Устройство и принцип работы электромобиля

На сегодняшнее время производство электромобилей развивается бешеными темпами. Спрос на электрокары растет каждый год. Особенно после ужесточения экологических требований к автомобилям.

Что вообще из себя представляет электромобиль?

Электрокар приводится в движение не ДВС, а электрическим двигателем, который питается от блока аккумулятором. Внешне он похож на обычный автомобиль, но отличается некоторыми признаками: нет решетки радиатора, особенный звук работы электродвигателя, плоское днище и др.

На месте ДВС, выхлопной системы, охлаждения, смазки, трансмиссии, топливного бака находятся электромоторы и небольшие радиаторы для охлаждения батареи (в подпольном пространстве).

Преимущества электромобилей:

• высокая производительность;
• электроэнергия намного дешевле бензина или дизеля;
• просторный салон;
• большая мощность и лучшая динамика;
• электрический двигатель не требует охлаждения;
• тормозные колодки изнашиваются намного медленнее;
• электродвигатель и трансмиссия почти не требует технического обслуживания;
• высокая устойчивость автомобиля (из-за низко расположенного центра тяжести).

При этом электрокар имеет всего 3 недостатка:

• небольшой запас хода и зависимость от зарядных станций;
• маленькое количество зарядных станций в нашей стране;
• дороговизна автомобилей данного типа.

Чем электромобиль отличается от обычного?

Обычный автомобиль состоит из таких основных элементов:

1. двигатель внутреннего сгорания — производит механическую энергию, которая приводит автомобиль в движение. В электромобилях двигатель электрический, поэтому в нем отсутствуют камеры сгорания, коленвал, поршни и др. Однако в нем есть статор с вращающимся внутри ротором. Двигатель на электромобиль вырабатывает не только вращательную энергию, но и производит ток для зарядки батареи, то есть выполняет роль генератора. В электродвигателе единственными трущимися элементами являются подшипники, поэтому его срок эксплуатации намного выше ДВС.
2. кузов — к нему крепятся все конструктивные элементы. Кузов электромобиля имеет отсек для аккумулятора в днище. Благодаря меньшему объему трансмиссии салон намного просторней, чем в обычных авто.
3. шасси — передает крутящий момент с мотора на колеса. В состав шасси входят ходовая часть, трансмиссия и механизмы управления. Ходовая часть электрокара не сильно отличается от ходовой обычных автомобилей. Рулевой механизм и тормозная система так же практически ничем не отличаются. Можно отметить правда только то, что тормозные колодки и диски служат намного дольше. Главным образом шасси электрического авто отличается отсутствием коробки передач. Вместо нее есть понижающий редуктор, который имеет большой рабочий ресурс, поскольку в нем нечему ломаться. Сцепления также нет.
4. элементы электрооборудования — свечи зажигания, спидометр, парктроники и т.д. А вот электрооборудование электрокара сильно отличается от электрооборудования обычного авто. В основном отличия касаются электрооборудования двигателя. Например, в электромобиле нет стартера и системы зажигания, зато есть аккумулятор и инвертор. Также нет системы охлаждения двигателя, но есть система контроля температуры батареи и электропечка.

Принцип работы электромобиля

Понимание того, как работает электро автомобиль должно начинаться с того, что его работа базируется на превращении химической энергии батареи в электричество. Оно в свою очередь формирует вращательный момент ротора в токопроводящей обмотке электрического двигателя. Последний передает вращательный момент колесам.

То, что в таком авто отсутствует много механизмов, не говорит что его легко можно собрать самостоятельно. Автопроизводители вкладывают огромные деньги в создание емких батарей, надежных систем безопасности и электромоторов. КПД электрокара равен 85%, в то время как ДВС — не выше 30%. К тому же следующее поколение батарей намного мощнее и заряжается быстрее предыдущего. Электродвигатели разгоняются быстрее и тормозят эффективнее.

Устройство электромобиля

Современные электрокары имеют схожее устройство. Отличаются они только мощностью батареи, количеством моторов и др. Основные конструктивные элементы электромобиля:

1. Аккумулятор
   Батарея дает электричество тяговому электромотору и аксессуарам транспортного средства. Она находится в подпольном пространстве. Аккумулятор содержит ячейки, каждая из которых состоит из десятков обычных литий-ионных батареек ААА. Такая конструкция быстро охлаждается. Охладительная система имеет много каналов, в которых содержится хладагент, его контур движения связан с компактными радиаторами в передних воздухозаборниках. Современные батареи имеют емкость 40–100 кВт⋅ч (150–400 км на одном заряде).
2. Электромотор
   Принцип работы двигателя электромобиля базируется на использовании мощности тягового аккумулятора, который приводит колеса в движение. Некоторые модели оборудованы мотором-генератором, который играет роль и привода, и регенерации. Обычный электромотор включает токопроводящую обмотку статора и вращающего ротора, который приводится в движение магнитным полем статора и передает крутящий колесам. Электродвигатели бывают 2 типов:
   • синхронные (в них магнитное поле вращается вместе с ротором);
   • асинхронные (в них магнитное поле вращается быстрее ротора). Электрокары могут разгоняться с места до 100 км/ч за 5–7 секунд.
3. Трансмиссия
   Поскольку в электромобилях нет коробки передач и карданного привода колес, то электродвигатель работает эффективно в любом диапазоне скоростей. Поэтому большинство электрокаров оборудованы односкоростной коробкой, которая находится недалеко от инвертора. Таким образом, режим заднего хода можно включить с помощью замены одной лишь фазы. Кроме того энергию торможения можно направить в заряд батареи.
4. Инвертор
   Он преобразует постоянный ток высокого напряжения в переменный низкого напряжения. Это надо для работы электромотора, зарядки батареи и автоаксессуаров.
5. Бортовое зарядное устройство
   Поглощает входящую электроэнергию переменного тока, которая подается через порт зарядки и превращает ее в мощность постоянного тока для зарядки тягового аккумулятора. А еще он отслеживает характеристики аккумулятора во время его зарядки (ток, напряжение, состояние заряда и др.).
6. Ходовая часть
   Подвеска электрокаров практически ничем не отличается от подвески обычных авто. Отличается она разве только что тем, что эластокинематика должна справляться с большим весом.
7. Электронная система управления.

На сегодняшнее время почти все автопроизводители выпускают электрические версии авто. Со временем они стают комплектоваться все более мощными и ёмкими батареями. Некоторые марки используют для сборки авто комплектующие других производителей, а некоторые — разрабатывают свои (например, Tesla, VW). Современные технологии воплощенные в электрокарах позволяют перейти в полностью автономный режим управления. Теперь электромобиль стал не просто транспортным средством, а мобильным устройством с выходом в сеть!

Мощность двигателя электромобиля

Мощность двигателя электромобиля измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л.с.). Она может варьироваться в зависимости от конкретной модели и типа электромотора. Обычно электромобили оснащаются одним или несколькими электромоторами, расположенными на осях автомобиля.

Например, электрический автомобиль Tesla Model 3 Standard Range Plus оснащен задним электромотором мощностью около 211 л.с. (157 кВт). В то время как более мощные электромобили, такие как Tesla Model S Plaid, могут иметь общую мощность более 1000 л.с. (750 кВт) благодаря использованию нескольких электромоторов.

Важно отметить, что эффективность электромоторов также зависит от других факторов, таких как конструкция автомобиля, вес, аэродинамические характеристики и эффективность батареи. Электромобили обычно обладают высоким крутящим моментом при низких оборотах, что способствует хорошей динамике и ускорению на низких скоростях.

При выборе электромобиля и оценке его мощности важно учитывать ваши потребности по дальности поездок, требования к производительности и другие характеристики, которые вам важны.

Устройство двигателя Тесла

Двигатель в электрических автомобилях Tesla отличается от двигателей в традиционных автомобилях с внутренним сгоранием. Tesla использует электрические двигатели переменного тока (AC induction motors) в своих моделях. Основные характеристики двигателей Tesla:

1. Тип двигателя: Tesla использует электрические двигатели переменного тока (AC induction motors). Многие модели Tesla, такие как Model S, Model 3, Model X и Model Y, имеют два (или более) электромотора для полного привода (AWD) и улучшенной производительности.
2. Производительность: Двигатели Tesla обладают высоким уровнем производительности и динамики. Они способны обеспечивать мгновенный крутящий момент (торк) на всех скоростях, что делает электромобили Tesla отзывчивыми и эффективными при ускорении.
3. Система управления: Tesla также известна своей передовой системой управления двигателем, которая включает в себя мощные алгоритмы управления моментом и током, обеспечивая эффективное управление энергией и производительностью.
4. Эффективность и дальность поездки: Электромоторы Tesla обычно характеризуются высокой эффективностью, что в сочетании с продвинутыми системами батарей обеспечивает значительные дальности поездок на одном заряде.
5. Многие модели, одна платформа: Несмотря на различия в производительности, в различных моделях Tesla используются общие принципы и технологии электрических двигателей и систем управления.

Важно отметить, что информация о технологии Tesla может меняться с выпуском новых моделей и обновлений. Для самой актуальной информации рекомендуется обращаться к официальным источникам Tesla или исследовательским публикациям.