Электромобиль устройство и принцип работы. Электромобили: устройство, принцип работы и перспективы развития

Как устроен современный электромобиль. Какие основные компоненты входят в его конструкцию. Чем электрокар отличается от обычного автомобиля. Каковы преимущества и недостатки электромобилей. Каковы перспективы развития электротранспорта.

Основные компоненты электромобиля

Современный электромобиль состоит из следующих основных компонентов:

• Электродвигатель
• Аккумуляторная батарея
• Инвертор
• Зарядное устройство
• Контроллер
• Трансмиссия
• Кузов и ходовая часть

Рассмотрим подробнее каждый из этих элементов и их функции.

Электродвигатель — сердце электромобиля

Электродвигатель является ключевым компонентом электромобиля, заменяющим двигатель внутреннего сгорания. Он преобразует электрическую энергию в механическую, приводя автомобиль в движение.

Основные преимущества электродвигателя:

• Высокий КПД (90-95% против 25-35% у ДВС)
• Максимальный крутящий момент доступен с нуля оборотов
• Простая конструкция, отсутствие многих сложных узлов
• Возможность рекуперации энергии при торможении
• Низкий уровень шума и вибраций

В современных электромобилях чаще всего используются синхронные электродвигатели на постоянных магнитах или асинхронные электродвигатели. Мощность двигателей варьируется от 50 до 750 кВт и более в зависимости от класса автомобиля.

Аккумуляторная батарея — источник энергии

Аккумуляторная батарея выполняет роль «топливного бака» электромобиля, накапливая и хранения электроэнергию. От ее характеристик во многом зависит запас хода и другие параметры электрокара.

Основные типы аккумуляторов, применяемых в электромобилях:

• Литий-ионные
• Литий-полимерные
• Литий-железо-фосфатные
• Никель-металлогидридные

Емкость современных батарей составляет от 20 до 100 кВт·ч и более. Это обеспечивает запас хода от 150 до 500 км на одном заряде.

Инвертор — преобразователь тока

Инвертор преобразует постоянный ток от аккумулятора в переменный ток для питания электродвигателя. Он также выполняет обратное преобразование при рекуперативном торможении.

Основные функции инвертора:

• Регулирование частоты и напряжения для управления скоростью и крутящим моментом двигателя
• Преобразование переменного тока от генератора в постоянный для зарядки батареи
• Защита силовой электроники от перегрузок

Современные инверторы имеют высокий КПД — до 97-98%.

Зарядное устройство — восполнение энергии

Зарядное устройство обеспечивает пополнение заряда аккумуляторной батареи от внешней электросети. Различают бортовые и внешние зарядные устройства.

Типы зарядных устройств по мощности:

• Медленные (до 3,7 кВт)
• Ускоренные (7-22 кВт)
• Быстрые (50-350 кВт)

Время полной зарядки может составлять от 30 минут до 10-12 часов в зависимости от емкости батареи и мощности зарядки.

Контроллер — электронный «мозг» электромобиля

Контроллер управляет всеми электрическими системами электромобиля. Его основные функции:

• Управление подачей энергии на электродвигатель
• Контроль процесса зарядки и разрядки батареи
• Управление рекуперативным торможением
• Мониторинг и диагностика всех систем

Современные контроллеры используют сложные алгоритмы для оптимизации работы электропривода и максимального увеличения запаса хода.

Трансмиссия электромобиля — простота и эффективность

Трансмиссия электромобиля значительно проще, чем у автомобиля с ДВС. Она обычно включает:

• Одноступенчатый редуктор
• Дифференциал
• Приводные валы

Отсутствие многоступенчатой коробки передач упрощает конструкцию и повышает надежность. При этом электродвигатель обеспечивает высокий крутящий момент во всем диапазоне скоростей.

Кузов и ходовая часть — особенности компоновки

Кузов и ходовая часть электромобиля имеют свои особенности:

• Батарея обычно размещается в днище для снижения центра тяжести
• Отсутствие ДВС позволяет увеличить пространство салона и багажника
• Усиленная подвеска для компенсации большего веса
• Специальная аэродинамическая форма кузова для снижения сопротивления

Эти особенности позволяют улучшить управляемость и комфорт электромобиля.

Принцип работы электромобиля

Рассмотрим последовательность работы основных систем электромобиля:

1. При нажатии на педаль акселератора контроллер подает сигнал инвертору
2. Инвертор преобразует постоянный ток от батареи в переменный и подает на электродвигатель
3. Электродвигатель создает крутящий момент, который через трансмиссию передается на колеса
4. При торможении или движении накатом включается режим рекуперации — двигатель работает как генератор, заряжая батарею
5. Во время стоянки батарея заряжается от внешней электросети через зарядное устройство

Такой принцип работы обеспечивает высокую эффективность использования энергии.

Преимущества электромобилей

Электромобили имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с автомобилями с ДВС:

• Высокая энергоэффективность (КПД до 90-95%)
• Экологичность — отсутствие вредных выбросов
• Низкие эксплуатационные расходы
• Простота конструкции и высокая надежность
• Низкий уровень шума и вибраций
• Высокая динамика разгона
• Возможность зарядки от бытовой электросети

Эти преимущества делают электромобили все более привлекательными для потребителей.

Недостатки электромобилей

Несмотря на множество плюсов, у электромобилей есть и определенные недостатки:

• Ограниченный запас хода на одном заряде
• Длительное время зарядки батареи
• Высокая стоимость аккумуляторов
• Неразвитость зарядной инфраструктуры
• Снижение запаса хода в холодную погоду
• Утилизация отработавших аккумуляторов

Однако многие из этих недостатков постепенно преодолеваются с развитием технологий.

Перспективы развития электромобилей

Рынок электромобилей активно развивается. Основные тенденции:

• Увеличение запаса хода до 500-700 км на одном заряде
• Снижение стоимости аккумуляторов и самих электромобилей
• Развитие сети быстрых зарядных станций
• Внедрение беспроводных систем зарядки
• Совершенствование систем рекуперации энергии
• Применение новых материалов для снижения веса

По прогнозам, к 2030 году доля электромобилей может достичь 30% мирового автопарка.

Заключение

Электромобили представляют собой перспективную альтернативу традиционному транспорту с ДВС. Их конструкция и принцип работы обеспечивают высокую эффективность, экологичность и низкие эксплуатационные расходы. Несмотря на ряд существующих ограничений, технологии электромобилей активно развиваются, что позволяет прогнозировать их широкое распространение в ближайшем будущем.

Устройство и принцип работы современных электромобилей

Содержание

Вы удивитесь, узнав, что первый электромобиль появился почти 130 лет назад!

Осенью 1899 года в рамках Берлинской автовыставки была организована гонка самодвижущихся повозок с электрическим двигателем. На участке длиной 38 км в заезде из 18-ти участников одержал победу электромобиль, спроектированный 22-летним австрийским конструктором Фердинандом Порше. 

Такими были первые электрокары — предвестники современных электромобилей.

Спрос на электромобили растёт с каждым годом с приростом 10-15%. Недоступность этого вида транспорта для большинства людей объясняется не столько сильным «нефтяным лобби» или «сговором автогигантов», сколько элементарным непониманием, как устроено и как функционирует это простое и удобное средство передвижения. В этой статье мы подробно разберем, что такое современный электромобиль, как он работает, его преимущества и недостатки, а также есть ли у него будущее.  

Что такое электромобиль

Электромобиль — это автомобиль, колеса которого приводится не двигателем внутреннего сгорания, а электродвигателями, питающимися от блока аккумуляторов или топливных элементов.

Внешне электромобиль очень похож на обычный с ДВС. Впрочем, существует ряд внешних признаков, отличающих электрокар от традиционных авто. Например, отсутствие широкой решётки радиатора, плоское днище, характерные логотипы синего или зелёного цвета и совершенно особенный свистящий звук работы электродвигателя. Но главное отличие электромобиля от авто с ДВС — это электродвигатель.

На месте двигателя внутреннего сгорания, сложной системы выхлопа, смазки, охлаждения, трансмиссии, топливного бака и радиаторов расположены компактные электромоторы и маленькие радиаторы для охлаждения батареи, расположенной в подпольном пространстве.

В связи с этим сокращено до минимума количество трущихся деталей, а значит сэкономлена значительная часть средств и времени на техническое обслуживание и ремонт. А о разнице в стоимости между бензином и электричеством и говорить нечего. Как видим, по сути, электромобиль — это более более эффективное и одновременно более простое транспортное средство.

Общий принцип работы электрокара

Принцип работы электромобиля — это преобразование химической энергии батареи в электричество, которое создает вращательный момент ротора в токопроводящей обмотке электродвигателя, который в свою очередь передает его колесам. 

Отсутствие значительной части механизмов не означает, что электромобиль можно собрать в любом гараже «на коленке». Огромные средства производители вкладывают в разработку наиболее ёмких батарей, надёжных электромоторов, систем безопасности. Главный цель в создании электромобиля – это эффективность.

 Знаете ли вы, что до сих пор эффективность современного турбированного двигателя внутреннего сгорания не превышает 30%! Остальные 70% работы мотора идут на нагрев воздуха, трансмиссионные потери и вредные выбросы. В это же время коэффициент полезного действия силовой установки даже самого обычного электрокара составляет минимум 85%. Более того, каждое последующее поколение батарей становится более совершенным – повышается ёмкость и способность принимать большее количество заряда за меньшее время. Электродвигатели способны развивать крутящий момент в 3-5 раз больший при оборотах 15 000-19 000 в минуту, разгоняться быстрее и эффективнее тормозить, используя энергию замедления в зарядку батареи.

Внутренняя конструкция электрического авто

Большинство современных электрокаров имеет похожее устройство. Различаются они между собой мощностью батареи, количеством электромоторов, аэродинамикой и внутренним оснащением.

 Основными элементами конструкции электромобиля являются:

1. Аккумуляторная батарея.
2. Электродвигатель.
3. Трансмиссия.
4. Бортовое зарядное устройство.
5. Инвертор.
6. Преобразователь постоянного тока.
7. Электронная система управления.
8. Ходовая часть.

Батарея – главный компонент электромобиля. Она обеспечивает электричеством тяговый электромотор и аксессуары транспортного средства. В современных электрокарах она расположена в подпольном пространстве. Преимуществом такого размещения является низкий центр тяжести и освобождение полезного пространства в салоне и багажнике.

Батарея состоит из ячеек, каждая из которых содержит несколько десятков обычных бытовых литий-ионных батареек типа ААА. Такое решение позволяет быстрее охлаждать быстро нагревающиеся элементы. Система охлаждения имеет множественную сеть каналов, заполненных гликолевым хладагентом, контур движения которого связан с компактными радиаторами в передних воздухозаборниках. По этой причине большинство электромобилей имеют совершенно гладкий обтекаемый профиль. Ёмкость современных батарей в зависимости от класса электромобиля составляет от 40 до 100 кВт.ч, что позволяет проезжать от 150 до 400 км на одном заряде.

Порт зарядки позволяет электромобилю подключаться к внешнему источнику питания для зарядки тягового аккумулятора. На сегодня существует около 5 типов портов зарядных устройств. Производители стараются использовать наиболее популярный тип порта для большего охвата рынка.

Новость: Китайский электрокар взорвался во время зарядки

Преобразователь постоянного тока в переменный

Это устройство под названием инвертор преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность переменного тока низкого напряжения, необходимую для работы электромоторов, аксессуаров автомобиля и зарядки вспомогательной батареи.

Электрический двигатель

Используя мощность от тягового аккумулятора, двигатель приводит в движение колеса автомобиля. В некоторых транспортных средствах используются мотор-генераторы, которые выполняют функции привода и регенерации.

Классический электродвигатель состоит из токопроводящей обмотки статора и вращающегося ротора, который приводится в движение магнитным полем статора и передаёт крутящий колёсам. Существует два типа электродвигателей: синхронный, в котором магнитное поле вращается одновременно с ротором и асинхронный, в котором магнитное поле вращается быстрее ротора.

Асинхронный мотор изменяет скорость вращения в зависимости от частоты переменного тока простым нажатием на педаль акселератора. Это позволяет получить при желании максимальный крутящий момент для разгона с места.

Современные электрокары в зависимости от мощности батареи и двигателей способны разгоняться с места до 100 км/ч за 5-7 секунд, что сопоставимо с разгоном автомобиля с мотором мощностью 250-350 л.с. Но самый быстрый в мире серийный электрокар Rimac C_Two способен преодолевать «сотню» за 1,85 секунды, быстрее некоторых 12-цилиндровых 6-литровых суперкаров!

Неоспоримым преимуществом электрокаров является также то, что крутящий момент вращения электромотора линейно передаётся напрямую колёсам.  В то время, как двигатель внутреннего сгорания преобразует поступательные движения поршней во вращение коленчатого вала и далее через систему шестерен и фрикционов трансмиссии ведущим колёсам. Для преодоления такой «полосы препятствий» автомобилю требуется больше мощности, а значит – больше топлива и объёма двигателя.

Бортовое зарядное устройство принимает входящую электроэнергию переменного тока, подаваемую через порт зарядки, и преобразует ее в мощность постоянного тока для зарядки тягового аккумулятора. Он также обменивается данными с зарядным оборудованием и отслеживает характеристики аккумулятора, такие как напряжение, ток, температуру и состояние заряда, во время зарядки аккумулятора.

Контроллер силовой электроники: этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой тяговым аккумулятором, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Система охлаждения поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов. В холодное время года избыточное тепло батареи может отводиться в салон электромобиля. По этой причине в современных электрокарах отсутствует традиционная печка.

Трансмиссия электромобиля

В традиционном понимании в электрокарах отсутствует коробка передач и карданный привод колёс, поскольку электромотор работает эффективно в любом диапазоне скоростей. Поэтому у большинства электромобилей установлена односкоростная коробка, расположенная рядом с инвертором. Это позволяет включать режим заднего хода, меняя всего лишь фазы, а также направлять энергию торможения в заряд батареи.

Значительным преимуществом электродвигателя и одноступенчатой коробки является то, что можно использовать «свободный» дифференциал. И в случае пробуксовки одного из ведущих колёс, мгновенно отбирать мощность в одной из полуосей привода, уменьшая его проскальзывание.

Ходовая часть

Система подвесок в электрокарах традиционна и часто может быть заимствована у обычных автомобилей. Главное отличие подвески электрокаров в том, что эластокинематика вынуждена справляться с большим весом, в то время, как лучшая развесовка по осям позволяет инженерам точнее настраивать управляемость, чтобы справиться с инерционностью тяжёлого кузова.

Тормозная система электромобиля устроена хитрее обычной. Традиционные автомобили могут эффективно замедляться при нажатии на педаль тормоза, а энергия торможения направляется на нагрев тормозных колодок и дисков. В электромобилях электромотор может использоваться в качестве генератора для зарядки батареи. При сбросе педали акселератора электроника распознает замедление вращения магнитного поля относительно ротора и замедляет автомобиль. При этом педаль тормоза может использоваться лишь для полной остановки электрокара. Благодаря этому срок службы тормозных механизмов увеличивается в среднем в три раза.  

Новость: Tesla выпустит бюджетный электрокар в течение трех лет

Преимущества

1. Высокая эффективность.
2. Низкая стоимость энергии.
3. Больше пространства в салоне и багажнике.
4. Выше мощность и крутящий момент, лучше динамические показатели.
5. Электродвигатели не нуждаются в принудительном охлаждении
6. Более эффективное торможение электродвигателем в режиме рекуперации. Меньше износ тормозных колодок.
7. Электрический двигатель и трансмиссия практически не нуждаются в обслуживании.
8. Лучшая устойчивость на дороге благодаря низкому центру тяжести.

Недостатки

1.     Высокая зависимость от источников питания и завязанный на это запас хода.
2.     Слаборазвитая инфраструктура общественных зарядных станций
3.     Более высокая стоимость по сравнению с автомобилями-одноклассниками.

Читайте также: Выгоднее ли производить электромобили, чем автомобили с ДВС?

Перспективы электромобилей

Вместе с тем современная автоиндустрия демонстрирует нам, что почти все автопроизводители освоили выпуск электрокаров. С каждым годом создаются более ёмкие и мощные батареи. Некоторые производители используют узлы и агрегаты существующих автомобилей, а кто-то, например, как VW Group или Tesla, разрабатывает собственные платформы исключительно для электромобилей будущего.

Благодаря электромобилям, современные технологии позволяют полностью перейти в режим автономного вождения. Уже сегодня электромобиль стал не просто средством передвижения, а мобильным устройством в широком смысле слова с выходом в интернет. Он может обновлять программное обеспечение дистанционно, а заезжать на сервис лишь для сезонной замены покрышек. 

Устройство электромобиля. Технические отличия от обычного автомобиля » Эксплуатация электромобиля в России

24 января 2019 в 06:37

Сейчас электромобилестроение развивается огромными темпами (особенно внесла вклад в эту тему компания Tesla Motors, запустив в серийное производство свои имеющие оглушительный успех электрокары и заставив таким образом шевелиться конкурентов). Инженеры частенько балуют нас особенными схемами работы электрокаров, например, оборудуя машины двумя электродвигателями или изобретая новые гибридные силовые установки. В этой статье я опишу устройство электромобиля и то, чем средний современный электромобиль технически отличается от классических авто с ДВС.

Напомню, из каких частей состоит любой автомобиль:

• двигатель, который создает механическую энергию, приводящую в конечном итоге в движение транспортное средство;
• кузов, к которому крепятся все элементы конструкции;
• шасси, основной задачей элементов которого является передача крутящего момента с двигателя на колеса;
• электрооборудование, которое пронизывает весь автомобиль: тут и стартер, и подогрев, и свет и множество других вещей, в зависимости от комплектации.

Пройдемся по каждой из них и выясним, почему электрокары такие особенные.

В электромобиле он электрический. В нем нет коленвала, поршней, камер сгорания, клапанов и много чего еще, что есть в двигателях внутреннего сгорания. За то есть статор, внутри которого благодаря электромагнитной силе вращается ротор. Подробнее об электродвигателе электромобиля можно прочесть здесь. Немаловажной особенностью электродвигателя является возможность не только производить вращательную энергию, но и создавать ток для заряда батареи, то есть работать в режиме генератора.

Это основной принцип так называемой рекуперации: грубо говоря, при нажатии на педаль газа электродвигатель вращает колеса, и энергия батареи тратится, а если педаль отпустить, на движущейся машине уже колеса будут вращать вал двигателя, создавая в обмотке напряжение и генерируя ток, заряжающий батарею.

Благодаря простоте и почти полному отсутствию трущихся частей в электромоторе (кроме подшипников), в отличие от ДВС, ресурс его намного превышает ресурс классического бензинового или дизельного двигателя.

Кузов электромобиля отличается наличием отсека для аккумуляторной батареи (чаще всего располагающейся в днище автомобиля). При этом благодаря трансмиссии, занимающей в электрокаре значительно меньший объем, чем в обычном авто, водителю и пассажирам, электрической машины доступно больше пространства в салоне при тех же внешних габаритах.

Шасси состоит в свою очередь из ходовой части, механизмов управления и трансмисси. Ходовая часть электромобиля, включающая мосты, подвеску и колеса, не имеет принципиальных отличий от ходовой привычных нам авто. О рулевом управлении и тормозной системе так же сказать особо нечего, кроме того, что благодаря существенному торможению двигателем (как раз когда происходит рекуперация), тормозные колодки и диски электромобиля изнашиваются значительно меньше. Главное же отличие шасси электрического от шасси классического авто кроется в трансмиссии. Конкретно — в коробке передач. В электрокаре её нет :). Вместо нее устанавливается очень простой понижающий редуктор (в котором практически нечему ломаться), имеющий огромный ресурс по сравнению даже с механическими коробками передач, не говоря уже об автоматических коробках и вариаторах. Сцепление, соответственно, тоже отсутствует.

Электрическое оборудование электромобиля имеет значительные отличия от электрооборудования автомобиля, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. Отличия эти касаются электрооборудования мотора; в салоне всё примерно одинаково. В электромобиле отсутствует стартер и нет системы зажигания рабочей смеси, за то там есть аккумуляторная батарея, инвертор (согласующий токи подаваемый от батареи в электродвигатель и генерируемый электродвигателем во время рекуперации), а также модулем, питающим батарею во время зарядки и рекуперации и двигатель через инвертор во время ускорения. Подробнее об аккумуляторной батарее для электромобиля можно прочесть тут. Еще в электромобиле отсутствует система охлаждения двигателя, но часто присутствует система контроля температуры батареи (с подогревом или охлаждением) и электрическая печка.

Посмотрите это видео, которое показывает устройство электромобиля на примере Tesla Model S.

О том, какие бывают электромобили и гибриды, я написал в Часто Задаваемых Вопросах. Гибридами они называются за то, что имеют и электродвигатель, и двигатель внутреннего сгорания в своей силовой установке. Соответственно, механизмы их значительно сложнее, так как включают в себя системы, необходимые для передачи крутящего момента и работы обоих моторов.

Типы электромобилей и принципы работы

Типы электромобилей

Различные типы электромобилей постоянно меняются и разрабатываются, предоставляя пользователям и потенциальным пользователям выбор. Сегодня мир все больше знаком с терминами BEV, HEV, PHEV и FCEV. Как работает электромобиль? Принцип работы электромобиля зависит от его типа. В этой статье кратко обсуждаются типы и принципы работы электромобилей или транспортных средств, продаваемых сегодня в мире и Индонезии.

Электромобиль — это транспортное средство, которое полностью или частично приводится в движение электродвигателями, использующими энергию, хранящуюся в перезаряжаемых батареях. Первые практические электрические автомобили были произведены в 1880-х годах. Электромобили были популярны в конце 19-начале 20 века. Инновации и передовые разработки в области двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и массовое производство более дешевых бензиновых автомобилей привели к сокращению использования электромобилей.

———————————————

Развитие технологий накопления энергии, особенно технологии аккумуляторов, делает электромобили снова популярными в настоящее время. Так как же на самом деле работает электромобиль?

Как работает электромобиль? – Общие

При нажатии на педаль автомобиля:

• Контроллер берет и регулирует электроэнергию от аккумуляторов и инверторов
• При настроенном контроллере инвертор посылает определенное количество электроэнергии двигателю (в зависимости от силы нажатия на педаль)
• Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую (вращение)
• Вращение ротора двигателя приводит во вращение трансмиссию, так что колеса поворачиваются, а затем автомобиль движется.

Примечание. Описанный выше принцип работы относится к аккумуляторному электромобилю (BEV).

——————————————

Типы электромобилей

Существует 4 (четыре) типа электромобилей со следующим описанием:

• Аккумуляторный электромобиль (БЭВ)
• Гибрид
  • Гибридный электромобиль (HEV)
  • Подключаемый гибридный электромобиль (PHEV)
• Электромобиль на топливных элементах (FCEV)

Вкратце системную архитектуру четырех типов электромобилей выше можно увидеть на следующем рисунке:

Более подробное объяснение вы можете прочитать ниже.

——————————————

Аккумулятор для электромобиля (BEV)

Аккумуляторный электромобиль (BEV), также называемый полностью электрическим транспортным средством (AEV), полностью работает на аккумуляторе и электрической трансмиссии. Электромобили этого типа не имеют ДВС. Электричество хранится в большом аккумуляторном блоке, который заряжается при подключении к электросети. Аккумуляторная батарея, в свою очередь, обеспечивает питание одного или нескольких электродвигателей для запуска электромобиля.

Архитектура и основные компоненты

Компоненты BEV

• Электродвигатель
• Инвертор
• Аккумулятор
• Модуль управления
• Привод

Принципы работы BEV

• Преобразование энергии от батареи постоянного тока в переменный ток для электродвигателя
• Педаль акселератора посылает сигнал контроллеру, который регулирует скорость автомобиля, изменяя частоту переменного тока от инвертора к двигателю
• Мотор подключается и крутит колеса через шестерню
• Когда нажимаются тормоза или электромобиль замедляется, двигатель становится генератором переменного тока и вырабатывает энергию, которая возвращается к аккумулятору

Примеры BEV

Volkswagen e-Golf, Tesla Model 3, BMW i3, Chevy Bolt, Chevy Spark, Nissan LEAF, Ford Focus Electric, Hyundai Ioniq, Karma Revera, Kia Soul, Mitsubishi i-MiEV, Тесла Х, Тойота Рав4.

——————————————

Гибридный электромобиль (HEV)

Этот тип гибридных автомобилей часто называют стандартным гибридом или параллельным гибридом. HEV имеет как ДВС, так и электродвигатель. В электромобилях этого типа двигатель внутреннего сгорания получает энергию от топлива (бензина и других видов топлива), а двигатель получает электроэнергию от аккумуляторов. Бензиновый двигатель и электродвигатель одновременно вращают трансмиссию, приводящую в движение колеса.

Разница между HEV по сравнению с BEV и PHEV заключается в том, что батареи в HEV могут заряжаться только от ДВС, движения колес или их комбинации. Порт для зарядки отсутствует, поэтому аккумулятор нельзя заряжать вне системы, например, от электросети.

Архитектура и основные компоненты HEV

Компоненты HEV

• Двигатель
• Электродвигатель
• Аккумуляторный блок с контроллером и инвертором
• Топливный бак
• Модуль управления

Принцип работы HEV

• Имеет топливный бак, который подает бензин в двигатель, как в обычном автомобиле
• Также имеется комплект аккумуляторов, питающих электродвигатель
• И двигатель, и электродвигатель могут одновременно включать трансмиссию

Примеры  HEV

Honda Civic Hybrid, Toyota Prius Hybrid, Honda Civic Hybrid, Toyota Camry Hybrid.

——————————————

Гибридный электромобиль с подзарядкой от сети (PHEV)

PHEV — это тип гибридного транспортного средства, в котором есть как ДВС, так и двигатель, часто называемый Гибрид серии . Этот тип электромобилей предлагает выбор топлива. Электромобили этого типа питаются от обычного топлива (например, бензина) или альтернативного топлива (например, биодизеля) и от аккумуляторной батареи. Аккумулятор можно зарядить электричеством, подключив его к электрической розетке или зарядной станции для электромобилей (EVCS).

PHEV обычно может работать как минимум в двух режимах:

• Полностью электрический режим, в котором двигатель и аккумулятор обеспечивают всю энергию автомобиля
• Гибридный режим, в котором используется как электричество, так и бензин.

Некоторые PHEV могут проехать более 70 миль только на электричестве.

Архитектура и основные компоненты PHEV

Компоненты PHEV

• Электродвигатель
• Двигатель
• Инвертор
• Аккумулятор
• Топливный бак
• Модуль управления
• Зарядное устройство (для встроенной модели)

Принципы работы PHEV

PHEV обычно запускаются в полностью электрическом режиме и работают от электричества до тех пор, пока их аккумуляторная батарея не разрядится. Некоторые модели переключаются в гибридный режим, когда достигают крейсерской скорости на шоссе, обычно выше 60 или 70 миль в час. Как только аккумулятор разряжается, двигатель берет на себя управление, и автомобиль работает как обычный гибрид без подзарядки.

Помимо подключения к внешнему источнику электроэнергии, батареи PHEV можно заряжать от двигателя внутреннего сгорания или рекуперативного торможения. Во время торможения электродвигатель работает как генератор, используя энергию для зарядки аккумулятора. Электродвигатель дополняет мощность двигателя; в результате можно использовать двигатели меньшего размера, что повышает эффективность использования топлива без ущерба для производительности.

Примеры PHEV

Porsche Cayenne S E-Hybrid, Chevy Volt, Chrysler Pacifica, Ford C-Max Energi, Ford Fusion Energi, Mercedes C350e, Mercedes S550e, Mercedes GLE550e, Mini Cooper3 SE Countryman, Audi E-Tron, BMW 330e, BMW i8, BMW X5 xdrive40e, Fiat 500e, Hyundai Sonata, Kia Optima, Porsche Panamera S E-hybrid, Volvo XC90 Т8.

——————————————

Электромобиль на топливных элементах (FCEV)

Электромобили на топливных элементах (FCEV), также известные как автомобили на топливных элементах (FCV) или Zero Emission Транспортные средства – это типы электромобилей, в которых используется «технология топливных элементов» для выработки электроэнергии, необходимой для работы транспортного средства. В этом типе транспортных средств химическая энергия топлива преобразуется непосредственно в электрическую энергию.

Архитектура и основные компоненты FCEV

Компоненты FCEV

• Электродвигатель
• Блок топливных элементов
• Резервуар для хранения водорода
• Аккумулятор с преобразователем и контроллером

Принципы работы FCEV

Принцип работы электромобиля на топливных элементах отличается от принципа работы электромобиля с подключаемым модулем. Этот тип электромобилей связан с тем, что FCEV вырабатывает электричество, необходимое для запуска этого транспортного средства, на самом транспортном средстве.

Примеры FCEV

Toyota Mirai, Hyundai Tucson FCEV, Riversimple Rasa, Honda Clarity Fuel Cell, Hyundai Nexo.

——————————————

Свяжитесь с Omazaki Group , чтобы получить консультацию и спланировать установку EVCS в Индонезии для бытовых, коммерческих и промышленных целей, а также государственных EVCS. Для обучения, связанного с электромобилями (EV), загрузите полный список и каталог на сайте Omazaki Training.

Похожие статьи :

• Компоненты и функции электромобиля
• Аккумуляторы для электромобилей и характеристики
• Зарядная станция для электромобилей (EVCS)
• Технология беспроводных зарядных станций для электромобилей (WEVCS)

Ссылки:

• https://www.caa.ca/electric-vehicles/types-of-electric-vehicles/#bev
• https://en. wikipedia.org/wiki/Электромобиль
• https://www.seai.ie/technologies/electric-vehicles/what-is-an-electric-vehicle/types-of-electric-vehicle/
• https://www.evgo.com/why-evs/types-of-electric-vehicles/
• http://www.ieahav.org/about-the-technologies/plug-in-hybrid-electric-vehicles/
• Кеннет Барнетт — Гибридный автомобиль: взгляд на будущее автомобилей
• https://www.conserve-energy-future.com/howelectriccarswork.php
• https://www.pkw-label.de/alternative-antriebe/elektrofahrzeuge-bevphevreev
• https://www.elektromobilitaet.nrw/infos/e-auto/?L=0

Как работают электромобили?

Электромобили: как они работают?

Электромобили работают по принципу преобразования электрической энергии в механическую, которая затем используется для получения кинетической энергии и обеспечения движения транспортного средства. Электромобили оснащены электродвигателем вместо обычного топливного двигателя. Таким образом, электрическая энергия заменяет традиционное топливо (бензин/дизель). Электродвигатель преобразует электрический заряд в механическую энергию.

Скажем так, автомобиль, работающий на обычном топливе (бензин/дизель), состоит из основных компонентов, таких как двигатель, трансмиссия, топливный бак и т. д. Теперь, что касается электромобиля, двигатель заменяется электродвигателем. а топливный бак заменен аккумуляторной батареей. Трансмиссия осталась прежней, хотя у электромобилей более простое расположение передач.

Обратитесь к пунктам ниже, чтобы понять, как работает электромобиль.

• Аккумулятор накапливает электроэнергию, когда вы заряжаете аккумулятор. Накопленная энергия используется для питания электродвигателя и других аксессуаров/компонентов.

• Контроллер управляет подачей электроэнергии на двигатель.

• Контроллер модулирует поток электроэнергии в зависимости от сигналов, полученных от педали акселератора.

• Электродвигатель получает энергию от аккумулятора и преобразует ее в механическую энергию.

• Трансмиссия передает механическую энергию двигателя на привод колес.

• Некоторые электромобили производят энергию рекуперативного торможения. Энергия, вырабатываемая при торможении или замедлении автомобиля, возвращается в аккумуляторную батарею.

• Аккумулятор можно заряжать через зарядный порт. Встроенное зарядное устройство преобразует переменный ток (переменный ток) в постоянный (постоянный ток).

• Аккумулятор можно зарядить, подключив внешний источник питания к зарядному порту автомобиля.

• Электромобиль также оснащен вспомогательной аккумуляторной батареей для питания аксессуаров и другого оборудования автомобиля.

• Вспомогательная батарея заряжается через преобразователь постоянного тока в постоянный, который преобразует ток высокого напряжения от аккумуляторной батареи в ток низкого напряжения.

Как работает двигатель электромобиля?

Как упоминалось ранее, в электромобилях роль двигателя выполняет электродвигатель. Как правило, производители автомобилей используют двигатели переменного тока в электромобилях, что означает, что двигатель работает на переменном токе (AC).

Следующие пункты объясняют рабочий механизм электродвигателя.

• Когда вы нажимаете педаль акселератора, контроллер силовой электроники (PEC) управляет подачей электроэнергии на двигатель.

• Величина тока, необходимая для работы двигателя, зависит от нажатия на педаль акселератора.

• Как только двигатель получает питание, роторы начинают вращаться и производить механическую энергию.

• Механическая энергия, вырабатываемая двигателем, приводит в движение шестерни или трансмиссию.

• Трансмиссия передает механическую энергию на колеса, которые двигают автомобиль вперед.

Проще говоря, подобно двигателю, электродвигатель является сердцем электрической трансмиссии. Он преобразует электрические сигналы в механическую энергию, которую трансмиссия использует для привода колес.

Как работает зарядка?

Электромобиль оснащен зарядным портом и бортовым зарядным устройством, которое преобразует переменный ток в постоянный. Зарядное устройство для полностью электрических транспортных средств поставляется с различными типами разъемов в зависимости от марки и емкости аккумулятора. Однако основной принцип зарядки экологичного автомобиля остается прежним.

Вы можете зарядить электромобиль, подключив его к внешнему источнику питания. Это может быть розетка в домашнем хозяйстве или специальная зарядная станция. Зарядка электромобилей дополнительно делится на три уровня в зависимости от мощности потока электрической энергии.

• Зарядка уровня 1: Это не что иное, как зарядка электромобиля через обычную 120-вольтовую розетку, которую можно найти в домашнем хозяйстве. Вы можете подключить зарядное устройство к розетке и оставить аккумулятор заряжаться на ночь.

• Зарядка уровня 2: Это наиболее распространенный тип общественных зарядных станций. Вы даже можете установить зарядную станцию ​​уровня 2 у себя дома, если производитель автомобиля предоставит вам такую ​​возможность. Он использует розетку на 240 вольт. Время зарядки сокращается по сравнению с зарядкой 120 вольт.

• Зарядка уровня 3: В этой системе используются быстрые зарядные устройства или быстрые зарядные устройства постоянного тока. Как правило, производители электромобилей устанавливают станции быстрой зарядки в стратегически важных местах, и вам, возможно, придется платить за использование таких зарядных станций. Благодаря электричеству постоянного тока скорость зарядки высокая (обычно чуть более часа для полной зарядки) с помощью быстрых зарядных устройств. Однако ваш электромобиль должен быть совместим с быстрой зарядкой, чтобы использовать зарядку уровня 3.

Зарядка электромобиля аналогична зарядке смартфона. Все, что вам нужно сделать, это подключить автомобиль с питанием от аккумулятора к внешнему источнику питания с помощью кабеля, предоставленного производителем автомобиля.

Основные характеристики и компоненты полностью электрического автомобиля

Теперь вы поняли принцип работы электромобиля. Далее давайте прольем свет на ключевые функции и компоненты электромобиля. Прежде чем раскрыть ключевые особенности, давайте рассмотрим некоторые из важнейших компонентов автомобиля с батарейным питанием.

• Аккумуляторный блок: Он накапливает электроэнергию, которая используется электродвигателем автомобиля и другими компонентами.

• Электродвигатель: Это сердце электрической трансмиссии, поскольку он преобразует электрическую энергию, полученную от аккумуляторной батареи, в механическую энергию. Двигатель соединен с трансмиссией, которая приводит в движение колеса.

• Трансмиссия: Широко известная как коробка передач, она передает механическую энергию от двигателя к колесам. В электромобилях трансмиссия автоматическая, а расположение передач простое по сравнению с обычными автомобилями.

• Контроллер силовой электроники (PEC): Это контроллер, который управляет потоком электроэнергии, подаваемой аккумуляторной батареей. В свою очередь, он управляет мощностью и крутящим моментом, создаваемым электродвигателем.

• Система охлаждения: Система охлаждения электромобиля аналогична радиатору обычного автомобиля. Система охлаждения помогает поддерживать оптимальную рабочую температуру аккумуляторной батареи, электродвигателя, регулятора мощности и других компонентов трансмиссии.

• Вспомогательная батарея: Подобно автомобилям с бензиновым/дизельным двигателем, электромобиль оснащен 12-вольтовой батареей для питания фар, звукового сигнала, аксессуаров и других компонентов автомобиля. Аккумулятор питается от энергии, хранящейся в основном аккумуляторном блоке.

• Преобразователь постоянного тока в постоянный: Он преобразует электрический ток высокого напряжения от аккумуляторной батареи в ток низкого напряжения для подзарядки вспомогательной батареи. Преобразователь также используется для питания некоторых аксессуаров/компонентов автомобиля.

• Бортовая система зарядки: Преобразует электричество переменного тока, подаваемое через зарядный порт, в электричество постоянного тока для зарядки аккумуляторной батареи. Он также отслеживает различные параметры, связанные с аккумулятором, такие как напряжение, температура, скорость зарядки, ток и т. д.

• Порт зарядки: Это порт, через который вы можете подключить электромобиль к внешнему источнику питания для подзарядки аккумулятора. пакет.

Ниже приведены некоторые ключевые характеристики электромобиля.

• Нулевой уровень выбросов: В отличие от своих обычных аналогов, полностью электрические автомобили производят нулевой уровень выбросов благодаря электрической энергии. Электромобили не выделяют токсичных газов и, в свою очередь, помогают снизить быстрорастущее загрязнение воздуха автомобильными выбросами.

• Низкие затраты на техническое обслуживание: Первоначальные инвестиции в приобретение электромобиля высоки по сравнению с обычным автомобилем. Но в долгосрочной перспективе стоимость обслуживания электромобиля намного доступнее из-за меньшего количества механических частей. Кроме того, эксплуатационные расходы электромобиля низки из-за электроэнергии, которая стоит меньше, чем обычное топливо.

• Бесшумность в работе: Поскольку в электромобилях отсутствуют двигатели внутреннего сгорания, в них очень мало механических компонентов. Следовательно, они бесшумны, когда вы едете, и это помогает снизить шумовое загрязнение, особенно в мегаполисах.

• Плавное вождение. Опять же, при отсутствии двигателя внутреннего сгорания меньше движущихся частей. Следовательно, вы не чувствуете никаких вибраций в салоне, а общее впечатление от вождения лучше, если сравнивать электромобиль с бензиновым автомобилем.

• Простота в управлении: Автомобили с батарейным питанием просты в управлении, поскольку они не имеют сцепления и не требуют ручного переключения передач. Все, что вам нужно сделать, это нажать на педаль газа и ехать. Легко сосредоточиться на дороге без шума, чего нельзя сказать о бензиновых/дизельных автомобилях.

Часто задаваемые вопросы

Ниже приведены некоторые часто задаваемые вопросы об автомобилях с аккумуляторными батареями.

Имеют ли электромобили простые рабочие механизмы по сравнению с бензиновыми/дизельными автомобилями?

Да, электромобили более просты в эксплуатации с очень небольшим количеством механических компонентов. Электромобиль прост в обслуживании, поскольку в нем меньше движущихся частей.

Будет ли заряжаться аккумулятор во время вождения электромобиля?

Нет, аккумулятор не будет заряжаться, пока вы едете на электромобиле. Однако некоторые электродвигатели производят рекуперативную энергию торможения во время торможения/замедления, которая возвращается в аккумуляторную батарею.