"srdce" elektrického vozidla. Trakčný motor pre elektrické vozidlá: ako na ňom pracujú elektrické autá.

Vyčerpanie uhľovodíkových palív, zhoršovanie životného prostredia a z mnohých iných dôvodov skôr alebo neskôr prinútia výrobcov vyvinúť modely elektrických vozidiel, ktoré budú k dispozícii širokej verejnosti. Zatiaľ zostáva len čakať alebo osobne rozvíjať možnosti ekologicky šetrných zariadení.Ak stále chcete radšej hľadať riešenia sami, než aby ste ich čakali zvonku, potom budete potrebovať vedomosti o tom, ktoré motory pre elektrické vozidlá už boli vynájdené, ako sa líšia a čo z nich najsľubnejšie.

Trakčný motor

Ak sa rozhodnete umiestniť bežný elektromotor pod kapotu vášho auta, pravdepodobne z toho nebude nič. A to všetko preto, lebo potrebujete trakčný elektromotor (TED). Odlišuje sa od bežných elektromotorov s väčším výkonom, schopnosťou produkovať väčší krútiaci moment, malé rozmery a nízku hmotnosť.

Pri napájaní trakčného motora sa používajú batérie. Môžu byť dobíjané z externých zdrojov (zo zásuvky), zo solárnych batérií, z generátora inštalovaného vo vozidle alebo z rekuperačného režimu (samoobslužné nabíjanie).

Motory elektrických vozidiel sú najčastejšie poháňané lítium-iónovými batériami. TED zvyčajne pracuje v dvoch režimoch - motor a generátor. V druhom prípade doplňuje spotrebovaný zdroj elektrickej energie pri prepnutí na neutrálnu rýchlosť.

Princíp činnosti

Štandardný elektromotor pozostáva z dvoch prvkov - statora a rotora. Prvý komponent je pevný, má niekoľko cievok a druhý rotačný pohyb a prenáša silu na hriadeľ. S určitou periodicitou sa na cievky statora aplikuje striedavý elektrický prúd, ktorý spôsobí vzhľad magnetického poľa, ktoré začne otáčať rotor.

Čím častejšie sú cievky "zapnuté / vypnuté", tým rýchlejšie sa hriadeľ otáča. V motoroch pre elektrické vozidlá je možné inštalovať dva typy rotorov:

• skratované, v ktorom je magnetické pole oproti statorovému poli, vďaka čomu dochádza k otáčaniu;
• fáza - používaná na zníženie počiatočného prúdu a riadenie rýchlosti otáčania hriadeľa, je najbežnejšia.

Okrem toho, v závislosti od rýchlosti otáčania magnetického poľa a rotora môžu byť motory asynchrónne a synchrónne. Jeden alebo druhý musí byť zvolený z dostupných prostriedkov a priradených úloh.

Synchrónny motor

Synchrónny motor je TED, v ktorom sa rýchlosť otáčania rotora zhoduje s rýchlosťou otáčania magnetického poľa. Takéto motory pre elektrické vozidlá by sa mali používať iba v prípadoch, keď existuje zdroj zvýšeného výkonu - od 100 kW.

Jedným z typov synchrónnych elektromotorov je statorové vinutie takéhoto zariadenia rozdelené na niekoľko sekcií. V určitom okamihu je prúd aplikovaný na určitú časť, vzniká magnetické pole, ktoré otáča rotor pod určitým uhlom. Potom sa prúd dostane do ďalšej sekcie a proces sa zopakuje, hriadeľ sa začne otáčať.

Asynchrónny elektromotor

V asynchrónnom motore sa rýchlosť otáčania magnetického poľa nezhoduje s rýchlosťou otáčania rotora. Výhodou takýchto zariadení je udržiavateľnosť - náhradné diely pre elektrické vozidlá vybavené týmito zariadeniami sú veľmi ľahko dostupné. Ďalšie výhody zahŕňajú:

1. Jednoduchá konštrukcia.
2. Jednoduchá údržba a prevádzka.
3. Nízke náklady.
4. Vysoká spoľahlivosť.

V závislosti od dostupnosti jednotky zberača kief môžu byť motory zberné a bezkartáčové. Zberač je zariadenie, ktoré premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd. Kefa sa používajú na prenos elektriny do rotora.

Bezkartáčové motory pre elektrické vozidlá majú menšiu hmotnosť, kompaktnú veľkosť a vyššiu účinnosť. Je menej pravdepodobné, že sa prehria a spotrebúvajú menej elektrickej energie. Jedinou nevýhodou takéhoto motora je vysoká cena elektronickej jednotky, ktorá slúži ako kolektor. Navyše je ťažšie nájsť diely pre elektrické vozidlá vybavené motorom bez kolektorov.

Výrobcovia elektromotorov

Väčšina vlastných elektrických vozidiel je navrhnutá pomocou kolektorového motora. Dôvodom je dostupnosť, nízka cena a jednoduchá údržba.

Významným výrobcom tohto radu motorov je nemecká spoločnosť Perm-Motor. Jeho produkty sú schopné regeneratívneho brzdenia v režime generátora. Aktívne sa používa na vybavenie kolobežiek, motorových člnov, automobilov, elektrických výťahov. Ak by boli v každom elektrickom vozidle inštalované motory Perm-Motor, ich cena by bola oveľa nižšia. Teraz sú v rozmedzí od 5 do 7 tisíc eur.

Populárnym výrobcom je spoločnosť Etek, ktorá vyrába bezkartáčové a kefové kolektorové motory. Spravidla ide o trojfázové motory pracujúce na permanentných magnetoch. Hlavné výhody zariadení:

• presnosť riadenia;
• zjednodušenie organizácie obnovy;
• vysoká spoľahlivosť vďaka jednoduchému dizajnu.

Dokončenie zoznamu závodov výrobcov zo Spojených štátov Advanced DC Motors, ktorý vyrába kolektory elektromotory. Niektoré modely majú výnimočnú funkciu - majú druhé vreteno, ktoré je možné použiť na pripojenie dodatočného elektrického zariadenia k automobilovému elektrickému vozidlu.

Ktorý motor si vyberiete

Ak chcete zakúpiť ste nesklamali, je potrebné porovnať charakteristiky zakúpeného modelu s požiadavkami na vozidlo. Pri výbere elektrického motora sa najprv riadia svojim typom:

• Synchrónne inštalácie majú zložitú štruktúru a sú drahé, ale majú preťažiteľnú kapacitu, sú ľahšie ovládateľné, nemajú strach z poklesov napätia, používajú sa pri vysokom zaťažení. Sú inštalované na elektrickom vozidle značky Mercedes.
• Asynchrónne modely sú lacné a jednoduché zariadenia. Ľahko sa udržiavajú a pracujú, avšak priradená sila je oveľa menšia ako rovnaká rýchlosť synchronnej inštalácie.

Na elektrickom vozidle bude cena výrazne nižšia, ak sa elektrický motor spáruje so spaľovacím motorom. Na trhu sú takéto kombinované zariadenia obľúbenejšie, pretože ich cena je približne 4 - 4,5 tisíc eur.

Elektromotor je už dlho skutočným priateľom a asistentom mnohých dizajnérov technológie. Dotklo sa to a inžiniero. V nedávnej dobe boli vozidlá domácej i zahraničnej výroby inštalované výlučne jednotky, postavené na princípe spaľovania. V priebehu času sa stala čoraz dôležitejšia potreba zdokonaľovania motorového vozidla. Je to spôsobené nielen tým, že sa ropné zdroje postupne vyčerpávajú, ale aj preto, že sa ekológia moderného veľkomesta zhoršuje. Dnes je vo svete vynájdených veľa rôznych jednotiek, ktoré môžu nahradiť bežný piestový motor, ale medzi týmito elektrickými motormi má najjasnejšie vyhliadky. Dnes sa pozrieme na túto konkrétnu jednotku. Za to stojí začiatok s históriou jej vzniku a vývoja.

História spoločnosti

Elektromotor pre vozidlo vynašiel anglický dizajnér a vynálezca Starley. Stalo sa to už v roku 1888. Prvýkrát použil túto technológiu na auto. V 19. storočí, mimochodom, elektrické pohony boli použité predovšetkým na vytvorenie ťažných síl rôznych vozidiel. Ľudia okamžite pochopili, aká je ich hlavná výhoda. faktom je, že aj potom bola účinnosť elektrického motora 90 percent. Ak porovnáme túto jednotku s motorom postaveným na základe spaľovania, potom je tento parameter 3,5-násobkom dopredu. Potom, hlavne ako hnacia jednotka, boli použité batérie, ktorých kapacita závisí od hmotnosti stroja.

Spočiatku sa ľudia snažili jednoducho nájsť alternatívu k železničným lokomotívnym motorom, ktoré v priebehu svojej práce spôsobili strašné zvuky a uvoľnili do ovzdušia obrovské množstvo škodlivých látok. Postupne však vedci vrhli oči na autá. To bolo potom, keď Starley navrhol prvý elektromotor pre malé auto. Tento experiment však nebol úspešný. Iba v roku 1893 vyšiel skutočne kvalitný elektromotor. Skladá sa z dvoch batérií, ktoré mali veľmi pôsobivé výkonové vlastnosti a hmotnosť. Súčasne bola rezervná sila pre vozidlo pomerne veľká.

Postupom času nebol pokrok. Avšak v roku 1910 bolo rozhodnuté opustiť tento druh motorov. Faktom je, že na vyriešenie problému obmedzenej rezervy elektrickej energie nebolo možné. V tejto dobe začali prebiehať spaľovacie motory, ktoré sú takmer úplne presunuté elektrické jednotky z trhu. Schopnosť robiť dlhšie cesty bola najprv. Práve potom sa výroba takýchto jednotiek prakticky zastavila. Elektromotor nezmizol, na to chvíľu zabudli. Avšak v našej ére vedecko-technického pokroku sa všetko vráti na svoje miesto. Elektromotor sa dnes stáva populárnejším. Mnoho výrobcov automobilov začína investovať obrovské finančné prostriedky do svojho vývoja a pokroku. Nie je to zvláštne, pretože teraz existuje príležitosť na zvýšenie pracovného zdvihu týchto zariadení. Vzhľadom na skutočnosť, že ekológia veľkých miest je veľmi žiaduca, elektromotor sa stáva čoraz dôležitejším.

Štruktúra a princíp činnosti

Elektromotor vozidla pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie. Bol to ten, kto bol dnes prijatý ako základ. Moderné elektrické autá, v podstate nie sú od nich veľmi odlišné, ktoré môžeme pozorovať každý deň na cestách krajiny. Všeobecne povedané, hlavnými časťami tejto techniky sú:

• regulátor;
• Nabíjateľné batérie.

Budeme hovoriť viac o srdci auta. Tak funguje na základe zákonov elektromagnetickej indukcie. Pre tých, ktorí nie sú oboznámení s týmto konceptom fyziky, môžeme povedať, že tento jav je spojený s výskytom EMF v uzavretom okruhu, keď sa v ňom začne meniť magnetický tok. Všetko tu je jednoduché. Elektrický motor jednoducho premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu, ktorá umožňuje vozidlu pohybovať. V súčasnosti je účinnosť takýchto jednotiek približne 90 percent. Toto je veľmi pôsobivá postava.

Rovnako ako každý iný elektromotor, jednotka inštalovaná v elektrických vozidlách má svoje vlastné charakteristiky. Patria medzi ne:

• Výkon jednotky;
• Maximálny krútiaci moment, ktorý vytvoril;
• Frekvencia otáčania

V skutočnosti je všetko štandardné. Jediný rozdiel od tých modelov, ktoré sa používajú v priemysle, je zmeniť tieto parametre vzhľadom na automobil.

Všetky elektrické motory môžu byť napájané z zdroja konštantného napätia alebo alternatívneho zdroja napätia. V tomto prípade je to najčastejšie prvý variant. Batérie používané v takýchto zariadeniach produkujú výkon 96-192 voltov. To je dosť na to, aby sme vytvorili emf. Na pripojenie striedavého motora sa používa trojfázový obvod. Moderné modely elektrických vozidiel sa vyznačujú skutočnosťou, že samotný elektrický motor je priamo spojený s kolesom. Tento dizajn umožňuje výrazne zlepšiť ovládateľnosť stroja.

Stojí za zmienku, že niektoré z najpokročilejších modelov, ktoré sú vybavené jednotkou striedavého prúdu, sú schopné dobíjať batérie v procese brzdenia. To vedie k niekoľkonásobnému zvýšeniu ich životnosti. Toto je riešenie problému obmedzeného pokroku. Takéto zariadenia dokážu zvýšiť kilometrový výkon vozidla bez nabíjania za celých 10-20 percent. Pre elektrické auto je celkom pôsobivá postava.

V ostatných prípadoch elektromotor vozidla pracuje rovnakým spôsobom ako akákoľvek iná jednotka tohto typu. Tu je pracovné telo, ktoré je spojené s kolesom. Pri aplikácii elektrickej energie začne excitačné vinutie pôsobiť na rotor motora, ktorý sa začne otáčať v dôsledku EMF. Tento pohyb sa prenáša do pracovných telies. Elektromotor dnes môže byť poháňaný rôznymi spôsobmi. V domácich podmienkach sa používajú trojfázové zásuvky alebo ich bežné jednofázové varianty. Všetko závisí od konkrétneho návrhu zariadenia, ktoré chcete spustiť.

Pro batérie

Elektromotor akéhokoľvek vozidla pracujúceho na jeho základe je dnes napájaný nabíjateľnou batériou. Dnes sú náklady na takéto zariadenia dostatočne veľké, čo nemôže ovplyvniť cenu samotného vozidla. To je dôvod, prečo dnes doteraz na cestách našej krajiny prevážajú hlavne benzínové a naftové automobily. Možno, v priebehu času, náklady na batérie výrazne znížili. To pravdepodobne povedie k rastúcej popularite strojov, ktoré sú založené na práci elektromotora.

Olovené akumulátory dnes sú považované za najlacnejšie zástupkyne, ktoré sú vytvorené pre automobily. Ich vysoká popularita je spôsobená najmä skutočnosťou, že môžu byť opäť recyklované. V súčasnosti sú možnosti Nikel-metal-hybrid oveľa drahšie ako olovo, ale ich výkon je oveľa vyšší. Najlepšou voľbou pre elektrické vozidlo sú lítium-iónové batérie, ktoré dlho nabíjajú, ale zostávajú malé. Nie sú tak rozšírené, pretože ich cena je najvyššia medzi všetkými zástupcami batérií napájania elektrického motora. Je to táto jednotka a musíte neustále dodávať novú dávku energie. Bez neho elektromotor jednoducho nemôže fungovať.

Zhrňujúc všetky uvedené skutočnosti, môžeme povedať, že moderné elektromotory majú právo existovať v automobilovom priemysle. Ich šetrnosť k životnému prostrediu a jednoduchosť nútia stále viac a viac známych výrobcov robiť voľbu v ich smere. Relatívne nedávno sa na trhu objavili hybridné modely strojov. V nich môže motor pracovať ako z akumulátora, tak aj z motora. Samozrejme, sú dosť drahé. Avšak práve v nich je problém nedostatočnej výkonovej rezervy takmer úplne vyriešený. Elektromotor sa postupne dostáva do nášho života a nechá ho v malých krokoch, ale kto vie, možno veľmi skoro všetci prejdeme na elektrické autá.

Od samotného momentu, keď sa objavili továrne a odpad z nich, sa ľudstvo začalo obávať ekológie. Toto slúžilo ako pobočka pre úplne novú vedu, ktorá hľadala analógové zdroje energie. Elektrina bola takým zdrojom. Môže sa vyrábať absolútne ekologicky - pomocou turbín poháňaných vodou, vetrom a dokonca aj slnečným svetlom.

Rovnaká situácia nastala aj pri vozidle. Ľudia sa už dávno snažia vyrábať elektrické auto. Ale bolo vždy nejaké odstrašujúce. Najdôležitejšie je nedostatok vhodného zdroja energie. Ale nie tak dávno svet videl prvú verziu SMART - inteligentného vozidla, ktoré funguje na elektrickej energii, ktorá bola distribuovaná v celom automobile podľa určitej schémy.

Jeho charakteristiky by mohli spochybňovať vozidlá na motore. V tom momente celé spoločenstvo bolo rozdelené do dvoch táborov - tých, ktorí predpovedali veľkú budúcnosť pre inteligentné a tých, ktorí tvrdili, že ropný magnáti by túto myšlienku rozdrvili. Rozvoj tohto automobilového priemyslu pokročil príliš pomaly.

Podobná situácia pretrvávala až nedávno. Spoločnosť Tesla vydala svoje prvé elektrické auto, bola športová a nie je široko používaná. A potom sa rozhodli uvoľniť na trh hromadné auto na elektrický pohon. A potom to bola ich spoločnosť, ktorá začala prekvitať. A teraz, po krátkom priebehu histórie, uvidíme, aké je to zviera - elektrické vozidlo, aké zariadenie má, od čoho sa skladá a aké vlastnosti je potrebné venovať pozornosť.

Štruktúra elektrického vozidla

Elektromobil má pomerne jednoduchú štruktúru:

• telo;
• suspenzie;
• elektromotory (o ich druhoch budeme hovoriť neskôr);
• batérie.

V tomto bode, dizajn auta na elektrický vyčerpá. Áno, má obrovské množstvo elektronických zariadení pripojených v určitom vzore, klimatizáciu a všetko ostatné. Ale hlavné časti sú uvedené vyššie. V skutočnosti ide o to isté auto, z ktorého inžinieri vyhodili celý pohonný a palivový systém. To znamená, že neexistuje plynová nádrž alebo plynové valce. Najdôležitejšie však je, že neexistujú žiadne vzduchové filtre, motor a výfukový systém. Toto výrazne zlepšuje zrýchlenie a niektoré ďalšie charakteristiky stroja. A čo je tam? a ako toto auto ide?

Pohonný systém

Aby sme pochopili, ako elektrický automobil poháňa, musí najprv pochopiť typy elektromotorov a ich charakteristiky:

• motory na striedavý prúd;
• jednosmerné motory.

Ako si spomínate zo školského kurzu fyziky, striedavý prúd sa vytvára pomocou obrovského magnetického jadra, ktoré sa otáča vnútri feromagnetického krytu. Pokaždé, keď magnet robí jednu úplnú otáčku, zmení sa smer elektrického prúdu v obvode. A toto sa nazýva striedavý prúd.

A ak elektrina podľa schémy tečie jedným smerom, takýto prúd sa nazýva konštantný. Najzrejmejším príkladom takýchto systémov sú batérie a batérie, ktoré sú inštalované v budíkoch, smartfónoch, ovládacích paneloch atď.

Spočiatku sa snažili vyrobiť auto na elektrickom motore striedavého prúdu. Ale potom strata elektriny bola jednoducho katastrofická. Okrem toho bolo potrebné vložiť generátor na zmenu smeru prúdu v aute. A to je strata drahocenného priestoru a zvýšenie hmotnosti auta. Takéto vlastnosti stroja nevyhovovali dizajnérom. V dôsledku toho sa rozhodlo pokračovať v používaní jednosmerného prúdu.

Nakoniec bola pod vozidlom inštalovaná obrovská batéria, ktorá rozdelila jednosmerný prúd a na každé zo štyroch kolies bol pripojený elektromotor bežiaci na jednosmerný prúd. Schéma bola veľmi jednoduchá a preto fungovala. Zostáva vyriešiť niekoľko problémov: chladenie, rozdelenie prúdu a niekoľko ďalších.

Všetky motory sú riadené jedným počítačom, ktorý reguluje výkon elektrického prúdu a tým aj rýchlosť otáčania kolies. Navyše pred tým, než bol elektrický motor jeden a bol umiestnený pod kapotou. Neskôr sa však rozhodlo použiť štyri rôzne motory namontované priamo na zavesenie v blízkosti kolesa.

Preto pripravený vodič s veľkými skúsenosťami môže zažiť šok z premýšľania o priestore kapoty, je tu plný batožinový priestor a nie obvyklé "drobky" auta s motorom.

batérie

Mimochodom, ďalším zaujímavým bodom sú batérie. Je to ich vlastnosť, ktorá určuje, koľko auto môže jazdiť na jedno nabitie. Sú tu spravidla tvorené súpravou bežných batérií, ktoré sa používajú v notebookoch, elektronických cigaretách atď. Schéma ich spojenia je taká, že na výstupe dostaneme dostatočnú silu na odmotanie motora a dostatočnú kapacitu na jazdu na maximálnu vzdialenosť. Aby nedošlo k okamžitému vybitiu batérie, zodpovedá špeciálne zariadenie - regulátor nabíjania a vybíjania.

chladenie

Ďalším problémom je chladiaci systém pre batériu. Ako viete, pri práci sa on a celý elektronický obvod veľmi zahriajú. Pri vykurovaní lítium-iónové batérie vyžarujú určitý plyn. Čím viac sa objaví, tým horšie sú vlastnosti zariadenia. Preto nedovoľte prehriatie. Preto musíte použiť primeraný systém chladenia. Každý príde svojim spôsobom. Niekto robí komplexný olejový alebo vodný chladiaci systém a niekto má len batériu, takže sa neustále vyfukuje vzduchom. Posledný krok vám umožňuje v zásade opustiť chladiace systémy.

Navyše sa zahrievajú drôty, cez ktoré preteká prúd, rovnako ako všetky ostatné elektrické a elektronické časti. Ak sa nezúčastníte vysoko kvalitného chladenia, potom v lete v takom stroji je jednoducho nemožné riadiť. Preto je chladenie auta ďalšou metlou, ktorá prenasleduje elektrické autá.

Typy motorov

Pozrime sa, čo ešte potrebujete vedieť o zariadení a o elektrických autách. Takže tu sú typy elektrických motorov, ktoré sú kladené na moderné elektrické autá:

Typ napätia

• Konštantný. Jeho využitie je racionálnejšie, pretože pri konštantnom prúde sa jeho výdavky zbytočne výrazne znižujú.
• Variabilné (napokon niektoré ich dokážu dať).

Počet fáz

• jednofázové (jedno navíjanie okolo jadra);
• dvojfázové (dve vinutia: jedna pokrýva jadro zo spodnej a hornej strany, z druhej - zľava a z pravej strany);
• trojfázové (používajú sa tu tri vinutia, ktoré sú umiestnené 120 stupňov za sebou).

dizajn

• Zberateľ. S nimi ste sa stretli v Bulharsku, cvičili a tak ďalej. Sú charakterizované prítomnosťou kefiek. Docela nespoľahlivé.
• Striedavý. Tu je jadro v konštantnom magnetickom poli a nedotýka sa stien statora. Nájdené v akváriových kompresoroch a individuálnych vykurovacích systémoch. Sú bezpečnejšie.

Princíp činnosti

Schéma práce môže byť nasledovná:

• Synchrónny motor. Rýchlosť magnetického toku vo vinutí sa rovná rýchlosti otáčania rotora.
• Asynchrónne. Tu sa rotor otáča rýchlosťou odlišnou od tokov magnetického toku.

Výhody a nevýhody elektrických vozidiel nad automobilmi s ICE

Začnime s výhodami:

1. Ekologicky šetrné (pre mnohých je príležitosť opustiť svoje deti čistú planétu je predovšetkým).
2. Trvanlivosť.
3. Jednoduché použitie.

Žiadny limit krútiaceho momentu. Dosiahne svoj vrchol od prvej zákruty. Charakteristiky pretaktovania sú preto len šialené.

1. Vynikajúca účinnosť.
2. Nie je potrebná žiadna prevodovka.
3. Elektromotory pre samotné elektrické vozidlá sú veľmi malé. Niektoré vzorky sú umiestnené priamo v kolesi. Tento systém sa nazýva motorové koleso.

1. Pri podávaní prvkov sú problémy. Pokiaľ vedci nevymyslí inovatívne energetické banky, elektricky poháňané autá budú veľa stáť a vážiť kvôli batériám.

Napríklad v aute od spoločnosti Tesla váži asi 700 kg. A to je s výkonom rezervy 350 km.

1. Tento nedostatok sa týka Ruska a blízkych krajín. Je nepravdepodobné, že čoskoro budeme mať rozsiahlu sieť čerpacích staníc pre elektrické autá, takže nákup tohto auta je oprávnený len vtedy, keď ste neustále v megalopolis.
2. Chladenie. Ak nie je dostatočná, životnosť batérie nebude príliš dlhá. Preto sa pri výbere vozidla musí venovať osobitná pozornosť chladiacemu systému

záver

Ako môžeme vidieť, zariadenie elektrického vozidla je pomerne zložité. Inžinieri sa snažia poskytnúť týmto vozidlám všetky druhy inovácií, ako aj rozšíriť výkonovú rezervu. Môžeme len čakať na pokročilú technológiu a obdivovať ich.

Trakčný motor pre elektrické vozidlo Tesla Model S

Nevyhnutnou budúcnosťou automobilového priemyslu, či už sa nám páči alebo nie, sú elektrické autá. Výrobcovia automobilov po celom svete intenzívne investujú do svojho vývoja a chcú znížiť koncentráciu škodlivých látok vyradených tradičnými automobilmi, aby sa cesty stali bezpečnými a pohodlnými, ako aj hospodárnymi. Práca na ich tvorbe prebieha v dvoch smeroch - vytvorenie nových modelov a rekonštrukcia sériových, čo je výhodnejšie, pretože je lacnejšie. Elektrické vozidlá v porovnaní s tradičnými vozidlami sú spoľahlivejšie, pretože sú jednoduchšie v dizajne, t. sa líšia minimálnym počtom pohyblivých častí.

Najväčšie trhy s elektrickými vozidlami sú dnes:  Spojených štátoch a Nórsku, Japonsku a Nemecku, Číne a Francúzsku, Spojenom kráľovstve atď. Naša krajina ďaleko od výroby a používania nových vozidiel je na okraji, s výnimkou nadšencov, ktorí vyvinuli Lada Ellada. Ale je to zatiaľ jediný prípad, takže sa to nepočíta, hlavne preto, že automobily sú zostavené na dovážaných súčastiach.

Pojem "elektrický automobil" znamená vozidlo poháňané niekoľkými (alebo jednými) elektrickými motormi. Teoreticky môže byť výkon motora z batérie, palivových článkov alebo solárnych panelov. Napriek tomu sa prvá verzia stala rozšírenejšou. Batéria, ktorá poháňa motor, vyžaduje nabíjanie, ktoré je možné vykonať pomocou externých zdrojov, obnovy alebo generátora inštalovaného na palube vozidla. Elektromotor, ktorý je hlavným prvkom elektrického vozidla, je zvyčajne poháňaný lítium-iónovou batériou. On, v režime obnovy, hrá úlohu generátora, ktorý nabíja batériu.

Účel trakčného motora

Trakčný motor (TED) je určený na riadenie vozidla, t. prevádza sa na mechanickú, elektrickú energiu. Sú klasifikované podľa spôsobu dodávky, charakteru prúdu, konštrukcie, typu súprav hnacích kolies. Vo väčšine ekologických vozidiel:hybridné automobily, sériové elektrické autá, automobily s palivovými článkami, ktoré teraz získavajú závideniahodnú popularitu, sú hlavnou hnacou silou.

Ako motor používajú trakčné jednosmerné motory, ktoré pracujú v dvoch režimoch - motor a generátor.

Video: Ako je motor usporiadaný tesla model S elektrický automobil

Princíp činnosti

Princíp fungovania elektrického vozidla Golf blue-e-motion s trakčným motorom

Základom ich práce je princíp elektromagnetickej indukcie, t.j. výskyt elektrického prúdu v uzavretom okruhu pri zmene magnetického toku. Z tradičného stroja sa elektro-mechanický TED odlišuje výkonom, kompaktnejším rozmerom a navyše má vyššiu účinnosť.

Pri napájaní sú motory rozdelené na jednosmerné a striedavé motory. Počet fáz - na jednofázový  (s jedným vinutím pripojeným na jednofázovú sieť AC), dvojfázová  (dve vinutia umiestnené pod uhlom deväťdesiatich stupňov), tri fázy  (tri vinutia s magnetickým poľom cez 120 stupňov).

Podľa výkonnosti konštrukčných motorov môžu byť:kolektor, pracujúci hlavne na jednosmernom prúde (univerzálny moderný môže tiež pracovať na striedavom prúde), bezkartáčový, synchrónny, asynchrónny. Nakoniec sú podľa spôsobu budenia rozdelené na: motory so sériovým, paralelným, sériovo-paralelným budením a z permanentných magnetov.

Hlavné charakteristiky trakčného motora elektromotora

V modernej auto elektrický motor môže byť z AC alebo DC. Jeho hlavnou úlohou je prenášať krútiaci moment na motor. Hlavné charakteristiky TED okrem maximálneho krútiaceho momentu a výkonu sú: rýchlosť otáčania, prúd a napätie.

V autách používajú častejšie kolektorové motory (jedna z nich môže vďaka svojej schopnosti otáčať sa v opačnom smere fungovať ako generátor). Ale v niektorých modeloch sú inštalované elektrické motory iného typu - magnetoelektrické motory rozdelené na AC a DC motory. Elektrické trakčné motory inštalované v elektrických vozidlách sa nijako nelíšia od iných elektromotorov.

Motorové koleso

Ak najprv použili jeden trakčný motor pre elektrické vozidlo, ktorého prevodovka je pripojená k prevodovke, dnes sa stále viac a viac ľudí obráti na motor kolesa. Podstata konceptu spočíva v tom, že počítačový program kontroluje každé koleso pomocou samostatných motorov. Hlavnou výhodou je nedostatok prenosu, v dôsledku čoho elektráreň stráca významnú časť energie. Okrem toho je možné odstrániť brzdový hydraulický systém, ktorého funkcia predpokladajú elektrické motory, ako aj samostatné ESP a ABS mechanizmy.

Zdá sa, že najdrahšou časťou elektrického vozidla je batéria!
A ako je opísané v poslednom článku, rozsah batérie závisí od kapacity batérie, ale
a veľa závisí od účinnosti motora a spotreby energie na 1 km!
Pokiaľ ide o cenu, duet motora a regulátora zaujme druhé miesto v nákladoch po batérii!

Aké motory môžete riadiť?
V podstate sú to 3 typy!
1. jednosmerný motor so zmiešaným, sériovým alebo paralelným budením (DC);
2. jednosmerné motory s permanentnými magnetmi, inak sú volané bez kefy (BLDC);
3. Trojfázové motory asynchrónne s rotorom klietky z medi alebo hliníka (AC);

Najväčší rozpočet tejto triple je 1 možnosť. Spravidla pozostáva z použitého alebo nového trakčného motora z bulharského nakladača Balkancar alebo osvedčených motorov DS-3.6 a DS-6.3. Mnoho automatických konverzií sa začalo tým, že bol takýto motor odovzdaný človekovi, a s ním ide o prepnutie na elektrickú trakciu. Cena takého motora, v závislosti od stavu, môže byť odlišná, ale v priemere je to asi 400 cu Existujú americké príšery, ako napríklad Varp a Advanced, za cenu len 700 USD. a vyššie! Nie je ťažké nájsť pre ňu počítačov, mnohí ich odvážne spájajú doma. Zo široko používaných v našej krajine sú to Kelly, Cometa a takzvaný Controller z "Romance" (Yuri Logvina, Romantic je prezývka na fóre o elektromobile). Cena takýchto regulátorov tiež nie je vysoká od 300 do 500 USD. Pre amerických monštierov Varp a Advanced môže vysoko výkonný riadiaci systém stáť až 2000 dolárov. Výhody pohonného systému s jednosmerným motorom sekvenčnej excitácie, ktoré boli diskutované vyššie, sú nepochybne cena a vysoká kapacita preťaženia, t.j. s menovitým výkonom 3,6 kW, môže motor v prípade potreby vyrobiť 3-5 krát viac! V závislosti od výkonu použitého regulátora. Mínus absencia alebo zložitosť organizácie procesu obnovy (vlastnosť motora sa stáva generátorom a nabíjanie batérie pri brzdení alebo pri jazde z kopca) je pomerne nízka účinnosť 75-85% pri nominálnej rýchlosti. Motory s paralelným vzrušením medzi domácimi výrobkami boli menej bežné, ale boli vybavené sériovým elektrickým Renault a Citroen Saxo. Tieto stroje je možné zakúpiť na sekundárnom trhu v Nemecku pomerne lacno, zostáva len vybaviť batériu.

Druhá možnosť je drahšia ako predchádzajúca, je zvyčajne predávaná dvojicou motorov + regulátora (v priemere asi 1,5 tisíc USD) má vysokú účinnosť viac ako 90%, ale má nízku preťažiteľnosť, ak budeme mať minimálny menovitý výkon 6 kW na 1 t pohotovostná hmotnosť, potom pre jednu možnosť je dostatočný výkon 3,6 kW pre možnosť 2 - 10-12 kW. Obnova na takejto množine je organizovaná bez problémov a najčastejšie sa vyskytuje ako štandardná možnosť regulátora.

Tretia možnosť je najdrahšia! Najviac progresívny! Má jedno mínus - Cena! Ale koľko výhod ?!
Stačí povedať, že model Tesla S je vybavený asynchrónnym motorom s medeným rotorom!
Ale nie všetko je tak smutné! Pre konverziu môžete použiť bežný priemyselný asynchrónny motor, povedzme AIR112MB8! Avšak stacionárne vinutia sa budú musieť previnúť špeciálnym spôsobom. Typ takéhoto vinutia sa nazýva "Slavyanka", ktorý mu dal jeho vývojári, naši krajania. Tento typ vinutia umožňuje získať vynikajúci trakčný motor z konvenčného asynchrónneho motora, pričom spotreba energie na kilometer je o 30-40% nižšia ako u jednosmerných motorov! To znamená, že pri rovnakej batérii na asynchrónnom vozidle Slavyanka bude váš kilometrový výkon väčší. Rozsah rýchlosti do 6000 a viac. Regulátor takéhoto motora stojí od 1,5 do 2,5 tisíc USD možno nájsť na obchodovanie podlahy za 700-1000 USD b / y. Toto je hlavne Surtis. Takýto kontrolór aktívne rozvíja ruský nadšený vedec! Možno, že na jar budú pripravené prvé malé vzorky. Bude to lacnejšie.

Poďme zhrnúť!

Ak nechcete draho elektrifikovať automobily do 800 kg, pozrite sa na prepravu z nakladača! Hmotnosť motora musí byť najmenej 40-50 kg! To je dôležité! Motor o hmotnosti 30 kg s výkonom 6 kW nebude mať potrebný krútiaci moment a bude sa ohriať na kritické 110 stupňov! Aj na štíte motora je možné špecifikovať jeho režim činnosti - S1, S2, S3, S4. Potrebujete S1 alebo S2. Rýchlosť motora na prevod z prenosu by mala byť porovnateľná s ICE, t. nie menej ako 1800 ot./min. Ich počet sa môže zvýšiť zvýšením napätia z nominálneho, napríklad 48V až 72V. Už pri nájdení motora zoberte ovládač!

Ak chcete získať kompaktný motor so zotavovaním a nie drahým, vezmite si sadu bezkartáčového motora plus regulátora! Je lepšie vziať súbor, pretože to zjednoduší inštaláciu a zabezpečí kompatibilitu regulátora a motora a ich optimálny výkon.

Ak sa rozhodnete vážne pristupovať ku konverzii a chcete získať auto s vynikajúcimi charakteristikami s oživením a maximálnou rýchlosťou 100 km, potom je vaša voľba v prospech asynchrónneho stroja so Slavyankou!
Takáto konverzia je lepšie začať vyhľadávaním a nákupom regulátora! A už pod regulátorom a jeho charakteristikami zvoliť motor.

Toto sú koláče!

2 roky

Komentáre 7

Zdravím! Mnoho listov, ale zvládnuté!)
Kde ste dostali, že Duyunov odhalil údaje o "slovanskom" likvidácii?
Napríklad s ňou máme licenčnú zmluvu na jej používanie a jej patentový zákon je chránený zákonom. Vo vašej myšlienke je všetko logické! Osobne som zmätený o 2 body:
Kvalita elektrickej bezpečnosti pri používaní nebezpečných napätí na sériových vzorkách.
Absolútna nevhodnosť priemyselných chastotnikov na spotrebiteľské použitie v doprave.
Čo si myslíš?

Vzhľadom na skutočnosť, že pán D. A. Duyunov odhalil tajomstvo kombinovaného navíjania typu "Slavyanka", sme zostavili ladiaci blokový diagram hybridného vozidla s takýmto motorom, pretože pri nízkych otáčkach vytvára tento motor 4-násobný krútiaci moment, v porovnaní s konvenčným asynchrónnym motorom.
Spočiatku sa predpokladalo, že motor by mal byť navíjaný lepšie na nestandardné nízke napätie, aby sa znížil počet plechoviek batérií. Keď sme sa však oboznámili s sortimentom a cenami nízkonapäťových IZ, dospeli sme k záveru, že je vhodnejšie použiť priemyselný frekvenčný menič, ktorý je napájaný z trojfázovej siete AC 200 ... 240 V - pre vozidlá so strednou kapacitou a ~ 115 V - pre ľahšie aplikácie ,
Príkladom prvého IF môže byť VARISPEED CIMR-F7Z-2018 - 18kW,
druhá je VACON0010-1L-0005-1-MACHINERY ~ 115V 1,1kW.
Diódový mostík na vstupe meniča je vylúčený, napájacie napätie z batérií je privádzané priamo na kondenzátor filtra.
Ak používate frekvenčný menič s vektorovým ovládaním, môžete odmietnuť prevodovku - prevodovku.
Batérie môžu byť použité inak, každý typ má svoje výhody a nevýhody. Olovo - kyselina je najlacnejšia, ale aj najťažšia, ale nevyžaduje vyrovnávacie zariadenia na každej banke. Ich najnepriaznivejšou nevýhodou je však malý počet nabíjacích cyklov - vybíjanie. Preto ich nechávame v minulosti.
Nikel - kov - hydrid je lepšie, avšak v priemyselných hybridoch sú teraz opustené v prospech LiFePO4.
Toto je najlepšia možnosť, cena za 1Ah je asi 70 ... 80r, bohužiaľ potrebujeme vyvažovacie zariadenia na úrovni 3,65V. Avšak ich plus je, že počas vyprázdňovacieho cyklu napätie na nich zostáva viac alebo menej stabilné v rozsahu 3,2V. Napriek tomu sa pracovný rozsah považuje za 2,8 ... 3,65V.
LiIon a LiPo batérie majú menšiu váhu s rovnakým výkonom, ale stáli viac ako 100 r. pre 1ah. Vyvažovacie zariadenia na každej banke s výkonom 4,2 V sú potrebné. Okrem toho máte menší počet nabíjacích cyklov - vybíjanie.
Preto sa odporúča použiť jeden z najnovších typov batérií: LiPo alebo LiFePO4, ten bude mať nižšiu cenu, o niečo väčšiu váhu, šírenie napätia mierne nižšie a viac cyklov nabíjania.
Treba poznamenať, že hybrid nepotrebuje obzvlášť veľkú kapacitu batérie. Ich hlavnou funkciou je vyrovnávacia pamäť medzi generátorom a meničom. Pri akcelerácii sa energia odoberá z batérie a plynulo sa jazdí z generátora a súčasne sa batéria nabíja na ďalšie zrýchlenie. Sekundárna funkcia akumulátora spočíva v tom, že pri brzdení motora získava energiu do seba.
Ako generátor môžete používať množstvo rôznych zariadení. Toto a štandardné generátory pracujúce s benzínom, naftou alebo plynom. Najlepšie výsledky by mali získať lineárne (vibračné) generátory, v ktorých nie je mechanizmus spojky s kľukou, v dôsledku čoho sa ich účinnosť zvyšuje. Môžete použiť externý spaľovací motor - Stirling v kombinácii s lineárnym generátorom a zahrievať hybridné drevo)))

Vezmite napríklad hybridné vozidlo Toyota Prius NHW20.
Vysokonapäťová batéria VVB využíva batérie NiMH (nikel-metal-hydridové) s kapacitou 6500 mAh a menovitým napätím 7,2 V.
Každá bunka sa skladá zo šiestich "plechoviek" s napätím 1,2 V kombinovaných do jedného spoločného puzdra s dvomi koncami pozdĺž okrajov. Vo vysokonapäťovej batérii takýchto článkov je 28 kusov,
rozdelené na 14 počítačom riadených párov.
Celkový počet batérií 6 * 28 = 168 ks. Priemerné napätie je 1,2 * 168 = 201,6V. Celkový výkon (6500mah / 1000) * 7.2V * 28ks. = 1310,4 W.

Vykonávame prepočítanie batérií LiPo a PiFePO4, berúc do úvahy, že napájajú priemyselný frekvenčný menič - VARISPEED F7.
Menovité napätie - 3 fázy, 200/220/230 / 240V + 10%, - 15%, 50/60 Hz
V dôsledku toho menič udržiava prevádzku pri striedavom napätí na svojom vstupe zo 170 na 264 voltov.
Na konštante - to je 170 * sqrt (2) = 240,4 mínus pokles na diódy mosta 239V
264 * sqrt (2) = 373,3 mínus pokles na diódy mosta 372V
Pre LiIon vyberte 84 bánk. Rozsah napätia bude:
84 * 2,85 = 239 ... 84 * 3,7 = 311 ... 84 * 4,2 = 353V
Pel = 1300/84 = 15,5 W; Ile = 1000 * 15,5 / 3,7 = 4200 ma.
Pre LiFePO4 optimálne 96 plechoviek. Rozsah napätia bude:
96 * 2,8 = 268,8 ... 96 * 3,2 = 307,2 ... 96 * 3,65 = 350,4V
Pel = 1300/96 = 13,5 W; Ile = 1000 * 13,5 / 3,2 = 4232 ma.
Cena 96 buniek LiFePO4 5500 ma bude približne 45000 r. Náklady na vyváženie zariadení na ne - 5000r. A to: 50000r. Hmotnosť 15 kg.

Teraz budeme robiť výpočet pomocou invertora na 115Vac, vhodný napríklad pre elektromedistu.
VACON0010-1L-0005 (4,3,2,1) -1-stroja ~ 115V;
1,1 (0,75, 0,55, 0,37, 0,25) kW; 4,7 (3,7, 2,8, 2,4, 1,7) A
Vstupné napätie Uin 115 V, -15% ... + 10% 1 ~ 97,75 ... 126,5V
Podľa konštanta je: 138,24 ... 178,9V, mínus pád na moste 137 ... 177,5V
Pre LiIon vyberte 44 bánk. Rozsah napätia bude:
44 * 3.11 = 137 ... 44 * 3.7 = 163 ... 44 * 4.2 = 184.8V, výkon: môžete vyzdvihnúť asi 90 ... 94% kapacity.
Pre LiFePO4 optimálne 48 plechoviek. Rozsah napätia bude:
48 * 2.85 = 136.8 ... 48 * 3.2 = 153.6 ... 48 * 3.65 = 175.2V, záver: môžete vyzdvihnúť asi 98% kapacity.

Budem mať asynchrónny motor na 180W (mám túto), pretáčam na 115Vac, "Slavyanka". 48 prvkov LiFePO4 5.5ah bude stáť 22,2 tis., Vyrovnávacie dosky Plus 2,5 t.r. hmotnosť batérie bude 7,1 kg. So spotrebou 180 W na takejto batérii môžete ísť po dobu 4,7 hodiny. Pri 500 W - 1,7 hodiny.

Vzhľadom na skutočnosť, že vynálezca pán Duyunov Dmitrij Alexandrovič odhalil tajomstvo kombinovaného navíjania typu "Slavyanka", som sa rozhodol vypracovať približný blokový diagram hybridného vozidla s takýmto motorom.
Chcel by som, aby účastníci fóra podali svoje návrhy, pripomienky a opravy.
Vo výpočtoch budem vychádzať z predpokladu, že zariadenie bude inštalované na osobné auto, napríklad VAZ 2109.
Začnem s motorom samotným. Vyhľadávanie na internete ukázalo, že na prevíjanie môžete použiť 4-kilowatrový motor, aby ste dosiahli vyšší výkon a rýchlosť, mali by ste mať o niečo výkonnejší motor, napríklad 5 kW. Po prevíjaní na "Slavyanka" by mal byť menovitý výkon motora väčší ako 15 kW a vrchol (pri zrýchlení) 55 ... 65 kW.
Spočiatku bolo lepšie nainštalovať motor na nízke napätie, aby sa znížil počet plechoviek batérií, avšak s oboznámením sa s rozsahom a cenami nízkonapäťových frekvenčných meničov sa rozhodlo, že by bolo lacnejšie používať štandardný priemyselný frekvenčný menič určený na napájanie z jednofázovej siete ~ 220 V alebo od 3 - fáza 200V.
Príkladom prvej môže byť "Aries" PCVV-11K-B - 11kW.
- druhý VARISPEED CIMR-F7Z-2018 - 18kW.
Avšak, akú silu by mal chastotnik myslieť ďalej, pretože na vrchole by mal produkovať až 65kW.
Predpokladá sa, že na vstupe chastotnika nie je použitý diódový mostík, ale napájanie batérií priamo na kondenzátor filtra. Zároveň je veľmi veľká zmena napájania úplne nabitých a úplne vybitých batérií. Napríklad pre batériu LiIon, ktorá pozostáva zo 74 plechoviek, je šírka 210,8 ... 307,2V. Preto bude potrebné meniť obvod ochrany proti podpätiu vo vnútri meniča tak, aby mohol pracovať s touto zmenou. Možno bude potrebné zvýšiť počet batérií v batérii, napríklad až na 83, potom bude napätie v rozmedzí 236 ... 348,6V, potom budete musieť vytvoriť nestandardný generátor s premenlivým výstupným napätím nie ~ 220V, ale ~ 250V.
Ak používate menič s vektorovým ovládaním, môžete odmietnuť prevodovku - prevodovku.
Batérie môžu byť použité inak, každý typ má svoje výhody a nevýhody. Olovo - kyselina je najlacnejšia, ale aj najťažšia, ale nevyžaduje vyrovnávacie zariadenia na každej banke. Ich najnepriaznivejšou nevýhodou je však malý počet nabíjacích cyklov - vybíjanie. Preto by ste ich nemali kontaktovať. V dôsledku toho bude drahšie. Nikel je mangán, neviem, možno by si mohol myslieť, ale z nejakých dôvodov v priemyselných hybridy sú teraz opustené v prospech LiFePO4.
To je dobrá voľba, cena za 1Ah je približne 70 ... 80r, vyvažovacie zariadenia na úrovni 3,65V sú potrebné. Ďalším plusom je to, že počas výbojového cyklu zostáva napätie na nich viac alebo menej stabilné v rozsahu 3,3 ... 3V. Napriek tomu sa pracovný rozsah považuje za 2,8 ... 3,65V. LiIon a LiPo majú menšiu váhu s rovnakou silou, ale stáli viac ako 100 dolárov. Pre 1a. Vyvažovacie zariadenia na každej banke s výkonom 4,2 V sú potrebné.
Vo všeobecnosti sa odporúča použiť jeden z najnovších typov batérií: LiIon alebo LiFePO4, ten bude mať nižšiu cenu, väčšiu váhu a napätie bude mierne nižšie.
Stojí za zmienku, že obzvlášť veľká kapacita batérie nie je potrebná. Ich hlavná funkcia - vyrovnávacia pamäť medzi generátorom a chastotnikom. Pri akcelerácii sa energia odoberá z batérie a plynulo sa jazdí z generátora a súčasne sa batéria nabíja na ďalšie zrýchlenie. Sekundárna funkcia akumulátora spočíva v tom, že pri brzdení motora privedie energiu do seba.
Ako generátor môžete používať množstvo rôznych zariadení. Toto a štandardné generátory pracujúce s benzínom, naftou alebo plynom. Najlepšie výsledky by mali byť dané lineárnymi (vibračnými) generátormi, v ktorých nie je mechanizmus kľukovej tyče, v dôsledku čoho teoreticky vzrastá ich účinnosť. Môžete použiť externý spaľovací motor Stirling v kombinácii s lineárnym generátorom a zahrievať hybrid s drevom)))
Aký by mal byť výkon generátora - neviem, myslím, že sa môžete pokúsiť, začať s 6kW.

Lepšie, horšie, nie je to úplne vhodné ...
Každý typ motora má svoje výhody a nevýhody.
Jednou z dôležitých výhod trakčného motora z nakladača je cena a celková cena súpravy motora + regulátora a jeho vysoká kapacita preťaženia, ako bolo uvedené vyššie.
Tu je bližšie k vám, prístupnejšie, zaujímavejšie. No, kde a ako budeš obsluhovať auto.

Tento motor sa používa vo forme prevíjania. Vinutie jeho statora je nahradené kombinovaným vinutím "Slavyanka", s ktorým sa výrazne zvyšuje výkon, ktorý sa výrazne zvyšuje a v skutočnosti je obmedzený výkonom regulátora.