Копаемся в начинке Jaguar I-Pace: как устроен первый «нормальный» электромобиль?

Великобритания, 2013 год. Вездесущие шпионы-фотографы сообщили в СМИ об испытаниях очень странного автомобиля — Land Rover Defender актуального поколения, но с электрической силовой установкой. Понятное дело, до конвейера эта модель не доедет, но зачем же британцам понадобился такой спорный прототип? Ответ на этот вопрос был дан в ноябре 2016 года, когда компания JLR показала миру предсерийный концепт электрического Jaguar I-Pace. На «Дэфе» британцы тестировали силовую установку будущего электро-Jag’a. Сейчас это уже полноценный серийный автомобиль, который можно официально приобрести и на территории ТС. Спросите, почему мы считаем «ай-пейс» первым нормальным электрокаром? Потому что он создан не для понтов и демонстрации окружающим, что вы «не такой как все», а для нормальной эксплуатации здесь и сейчас. По сути, у I-Pace пока нет конкурентов. Только не говорите нам про Tesla!

Сегодня на рынке хватает электромобилей. Каждый уважающий себя автопроизводитель уже либо выпускает EV-модель, либо анонсировал оную. Но практически все электрокары представляют собой некий набор компромиссов. Возьмем, к примеру, всеми любимую Tesla. Имеется неплохой запас хода, отличная динамика и продвинутые автономные системы. Но в нагрузку мы получаем ужасный салон 10-летней давности, неоправданно высокую цену и отсутствие ощущения машины. Ты словно ездишь на гаджете (который разрабатывали 10 лет назад).

В случае с более доступными электрокарами типа Nissan Leaf или BMW i3 мы получаем непозволительно малый запас хода, преимущественно уродливый внешний вид и навязывание экофилософии, которая уже начинает раздражать. Эксперты резонно не считают электромобили экологически чистыми. Такой транспорт лишь позволяет перенести место выбросов вредных веществ из одного места в другое. Панде в Тибете от этого ни холодно ни жарко — атмосфера засоряется в любом случае, так что опустим этот вопрос. Получается, что если даже у вас есть большие деньги и вы хотите нормальный электрокар, похожий на современный автомобиль, выбрать вам не из чего. Либо убогий салон, либо дизайн как у микроволновки будущего, либо запас хода как у самоката Xiaomi.

Первым электромобилем без серьезных «но» на нашем рынке стал Jaguar I-Pace. Если не считать BMW i3 — это вообще первый электрокар, который можно официально купить и обслуживать в Беларуси. Onliner еще со времен первых Tesla в Минске подробно описывает электромобили и ищет ответы на все вопросы, связанные с новым типом транспортных средств. Давайте разберем по винтикам и этого британского «электрохищника». В статье вы не только узнаете, что из себя представляет I-Pace, но и в целом поближе познакомитесь с устройством электрокара. Наберитесь терпения, букв сегодня будет немало.

Флагман «Образа жизни»

Компания Jaguar последовала примеру LR и разделила весь свой модельный ряд на три семейства: «Спорт», «Образ жизни» и «Роскошь». I-Pace, как и два остальных кроссовера Jaguar, относится к «Образу жизни». Электрический SUV, видимо из-за цены, позиционируется как флагман семейства.

Стоит модель в России 5,8 млн рублей (87,5 тыс. долларов). Примерно как Tesla Model 3.

По размерам «ай-пейс» схож с кроссоверами С-SUV, поэтому ни о каком «ответе» Tesla Model X речи не идет. Новинка Jaguar, как и Audi e-tron, представляет собой компактный SUV, с которым в будущем, возможно, сразится Tesla Model Y (на базе Model 3). Но из-за малого количества EV-моделей электрокары трудно классифицировать, поэтому обычно их сравнивают по цене, а не типу кузова. Получается, человек, выбирающий I-Pace, может посматривать в сторону Tesla Model 3. Для того чтобы определиться, достаточно изучить салоны обеих машин хотя бы по фотографиям.

Основа

В основе I-Pace лежит так называемая «скейтборд»-платформа. На осях расположены силовые блоки двигателя и высоковольтная часть. В колесной базе нашлось место для 605-килограммовой литий-ионной батареи емкостью 90 кВт·ч. Подвеска — единственное, что напоминает здесь об автомобилях с ДВС. Спереди применяются двойные поперечные рычаги. Сзади — фирменная «ягуаровская» многорычажка Integral Link.

В опциях есть пневмоподвеска, которая мало того что делает электрокар более комфортным, но и позволяет увеличить клиренс до 20 см. С Discovery в проходимости «ай-пейс» не потягается, зато даст фору любому другому электромобилю. А еще этот Jaguar — первый на рынке EV-SUV, который может преодолевать брод глубиной 50 см. В таких режимах вся высоковольтная часть находится под водой, и инженерам пришлось попотеть, чтобы герметично защитить все это электродобро. В арсенале Jaguar присутствует даже «внедорожный круиз-контроль». Не позорит Электроник фамильные ценности концерна!

Есть ли у электрокара коробка передач?

Новинка доступна только в полноприводном варианте и по умолчанию оснащена двумя абсолютно одинаковыми моторами — по одному на оси. Это синхронные электродвигатели с постоянными магнитами. О них мы поговорим чуть позже, а сейчас развеем распространенный миф. Часто говорят, что у электрокаров нет трансмиссии или (чаще) что трансмиссия «бесступенчатая».

Каждый мотор весит 78 кг и имеет размеры 35×50 см. Это очень компактные размеры относительно мощности.

На I-Pace все же есть одна передача. Если бы ступеней было две (как на гоночных прототипах «ай-пейс»), то устройство называлось бы коробкой передач (во множественном числе). Но у нас передача одна, поэтому грамотнее называть это редуктором. Электродвигатель крутится с гораздо большим количеством оборотов, нежели колеса машины. Следовательно, редуктор имеет передачу с понижающим передаточным числом, что позволяет ему уравнять обороты.

Как устроен электромотор?

Все мы примерно представляем процессы, которые происходят в ДВС. А вот электромобили с батей в гараже еще вряд ли кто-нибудь разбирал. Но уже, кажется, пора вникать, как там что устроено. Благо в электрокарах все намного проще, чем в случае с бензиновыми или дизельными машинами, а многое вовсе продублировано. Вот разберем, например, электромотор. Перенесемся в 9-й класс школы прямиком на урок физики. Тема урока — «Закон электромагнитной индукции».

Помните, как учитель демонстрировал катушку и магнит, на примере которых нам объясняли действие этого закона? Если подать ток на обмотку медной проволоки, на ней возникнет электромагнитное поле. И если рядом находится магнит (неважно, постоянный или электромагнит), он начнет взаимодействовать с катушкой. Магнит будет крутиться, то есть совершать некую физическую работу. Это и есть принцип работы электромотора. Есть и обратный процесс: если мы физически заставим магнит крутиться, то зафиксируем возникновение излишков тока на обмотке. Кто первый сказал слово «рекуперация»? Все правильно, она родимая! По сути, таков принцип работы стартера и генератора в вашей машине. Так вот электромотор во всех электрокарах умеет переключаться из режима стартера в режим генератора.

Суммарная отдача электродвигателей в I-Pace — 400 л. с. и 700 Н·м. КПД — почти 100%. Трущихся частей здесь нет, и минимальные потери идут разве что на подшипники. Для сравнения, лучшие представители ДВС (это современные дизели, от которых все поголовно отказываются) выдают КПД в 45—48%.

Основные части электромотора — это статор и ротор. Статор представляет собой полый корпус с обмоткой из медной проволоки, которая намотана в три фазы (двигатель I-Pace работает на трехфазном токе переменного типа). Внутри на оси крутится ротор с постоянными магнитами. Вот и все! Подали ток на обмотку статора, и он вращает ротор, который через редуктор передает крутящий момент на колесо. Проще простого.

При распространении электрокаров из обихода автолюбителей исчезнет страшное словосочетание «ресурс двигателя». Ведь мы имеем дело с двумя элементами, которые даже не соприкасаются друг с другом (статор и ротор имеют между собой воздушную прослойку). Здесь практически нет никакого нагревания, здесь нечего смазывать и нечего обслуживать. Через несколько сотен тысяч километров, возможно, придется профилактически поменять подшипники. Троллейбусы, выпущенные в СССР, до сих пор катаются с родными электромоторами. Регламент профилактического обслуживания такого агрегата составляет раз в 2 млн км. Электродвигатель имеет два состояния — либо он работает, либо не работает. Сломаться там нечему. Больше вопросов к программному обеспечению и ресурсу батареи.

Чем отличаются синхронные электродвигатели от асинхронных?

На I-Pace, как и на большинство других электрокаров, устанавливаются синхронные электромоторы. Асинхронные используются только в Tesla Model S и Х (у Model 3 синхронные). В чем же разница между этими двумя силовыми агрегатами, которые уже у всех на слуху? Разница примерно такая же, как между дизельными и бензиновыми моторами — принцип работы одинаковый, но некоторые процессы отличаются.

Синхронный двигатель. Он так называется потому, что электромагнитное поле, которое создается и вращается на статоре, имеет такую же скорость, как и у ротора. Они словно находятся в виртуальном «зацепе». Инвертор подает ток на обмотку, приводя в движение электромагнитное поле, и с такой же скоростью начинает вращаться ротор, передающий момент на колеса (как мы помним, через редуктор с понижающим передаточным числом).

Асинхронный двигатель. Здесь же ротор пытается как бы «догнать» вращающееся электромагнитное поле. Получается, ротор вращается с некоторой задержкой, и если его обороты сравняются с оборотами электромагнитного поля, то крутящий момент обнулится. В асинхронных двигателях происходит постоянное управление процессом, чтобы электромагнитное поле всегда обгоняло вращение ротора.

Синхронные электромоторы дороже в производстве. В таких агрегатах на роторе используются постоянные магниты из редких (и очень дорогих) металлов. Эти двигатели мощные и компактные, и КПД с точки зрения размера и веса у них выше. Асинхронные электромоторы ставят туда, где нужно сэкономить на производстве и где есть место для установки более габаритных агрегатов. Jaguar — машина небольшая, поэтому выбор пал на «синхроны».

«Ай-пейс» имеет межсервисный интервал в 34 тыс. км либо раз в два года. Первые ТО — это контрольные проверки, обновление ПО, периодическая замена охлаждающей жидкости, фильтров.

У I-Pace нет самоблокирующегося или принудительно блокируемого дифференциала, нет углового редуктора, который с промежуточной шестерней достаточно чувствителен к высокому крутящему моменту (редуктор здесь планетарного типа). В общем, инженеры постарались обойтись без экспериментов, чтобы сохранить высокую надежность машины. Владельцы «ай-пейса» будут здороваться друг с другом в городе даже вечером!

Один из приводов колес проходит прямо сквозь двигатель. Получается ось в оси. Здесь используется обычный дифференциал открытого типа. Из одной части мотора привод уходит на одно колесо, а из другой части дифференциала сквозь вал двигателя привод направляется на противоположное колесо. Все находится на одной оси. Инженерам Jaguar не потребовалось делать соосную конструкцию, вынося куда-нибудь мотор с трансмиссией, а потом делать угловой редуктор. Это сохранило много места.

Зачем машине трансформатор (инвертор)?

Все электромобили оснащены инвертором, который преобразует постоянный ток в переменный и обратно. Вкратце проясним. Двигатель работает на переменном токе, а для хранения электричества в аккумуляторе нужен постоянный. Если мы нажимаем на газ, на бортовой компьютер посылается сигнал, что нужно взять у аккумулятора постоянный ток, отправить его на инвертор, преобразовать в переменный и подать на катушки статора. Мгновенно начинается вращение электромагнитного поля вместе с ротором. Происходит разгон. Чем сильнее мы жмем на педаль — тем больше тока подается на медную обмотку и тем выше обороты ротора и, соответственно, колес.

Рекуперация

Можно ошибочно подумать, что когда мы отпускаем газ, ток с катушек уходит, а ротор электродвигателя вращается и возвращает ток обратно аккумулятору. На деле все сложнее. Ток с катушек не уходит, потому что для работы всего процесса необходимо электромагнитное поле. Инвертор подает ток на обмотку мотора, даже если мы отпустили газ. Во время езды накатом ротор вращается с определенной скоростью, потому что его крутят колеса. И в этот момент инвертор искусственно замедляет вращение электромагнитного поля в статоре. Возникает так называемая обратная электромагнитная сила, которая будет пытаться остановить ротор (поэтому машина замедляется), но при этом на обмотках появится избыточный ток. Вот эту разницу инвертор снимает с обмотки и перенаправляет обратно в батарею в виде постоянного тока. Если запутались, просто запомните: отпустил педаль газа на ходу — автомобиль стал заряжаться. Рекуперация есть у всех электрокаров, и принцип ее работы не отличается.

В I-Pace два уровня рекуперации: «мягкий» и максимальный. Наловчившись, на последнем можно постоянно ездить «в одну педаль». Если в таком режиме отпустить педаль газа, то отрицательное ускорение достигнет 0,7 G! «Мягкий» режим схож с машинами с ДВС. В этом случае автомобиль более понятен и не вызывает «чужих» ассоциаций. Если не ездили на электрокарах, первое время лучше кататься именно в таком режиме.

Любопытно, что у Jaguar стоп-сигналы не привязаны к левой педали, а настроены на определенные отрицательные ускорения самой машины. Более того, если вы нажимаете педаль тормоза, это еще не значит, что будут задействованы колодки. Рекуперация здесь хитрая. Педалью тормоза создается дополнительная часть отрицательного усилия магнитного поля на обмотке, поэтому колодки «курят», даже если вы слегка притормозили ногой. Примечательно, что это сделано не столько для увеличения запаса хода (в аккумулятор поступит не намного больше тока), сколько для сохранения колодок. Они здесь почти не расходуются.

Запас хода у I-Pace — 470 км. Реальная цифра составит километров 350, что тоже много. Зимой поездки дальше, чем на 200 км, лучше не планировать. Машина сугубо городская.

Самый алюминиевый Jaguar

Конструкция этого электрокара на 94% состоит из алюминия. Центр тяжести очень низкий — треть массы находится на высоте оси. Развесовка по осям как у спорткара — 50:50. Причем это не те «50 на 50», что у машин с ДВС. Ведь у электромобиля нет «гири» в виде ДВС за передней осью. Центр тяжести у I-Pace не «гуляет» при динамичной езде. Получается, самый тяжелый элемент модели находится под водителем, и это обеспечивает идеальную управляемость. Полный привод работает без каких-либо ограничений. Здесь нет раздаточной коробки, нет карданного вала и каждый мост «сам себе хозяин». Просто рай для любителей трек-дней.

Имеется у I-Pace и система Torque Vectoring By Braking, знакомая по другим моделям Jaguar. Она «прикусывает» внутренние колеса в поворотах, чтобы машина быстрее совершила маневр. Если вы уже ездили на других электромобилях, то «ай-пейс» вряд ли вас удивит. Но если это первый EV в вашей жизни, то готовьтесь к приятным сюрпризам. Доступная с первых секунд полка крутящего момента буквально телепортирует электрокар из одной точки в другую. До сотни машина разгоняется за 4,8 секунды, но поражает другое — эластичность. Цифру 80 на спидометре I-Pace изменит на 120 быстрее многих бензиновых спорткаров.

Не в вакууме

Несмотря на относительную тишину подкапотного пространства, в электрическом Jaguar не ощущаешь себя изолированным. Аэродинамические шумы дополняются высокочастотным воем электрической силовой установки. При желании водитель может включить звук бензиновой машины, и тогда нажатие на педаль газа будет сопровождаться имитацией V8 в колонках акустической системы. Британцы делали I-Pace по лекалам современных автомобилей, поэтому когда ты передвигаешься на этом электрокаре, ты все еще чувствуешь себя в 2019 году, просто в машине с нетрадиционной установкой. Радует, что из Jaguar на «батарейках» не сделали странное подобие автомобиля, как в случае с BMW i3, а построили полноценную модель.

Салон

Внутри все очень напоминает другие модели JLR. Вот 2-этажная центральная консоль, как у Velar. Узнаю знакомую по другим «британцам» мультимедийную систему и цифровой «климат». Да и кругляши-клавиши 2-зонного климат-контроля уже видел. Правда, этой шайбой теперь можно не только включать подогрев кресел, но и активировать вентиляцию (нужно потянуть шайбу на себя). Лично мне не нравится запутанное меню нынешней мультимедийной системы JLR. Есть очень спорные решения, да и картинка порой тормозит («спасибо» одному-единственному процессору, отвечающему за всю эту электронику).

В комплекте — «шнур бесконечности»

Задний багажник имеет внушительный объем для таких габаритных размеров, а вот передний до безобразия мал (особенно если сравнивать с Tesla). Последний подойдет разве что для хранения зарядного провода. В комплекте с машиной идет шнур для зарядки от бытовой розетки, которая полностью заряжает аккумулятор примерно за вечность.

Придется докупать станцию фирмы Schneider Electric, с которой сотрудничает Jaguar. Зарядный Wallbox стоит пару тысяч долларов. Такая станция отдает трехфазный ток, но встроенная в I-Pace зарядка принимает лишь одну фазу. Получается, машина может «заливать» в себя только 7 кВт. Полностью разряженную батарею придется заряжать до 100% на протяжении 12 часов (не зря такую зарядку называют «ночной»). На общественных станциях «ай-пейс» можно заряжать шнурком CCS, когда помимо одной фазы переменного тока «льется» до 1000 вольт постоянного (слот для этой зарядки закрывается отдельной заглушкой ниже основного выхода). CCS пополняет заряд с нуля до 80% за 40 минут. Уже можно жить! Отметим, что у Tesla бортовая зарядка имеет три фазы. Учитесь, JLR.

Можно брать!

Электромобиль I-Pace не воспринимается как новомодный девайс с намеком на будущее. Это сегодняшний электрокар для сегодняшних людей. Здесь все максимально приближено к классическим машинам, поэтому владельцу не придется «переучиваться». Главное — найти место для зарядки по ночам. Производитель рекомендует подключать автомобиль к электричеству каждую ночь независимо от пробега. Литий-ионные батареи, напомним, не обладают эффектом памяти. Можно настроить утреннее время отбытия, и машина подготовится к старту, прогрев салон и аккумулятор. Зимой очень актуально!

Гарантия на батарею составляет 8 лет или 160 тыс. км пробега. За это время потеря емкости, по информации завода, составит не более 30%.

Новинка не произвела никакой революции и просто стала очередной моделью в линейке британского премиум-производителя. Если не считать слегка смещенный вперед салон и, как следствие, нетипичный для Jaguar силуэт кузова, то I-Pace вообще не выделяется на дороге. Многие наверняка воспримут этот автомобиль просто как очередной кроссовер Jaguar. Тем более за новинками этого бренда мало кто следит из «простых» людей.

Но если брать именно сегмент электрокаров, то данную модель можно назвать наиболее приспособленной для белорусских реалий. Во-первых, это уже полноценная машина, которую можно эксплуатировать каждый день. Во-вторых, наличие официального сервисного центра в своей стране — важный фактор, когда вы платите под сотню тысяч долларов по курсу за некое электронное устройство. В общем, делаем ставку, что минимум пять «ай-пейсов» будет продано в Беларуси до конца года. В России, кстати, уже сейчас заказано 50 штук. Будущее потихоньку наступает.

Выражаем благодарность автоцентру «Атлант-М Британия» за организацию поездки в Москву.

Тяговый электродвигатель для электромобиля: как электрокары на нем работают

Тяговый электродвигатель для электромобиля Tesla Model S

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

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

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

Назначение тягового электродвигателя

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

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

Видео: Как устроен двигатель электромобиля Tesla Model S

Принцип работы

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

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

По способу питания моторы делятся на двигатели постоянного и переменного тока. По числу фаз – на:

• однофазные (с одной обмоткой, подключаемой к сети однофазной переменного тока),
• двухфазные (две обмотки, расположенные под углом девяносто градусов),
• трехфазные (три обмотки с магнитными полями через 120 градусов).

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

Основные характеристики тягового электродвигателя электрического автомобиля

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

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

Мотор-колесо

Если вначале использовали один тяговый электродвигатель для электромобиля, редуктор которого соединен с трансмиссией, то сегодня все чаще обращаются к мотор-колесу. Суть концепции состоит в том, что компьютерная программа управляет при помощи отдельных моторов каждым из колес.

Главным преимуществом является отсутствие трансмиссии, из-за которой силовая установка теряет значительную часть энергии. Помимо этого удается ликвидировать тормозную гидравлическую систему, функцию которой берут на себя электромоторы, а также отдельные механизмы ESP и ABS.

Двигатель электромобиля – разновидности и принцип работы

Двигатель электромобиля – разновидности и принцип работы

Экологичные автомобили, будь-то «чистые» электромобили или плагин-гибриды объединяет наличие электродвигателя, в качестве основной движущей силы. Работа современного электрического двигателя основана на принципе электромагнитной индукции, в базе которого лежит выработка электродвижущей силы в замкнутом контуре с изменением магнитного потока. Технология не нова, однако современные достижения науки и техники позволили развить ее до невероятных высот. Немалую роль в этом сыграла и возросшая в десятки раз мощность и емкость аккумуляторных батарей, которые выполняют роль топливного бака в современных электрических и гибридных автомобилях.

Электромобиль Nissan Leaf в «разрезе»: батарея с электродвигателем

Тем не менее, нельзя со 100% уверенностью утверждать, что все электродвигатели одинаковы. Многие ошибочно считают электродвигатель довольно простой установкой, однако стоит, к примеру, учитывать тот факт, что в отличии от ДВС, у электрического двигателя практически 90% КПД выделяемой энергии идет на создание крутящего момента. Согласитесь, что подобную мощность необходимо обуздать и уметь с ней обращаться, а для этого нужно знать некоторые нюансы о работе и разновидностях электрических двигателей.

Электродвигатели – особенности эксплуатации и принцип работы

К главным особенностям электрического двигателя относится несколько важных характеристик:

1. Крутящий момент мотора достигает своего максимума сразу при включении, таким образом, электромобили не требуют наличия характерных для ДВС стартеров и сцеплений.
2. Работа агрегата на обширном числе оборотов, позволяет электромобилю обходиться без коробки переключения передач. Для изменения стороны вращения двигателя (включение заднего хода) достаточно поменять полярности.

Электродвигатель Nissan Leaf

Однако все понимают, что стартовать на электромобиле со всего потенциала крутящего момента, который гораздо мощнее многих автомобилей с ДВС, никто не будет. По меньшей мере, это небезопасно, и что немаловажно это влечет неэффективный расход заряда батарей. Поэтому традиционно электродвигатели должны отвечать следующим требованиям:

• иметь безопасное и удобное для эксплуатации строение;
• обладать гарантией длительной эксплуатации;
• иметь компактные габариты.

Как уже упоминалось, работа современного электродвигателя основана на давно известном принципе электромагнитной индукции. Традиционно агрегат состоит из недвижимого элемента – статора, и крутящегося – ротора. Статор имеет ряд обмоток на которые поступает электрический ток, что приводит к появлению магнитного поля, при котором ротор начинает свое движение. Скоростные показатели ротора определяются частотой, с которой происходит переключение тока с одной обмотки статора на другую.

Двигатели для электромобилей – разновидности и классификация

В современных автомобилях с электрической тягой серийного производства наиболее часто используют три типа электрических двигателей.

Асинхронные двигатели. Моторы непостоянного тока, в которых скорость вращения ротора различается с потенциалом напряжения магнитного поля, созданным источником питания. Различают одно, двух и трехфазные агрегаты асинхронного типа.

Асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока Tesla Model S

Синхронные двигатели. Электромотор, работающий на переменном токе, с движением ротора полностью симметричным электромагнитному полю. Подобные электродвигатели используют при повышенных мощностях. Различают шаговые и вентильные синхронные электродвигатели. Для первых характерно точное расположение ротора с подачей питания на конкретную обмотку, а чтобы изменить положение ротора, напряжение между обмотками необходимо перенаправить. Для второго типа агрегатов характерно питание от полупроводниковых составляющих.

Синхронный электродвигатель с постоянным магнитом Mitsubishi i-MiEV

Двигатель-колесо. Тип электромотора сила напряжения и крутящий момент которого рассчитан на конкретное колесо. Данный тип электропривода часто используется в плагин-гибридных автомобилях в рабочем тандеме с двигателем внутреннего сгорания. Агрегат может устанавливаться непосредственно в колесо, однако современные электромобили все больше отходят от такого расположения мотора, поскольку это увеличивает удельный вес шасси и снижает управляемость. Более рационально стало использовать двигатель в качестве полноценного привода для вращения колеса.

Что касается регулировок управления электродвигателя, то за преобразование постоянного тока от аккумуляторных батарей в трехфазный переменный – отвечает инвертор.Трансмиссия – выполняющая роль сцепления и коробки передач, зачастую представлена одноступенчатым зубчатым редуктором.Остальные параметры работы электродвигателя регулируют электронная система управления, которая индивидуальна для каждой марки электрокара или гибрида.

Видео как работает электродвигатель и другие механизмы электромобиля на примере Tesla Model S

Хотелось бы подчеркнуть, что представленная классификация и система работы электродвигателей далеко не финальная. Стремительное развитие отрасли эко автомобилей только входит в начальную стадию, поэтому кардинального изменения принципа работы, мощности, строения электромоторов можно ожидать уже в ближайшее время.

Какие электродвигатели используются в гибридных и плагин-гибридных автомобилях

Гибридные автомобили имеют собственную специфику использования электромоторов. Во многом электродвигатель гибрида выполняет роль вспомогательного элемента, повышающего мощность основного двигателя внутреннего сгорания и снижающего уровень потребления топлива.

Электродвигатели используемые в гибридах можно разделить на несколько разновидностей:

• Встроенная помощь мотору. Электродвигатель который берет на себя часть усилий по созданию крутящего момента при движении.
• Встроенный генератор стартера. Электродвигатель, который только приводит автомобиль в движение.
• Старт/стоп двигатель. Электродвигательная система, которая отключает основной ДВС при остановке и мгновенно запускает его при начале движения.

Кроме указанных подвидов классифицируют три типа использования электродвигателя:

• Параллельной работы. В данном типе электродвигатель питается от батарей, а ДВС от топливного бака. Обе категории двигателей создают крутящий момент для движения автомобиля.
• Последовательной работы. Заведенный двигатель внутреннего сгорания включает генератор, который или заводит электродвигатель или подзаряжает аккумуляторный блок.
• Параллельно-последовательной работы. Данный тип гибридного двигателя соединяет электромотор, генератор, ДВС и колеса редуктором.

По большей части в гибридах используется принцип параллельной работы электродвигателя и ДВС. Его применяют также в подключаемых гибридах (плагин-гибридах), в которых по мере истечения заряда аккумуляторных батарей подключается ДВС малой мощности, работа которого в направлена на восполнение заряда АКБ.

Видео работы новой гибридной системы плагин-гибрида Toyota Prius

Преимущества и недостатки использования электродвигателей

Как и любой двигатель, электромотор в электромобиле имеет собственные плюсы и минусы использования. Для понимания данных особенностей электромоторов приведем таблицу:

Будущие перспективы электродвигателя в автомобилях

Говорить о перспективах, при активном использовании электродвигателей в автомобилях, уже не разумно. Сейчас можно говорить только о происходящих и грядущих улучшениях электромоторов.

Сам электродвигатель, это достаточно совершенное устройство, апгрейд которого происходит исключительно в зависимости от потенциала использования. Ближайшие тенденции по улучшению электродвигателя направлены в сторону уменьшения размеров и массы, с сохранением и увеличением производительности.

Гораздо больше работы проводится по улучшению источников энергии для электродвигателя, а точнее аккумуляторных батарей. Их также стараются сделать меньше и легче, увеличивая объем, отдачу энергии, но при этом снижая время на подзарядку. Работа над АКБ устанавливаемых на электромобили, сейчас наиболее приоритетная в отрасли производства электромобилей, гибридных и плагин-гибридных авто.

http://auto.onliner.by/2019/01/22/jaguar-132
Источник Источник http://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/1235-tjagovyj-jelektrodvigatel-dlja-jelektromobilja.html
Источник http://hevcars.com.ua/reviews/dvigatel-elektromobilya/