Схема электромобиля. Устройство и принцип работы электромобиля: ключевые компоненты и особенности конструкции

alexxlabСхем
Как устроен современный электромобиль. Из каких основных компонентов он состоит. Какие преимущества дает электрическая силовая установка. Как работает система рекуперативного торможения. Какие типы аккумуляторов используются в электромобилях.

Содержание

Ключевые компоненты электромобиля

Современный электромобиль состоит из нескольких основных компонентов:

  • Электродвигатель
  • Аккумуляторная батарея
  • Инвертор
  • Контроллер двигателя
  • Зарядное устройство
  • Трансмиссия

Рассмотрим подробнее каждый из этих ключевых элементов и их роль в работе электромобиля.

Электродвигатель — сердце электромобиля

Электродвигатель является главным компонентом силовой установки электромобиля. Он преобразует электрическую энергию в механическую, приводя автомобиль в движение. Какие преимущества дает использование электродвигателя по сравнению с двигателем внутреннего сгорания?

  • Высокий КПД (до 90-95% против 25-35% у ДВС)
  • Максимальный крутящий момент доступен с нуля оборотов
  • Отсутствие необходимости в коробке передач
  • Компактные размеры и низкий вес
  • Простота конструкции и высокая надежность

В электромобилях чаще всего используются синхронные электродвигатели на постоянных магнитах или асинхронные электродвигатели переменного тока. Мощность электродвигателей в современных моделях достигает 300-400 кВт и более.


Аккумуляторная батарея — источник энергии

Аккумуляторная батарея служит источником энергии для электродвигателя и всех бортовых систем электромобиля. От ее характеристик во многом зависит запас хода и динамика автомобиля. Какие типы аккумуляторов применяются в современных электромобилях?

  • Литий-ионные (наиболее распространены)
  • Литий-полимерные
  • Литий-железо-фосфатные (LFP)
  • Никель-металл-гидридные (устаревающая технология)

Емкость батарей в массовых моделях электромобилей составляет 40-100 кВт*ч. Это обеспечивает запас хода 300-500 км на одном заряде. В премиальных моделях емкость может достигать 200 кВт*ч и более.

Инвертор — преобразователь тока

Инвертор выполняет важную функцию преобразования постоянного тока от аккумуляторной батареи в переменный ток для питания электродвигателя. Как работает инвертор в электромобиле?

  • Преобразует постоянный ток в переменный с нужными параметрами
  • Регулирует частоту и напряжение для управления скоростью вращения двигателя
  • Обеспечивает рекуперацию энергии при торможении
  • Защищает электродвигатель от перегрузок

Современные инверторы имеют высокий КПД (до 98%) и компактные размеры благодаря использованию силовой электроники на основе карбида кремния.


Контроллер двигателя — электронный «мозг»

Контроллер двигателя управляет работой электродвигателя и других компонентов силовой установки электромобиля. Какие функции он выполняет?

  • Регулирует крутящий момент и скорость вращения двигателя
  • Обеспечивает плавный разгон и торможение
  • Управляет рекуперативным торможением
  • Оптимизирует расход энергии
  • Обеспечивает защиту от перегрузок

Контроллер получает сигналы от различных датчиков и на их основе формирует управляющие воздействия для инвертора и других систем электромобиля.

Зарядное устройство — «заправочная станция» на борту

Зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторную батарею электромобиля от внешней электросети. Какие виды зарядных устройств используются?

  • Бортовые (встроенные в автомобиль)
  • Внешние стационарные
  • Портативные мобильные

Мощность бортовых зарядных устройств обычно составляет 3-22 кВт. Время полной зарядки от бытовой сети может достигать 8-10 часов. Быстрые зарядные станции постоянного тока позволяют зарядить батарею на 80% за 30-40 минут.


Трансмиссия электромобиля

Трансмиссия электромобиля значительно проще, чем у автомобилей с ДВС. Какие особенности имеет трансмиссия электромобиля?

  • Отсутствие многоступенчатой коробки передач
  • Одноступенчатый редуктор для согласования оборотов двигателя и колес
  • Возможность прямого привода колес от электродвигателей (мотор-колеса)
  • Простая конструкция дифференциала

Простота трансмиссии повышает надежность и снижает потери энергии при передаче крутящего момента от двигателя к колесам.

Система рекуперативного торможения

Важной особенностью электромобилей является наличие системы рекуперативного торможения. Как она работает?

  • При замедлении электродвигатель работает в режиме генератора
  • Кинетическая энергия автомобиля преобразуется в электрическую
  • Выработанная энергия заряжает аккумуляторную батарею
  • Снижается нагрузка на механические тормоза

Рекуперативное торможение позволяет повысить запас хода электромобиля на 10-15%, особенно при движении в городском цикле.

Преимущества электрической силовой установки

Использование электрической силовой установки дает ряд важных преимуществ по сравнению с традиционными автомобилями:


  • Высокая энергоэффективность
  • Низкие эксплуатационные расходы
  • Экологичность (нулевые локальные выбросы)
  • Тихая работа
  • Высокая динамика разгона
  • Простота конструкции и обслуживания

Эти преимущества обеспечивают растущую популярность электромобилей и постепенный переход автопроизводителей на электрические силовые установки.

Особенности компоновки электромобиля

Конструкция электромобиля имеет ряд особенностей по сравнению с автомобилями с ДВС:

  • Отсутствие массивного двигателя в передней части — больше пространства для пассажиров
  • Аккумуляторная батарея размещается в днище — низкий центр тяжести
  • Компактные электродвигатели могут размещаться на осях или в колесах
  • Нет необходимости в объемных системах выпуска и охлаждения
  • Упрощенная система отопления и кондиционирования

Такая компоновка позволяет оптимизировать внутреннее пространство и улучшить управляемость электромобиля.

Перспективы развития технологий электромобилей

Технологии электромобилей активно развиваются. Какие направления являются наиболее перспективными?


  • Увеличение емкости и снижение стоимости аккумуляторов
  • Развитие технологий быстрой зарядки
  • Повышение эффективности электродвигателей и силовой электроники
  • Создание твердотельных аккумуляторов
  • Внедрение беспроводных систем зарядки
  • Интеграция солнечных панелей в кузов

Развитие этих технологий позволит существенно улучшить характеристики электромобилей и сделать их более доступными для массового потребителя.


Принцип работы и устройство электромобиля

Электромобили двигаются под действием электричества, которое первоначально попадает к ним из обычной домашней электросети и запасается в автомобильных перезаряжаемых аккумуляторах.

Такому автомобилю не нужна коробка передач, применяемая в двигателях внутреннего сгорания. Потому что вал электродвигателя здесь присоединен прямо к колесу. Электричество питает мотор, и мотор крутит колесо, которое двигает машину. Сейчас сделаны опытные электромобили с одноразовым запасом энергии на борту, достаточным для 130-мильного пробега. Эти автомобили намного меньше загрязняют окружающую среду и работают значительно тише, чем автомобили, «кушающие» бензин. Пожалуй, главным недостатком электромобиля является то, что ему требуется шесть часов на полную зарядку аккумуляторов.

Автомобиль с автоматической коробкой передач

Если взглянуть на приборную панель электромобиля (рисунок выше), то видно, как просто сделан рычаг управления передачами, — по той причине, что в машине нет коробки передач.

Все, что должны показывать приборы на панели, это число оборотов в минуту двигателя, скорость автомобиля и уровень зарядки электрической батареи.

Каким образом электрическая энергия вращает колеса

Принципиальная схема электромобиля

Электромобиль движется под действием электрической энергии, которую он первоначально запасает в своих аккумуляторах (рисунок ниже). При движении автомобиля электрическая энергия приходит на электромагнитный разъем. Оттуда под управлением водителя и сигналов от датчиков энергия поступает на электродвигатели, которые крутят колеса и заставляют автомобиль двигаться.

Подзарядка «севших» аккумуляторов электромобиля

Схема заряда аккумуляторов электромобиля

Электро-зарядное устройство автомобиля нужно для того, чтобы бортовые аккумуляторы накопили новую электрическую энергию взамен истраченной на движение автомобиля. Устройство получает энергию для зарядки через обычную электро-розетку, какие стоят в жилых домах.

Энергия передается прямо на колеса

Мощный постоянный магнит, находящийся внутри электродвигателя, позволяет вращать колесо без ведущего вала и шестеренок, применяемых в обычных автомобилях. Поэтому в электромобиле нет дифференциала, передаточных устройств с шестеренками и коробки передач. Энергия там идет от электродвигателя прямо на колеса.

В модели электромобиля «Дестини 2000» (Destiny 2000) сочетается применение солнечных панелей и аккумуляторов с кузовом из стекловолокна.

Схемы управления электромобилем или электромобиль своими руками

Все чаще мировые автопроизводители обращают свое внимание на автомобили с электрическим приводом. Если раньше это были лишь небольшие городские авто, то сейчас на электрическом приводе строятся настоящие суперкары с несколькими сотнями «электрических» лошадиных сил под капотом. В статье рассмотрим основные принципы управления и устройства электромобиля.

Основой для всех электромобилей служат аккумуляторные батареи (батареи устанавливаются даже в машинах с гибридным приводом) и электрический двигатель. Естественно, что для управления современными электронными системами необходим микроконтроллер, который в зависимости от сигналов задания и управления регулирует скорость вращения электродвигателя. Для задания скорости автомобиля с электрическим приводом, в простейшем случае применяется потенциометр.

К электрической части машины также предъявляются определенные требования. Во-первых, это мощность и количество приводных электродвигателей. Здесь возможно несколько вариантов реализации. Самая простая схема – один электродвигатель мощностью в 5…10 кВт. Самый сложный вариант – по одному электродвигатели на каждое колесо. Подобная конструкция уже давно применяется на самосвалах большой грузоподъемности. Во-вторых, исходя из применяемого количества электродвигателей и с учетом потребляемой ими мощности, необходимо выбрать количество аккумуляторных батарей. При этом стоит учитывать, что чем больше батарей будет установлено в автомобиль, тем тяжелее он окажется, что отрицательно скажется на динамике и дальности езды автомобиля. При чересчур малом заряде аккумуляторов дальность поездок также будет ограничена.

Некоторые умельцы переделывают уже серийные авто с двигателем внутреннего сгорания и устанавливают в них электродвигатели. Сделать электромобиль своими руками, пусть и не с самыми выдающимися характеристиками, под силу каждому. Сейчас же попробуем разобрать, наверное, самую сложную часть электромобиля — систему управления на микроконтроллере.

Возможность управления электромобилем – основная задача, которую обеспечивает микроконтроллер. Если электродвигатель напрямую подключить к электродвигателю, то он будет вращаться практически на максимальных оборотах (скорость вращения определяется нагрузкой). Вариант с реостатным управлением электромобилем (аналогичная технология применяется в городском электрифицированном транспорте старых образцов) рассматривать не будем, так как потери в этом случае слишком велики.

Лучшим вариантом для управления скоростью вращения электромобиля, сделанного своими руками, будет управление с помощью изменения напряжения питания электродвигателя. Для этого необходимо собрать достаточно простую схему на базе микроконтроллера.

Помимо микроконтроллера схема содержит импульсный генератор для задания частоты вращения, переменный резистор и силовую часть (формирует напряжение на электродвигателе).

Выше приведены две принципиальные схемы системы управления электромобилем. Принципы действия этих схем похожи, однако построены они на различной элементной базе. Если нет желания изготавливать схему самостоятельно, то возможно купить уже готовый преобразователь.


Всего комментариев: 0

Как сделать электромобиль своими руками » общая и электрическая схема электромобиля.

Давайте посмотрим и разберём общую электрическую схему электрического автомобиля. После чего у Вас появятся обобщённые представления, что к чему и куда именно двигаться в этом плане. Итак, электрика электромобиля состоит из нескольких принципиально важных частей. Это — электропитающий элемент (аккумуляторная батарея), электрический двигатель постоянного тока, блок управления работой двигателя (контроллер), потенциометр (реостат, реагирующий на нажатие педали газа и тормоза). Каждая из этих частей имеет важное принципиальное значение. Каждая часть должна быть правильно подобрана и должным образом настроена. От этого зависит работа электромобиля в целом. Это даст возможность ответить на вопрос — как сделать электромобиль правильно.

 

Поскольку общая мощность электрической системы (в первую очередь электродвигателя) для электромобиля лежит в пределах 5-10кВт, а то и больше, то будем исходить из этих данных. Электромотор выбираем под эту мощность. От напряжения питания мотора зависит конкретная схема контроллера и количество аккумуляторных батарей (тип соединения их между собой). Учтите, что не следует идти по принципу — чем больше мощности электродвигатель поставляю, тем лучше и сильнее будет автомобиль. Появятся дополнительные проблемы с аккумуляторами. Выберите оптимальный вариант, опираясь на имеющуюся массу машины, необходимых технических характеристик, скорости, дальность езды на одном цикле заряда и т.д.

Как сделать электромобиль своими руками в плане механики, это уже дело творчества и электромеханических навыком мастера. А мы разберём наиболее сложные элементы в этой системе с точки зрения электрики. И этой частью есть контроллер. Почему? Да потому, что именно от него зависят тонкости работы всего электромобиля. Контроллер представляет собой электрическую (электронную) схему, основная задача которой заключается в управлением частоты вращение электродвигателя. Если напрямую подключить аккумулятор к электродвигателю, то мы получим максимальные его обороты без возможности управлять скоростью движения. Это не правильно и нехорошо. Если управление производит обычным мощным переменным резистором, то в этом случае «срезаемая» электроэнергия будет попросту теряться на тепло. Экономией здесь не пахнет.


Как же сделать электромобиль своими руками всё таки? Наиболее приемлемый вариант управления скоростью электромобиля является специальная схема контроллера. Схема состоит из маломощного переменного сопротивления, непосредственной схемы задания частоты вращения (импульсная схема) и силовой части, которая и подаёт на электродвигатель нужное количество электроэнергии. Силовая часть может быт состоять из мощных тиристоров, симисторов, биполярных или полевых транзисторов. Важно то, что всё схема контроллера должна правильно реагировать на измерения переменного сопротивления и плавно выдавать ту необходимую порцию энергии, которая будет подаваться на электрический тяговый двигатель электромобиля.

 

В этой статье, как вы видите, приведены две электрические принципиальные схемы контроллеров. Общий принцип действия у них похожий. Различие лишь в том, что одна собрана по более упрощённой схеме и на одно напряжение питания, а вторая более сложнее и имеет в своём составе иные электронные элементы. Если нет желания самому возиться и изобретать схемы, то можно приобрести уже готовый преобразователь, не мороча себе голову с самоделками.

P.S. Прежде чем приступать к созданию своего электромобиля для начала обязательно продумайте все свои пожелания, а именно — каким именно должен обладать параметрами ваш будущий девайс. Это Вам позволит значительно сэкономить время, силы и финансы.

Безреостатная схема управления электромобилей 1960-х годов на полупроводниковых управляемых вентилях — Часть 1 из 5: Общие сведения

В 1960-х годах появилась возможность несколько улучшить технико-экономические параметры электромобилей и тем самым расширить сферы эффективного их применения за счет использования импульсного метода регулирования тягового электродвигателя.

Процесс разгона электромобиля может быть разделен на два этапа. На первом этапе производится пуск тягового электродвигателя. На втором — разгон электромобиля осуществляется по тяговой характеристике электродвигателя, позволяющей, как известно, в определенных пределах получать автоматичность регулировки скорости.

Обычно пуск электродвигателя осуществляется посредством последовательного замыкания пусковых ступеней сопротивления в цепи обмоток электродвигателя. Поэтому при определении величины емкости аккумуляторной батареи, необходимой для обеспечения работы электромобиля, приходится дополнительно предусматривать энергию I2R, которая превращается в пусковых сопротивлениях в тепло.

Для уменьшения пусковых потерь применяют схемы, в которых искусственные скоростные характеристики получают как за счет изменения коэффициента возбуждения, так и за счет ступенчатого (в два раза) изменения напряжения, подаваемого на электродвигатель, путем пересоединения секции аккумуляторной батареи с последовательного на параллельное.

В качестве примера последовательно-параллельного переключения секций аккумуляторной батареи может служить электрическая схема управления электромобилями фирмы Smith.

При двухдвигательном приводе изменение скорости передвижения достигается также переключением двигателей с последовательного на параллельное соединение. В качестве примера схемы контакторного управления электромобилем может служить схема управления электромобиля НАМИ (рис. 1), в которой для получения промежуточной «экономической» скорости используется параллельно-последовательное соединение тяговых электродвигателей. При пуске используют три ступени пусковых сопротивлений.

Рис. 1. Принципиальная схема управления электромобилем НАМИ.

При нулевом положении контроллера подготавливается к включению цепь обмотки реле Cлк — замыкаются контакты C0. Цепь обмотки реле C0 не размыкается и на остальных позициях контроллера, поскольку она будет питаться через замкнувшийся контакт C0. В первом положении контроллера включается реле Cлк и соответственно в силовой цепи замыкается контакт Cлк и ток поступает через сопротивления R1, R2 и R3 в электрические двигатели, соединенные последовательно размыкающим контактом Cп. При втором положении контроллера контакт реле C1 замыкает сопротивление R1. При третьем положении контроллера включаются реле C2 и C3, контакты которых замыкают сопротивления R2 и R3. Это положение соответствует первой «экономической» скорости. При четвертом положении контроллера размыкается цепь обмотки реле C3 и включается реле Cп. Включение реле Cп приводит к размыканию размыкающего контакта и замыканию замыкающих контактов Cп. Благодаря этому происходит переключение двигателей с последовательного на параллельное соединение. При этом двигатели питаются через сопротивление R3. При пятом положении контроллера включается реле C3, замыкающее накоротко сопротивление R3. Это соответствует второй «экономической» скорости. При нажиме на педаль тормоза, связанную с тормозным переключателем ТП, двигатели отключаются от батареи, благодаря выключению реле Cлк. Одновременно реле Cп остается включенным и включается реле Cт. Благодаря этому оба двигателя замыкаются на общее тормозное сопротивление R4. Следует отметить, что во всех схемах, подобных схеме управления электромобилями НАМИ и электромобилями фирмы Smith, со ступенчатым пуском имеет место ступенчатый разгон с соответствующими бросками силы тока и момента. Поэтому на электроподвижном составе и на некоторых опытных моделях электромобилей, иногда применяли так называемый бесступенчатый пуск с помощью переменного угольного или проволочного сопротивления, плавно изменяемого при переводе рычага или педали командоаппарата. Однако хотя при применении бесступенчатого контроллера и обеспечивается плавность разгона, снимаются пики силы тока и момента, потери энергии в пусковом сопротивлении остаются.

Все части: 1 | 2 | 3 | 4 | 5

Продажа шиномонтажных стендов смотреть тут.

Полный привод, запас хода 500 км и зарядка за 18 минут: какими будут электромобили Hyundai

Hyundai Motor Group представила глобальную модульную платформу E-GMP для электромобилей, обозначившую приоритеты группы на ближайшие годы. В планах вывод на рынок 23 моделей аккумуляторных автомобилей, одиннадцать из которых абсолютно новые, а к 2025 году планируется продать 1 млн таких автомобилей по всему миру. Более того, уже со следующего года на базе E-GMP будут создаваться новые электромобили, включая кроссовер IONIQ 5 и первый аккумуляторный автомобиль Kia.

Станислав Шустицкий

Electric-Global Modular Platform существенно отличается от тех решений, которые инженеры Hyundai Motor Group применяли для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Собственно говоря, особенности новой платформы обозначены в ее названии: «глобальная», то есть максимально стандартизированная, и «модульная», значит, дающая возможность варьировать, причем в широких пределах. Это относится как к процессу разработки, так и к стадии производства. E-GMP можно без труда трансформировать под любой сегмент электромобилей: от седана до внедорожника. Для этого достаточно лишь подогнать изменяемые зоны внутри колесной базы под тип проектируемого автомобиля. При этом передний и задний свесы остаются максимально короткими. В то же время большое внимание было уделено уровню безопасности. В случае с электромобилями этот аспект требует оригинальных решений: нужно защитить и пассажиров, и аккумулятор. Структурные элементы создавались с учетом оптимального распределения нагрузок и амортизации элементов в случае аварии. Аккумуляторный блок, расположенный под полом и надежно закрепленный, защищен рамой — здесь так же детально продумана схема распределения нагрузок при столкновении по энергопоглощающим зонам.

Полностью новая пакетная аккумуляторная секция E-GMP, имеющая оригинальную систему охлаждения и наивысшую удельную мощность из тех, что когда-либо предлагались Hyundai Motor Group, расположена под полом. В свою очередь, плоский пол не только обеспечивает более комфортное размещение пассажиров, но и предоставляет разработчикам большие возможности в области трансформации салона. Вариативность предполагает и сам аккумуляторный блок: в зависимости от типа автомобиля и предпочтения клиентов к запасу хода его емкость можно регулировать, добавляя или убирая стандартизированные секции.

Передний силовой модуль объединяет инвертор, электродвигатель и трансмиссию.

ЧТО ВАЖНО ДЛЯ ВОДИТЕЛЯ

Аккумуляторный блок высотой всего 130 мм расположен максимально низко, значит центр тяжести автомобиля оптимален, что улучшает и курсовую устойчивость, и управляемость. В конструкции шасси в передней части — стойки McPherson, а вот сзади — пятирычажная подвеска, обеспечивающая автомобилю хорошую маневренность. Еще одним стандартизированным элементом E-GMP стал единый узел IDA (Integrated Drive Axle), состоящий из колесного подшипника и привода, передающего крутящий момент от электромотора к колесу. В случае с электромобилем не менее важным, чем управляемость, для водителя является запас хода. Так вот, аккумуляторная батарея, предлагаемая для E-GMP, может обеспечить запас хода более 500 км. И еще. Автомобили, спроектированные и собранные на платформе E-GMP, будут предлагаться как в заднеприводном варианте, так и с полным приводом.

Схема платформы E-GMP в полноприводной версии и модульные возможности платформы E-GMP.

КОМПАКТНЫЕ И СИЛЬНЫЕ

Базовыми для платформы E-GMP являются заднее расположение двигателя и задний привод, но если потребуется полноприводный вариант, с этим проблем не будет — достаточно установить еще один электродвигатель в передней части конструкции. Причем для реализации полноприводного варианта не нужно прокладывать вдоль автомобиля туннель для карданного вала, исключая тем самым все преимущества ровного пола. Конструкция не требует механического соединения передней и задней осей — передачу крутящего момента на колеса передней оси обеспечивает разъединитель, установленный в трансмиссии переднего двигателя. При такой схеме полного привода всегда есть возможность оптимального выбора режимов 2WD или 4WD в зависимости от конкретных условий движения.

Схема мультизарядки. Сверху — возможности зарядки E-GMP, снизу — «классическая» схема зарядки других компаний.

Задний двигатель расположен достаточно низко, а компоновка переднего силового агрегата такова, что он идеально помещается в небольшой зоне над передней осью. Но называть эти компоненты электродвигателями, наверное, не совсем верно. Это, скорее, силовые модули под названием Power Electric system (PE), состоящие из непосредственно двигателя, инвертора на базе карбид-кремниевых полупроводников, преобразующего постоянный ток в переменный, и трансмиссии. Сам электродвигатель очень компактный, но при этом его планка максимальных оборотов на 70 % выше, а эффективность торможения двигателем возросла на 30 %. Интересно решение, примененное в конструкции статора, где обмотка уложена в пазы сердечника под углом, напоминающим шпильки, что повысило коэффициент заполнения катушки по сравнению с обычной круговой намоткой. Изменена и система охлаждения — жидкость распыляется внутри мотора из интегрированного замедлителя.

ВСЕГДА ЗАРЯЖЕН

Одним из важнейших аспектов, связанных с электромобилями, является скорость зарядки их батарей. Не менее важно и наличие инфраструктуры, подходящей для системы зарядки конкретного автомобиля. По умолчанию E-GMP снабжена системой, рассчитанной на зарядку напряжением в 800 вольт, обеспечивающая мощность до 350 кВт. Станция сверхбыстрой зарядки способна «заправить» батарею на 80 % всего за 18 минут, а пяти минут подключения шнура хватит для того, чтобы про­ехать около 100 км. Столь мощные станции появились не так давно, и пока более популярны «заправки» с напряжением 400 вольт. В Hyundai Motor Group считают, что возможности клиента не должны зависеть от инфраструктуры, поэтому в E-GMP впервые в мире применена система, позволяющая зарядному устройству через тяговый двигатель повысить напряжение с 400 до 800 вольт и, таким образом, эффективно заряжать аккумулятор на станции быстрой зарядки с напряжением в 400 вольт. Но и это еще не все. Обычно от внешнего источника энергии заряжается аккумулятор, энергия которого используется исключительно для обеспечения ресурсов автомобиля. В случае с E-GMP автомобиль, в случае необходимости, сам может стать донором энергии, которую система Integrated Charging Control Unit (ICCU), управляемая функционалом Vehicle Charging Control Unit (VCCU), может направить или на работу бытовых электропотребителей, или зарядить другой автомобиль.

Редакция рекомендует:

Хочу получать самые интересные статьи

Успешно завершен второй этап разработки малогабаритного городского электромобиля

Специалисты Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) СПбПУ (ИЦ «ЦКИ») – ключевого структурного подразделения Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» – успешно завершили второй этап разработки малогабаритного городского электромобиля.

Проект «Создание “умного” цифрового двойника и экспериментального образца малогабаритного городского электромобиля с системой ADAS 3-4 уровня» реализуется по заказу Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение №075-02-2018-1908 от 20.12.2018 г., УИП RFMEFI57818X0269).

Среди целей проекта, лежащих в зоне ответственности инженеров Центра НТИ СПбПУ, – создание комплекса программ «“Умный” цифровой двойник» и разработка методик цифрового проектирования и оптимизации электромобиля. «Умный» цифровой двойник позволит проводить виртуальное тестирование и настройку автомобиля, моделировать и измерять любые его показатели в различных условиях жизненного цикла с детальным учетом характеристик материалов и особенностей технологических процессов.

Такое сочетание технологий дает возможность сократить трудозатраты на разработку электромобиля не менее чем на 30% и более чем вдвое сократить длительность работ по выпуску серийного образца. В ходе проекта должно быть продемонстрировано сокращение времени проектирования путем разработки и изготовления в краткие сроки экспериментального образца электромобиля с использованием серийных или близких к серийным технологий.

Руководитель проекта д.т.н., профессор, ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ и ИППТ СПбПУ, профессор кафедры «Прикладная математика» Института прикладной математики Юрий БОЛДЫРЕВ: «Все решения соответствуют матрице целевых параметров и ограничений и многократно выверяются на виртуальных испытательных стендах. Модели подвесок выполнены с учетом общей компоновки автомобиля, на основе кинематических схем подвески и с учетом технологических процессов изготовления. Каркас кузова электромобиля проходит многокритериальную оптимизацию по показателям пассивной безопасности, жесткости и виброакустического комфорта».

Результаты второго этапа работ

В краткие сроки с применением технологии цифрового двойника разработана конструкция каркаса кузова, определены состав кузова и технология изготовления отдельных конструктивных элементов. Каркас разработан с учетом платформенности будущей линейки электромобилей с применением метода Simulation-Based Design («проектирование на основе математического моделирования»), включающим десятки многокритериальных расчетных проверок цифрового двойника кузова электромобиля.

На разработанном виртуальном испытательном полигоне каркас кузова прошел порядка 200 виртуальных испытаний, произведена его оптимизация в части соответствия требованиям ЕЭК ООН по пассивной безопасности, проведен контроль прочности, жесткости и показателей виброакустики кузова.

Выполнена проработка стилевого решения экстерьера, разбиение стилевых поверхностей на кузовные детали исходя из линий разъемов, кинематики открывания и общего дизайна; проведена оценка конструкции деталей на технологичность с учетом ограничений выбранной технологии изготовления (стеклопластиковые панели экстерьера кузова).

Выполнена проработка стилевого решения интерьера с учетом ограничений выбранной технологии изготовления (стеклопластиковые панели), проработаны модели сидений и рулевого колеса.

Разработана геометрия воздуховодов системы кондиционирования воздуха.

Разработан и изготовлен полный комплект деталей подвески для ЭО электромобиля; проведены натурные и виртуальные испытания, валидация конечно-элементных моделей рычагов; проведены испытания жесткости линейки сайлент-блоков и буферов отбоя, скорректированы параметры расчетных моделей.

На базе Product Definition (описание полного состава автомобиля), являющегося неотъемлемой частью цифрового двойника, разработана электронная архитектура, подготовлен перечень электронных компонент в составе ЭО электромобиля, разработана структурная схема ЭО электромобиля. Проведена оценка рынка на возможность закупки готовых компонент электронной архитектуры электромобиля, удовлетворяющих предъявленным требованиям и обладающих необходимым функционалом. По результатам проведенного анализа разработана функциональная схема электрооборудования экспериментального образца.

Выполнены виртуальные испытания и проработка конструкции деталей системы охлаждения:

Проведена конструкторская проработка деталей тормозной системы.

Реализация проекта ведется на Цифровой платформе CML-Bench™ – собственной уникальной разработке ИЦ «ЦКИ» для проектирования и производства глобально конкурентоспособных продуктов нового поколения, проведения виртуальных испытаний, создания виртуальных полигонов и стендов, «цифровых двойников» (Digital Twin) изделий (DT1) и процессов их производства (DT2) с применением передовых производственных технологий.

Платформа CML-Bench™ обеспечивает эффективную работу инженеров в удаленном режиме, в условиях самоизоляции. Специалисты ИЦ «ЦКИ» и заказчики CompMechLab® имеют свободный круглосуточный доступ к ресурсам и проектным задачам. Все решенные задачи хранятся в цифровой платформе CML-Bench™ и формируют Digital Brainware, насчитывающее сегодня ~175 000 решений, которые поступают в Систему интеллектуальных помощников CML-AI™.

Детали проекта по разработке электромобиля см. по ссылке.

Материал подготовлен Центром НТИ СПбПУ

Функциональная схема ТЭП электромобиля

В основу построения функциональной схемы ТЭП электромобиля может быть положена схема    ТЭП     ЭМ, представленная  на рис. 2.2 и состоящая из трёх основных частей: силовой  цепи  ТЭП,  энергетического  блока  и  блока вспомогательного оборудования.

• Силовая цепь ТЭП включает в себя электронный блок управления, силовой электронный блок, электрическую машину, механическую трансмиссию и колёса.

•  Энергетический блок содержит основной источник энергии,

дополнительный источник энергии и блок управления энергией.

•  Вспомогательный служебный блок включает в  свой состав блок электропитания, усилитель рулевого управления и блок контроля за климатическими условиями.

Создаваемые при перемещении педалей хода и торможения сигналы поступают на вход электронного блока управления и далее на силовой электронный преобразователь, управляющий работой

электромашинной части привода. Представленная схема соответствует в основном современному исполнению ТЭП электромобиля.

В плане его предшествующего развития, на первом этапе, при простоте устройств управления в силовой части привода имели место  большие  потери  энергии,  незначительный  запас  хода  и

 

низкие качественные характеристики       процесса       управления, что     явилось     причиной разработки более совершенных систем ТЭП ЭМ с использованием достижений электронной техники.

Рис. 2.2. Функциональная схема ТЭП ЭМ:

1 силовая цепь ТЭП; 2 энергетический блок; 3 блок вспомогательного оборудования

Для второго этапа развития тягового привода электромобилей характерно применение полупроводниковых преобразователей энергии. Первоначальное применение на данном этапе получил тяговый привод постоянного тока с тиристорным преобразователем в якорной цепи двигателя, а в дальнейшем – регулирование магнитного потока с помощью транзисторного преобразователя в цепи обмотки возбуждения.

Перспективным направлением в развитии ТЭА ЭМ является применение двигателей переменного тока и электронных преобразователей частоты.

Материал взят из книги Тяговый электропривод автомобиля (К.Л. Богданов)

Знакомство инженера с электромобилями (EV)

Согласно прогнозу Международного энергетического агентства, использование электромобилей вырастет с 3 миллионов до 125 миллионов к 2030 году. Это почти в 41 раз больше, чем сейчас. сегодня, с увеличением спроса на ископаемое топливо и проблемами с загрязнением, это, скорее всего, произойдет. В связи с этим все основные производители автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, такие как Ford и GM, постепенно обращают свое внимание на электромобили.Рынок и потребители нуждаются в более дешевом личном транспорте, и даже вдобавок к этому правительство начало поддерживать электромобили посредством своей политики. Учитывая все эти факты, совершенно очевидно, что очень скоро мы обнаружим, что электромобили мелькают по нашим дорогам. Или я должен также включить Space , где уже есть одна машина Tesla, путешествующая за пределы Марса, когда я пишу эту статью.

Это изменение уже начало проявлять симптомы.За последние несколько лет появилось много успешных производителей электромобилей, таких как Tesla, Kia Soul, Navistar и Kandi, и это лишь некоторые из них. И благодаря им также произошло много технологических прорывов в области аккумуляторов и двигателей электромобилей. Пока изменения происходят, нам, инженерам, пора понять , что находится под капотом электромобиля и как они работают . Итак, в этой статье давайте разберем электромобиль на кости и плоть, чтобы узнать о них.

Важное примечание: Прежде чем мы погрузимся в подробности, я хотел бы упомянуть, что термин «электромобиль» широко используется. Любой локомотив без топливного бака называется электромобилем. Но в этой статье, посвященной электромобилям или электромобилям, я имею в виду только электромобили, автобусы и грузовики. Если не указано иное, специальные электромобили, такие как сегвей, бортовые или водные электромобили, не входят в сферу действия данной статьи.

Что делает электромобиль?

Электромобиль сам по себе является автомобилем и состоит из множества компонентов и большого пучка проводов, соединяющих их все.Но есть несколько базовых минимальных материалов для электромобиля, которые показаны на блок-схеме ниже.

Двигатель обычного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания заменен электрическим двигателем, а топливный бак заменен аккумуляторной батареей. Из всех компонентов только аккумуляторная батарея и мотор составляют около 50% от общего веса автомобиля и цены . Как вы можете видеть, аккумуляторный блок , контроллер системы управления аккумулятором (BMS), двигатель и блок передачи составляют основные компоненты в EV .

Основные части электромобиля

Аккумуляторная батарея является источником топлива для автомобиля, поскольку существуют сотни ячеек, образующих аккумуляторную батарею, для контроля этих элементов требуется специальная схема, эта схема называется схемой мониторинга аккумуляторной батареи . Напряжение постоянного тока от батареи нельзя использовать для привода двигателя, поэтому нам нужен контроллер, который приводит в движение двигатель, а система передачи передает энергию вращения от двигателя на колеса через некоторые механизмы передачи.Давайте подробно рассмотрим каждую часть, чтобы понять больше об электромобилях.

EV Аккумуляторы

Батареи являются источником топлива для электромобилей , но также важно знать, что батареи — не единственный источник топлива. Существуют и другие альтернативы для питания электромобиля, такие как топливный элемент или суперконденсаторы, но оба они все еще находятся в стадии разработки, и ни один коммерческий автомобиль на дороге не использует их. Так что давайте сосредоточимся в этой статье только на электромобилях с батарейным питанием.

Первое, что вам следует знать о батареях в электромобилях, это то, что, в отличие от вашего мобильного телефона, в котором есть только одна батарея, электромобили питаются от сотен, если не тысяч батарей, соединенных вместе в единый блок. Чтобы дать вам представление, Tesla имеет 7000 аккумуляторов, а Chevrolet Spark — 600 аккумуляторов внутри них . Полная анархия батарей состоит из элемента, модуля батареи и блока батарей.

Ячейка

Ячейка относится к одной батарее.В зависимости от химического состава клетки могут иметь много разных размеров и форм. Чаще всего используются свинцово-кислотные батареи и литиевые батареи . Эти батареи доступны во многих различных формах, таких как цилиндрические, монетные, призматические и плоские, некоторые из которых показаны ниже.

Номинальное напряжение элементов (на элемент) будет от 3,7 В для литиевых батарей и максимум 12 В для свинцово-кислотных аккумуляторов. Но, как вы уже догадались, этого напряжения недостаточно для работы электромобиля.Tesla, например, имеет напряжение аккумуляторной батареи 356 вольт, и даже для нормального электрического двухцикла нам нужно минимум 36 В, поэтому , как мы можем получить это более высокое напряжение от литиевых элементов, которые составляют всего 3,7 В?

Батарейный модуль

Таким образом, чтобы получить более высокое напряжение от литиевых элементов 3,7 В, используются аккумуляторные батареи, которые формируются путем объединения более чем одной батареи вместе. Когда две батареи соединены последовательно, их номинальное напряжение складывается, а когда две батареи соединяются параллельно, добавляется их номинал в ампер-часах.Например, предположим, что у нас есть литиевые батареи 3,7 В 2000 мАч. Если вы соедините два из них последовательно, полученная система называется модулем, и этот модуль будет иметь 7,4 В 2000 мАч. Точно так же, если мы подключим два из них параллельно, результирующий модуль будет 3,7 В 4000 мАч.

Напряжения одного литиевого элемента и номинальной емкости в Ач недостаточно для управления электромобилем, поэтому этих элементов подключаются последовательно и параллельно для увеличения результирующего напряжения системы.Этот пакет называется модулем . Для людей, которые плохо знакомы с батареями, термин Ач может сбить с толку, есть много таких параметров, связанных с батареями, которые мы рассмотрим в отдельной статье. На данный момент вы можете думать об Ah как о запасе топлива EV больше, чем Ah, о большем пробеге, который мы можем получить от EV .

Аккумулятор

После того, как напряжение системы и номинальная мощность в ампер-часах получены путем объединения различных модулей в последовательной и параллельной конфигурации, эту установку следует разместить внутри электромобиля.Но это не так просто; причина в его сложности. Литиевые элементы нестабильны по своей природе, любая авария, такая как короткое замыкание, чрезмерная зарядка или разрядка, может привести к сильному нагреву аккумуляторов, что приведет к возгоранию или взрыву. Поэтому для безопасной работы необходимо контролировать напряжение тока и температуру каждой ячейки. Обязанность контролировать элементы во время процедуры зарядки и разрядки возложена на схему, называемую системой управления батареями или BMS, сокращенно . Мы углубимся в это позже.

Итак, как только модуль батареи готов, его следует подключить к BMS и системе охлаждения для безопасной работы батареи. Вся установка находится в стальном кожухе для предотвращения механических повреждений. Этот комплект вместе с BMS, кожухом системы охлаждения и модулями аккумуляторных батарей вместе называется аккумуляторной батареей автомобиля . Эти пакеты обычно бывают большими и занимают всю площадь электромобиля, как показано на рисунке ниже, взятом из Википедии.Это изображение Nissan Leaf вырезано наполовину, чтобы вы могли дать общее представление.

Есть еще много информации, которую нужно покрыть по батареям, но для этого урока позвольте нам завершить это.

Система управления батареями (BMS)

Теперь, когда мы узнали о батареях в электромобилях, следует узнать о системе управления батареями. BMS подобна мозгу или хранителю аккумуляторов , как мы видели ранее, в электромобиле много аккумуляторов, и каждый аккумулятор необходимо контролировать для обеспечения безопасности.Для свинцово-кислотных аккумуляторов система BMS не является обязательной, хотя некоторые люди ее используют, но для литиевых элементов из-за ее нестабильности BMS становится необходимой.

Почти все литиевые элементы имеют собственную схему защиты, если они используются в бытовой электронике. Это связано с тем, что при неправильном обращении с ними, например, при перезарядке или чрезмерной разрядке, аккумулятор может нагреться и даже сгореть. Схема просто контролирует напряжение или ток элемента и прерывает соединение с нагрузкой, если оно превышает безопасные пределы.Для этого есть много способов, которые мы обсудим в отдельной статье. Хотя, если вы хотите узнать больше о литиевых батареях, прочтите эту статью.

Каждая BMS измеряет только три основных параметра батареи: напряжение, ток и температуру элемента . Он постоянно сравнивает эти значения с пределами безопасности и отключает нагрузку, если они превышают пороговые значения. Помимо целей безопасности, BMS также используется для некоторых вычислительных целей, таких как измерение SOC и SOH батареи .

SOC означает состояние заряда, а SOH означает состояние здоровья . В отличие от автомобилей с ДВС, количество топлива, оставшегося в аккумуляторе, невозможно измерить, просто посмотрев на него. Некоторые люди даже думают, что измерение напряжения на клеммах батареи может дать вам емкость батареи, но это неправда, и это не так просто. Аналогичным образом SOH показывает ожидаемый срок службы батареи. И SOC, и SOH являются жизненно важной информацией для потребителя, поскольку SOC сообщает вам, как далеко вы можете проехать до подзарядки, а SOH сообщает вам, когда пришло время заменить батареи. В обязанности BMS входит измерение обоих этих параметров. Как происходит это измерение — это совсем другая история, и мы расскажем о ней в отдельной статье.

Цепи

BMS часто бывают сложными, простая 4-элементная литиевая BMS показана на рисунке ниже. Представьте себе BMS автомобиля, который должен контролировать около 7000 ячеек.

Двигатели для электромобилей

В то время как батареи — это топливные баки электромобиля, двигатели — это их двигатели.Есть много типов двигателей, используемых в электромобилях, и тот, который используется для скутеров и мотоциклов, полностью отличается от того, который используется в автомобилях. Давайте кратко рассмотрим наиболее часто используемые из них: двигатели с BLDC, щеточные двигатели постоянного тока и асинхронные двигатели переменного тока. Более подробная статья о электромоторах будет рассмотрена позже.

Двигатели BLDC: Двигатели BLDC были выбраны для электромобилей с момента их появления в 1900 году. Даже сегодня они широко используются в электрических велосипедах и скутерах. BLDC расшифровывается как Brush Less DC motor, эти двигатели обладают постоянным крутящим моментом и быстрым откликом, что делает их пригодными для автомобильных приложений.Помимо электромобилей, эти моторы также используются в дворниках, электрических стеклоподъемниках и т. Д. Электродвигатели BLDC для электромобилей снова можно разделить на следующие два типа

Ступичные двигатели BLDC

В двигателе типа концентратора BLDC ротор магнита является самим колесом, что означает отсутствие необходимости в соединительном устройстве, поскольку обод колеса образует двигатель. Эти двигатели также называются внешними бегунками BLDC. Преимущество этого типа двигателя состоит в том, что меньше механических потерь и, поскольку отсутствует стоимость единицы трансмиссии и уменьшается вес.Обратной стороной является то, что у нас не может быть передаточного числа двигателей большой мощности из-за ограничений по размеру. Ниже показан мотор-редуктор скутера BLDC. Почти все электрические велосипеды и мотороллеры, которые вы встретите на дороге, используют двигатели такого типа.

Внутренние двигатели BLDC: Другой тип двигателей BLDC — это внутренние двигатели. Они используются в приложениях, где требуется блок передачи. Обычно они сочетаются с дифференциалом для 3-х или 4-х колесных электромобилей.Эти двигатели выглядят как обычные двигатели с валом, который вращается при включении двигателя. Ниже показан двигатель внутреннего типа электромобиля, соединенный с дифференциалом.

Матовые двигатели постоянного тока: Матовые двигатели постоянного тока, также известные как двигатель постоянного тока, были предпочтительным выбором для всех старых электромобилей. Эти моторы обеспечивают большой крутящий момент, который легко может придать электромобилю спортивный вид. Тяга / захват электромобиля будет почти на уровне среднего обычного автомобиля, на котором в то время эти моторы использовались гонщиками.Но теперь, после 2008 года, эти двигатели больше не используются по причине того, что двигатели постоянного тока не могут обеспечить постоянный крутящий момент при переменной нагрузке. Смысл проклятия или взобраться на холм на машине будет сложно. Также двигатели постоянного тока не могут запускаться без нагрузки, т. Е. Они не могут запускаться самостоятельно из-за высокого начального тока, который может повредить сам двигатель. Сегодня эти двигатели используются в тележках для гольфа, их изображение показано ниже

.

Асинхронные двигатели переменного тока: В большинстве современных электромобилей, таких как Tesla, используется асинхронный двигатель переменного тока .Например, в модели Tesla S используется трехфазный асинхронный двигатель переменного тока. Вы, наверное, уже догадались, потому что сама компания названа в честь Tesla , который изобрел трехфазный асинхронный двигатель переменного тока. Причина, по которой выбираются эти двигатели, заключается в том, что они не имеют внутри постоянных магнитов и, следовательно, их низкая стоимость. Он также имеет хороший срок службы, поскольку в нем нет магнитов, магниты потеряют свою тенденцию в течение дня. Обратной стороной двигателя было бы то, что трудно контролировать скорость и крутящий момент двигателя, и требуются усовершенствованные схемы.Ниже приведено изображение переднего колеса Tesla Model S , взятое из Википедии.

Контроллер

Есть очень большая вероятность, что этот вопрос вас уже поразил. Мы знаем, что электромобили работают от батарей постоянного тока, и у нас есть двигатели, работающие от трехфазного переменного тока. Как они оба будут работать вместе? Эту работу выполняет контроллер автомобиля, от базового двухциклового до Tesla Roadster каждый электромобиль имеет свой собственный контроллер, который преобразует напряжение постоянного тока от батареи до уровня, подходящего для работы двигателей.Он также контролирует скорость двигателя.

Контроллер получает все входные данные от пользователя, такие как количество дроссельной заслонки (ускорение), давление разрыва, режим движения и т. Д., И соответственно регулирует скорость двигателя . Если рассматривать двигатели как мускулы автомобиля, то контроллер — это его мозг. Контроллер часто является общим термином и может включать в себя другие схемы, такие как преобразователь постоянного тока в постоянный, контроллер скорости, инвертор и т. Д. Преобразователь постоянного тока в постоянный используется для питания всех периферийных устройств автомобиля, таких как информационно-развлекательная система, фары и другие низкоуровневые устройства. уровень электронных устройств.

Помимо этого, контроллер также заботится о рекуперативном торможении. Это процесс преобразования кинетической энергии в электрическую. То есть, когда электромобиль движется вниз по склону, двигатель вращается свободно за счет кинетической энергии, в этой ситуации двигатели могут работать как генератор, чтобы полученная таким образом мощность могла использоваться для зарядки аккумуляторов. Большинство современных электромобилей имеют это, но его производительность и функциональность все еще остаются спорными.

Зарядные устройства EV

Еще один важный компонент электромобиля, требующий усовершенствования, — это зарядные устройства.Среднему электромобилю требуется минимум 5 часов для зарядки, что в сочетании с очень низким пробегом становится катастрофой. Среднестатистический американец проезжает более 50 км в день, и в этом сценарии электромобиль, который дает 90 км для полной зарядки, должен заряжаться почти каждый день. Это делает заряды наиболее часто используемым компонентом.

Он подключается к сети переменного тока и преобразует переменный ток в постоянный для зарядки аккумуляторов. Но есть еще кое-что, что можно добавить. Зарядка — это процесс, в котором батареи и зарядное устройство должны сосуществовать, вы не можете протолкнуть ток внутрь батареи, если батарея не готова принять его.Есть много типов зарядных устройств; наиболее распространенные типы обсуждаются ниже.

Зарядное устройство 1-го уровня: Это самые простые зарядные устройства, и, вероятно, это то, что вы идете вместе с вашим автомобилем. Зарядка аккумуляторов занимает много времени, поскольку они работают от 120 В переменного тока. Они преобразуют эти 120 В переменного тока в постоянный ток и используют его для зарядки аккумуляторов. Номинальный ток зарядного устройства также будет низким, где-то около 8-10 А, это означает, что вы будете передавать меньше тока и, таким образом, потребуется много времени для зарядки аккумуляторов за ночь.С положительной стороны, этот метод увеличивает срок службы аккумулятора, так как ток зарядки меньше.

Зарядное устройство 2-го уровня: Оно немного быстрее, чем зарядное устройство 1-го уровня, это зависит от производителя, предоставившего вам зарядное устройство 1-го или 2-го уровня. Зарядные устройства уровня 2 работают при более высоких напряжениях, например 240 В или выше, а также имеют высокий номинальный ток от 40 до 50 А. Это заставляет автомобиль заряжаться быстрее.

Зарядные устройства 3-го уровня: Зарядные устройства 3-го уровня меняют правила игры, их также называют супер-зарядными устройствами или быстрыми зарядными устройствами. Они могут зарядить ваш автомобиль до 60% от его общей емкости в течение 30 минут. Обратной стороной является то, что, поскольку он проталкивает большой ток внутри вашей батареи, например 100 А для Tesla (безумие! Да), батареи внутри будут чувствовать себя так, как будто проходят ускоренный курс в течение всего года. Так что со временем срок службы батареи сокращается. Также большинство нагнетателей не заряжают батареи до 100%, так как для зарядки батареи с 80% до 100% потребуется больше времени. Ниже показана суперзарядная станция Tesla.

Я считаю, что теперь у вас есть обзор того, что такое электромобиль на самом деле и как он работает.Отсюда позвольте нам ответить на несколько общих вопросов, которые возникают у каждого в уме электромобиля.

Поскольку электричество также поступает с угольной электростанции. Действительно ли электромобили экологичны?

Этот вопрос был спорным, пока электромобиль работает от батарей. Электроэнергия для зарядки этих батарей поступает от электростанции, и около 61% мировой электроэнергии производится из невозобновляемых ресурсов, таких как уголь и газ, согласно исследованию, приведенному ниже.

Кроме того, батареи электромобиля состоят из вредных химикатов и при утилизации снова загрязняют окружающую среду.Учитывая все это, электромобиль может быть не таким экологичным, как мы думали. Либо это?

Многие эксперты сходятся во мнении, что электромобили намного экологичнее обычных автомобилей с ДВС. Это по следующим причинам.

Устойчивое развитие: Электромобили становятся популярными, так же как и сектор возобновляемых источников энергии. Мы постепенно продвигаемся к использованию энергии ветра и солнца для производства электроэнергии и, таким образом, делаем процесс производства электроэнергии более экологичным.

Топливо Стоимость перевозки: Многие не думают об этом. Бензин, который вы получаете на своей заправочной станции, перекачивали, перерабатывали и транспортировали из скважины в другое место. Все эти процессы на определенном уровне связаны с загрязнением. С другой стороны, для электромобилей электричество передается от электростанции к вашему дому по проводам, и эта схема уже установлена.

Регенерация энергии: Другой вариант, который возможен только с электромобилями, — это регенерация электроэнергии.Это не добавляет многого, но все же оказывает небольшое влияние на повышение экологичности электромобилей.

Итак, в заключение, электромобили наверняка будут намного экологичнее, чем ICE, если мы перейдем к возобновляемым источникам энергии для производства электроэнергии и будем практиковать безопасную утилизацию батарей.

В чем разница между гибридным автомобилем и электромобилем?

Некоторые люди склонны использовать термины «гибридный автомобиль» и «электромобиль» как синонимы, но это не так. Оба имеют совершенно разное значение.Проще говоря, если автомобиль работает как на электричестве, так и на газе, то это гибридный автомобиль, если он работает только на электричестве и не может работать на газе, он называется электромобилем. Вы можете убедиться, что автомобиль является электромобилем, проверив, есть ли в нем топливный бак, если нет топливного бака, то автомобиль, безусловно, является электромобилем.

И электромобили, и гибриды имеют собственное значение. Гибридный автомобиль может исключить недостатки электромобиля, такие как время заправки топливом, небольшой запас хода и т. Д., Но, поскольку у него есть оборудование как для ДВС, так и для электромобилей, эти автомобили обычно являются дорогостоящими.Гибридные автомобили обычно нацелены на повышение эффективности автомобиля за счет использования двигателя для управления автомобилем на низких скоростях.

Работа электромобилей

Исследования показали, что за последнее десятилетие количество автомобилей выросло почти на 500% по сравнению с предыдущим! Этот рост количества автомобилей также стал основной причиной огромного загрязнения окружающей среды во всем мире. Внедрение электромобилей доказало, что они намного экологичнее и менее загрязняют окружающую среду по сравнению с газовыми автомобилями.За последние несколько лет наблюдается стремительный рост продаж электромобилей.

Сравнение электромобилей и бензиновых автомобилей

Электромобиль приводится в движение электродвигателем. Но бензиновый автомобиль приводится в движение бензиновым / дизельным двигателем.

Поскольку здесь есть только электрические компоненты, их намного проще ремонтировать, чем другие автомобили. У них только половина первоначальной стоимости бензинового автомобиля. Мощность электромобилей меньше, чем бензиновых. Но во время движения отличить их невозможно.В то время как бензиновые автомобили издают сильный шум, электромобили работают плавно и бесшумно.

Гибридные автомобили сейчас очень популярны. Среди них на первом месте в новостях — электромобили. Также наблюдается тенденция превращения обычных автомобилей в электромобили. Все, что вам нужно сделать, это заменить двигатель электродвигателем и вставить в него набор аккумуляторных батарей. Вы также обнаружите, что бензиновые автомобили очень громоздки внутри с трубами, топливопроводами и т. Д. Но у электромобилей нет никакой сложности.Между каждым устройством имеется всего несколько проводных соединений.

Как сделать электромобиль?

Переделка бензинового автомобиля в электромобиль

Превратить обычную машину в электромобиль очень просто. Сначала вы должны знать некоторые основы бензинового автомобиля, такие как точное положение двигателя, бензобака, глушителя и так далее. Вот простое описание создания электромобиля.

Для изготовления электромобиля необходимо приобрести следующие комплектующие.

  • Электродвигатели переменного тока
  • Электроконтроллер
  • Батарейный отсек
  • Свинцово-кислотные батареи 12 В
  • Зарядное устройство
  • Многие двигатели для привода мелких деталей

Ниже приводится хорошо объясненная схема автомобиля, на которой показаны как физические компоненты электрического, так и бензинового автомобиля. Также дано сравнение между ними.

сравнение — бензиновый и электромобиль

Поскольку компоненты для обоих автомобилей разные, их необходимо заменить.Для этого необходимо снять все основные компоненты, такие как бензиновый / дизельный двигатель, глушитель, каталитический нейтрализатор, бензиновый / дизельный бак, а также выхлопную трубу. Механизм сцепления также необходимо снять. В механической коробке передач не должно быть никаких изменений, кроме переключателя передач. Для большей простоты переключатель можно заменить переключателем, чтобы можно было автоматически управлять движением автомобиля вперед и назад. Подсоедините мотор к трансмиссии. Для контролируемой работы двигателя переменного тока он должен быть подключен к контроллеру.Ряд свинцово-кислотных аккумуляторов необходимо подключить к поддону для аккумуляторных батарей, который правильно установлен в основание автомобиля. Для хорошей реакции на вождение аккумулятор должен обеспечивать не менее 300 В постоянного тока. Для этого я бы предпочел два слота батарейного отсека с 25 батареями. В обычном автомобиле для подачи энергии на выпечку использовался вакуум в двигателе. При его отсутствии необходимо установить вакуумный насос. Поскольку единственным источником движения являются двигатели, другие механизмы, такие как гидроусилитель руля, водяной насос, а также кондиционер, должны быть подключены к отдельным двигателям.Раньше они получали энергию от самого бензинового двигателя. В рамках технического обслуживания всегда лучше включать зарядное устройство, чтобы аккумуляторы могли заряжаться автоматически. Для этого предпочтительна розетка на 240 В.

Статистика электромобилей

Различные параметры, такие как пробег, скорость и срок службы, определяют возможности автомобиля. Вот среднее значение электромобиля.

  • Автомобиль развивает максимальную скорость 80 км.
  • Срок службы батарей составляет от трех с половиной до четырех лет.
  • Все батареи в комплекте весит почти 500 кг.
  • После долгой поездки для зарядки автомобиля требуется почти 12 кВт / ч электроэнергии.

Сравнив эти параметры с обычным бензиновым / дизельным автомобилем, вы увидите огромную разницу в ценах. Разница в расходах на каждый километр составляет почти 30%. Но начальная стоимость электромобиля будет очень высокой. Сами батарейки будут стоить до 2000 долларов. Их хватит минимум на 25 000 миль.

Работа электромобиля

Электромобиль состоит из трех основных компонентов — аккумулятора, контроллера и электродвигателя.

Блок-схема электромобиля

Основа любого автомобиля — аккумулятор. Как уже говорилось ранее, аккумулятор, используемый в этом автомобиле, очень дорогой. Использование свинцово-кислотных аккумуляторов значительно увеличивает вес автомобиля (>> 1000 фунтов). Поскольку количество батарей составляет от 50 до более, они также занимают много места. Они генерируют меньшую мощность вождения по сравнению с бензиновыми автомобилями.После долгой поездки им нужно как минимум десять часов, чтобы полностью зарядиться. Помимо аккумулятора, используемого для автомобильного механизма, на борту также есть дополнительный аккумулятор на 12 В. Это необходимо для обеспечения питания других компонентов, таких как дворники, радио, кондиционер и т. Д. Но дополнительные расходы возникают, когда вам нужно перезарядить аккумулятор. Вам понадобится преобразователь 300 В постоянного тока в 12 В постоянного тока.

Как было сказано ранее, для привода двигателя переменного тока нам нужно 300 В постоянного тока. Это значение преобразуется в 240 В переменного тока и передается на двигатель с помощью преобразователя.Это можно сделать только с помощью набора транзисторов, которые быстро преобразуют сигнал постоянного тока в синусоидальные волны. Таким образом, когда педаль акселератора полностью нажата, контроллер выдает на двигатель почти 96 В. Если ускоритель отпущен, контроллер выдает 0 В. Таким образом, контроллер выступает в роли покупателя энергии от батареи и передачи энергии двигателю. Поскольку акселератор нажат в разных режимах, контроллер должен соответственно выдавать выходную мощность. Таким образом, между ускорителем и контроллером подключены регулируемые потенциометры, так что переменная, но пропорциональная мощность может подаваться на двигатель.Но если потенциометр выйдет из строя, результат может быть фатальным. Итак, в качестве меры безопасности к ускорителю подключены два потенциометра. Если оба показывают одинаковое значение, контроллер продолжает работу. Если они разные, контроллер перестает работать. Самым большим недостатком этого является то, что вся машина перестает работать, если один из потенциометров выходит из строя. В большинстве автомобилей контроллер представляет собой обычный переключатель с положением ВКЛ при разгоне и положением ВЫКЛ при замедлении.Но для водителя это сложно, так как он не получит потока. Таким образом, контроллер действует как пульсатор. Он замечает значение потенциометра и быстро переключает пропорциональную мощность на двигатель.

Двигатели, используемые в электромобилях, могут быть переменного или постоянного тока. В основном двигатели постоянного тока предпочтительнее двигателей переменного тока, поскольку они просты в настройке и совсем не дороги. Для двигателей переменного тока необходимо использовать трехфазные двигатели, работающие от 240 В переменного тока. Двигатели постоянного тока, с другой стороны, требуют только (96-192) Вольт.Двигатели постоянного тока также могут быть перегружены на короткий период времени.

Как подготовить гараж к электромобилю?

Дженни Ришер Автомобиль и водитель

Вам понадобится специальная 240-вольтовая цепь для зарядки вашего автомобиля. По данным Qmerit, компании, специализирующейся на таких работах, профессиональная установка обычно стоит от 750 до 1750 долларов плюс стоимость разрешений. Если ваше текущее электроснабжение не может справиться с дополнительной нагрузкой, вам понадобится новая линия обслуживания, проложенная к вашему дому, что поднимет ваши расходы до верхнего предела этого диапазона.Скромный дом с мощностью 150 А или выше, возможно, сможет втиснуть дополнительную схему на 30 или 40 А, но это зависит от того, есть ли другие большие преимущества, такие как безбаквальный водонагреватель, электрическая плита или сушилка, или джакузи. Кроме того, вам, возможно, придется приобрести зарядное оборудование для подключения вашего электромобиля к новой цепи.

Иллюстрации Даниэля Залкуса Автомобиль и водитель

Электропроводка

Расстояние от электрической панели до места зарядки может существенно изменить стоимость.Для схемы на 40 А требуется провод 8-го калибра по цене более 3 долларов за фут. Увеличение силы тока для более быстрой зарядки требует более толстого провода, который стоит дороже.

JuiceBox 40 Smart Electric Vehicle Charging Station с Wi-Fi

Коробка сока amazon.com

599,00 долл. США

Розетка

Мы рекомендуем устанавливать розетку NEMA 14-50, а не проводное зарядное оборудование.Некоторые электромобили поставляются с портативными зарядными шнурами, которые работают как от цепей на 120, так и от 240 вольт, что избавляет вас от дополнительной покупки. И даже если вы покупаете домашнее зарядное оборудование, наличие съемного блока означает, что вы можете использовать розетку для другого высокопроизводительного оборудования, такого как сварочный аппарат, и взять с собой дорогую коробку, если вы переедете.

Оборудование

Поскольку мы ботаники, нам нравится знать, сколько энергии потребляют наши электромобили. JuiceBox с подключением к Wi-Fi (650 долларов США) имеет удобное приложение для отслеживания истории зарядки и количества энергии, потребляемой во время каждого сеанса.Вы также можете запланировать зарядку на определенное время — полезная функция, если ваша электросеть предлагает более низкую ставку в непиковые часы.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Руководство по зарядке электромобилей

| ChargeHub

Электромобили и гибридные автомобили с подзарядкой от электросети являются относительно новыми на рынке, и тот факт, что они используют электричество для приведения в движение, означает, что была создана новая инфраструктура, которую мало кто из них использует. знаком с.Вот почему мы создали это полезное руководство, чтобы объяснить и прояснить различные решения для зарядки, используемые для зарядки электромобиля.

В этом руководстве по зарядке электромобиля вы узнаете больше о 3 местах, где можно заряжать, о 3 различных уровнях зарядки, доступных в Северной Америке, о быстрой зарядке с нагнетатели, время зарядки и разъемы. Вы также найдете важный инструмент для публичной зарядки и полезные ссылки, чтобы ответить на все ваши вопросы.

Прежде чем мы углубимся в эти концепции, полезно знать различные термины, используемые для зарядных станций. Обычно все они относятся к одному и тому же.

  • Зарядная станция
  • Розетка для зарядки
  • Вилка для зарядки
  • Порт зарядки
  • Зарядное устройство
  • EVSE (оборудование для электроснабжения электромобилей)

Поделитесь этим руководством на facebook или twitter и поделитесь знаниями!


Зарядные устройства для электромобилей

Зарядка электромобиля или подключаемого гибрида в основном производится дома.На домашнюю зарядку приходится 80% всей зарядки, производимой водителями электромобилей. Вот почему важно понимать доступные решения, а также их преимущества.

Решения для домашней зарядки

: уровень 1 и уровень 2

Существует два типа домашней зарядки: уровень 1, зарядка и уровень 2, зарядка.

  • Уровень 1 зарядка происходит, когда вы заряжаете электромобиль (EV) с помощью зарядного устройства, входящего в комплект поставки автомобиля.Эти зарядные устройства можно подключать одним концом к любой стандартной розетке на 120 В, а другой конец вставлять напрямую. в машину. Он может заряжать 200 километров (124 миль) за 20 часов.
  • Уровень 2 Зарядные устройства продаются отдельно от автомобиля, хотя часто их покупают одновременно. Эти зарядные устройства требуют немного более сложной настройки, так как они подключаются к розетке 240 В, что позволяет заряжать от 3 до В 7 раз быстрее в зависимости от электромобиля и зарядного устройства.Все эти зарядные устройства имеют разъем SAE J1772 и доступны для покупки через Интернет в Канаде и США. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. Обычно их устанавливает электрик. Вы можете узнать больше о зарядных станциях уровня 2 в этом руководстве.

Для каждого электромобиля или подключаемого гибрида рекомендуется использовать домашнюю зарядную станцию ​​уровня 2, чтобы помочь вам заряжаться быстрее и в полной мере использовать потенциал вашего электромобиля.Провинциальный в некоторых регионах действуют муниципальные льготы, помогающие оплачивать закупку и установку. Вы также можете посетить следующие веб-сайты для получения дополнительной информации.


Плюсы домашней зарядки

Чтобы пользоваться всеми преимуществами зарядки дома, необходимо использовать домашнее зарядное устройство 2-го уровня.

Полностью заряженный аккумулятор за несколько часов

Зарядное устройство 2-го уровня позволяет заряжать электромобиль в 5-7 раз быстрее для полностью электрического автомобиля или до 3 раз быстрее для подключаемого гибрида по сравнению с зарядным устройством 1-го уровня.Это означает, что вы сможете максимально использовать электромобиля и уменьшите количество остановок для зарядки на общественных зарядных станциях.

Полная зарядка автомобиля с аккумулятором на 30 кВтч (стандартный аккумулятор для электромобиля) занимает около четырех часов, что позволяет максимально эффективно использовать электромобиль, особенно когда у вас ограниченное время для зарядки.

Начните свой день с полной зарядкой

Домашняя зарядка обычно производится вечером и ночью.Просто подключите зарядное устройство к электромобилю, когда придете домой с работы, и на следующее утро у вас будет полностью заряженный аккумулятор. В большинстве случаев электромобили запаса хода хватит на все ваши ежедневные поездки, а это значит, что вам не придется останавливаться у общедоступных зарядных устройств для зарядки. Дома ваш электромобиль заряжается, пока вы едите, играете с детьми, смотрите телевизор и спите!

Большая экономия на расходах на зарядку

Еще одним преимуществом домашней зарядки является низкая стоимость бытовой электроэнергии по сравнению со стоимостью общественных зарядных станций и стоимостью газа.

  • В Квебеке зарядка дома примерно на 30% дешевле, чем на общественном зарядном устройстве, и в 6 раз дешевле проехать 100 км (62 мили) на электричестве, чем на газе.
  • В Онтарио зарядка дома примерно на 65% дешевле, чем на общественном зарядном устройстве, и в 5 раз дешевле проехать 100 км (62 мили) на электричестве, чем на газе.
  • В Британской Колумбии заряжать дома примерно на 30% дешевле, чем на общественном зарядном устройстве, и в 5 раз дешевле проехать 100 км (62 мили) на электричестве, чем на газе.
  • В США все зависит от цен на электричество и газ. Вы должны сравнить потребление электроэнергии в кВтч / 100 миль электромобиля, умноженное на стоимость кВтч, с потреблением галлонов / 100 миль бензиновой машины, умноженные на цену галлона бензина. Таким образом, вы сможете быстро узнать, сколько вы можете сэкономить на путевых расходах.


Общественные зарядные станции для электромобилей

Публичная зарядка позволяет водителям электромобилей заряжать свои электромобили в дороге, когда им нужно проехать на большие расстояния, чем позволяет автономность их электромобилей.Эти общественные зарядные устройства часто находятся рядом с ресторанами, магазинами. центры, парковочные места и подобные общественные места.

Чтобы их было легко найти, мы предлагаем вам использовать карту зарядных станций ChargeHub, доступную для iOS, Android и веб-браузеров. Карта позволяет легко найти все общедоступные зарядные устройства в Северной Америке. Вы также можете увидеть большинство зарядных устройств. статус в реальном времени, составление маршрутов и многое другое.В этом руководстве мы будем использовать нашу карту, чтобы объяснить, как работает общественная зарядка.

Об общественной зарядке нужно знать три основные вещи: 3 разных уровня зарядки, разница между разъемами и сетями зарядки.

Выбор правильного уровня общественной зарядки для электромобиля

Прежде всего, мы рекомендуем избегать зарядных станций уровня 1.Они слишком медленные и не приспособлены к потребностям водителей электромобилей, когда они путешествуют. Если вы хотите заряжать максимально быстро, вам следует использовать зарядное устройство уровня 3, поскольку эти зарядные станции обеспечат большой запас хода вашего электромобиля за короткое время. Однако зарядка на станции DCFC эффективна только в том случае, если уровень заряда аккумулятора (SOC) ниже 80%. После этого зарядка будет значительно замедлиться. Поэтому, как только вы достигнете 80% заряда, вы должны подключить свой автомобиль к зарядному устройству уровня 2, так как последние 20% зарядки со станцией уровня 2 так же быстро, как со станцией уровня 3, но это намного дешевле.Вы можете также продолжите свое путешествие и зарядите свой электромобиль до 80% с помощью следующего зарядного устройства 3-го уровня, которое вы встретите в дороге. Если время не является ограничением, и вы планируете несколько часов остановиться у зарядного устройства, вам следует выбрать уровень 2, который медленнее, но дешевле.


Зарядка электромобиля на работе

Зарядка на рабочем месте работает аналогично домашней зарядке.Его работодатель предлагает своим сотрудникам. Таким образом, сотрудники имеют доступ к парковочным местам с зарядными станциями уровня 2 или уровня 1 в течение дня. В зависимости от в зависимости от ваших привычек, зарядки на работе хватит на все путешествия.

Плюсы зарядки на рабочем месте

Увеличенный электрический диапазон

В сочетании с домашней зарядкой зарядка на рабочем месте может удвоить ваш дневной запас хода.Это особенно интересно для подключаемых гибридов, так как вы можете использовать электродвигатель на больших расстояниях и, следовательно, сэкономить деньги на топливо.

Уровень 2 Зарядка позволяет заряжать быстрее, что особенно интересно для сотрудников, работающих неполный рабочий день, или для рабочих мест, где сотрудники не находятся на работе весь день.

Большая экономия на транспортных расходах

Затраты на электроэнергию на рабочих местах часто берет на себя работодатель, что означает, что сотрудники могут взимать плату на работе бесплатно.В других случаях работодатель взимает плату за использование зарядного устройства, но стоимость обычно ниже, чем зарядка от общедоступного зарядного устройства.

Государственные льготы для зарядных устройств на рабочем месте

Чтобы побудить работодателей устанавливать зарядные станции для своих сотрудников, многие правительства внедрили программы, снижающие затраты на закупку и установку, а также различные преимущества для работодателя.Однако многие работодатели не знают о существовании этих программ, и на плечи заинтересованных сотрудников ложится обсуждение этого вопроса.

Теперь, когда вы более знакомы со всеми типами зарядки для электромобиля или подключаемого гибрида, мы предлагаем вам прочитать наше руководство о том, как выбрать домашнее зарядное устройство 2-го уровня. Поскольку 80% вашей зарядки будет выполняться дома, это действительно важно выбрать зарядную станцию, отвечающую вашим потребностям.

КАК ВЫБРАТЬ ПОДХОДЯЩЕЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО?

Вы нашли этот контент полезным? Поделитесь им со своими друзьями, которые могут захотеть узнать больше о том, как заряжать электромобиль.

Какая розетка нужна для электромобиля?

Все больше автопроизводителей начинают выпускать электромобили. Как потенциальный покупатель автомобиля, вы должны знать, как заряжать свой автомобиль.В отличие от газовых автомобилей, где вам нужно заправляться на заправке, электромобили можно заряжать дома.

Тип розетки, необходимой для электромобиля, зависит от модели вашего автомобиля. Например, Chevrolet Volt использует розетку на 120 В, а аккумулятор Tesla Model S требует розетки на 240 В. Вы можете подключить электромобиль к бытовой розетке, но розетка с более высоким напряжением сократит время зарядки.

Другие факторы могут повлиять на тип розетки, необходимой для электромобиля.Читайте дальше, чтобы узнать больше о зарядке электромобилей, времени, необходимом для полной зарядки, и различных типах розеток.

Сколько времени нужно заряжать электромобиль?

Существует несколько факторов, которые определяют время, необходимое для зарядки электромобиля. Они влияют на то, говорите ли вы о быстрой зарядке, чтобы увеличить запас хода, или о том, чтобы поставить ее на зарядное устройство на ночь.

Эти факторы включают:

Тип электромобиля

Каждая компания использует разные технологии в своих аккумуляторах, и каждая модель, как правило, имеет разные размеры аккумуляторных блоков.

Это означает, что время зарядки может сильно различаться даже между автомобилями аналогичного размера.

Например, Chevy Volt потребуется около 12 часов для полной зарядки от розетки на 120 вольт, в то время как Tesla Model 3 может занять от 7 до 29 часов, в зависимости от того, сколько энергии может выдержать электрическая схема вашего дома.

EV Зарядный ток

Не только аккумуляторы в электромобилях имеют ограничения на допустимую мощность, но и сами зарядные станции имеют разную мощность передачи.

Например, Tesla Model 3 будет заряжаться намного медленнее, если вы подключите его к цепи с выключателем на 15 А, чем если бы вы подключили его к вилке с выключателем на 60 А. Что еще больше усложняет ситуацию, он имеет максимальную скорость заряда 7,7 кВт, поэтому, даже если вы подключите его к цепи на 60 А, он не сможет воспользоваться этой дополнительной мощностью.

Проще говоря:

  • Если ваша зарядная станция может обеспечить большую мощность, чем может выдержать ваш автомобиль, то ваш автомобиль будет узким местом.
  • Если ваш автомобиль может потреблять больше энергии, чем может обеспечить ваша зарядная станция, тогда зарядная станция является узким местом.
https://www.tesla.com/support/home-charging-installation/wall-connector

Большинство производителей указывают теоретическое время зарядки. Однако, чтобы попытаться вычислить время зарядки вашего электромобиля, разделите аккумуляторную батарею вашего автомобиля на мощность зарядной станции электромобиля или число ниже допустимой скорости транспортного средства. Это дает вам количество часов, необходимое для зарядки разряженной батареи.

Обычно эта информация отображается, когда вы подключаете автомобиль к зарядной станции.

Розетки на 120 В для зарядных устройств электромобилей

Розетки на 120 В являются стандартной розеткой в ​​любом доме в США и Канаде. Это тот же штекер, который вы используете для зарядных устройств мобильных телефонов, телевизоров и микроволновых печей.

Что еще более важно, вы также можете подключить свой электромобиль. Иногда это называется зарядкой уровня 1 в гараже или на навесе.

Зарядные станции для электромобилей должны быть подключены к отдельной выделенной цепи.Если ваша зарядная розетка подключена к той же цепи, что и ваша прачечная или кухня, вы можете получить дополнительную силу тока и сработать прерыватель.

Если он не подключен к отдельной выделенной цепи, мы рекомендуем вызвать электрика. Они могут создать отдельную цепь для зарядки, чтобы гарантировать, что вы не перегрузите свои цепи при зарядке электромобиля.

Выходная мощность зарядки уровня 1 может составлять от 12 до 16 ампер непрерывной мощности. Это означает, что зарядное устройство может выдавать от 3,5 до 6.5 миль диапазона за час зарядки.

Этого достаточно, чтобы ежедневно ездить примерно на 40 миль.

Розетки 240 В для зарядных устройств электромобилей

Система зарядки 240 В называется зарядкой уровня 2 и работает намного быстрее, чем зарядка от розетки на 120 В. Некоторые зарядные устройства позволяют подключать розетки как на 120 В, так и на 240 В (источник).

Зарядка уровня 2 увеличивает запас хода автомобиля почти на 60 миль за час зарядки, что делает его идеальным для электромобилей. Обычно они производят от 16 до 40 ампер выходной мощности.Это означает около 14-35 миль электрического диапазона за час зарядки.

Стоит отметить, что полностью электрические автомобили требуют зарядки уровня 2 или 240 В, чтобы полностью зарядить аккумулятор за ночь.

Сколько стоит установка розетки на 240 В в гараже?

Установка системы зарядки уровня 2 в доме с надлежащим электроснабжением стоит недорого. Однако, если ваш дом требует существенного обновления электроснабжения, вам, возможно, придется заплатить за это больше.

Стоимость установки колеблется от 1000 до 2000 долларов в зависимости от электрика или компании, с которой вы решите работать.В некоторых случаях вы можете иметь право на налоговую скидку в размере 30%.

Зарядные устройства для электромобилей 2-го уровня требуют подачи 240 В от панели выключателя к зарядной станции. Обычно это означает установку двухполюсного автоматического выключателя на две розетки на 120 В, чтобы удвоить напряжение цепи. Иногда вам может потребоваться заменить блок выключателя, чтобы получить совместимый интерфейс.

Учитывая технический характер этой работы, очень важно работать с опытным и лицензированным подрядчиком по электрике, который понимает местные, государственные и национальные правила и нормы.Обязательно проконсультируйтесь с вашим местным отделом разрешений на строительство и убедитесь, что ваш подрядчик получает все разрешения, которые вам нужны.

JuiceBox 32 Зарядная станция для интеллектуальных электромобилей следующего поколения

Зарядное устройство 2-го уровня позволяет зарядить устройство до 6 раз быстрее. Прилагаемое приложение дает вам мгновенный доступ к уровню заряда аккумулятора вашего автомобиля и позволяет вам планировать время зарядки, когда электроэнергия самая дешевая, — экономя кучу денег!

Купить сейчас

Мы зарабатываем комиссию, если вы переходите по этой ссылке и совершаете покупку без дополнительных затрат для вас.

19.10.2021 19:51 GMT

Зарядка 3-го уровня

Для дополнительного ускорения вы можете выбрать установку зарядного устройства 3-го уровня. Эти мощные зарядные устройства увеличивают запас хода вашего электромобиля на 90 миль за 30 минут.

Однако эти зарядные устройства дороги, и при регулярном использовании они могут повредить аккумулятор вашего автомобиля из-за высокого уровня напряжения.

Другая проблема заключается в том, что вы также не можете установить их у себя дома. На данный момент почти вся зарядка уровня 3 находится на общественных зарядных станциях.

Уровень 3 также известен как быстрая зарядка постоянным током, поскольку он преобразует переменный ток в постоянный ток для хранения в батареях электромобилей. Хорошим примером того, насколько быстро работает эта зарядка, является Tesla, которая может достичь 80% за 30 минут.

Заключение

Большинство владельцев электромобилей должны выбрать для своего гаража розетку для зарядки на 240 вольт второго уровня. Однако, если вы используете свой электромобиль только на короткие расстояния, вы можете обойтись обычными розетками на 120 вольт, которые есть по всему дому.

Перед ремонтом гаража необходимо определить расстояние, которое вы планируете проехать за один день, сколько раз автомобиль будет использоваться в течение одного дня и сколько времени вам придется заряжать. .

Розетка на 120 В работает медленнее, чем розетка на 240 В, но она все равно может заряжать ваш автомобиль за ночь, хотя иногда и с меньшим диапазоном. Однако розетка на 240 В более мощная и обеспечивает дополнительную выходную мощность для быстрой зарядки электромобиля.

Основы автомобильных электрических цепей

Легковые автомобили и легкие грузовики имеют разветвленные электрические системы с большим количеством проводов и сотни схем. Электрическая цепь — это в основном маршрут или путь через какие электроны текут. Электрическая цепь должна образовывать замкнутый контур, чтобы ток продолжал течь.В электронам нужен обратный путь к их источнику (батарее или генератору), иначе им некуда идти.

По сути, существует два типа автомобильных электрических цепей:

* Последовательная цепь — это такая цепь, в которой все элементы цепи соединены встык в виде цепочки. У тока есть только один путь, поэтому количество тока, проходящего через него, будет одинаковым во всем. В общее сопротивление в последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений в каждом элементе схемы.Если один элемент в последовательной цепи выходит из строя, непрерывность нарушается, и вся цепь выходит из строя, потому что ток не может завершиться его путешествие по цепи.

* Параллельная цепь — это такая схема, в которой элементы схемы подключены рядом или параллельно друг другу. Этот создает несколько ответвлений или путей, по которым может течь ток. Сопротивление в любой данной отрасли будет определять падение напряжения и ток течет только через эту ветвь и только через эту ветвь.Одним из преимуществ параллельной схемы является то, что различные сегменты или пути цепи могут работать независимо друг от друга. Если один элемент открывается (ломается непрерывность), это не нарушит функции другого.

Некоторые схемы объединяют в себе элементы как последовательной, так и параллельной схемы. Они будут называться последовательно-параллельными электрическими цепями . Схема . В этом типе схемы часть схемы может иметь нагрузки, включенные последовательно, в то время как в другой части нагрузки будут параллельно.

Поиск и устранение неисправностей в автомобильных электрических цепях часто требует измерения вольт, ампер или ом. Это три основных единицы измерения, которые используются для описания того, что происходит внутри электрической цепи.

ВОЛЬТ

Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками или величина «толчка», который заставляет электроны поток. Это также называется электродвижущей силой (ЭДС). Это похоже на давление, которое заставляет сжатый воздух проходить через шланг, но Вместо того, чтобы измеряться в фунтах на квадратный дюйм, напряжение измеряется в единицах, называемых вольтами.

Вы можете измерять напряжение с помощью цифрового или аналогового вольтметра. Для автомобилей последних моделей рекомендуется использовать цифровой вольтметр, поскольку уровни напряжения, которые вы измеряете, часто приходится измерять с точностью до десятых долей вольта (0,1 вольт).

Все электрические системы легковых автомобилей и легких грузовиков имеют напряжение 12 вольт с середины 1950-х годов. Электрический Все системы имеют отрицательное (-) заземление, при этом корпус обычно служит заземлением для многих электрических цепей. В Отрицательный кабель аккумулятора прикреплен к металлическому корпусу или шасси, а положительный кабель аккумулятора (+) подключен к источнику питания. сторона электрических цепей и системы зарядки автомобиля.

Многие датчики и цепи датчиков используют более низкое напряжение, обычно 5 В, в то время как катушки зажигания генерируют очень высокое напряжение. напряжение (от 5000 до 35000 вольт) для зажигания свечей зажигания. В гибридных автомобилях используется аккумулятор высокого напряжения (от 140 до 300 В), генератор. и электродвигатель для их систем стоп-пуска и электропривода.


Измерение напряжения аккумуляторной батареи цифровым вольтметром.

Будьте предельно осторожны при работе с гибридными электрическими компонентами (которые обычно имеют цветовой код ОРАНЖЕВЫЙ ), и избегайте контакт с катушками зажигания или проводами свечей зажигания при работающем двигателе, чтобы снизить риск поражения электрическим током.Шок от Проволока свечи зажигания может быть болезненной, но не смертельной из-за низкого тока (силы тока). А вот шок от гибридной батареи может быть смертельный!

AMPS

Ток — это количество или объем электронов, которые проходят через проводник или цепь. Это мера объема, и указывается в единицах, называемых ампер или ампер . Аналогия с воздушным шлангом — количество кубических футов на минута прохождения воздуха через шланг. Один ампер равен 6.3 миллиона триллионов электронов (6,3 с 18 нулями после) текут за одну секунду! Это много электронов, но относительно небольшой ток во многих автомобильных цепях. Стартер, например, может потреблять несколько сотен ампер при проворачивании двигателя.

Ампер измеряется амперметром или мультиметром с функцией усилителя. Для измерения силы тока обычно требуется индуктивный датчик, который зажимается вокруг провода для измерения тока, протекающего через него, хотя очень малые токи (100 мА или меньше) могут часто измеряются непосредственно через сам измеритель без использования индуктивного датчика.

Предохранители используются для защиты электрических цепей от опасных перегрузок, которые могут привести к их перегреву, расплавлению или возгоранию. Номинальные характеристики предохранителей зависят от того, сколько ампер они могут выдержать, прежде чем предохранитель перегорит и остановит прохождение тока. через цепь. Таким образом, перегоревший предохранитель часто является признаком перегрузки цепи или неисправности. например, короткое замыкание, которое вызывает чрезмерный ток в цепи. Для получения дополнительной информации см. Соответствующую статью «Центры питания: реле и предохранители».НЕ заменяйте замену предохранитель с более высоким номинальным током, так как это может привести к перегреву цепи или ее повреждению. И НИКОГДА не заменяйте перегоревший предохранитель на твердый. провод или провод, так как это вообще не докажет защиты от перегрузки.

Ом

Электрическое сопротивление — это сопротивление протеканию тока или ограничение, препятствующее прохождению электронов. Сопротивление измеряется в единицах, называемых Ом . Поток воздуха через шланг можно уменьшить, защемив его, уменьшив диаметр шланга. шланг или удерживая палец над выпускным отверстием.Точно так же ток, протекающий через провод, можно замедлить или контролировать, добавив сопротивление. Сопротивление можно создать, изменив состав материала, уменьшив размер провод или провод (меньший провод имеет большее сопротивление, чем большой провод), или путем добавления тепла (тепло увеличивает сопротивление).

Сопротивление измеряется омметром или мультиметром с функцией измерения сопротивления.

Осторожно: НЕ пытайтесь измерить сопротивление (Ом) в любой цепи, которая находится под напряжением или находится во включенном состоянии, так как это может повредить омметр.Сопротивление измеряется при отключенном токе.

OHMS LAW

Один вольт равен силе, необходимой для проталкивания тока в один ампер через цепь с сопротивлением в один Ом. Это Закон Ома назван в честь ученого, который первым его понял. Закон Ома можно выразить по-разному:

Понимание закона Ома и взаимосвязи между вольтами, омами и амперами — ключ к пониманию электрических токов и того, что происходит внутри автомобильной электрической цепи.Закон Ома объясняет, почему высокое сопротивление в цепи подавляет ток и вызывает падение напряжения. Это также объясняет, почему короткое замыкание может привести к быстрому перегреву и возгоранию провода из-за утечки тока.

Общие проблемы в автомобильных электрических цепях

Короткое замыкание — это тип неисправности, который может возникнуть, если ток, проходящий через электрическую цепь, не проходит через компонент, питаемый от цепи, а находит другой путь к земле. Это может произойти, если провод трется об острый край и замыкается на массу, или если изоляция соседних проводов протирается или повреждается, позволяя току в одном проводе перескакивать на соседний провод.Короткое замыкание может привести к утечке тока из-за пониженного сопротивления в цепи. Это может привести к быстрому перегреву провода, возможно, к расплавлению или возгоранию изоляции вокруг него и возникновению электрического пожара. Короткое замыкание обычно вызывает перегорание предохранителя цепи.

Примечание. Если в цепи сгорел предохранитель и новый предохранитель перегорел, как только вы его заменили, скорее всего, в цепи произошло короткое замыкание.

Короткое замыкание чаще всего возникает там, где проводка трется об острый металлический край, например, когда проводка проходит через переборку, брандмауэр между моторным отсеком и пассажирским отсеком, дверью или другой полостью тела.Резиновые втулки обычно используются для защиты проводки в местах, где она проходит через металлические панели. Но если втулка повреждена или отсутствует, проводка трутся об острый край и замыкаются.

Короткое замыкание также может возникнуть между соседними проводами, если изоляция вокруг проводов повреждена или треснула. Изоляция может стать хрупкой с возрастом и может потрескаться или отслоиться от проводки, позволяя оголенному металлу под ней вступать в электрический контакт с соседними проводами или телом.

Прерывистое короткое замыкание может возникать, когда провода периодически контактируют в результате изменений температуры, вызывающих расширение и сжатие металла, или в результате вибрации.Найти непостоянные шорты может быть сложно, потому что проблема возникает и исчезает. Шевеление и тряска проводов или обдув их горячим воздухом с помощью термофена может потребоваться для имитации условий, вызывающих короткое замыкание.

Короткое замыкание можно отремонтировать, обмотав оголенную или поврежденную проводку изолентой или заменив поврежденную проводку.

Обрыв — это еще один тип неисправности, который может возникнуть в автомобильных электрических цепях. Обрыв — это именно то, что подразумевает название: разрыв в проводке, который останавливает ток и убивает цепь.Обрыв не приведет к срабатыванию предохранителя, но предотвратит работу цепи. Обрыв может произойти, если обрыв провода, разъем проводки ослаблен или отсоединен, или сильная коррозия внутри электрического разъема создала такое большое сопротивление, что ток не может течь по цепи.

Обрывы также могут возникать в электронных схемах, если образуются микротрещины в паяных соединениях или на печатных платах. Схема может нормально пропускать ток в холодном состоянии, но когда она нагревается и расширяется, микротрещины могут открываться, вызывая периодическое размыкание.

Перегрузки — это состояние, которое может возникнуть в цепи, когда электродвигатель или другое устройство находится в рабочих условиях, которые заставляют его потреблять больше тока, чем обычно. Примером может служить временная перегрузка в цепи электродвигателя стеклоочистителя, если дворники забиты льдом или сильным снегом. Перегрузка может вызвать перегорание предохранителя цепи.

Некоторые конкретные примеры проблем автомобильных электрических цепей

Распространенным примером закона Ома, вызывающего электрическую проблему в вашем автомобиле или грузовике, может быть ослабленный или корродированный кабель аккумулятора.Бедные соединение создает электрическое сопротивление, которое не позволяет аккумуляторной батарее подавать нормальный ток в электрическую систему автомобиля. Это, в свою очередь, может помешать стартеру проворачивать двигатель достаточно быстро, чтобы запустить его, или может вообще помешать стартеру работать. Ослабленное или корродированное соединение аккумулятора также может помешать генератору поддерживать аккумулятор полностью заряженным, что приведет к его разрядке. наезжать.

Другой пример действия закона Ома — цепь топливного насоса с плохим заземлением.Плохое заземление создает высокое сопротивление, уменьшающее ток, протекающий через топливный насос. Это приводит к тому, что насос вращается намного медленнее, чем обычно, что приводит к падение объема топлива и давления, которое может привести к потере мощности или нестабильной работе двигателя.

Низкое напряжение в системе из-за разряда батареи или низкого уровня заряда может нанести ущерб электронным модулям управления автомобиля. Множество модулей не будут нормально работать, если на них не будет подаваться напряжение 12 вольт. Это, в свою очередь, может вызвать различные виды управляемости или проблемы с производительностью.

Коррозия — частая причина высокого сопротивления электрических цепей. Коррозия может быть вызвана воздействием влаги и окисления. электрические разъемы и клеммы в электрической системе. Это одна из причин, по которой страховые компании насчитывают много автомобилей с был затоплен. Попадание воды в проводку внутри транспортного средства может вызвать коррозию и многочисленные проблемы с электричеством в будущем.

Вибрация также может вызывать высокое сопротивление электрических разъемов и проводки.Движение происходит при движении автомобиля. может вызвать трение и микроскопический износ электрических разъемов, которые не поддерживаются должным образом. Со временем это может привести к плохой проблемы с электрическим подключением и цепью из-за большого тока в этой цепи.

Измерение падения напряжения для поиска электрических проблем

Падение напряжения происходит, когда ток течет через компонент в цепи. Сопротивление, создаваемое устройством, вызывает соответствующее падение напряжения, которое можно рассчитать с помощью закона Ома, если вы знаете сопротивление компонента и ток.

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ = СОПРОТИВЛЕНИЕ x ТОК

Вы можете измерить падение напряжения в цепи или на соединении с помощью цифрового вольтметра. Выводы вольтметра подключены с обеих сторон проверяемого компонента схемы или соединения. Если соединение ослабло или корродировало, это создаст сопротивление в цепи и ограничит ток, вызывая чрезмерное падение напряжения.

Как показывает практика, падение напряжения БОЛЕЕ одной десятой вольт (0.1v) через низкое напряжение или низкую силу тока означает проблему. Цепи, которые работают с более высокими напряжениями или токами (например, цепь вывода напряжения для системы зарядки), могут выдерживать напряжение падает до половины вольта (0,5 вольт), но лучше всего 0,1 вольт или меньше.


Измерение падения напряжения — эффективное средство для быстрого определения проблем с автомобильной электрической цепью, таких как ослабление или коррозия. разъемы, провода, переключатели и т. д. Это более точно, чем просто измерение напряжения в цепи или использование простой контрольной лампы, чтобы увидеть есть ли питание или нет, потому что он сообщает вам, есть ли чрезмерное сопротивление, которое может ограничить ток в цепи.

Автомобильные электрические схемы

Производители автомобилей публикуют электрические схемы для всех различных электрических цепей в транспортных средствах. Они делают. Их можно получить на технических сайтах производителей автомобилей или в автомобильной источник вторичного рынка, такой как AlldataDIY за небольшую платеж. Правильная электрическая схема абсолютно необходима для поиска и устранения неисправностей в электрических цепях.

На схемах подключения используются символы (см. Ниже) для обозначения различных компонентов цепи.Отдельные цепи обычно пронумерованы, а провода в цепях имеют цветовую кодировку. облегчить идентификацию. Если для провода используется двухцветный код, это означает, что провод одного цвета и на том же проводе есть цветная полоса другого цвета.


Щелкните здесь, чтобы загрузить или распечатать эту статью.



Статьи по теме:

Самопроверка по основам электрической системы

Устранение неполадок в электрической системе

Электрические нагрузки для автомобильных систем, освещения и аксессуаров

Испытание на падение напряжения

Силовые центры: реле и предохранители

Устранение неполадок электронного прибора Cluster

Безопасность аккумулятора и запуск от внешнего источника (Прочтите в первую очередь !!!)

Диагностика разрядившегося аккумулятора

Тестирование аккумулятора

Устранение неполадок системы запуска и зарядки

Устранение неполадок Power Windows

Устранение неполадок фар

Огни (фары и лампы) )

Фары с высокоинтенсивным разрядом (HID)

Щелкните здесь, чтобы увидеть больше технических статей Carley Automotive

Зарядка электромобиля | HowStuffWorks

Любой электромобиль, использующий аккумуляторы, нуждается в зарядной системе для подзарядки аккумуляторов.Система зарядки преследует две цели:

  • Подавать электричество в аккумуляторы так быстро, как это позволяют аккумуляторы
  • Контролировать аккумуляторы и избегать их повреждения в процессе зарядки

Самые сложные системы зарядки контролируют напряжение аккумулятора, ток расход и температура аккумулятора для минимизации времени зарядки. Зарядное устройство передает столько тока, сколько может, без слишком сильного повышения температуры батареи. Менее сложные зарядные устройства могут контролировать только напряжение или силу тока и делать определенные предположения о средних характеристиках батареи.Такое зарядное устройство может подавать максимальный ток на батареи до 80 процентов их емкости, а затем уменьшать ток до некоторого заданного уровня на последние 20 процентов, чтобы избежать перегрева батарей.

Электромобиль Джона Мони на самом деле имеет две разные системы зарядки. Одна система принимает питание 120 или 240 вольт от обычной электрической розетки. Другой — индукционная система зарядки Magna-Charge, популяризированная автомобилем GM / Saturn EV-1. Рассмотрим каждую из этих систем отдельно.

Обычная бытовая система зарядки имеет то преимущество, что ее можно подзарядить везде, где есть розетка. Минус — время зарядки.

Обычная бытовая розетка на 120 вольт обычно имеет автоматический выключатель на 15 ампер, а это означает, что максимальное количество энергии, которое может потреблять автомобиль, составляет примерно 1500 ватт или 1,5 киловатт-часа в час. Поскольку для полной зарядки аккумуляторной батареи в машине Джона обычно требуется от 12 до 15 киловатт-часов, полная зарядка автомобиля с использованием этого метода может занять от 10 до 12 часов.

При использовании 240-вольтовой цепи (например, розетки для электрической сушилки) автомобиль может получать 240 вольт при 30 ампер или 6,6 киловатт-часов в час. Такое расположение обеспечивает значительно более быструю зарядку и может полностью зарядить аккумулятор за четыре-пять часов.

Похожие записи

31.08.2023 0

Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя

30.08.2023 0

Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка

29.08.2023 0

Электросхема ваз 2105 инжектор. Электросхема ВАЗ 2105: особенности, устройство и основные неисправности

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *