еще два источника потока, всего четыре. По сути, это два концентрических радиальных двигателя с двумя осевыми.

Linear Labs утверждает, что все HET создают крутящий момент в направлении движения ротора. В рекламном видео Фред Ханстейбл сказал: «Мы называем это окружным потоком, что-то вроде туннеля крутящего момента.”

Создание большего крутящего момента в заданном объеме и движение всего этого крутящего момента в направлении движения ротора, как утверждает Hunstables, «в два-три раза больше крутящего момента для этого диапазона размеров по сравнению с любым другим двигателем. Неважно, что это за [двигатель], мы всегда будем его больше производить ».

Кроме того, благодаря использованию дискретных прямоугольных катушек, вставленных в полюсы статора, HET требует на 30% меньше меди, чем двигатель аналогичного размера. В конструкции также отсутствуют концевые обмотки - отрезки меди, которые лежат вне статора в типичном двигателе, генерируя бесполезное магнитное поле и тепло.

Иллюстрация Linear Labs

Что HET может означать для электромобилей будущего

На данный момент Linear Labs подписала сделки с производителем скутеров, со шведской фирмой по производству электрических приводов Abtery и с неназванной фирмой, проектирующей гиперкар, который будет выпущен в течение двух лет с использованием четырех HET. Тем не менее, Брэд Ханстейбл считает, что HET может найти применение в области электромобилей, поскольку крутящий момент HET достигается на оборотах, соответствующих конечному использованию.Современные электромоторы вращаются намного быстрее, чем колеса, поэтому в большинстве электромобилей используется редуктор для соединения двигателя, вращающегося со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту, с колесами, вращающимися со скоростью от 1 до 1800 оборотов в минуту. Если HET генерирует необходимый крутящий момент при оборотах, соответствующих скорости вращения колес, автопроизводитель теоретически может отказаться от понижающей передачи, уменьшив вес и повысив эффективность трансмиссии.

Брэд сказал, что испытания показали, что HET в конфигурации с прямым приводом работает в приложениях, обычно обслуживаемых понижающей коробкой передач 6: 1, и возможно, что передаточное число еще выше.По словам Ханстейбла, последующие эффекты могут быть значительными. Эта экономия веса - более низкая рабочая скорость HET означает меньшее количество и более легкую электронику, - заявляет компания - и повышение эффективности может быть использовано для уменьшения размера батареи и, следовательно, веса автомобиля, экономии денежных средств и позволяя производителю использовать более легкую -обязанные компоненты - возможно, достаточно, чтобы существенно повлиять на чистую прибыль, считает Ханстейбл.

HET также может взять на себя роль компонента, известного как повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный, который используется в некоторых электромобилях в ситуациях, когда транспортному средству требуется обменять крутящий момент на мощность, например, во время резкого ускорения на скоростях шоссе.Поступая так, они используют дополнительную энергию, которую нельзя направить на дальность действия. В общем, электромобили, которые подчеркивают производительность, используют повышающий преобразователь, как Tesla Model S, а электромобили, которые подчеркивают эффективность, не используют, как Hyundai Ioniq EV. (Следует отметить, что некоторые гибриды, такие как гибриды Toyota и Lexus, используют повышающие преобразователи для ускорения «гусь».)

Linear Labs сообщает, что HET выполняет работу повышающего преобразователя постоянного / постоянного тока самостоятельно, изменяя относительное положение одного или нескольких из четырех его роторов, аналогично системе регулируемых кулачков на ДВС, изменяя положение в зависимости от потребности в нагрузке.Linear Labs утверждает, что сочетая в себе дополнительный крутящий момент, уменьшенный вес и сложность, возможную без коробки передач или повышающего преобразователя, и более легкие вспомогательные устройства, HET может увеличить дальность полета на 10%.

Производитель автомобилей говорит ...

Ни один автопроизводитель не будет рассматривать претензии компании, о которой он никогда не слышал, о компонентах, которые никогда не использовались. Тем не менее, мы хотели получить комментарий OEM для сравнения с заявлениями Linear Labs. Мы связались с Chevrolet, Tesla и Hyundai. Только Hyundai согласилась на вопросы и ответы, которые связали нас с Джеромом Грегеуа, старшим менеджером завода по производству силовых агрегатов Hyundai Group, и Райаном Миллером, менеджером группы разработки электрифицированных трансмиссий Hyundai.

Грегеуа сказал, что OEM-производители так много инвестируют в аккумуляторы, потому что они «намного дороже, чем любые [другие] компоненты», а химический состав аккумуляторов позволяет добиться гораздо большей эффективности. Следовательно, «единственный способ достичь конкурентоспособных цен по сравнению с двигателями внутреннего сгорания или гибридами - это действительно снижать стоимость аккумуляторов».

Что касается двигателей, Миллер сказал: «Наше внимание и внимание отрасли к двигателям перешли на инверторы на основе карбида кремния.Инвертор двигателя преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи (DC) в переменный ток (AC), используемый для питания электродвигателей, обеспечивающих привод транспортного средства. При рекуперативном торможении инвертор двигателя делает обратное - преобразует переменный ток от двигателей обратно в постоянный ток для подзарядки батареи. Технология карбида кремния, которую IEEE назвал «Меньше, быстрее, прочнее», позволяет снизить объем инвертора примерно на 50%.

Изображение предоставлено Hyundai

Миллер сказал нам, что двигатель с постоянными магнитами в Hyundai Ioniq весит около 50 килограммов или 110 фунтов.Коробка передач, которая содержит главную передачу и дифференциал, весит около 70 фунтов. «Это не легкий, - сказал он, - потому что шестерни обычно стальные». Что касается объема, то коробка передач занимает около 70% объема мотора.

Мы спросили Грежеуа и Миллера, будет ли двигатель с прямым приводом, позволяющий отказаться от коробки передач, иметь огромное значение в стоимости или сложности трансмиссии. Сказал Грежеуа: «Мы думаем, что с точки зрения затрат коробка передач будет дешевле, чем два двигателя». Миллер добавил: «Сталь и алюминий очень дешевы.”

Один пример автопроизводителя не отрицает преимуществ Hunstable Electric Turbine, и Брэд Ханстейбл считает, что можно сэкономить. «Каждую трансмиссию можно спроектировать и спроектировать несколькими способами, - сказал он. - Но если у вас есть два двигателя, которые производят вдвое больший крутящий момент и вдвое меньше, чем один обычный двигатель, который должен использовать коробку передач, тогда нет никакого сравнения. HET побеждает. Конечно, для краткосрочного автомобиля массового спроса наиболее вероятным сценарием является включение одного двигателя непосредственно в дифференциал, при этом стандартная коробка передач все же устраняется.”

А автопроизводители - это , тратящие деньги на улучшение своих двигателей. Honda улучшила электродвигатель в Accord Hybrid, применив квадратные медные провода для обмоток статора и три магнита вместо двух на роторе. Говорят, что изменения добавили 6 фунт-футов крутящего момента и 14 лошадиных сил.

Иллюстрация Linear Labs

Первый иннинг

Мы спросили Брэда, сколько времени, по его мнению, пройдет, прежде чем мы увидим HET в такой машине, как Chevrolet Bolt.«Три или четыре, некоторые говорят, что через пять лет… У крупных компаний есть более длительные производственные циклы, [но] мы находимся в соглашениях о совместной разработке, мы проводим испытания с [автопроизводителями]».

В мире электромобилей было так много шарлатанов, что многие из прочитанных нами историй о HET заканчиваются тем, что комментаторы атакуют его, как гиены, выпотрошившие гну.

«В моторном отсеке много дыма и зеркал», - признал Брэд. «Отличие в этом: мы их построили.В конце концов, вы не можете спорить с тем, что построено прямо перед вами ».

«Мы буквально находимся на первом этапе внедрения этой технологии, - продолжил он, - поэтому мы продолжим делать еще много вещей, которые сделают это еще лучше. Но первые двигатели, которые мы производим на рынке, - это буквально качественный скачок по сравнению со всем, что есть на рынке ».

Тогда возникает вопрос, имеет ли этот квантовый скачок смысл с точки зрения стоимости и упаковки для целого ряда производителей электромобилей, или он имеет смысл в первую очередь для производителей электромобилей класса люкс, которые могут оправдать стоимость HET.Можно ли противодействовать и оправдать этот еще один эффективный, но дорогой компонент, удалив не особо дорогую вещь (коробку передач) и некоторые из этих довольно дорогих и тяжелых вещей (батареи)? Представители Hyundai не были так уверены, но если это действительно только первый иннинг для HET, возможно, дальнейшие разработки и фактический доступ со стороны крупных производителей дадут ответ по ходу игры.