С громким похоронным звоном, требующим бензина и автомобили с дизельным двигателем, электромобили (EV) а подключаемые гибриды представляют собой будущее как частного, так и общественного транспорта. Объявление Великобритании о том, что транспортные средства, работающие на ископаемом топливе, будут запрещен к 2040 году следует аналогичному обещанию со стороны Франции.
Действительно, страны по всей Европе лидируют, а Норвегия инициирует введение запрета уже в 2025 году. Добавьте это к объявлению автомобильных гигантов, таких как Volvo, в котором говорится, что каждый автомобиль, который они выпускают с 2019 года, будет гибридным электромобилем или полностью электрическим, и тенденция станет очевидной. Приготовьтесь к подключению.
Электромобили растут в профиле. Такие марки, как Chevrolet Volt, Nissan Leaf, Tesla Model S, Ford Energi, BMW i3, Fiat 500e и VW e-Golf, становятся все более распространенными на дорогах мира, вытесняя их в общественное сознание. По мере роста спроса последуют дальнейшие усовершенствования технологий, не в последнюю очередь в управление двигателем.
Всего два компонента составляют система питания электромобиля: двигатель и контроллер. Сравните это с традиционным двигателем внутреннего сгорания, который нуждается в карбюраторе, масляном насосе, стартере, выхлопной системе и так далее, и преимущества будут очевидны.
Ранние электромобили использовали двигатели постоянного тока, главным образом из-за их экономичной комбинации двигателя и контроллера. Но появление более совершенной и менее дорогой электроники привело к тому, что все большее число новейших электромобилей используют системы двигателя / контроллера переменного тока, чтобы использовать их повышенную эффективность и меньшую массу. Не говоря уже о снижении затрат на техническое обслуживание. Справедливо будет сказать, что Двигатель переменного тока может длиться вечно или около того.
Здесь почти нет изнашиваемых деталей, за исключением шарикоподшипников, которые, как правило, чрезвычайно долговечны. В дополнение, рекуперативное торможение достигается как желанный (и бесплатный) побочный продукт.
В системах привода для аккумуляторных батарей напряжением от 24 до 450 В используются такие технологии, как асинхронные (асинхронные) двигатели с преобразователями частоты или, в последнее время, синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMS).
Технологии с постоянными магнитамипредоставляют новые возможности в отношении ключевых конструктивных факторов, таких как эффективность, производительность, размер, вес, отсутствие технического обслуживания и низкий уровень шума, что делает их чрезвычайно привлекательными для основных игроков индустрии электромобилей.
В отличие от асинхронных двигателей,Двигатели PMSиспользуйте постоянные магниты, встроенные в стальной ротор, для создания постоянного магнитного поля. На статоре установлены обмотки, подключенные к источнику переменного тока для создания вращающегося магнитного поля. При синхронной скорости полюса ротора фиксируются во вращающемся магнитном поле, гарантируя, что синхронный двигатель вращается точно синхронно с частотой линии.
Асинхронные двигатели по-прежнему остаются популярными, однако в этом типе двигателей мощность подается на ротор с помощью электромагнитной индукции. Обмотки статора расположены вокруг ротора таким образом, что при подаче напряжения они создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток в проводниках ротора и создает движение. Асинхронные двигатели обладают преимуществами, не отличающимися от двигателей PMS, включая низкую стоимость, высокую эффективность, высокую надежность, отсутствие технического обслуживания и простое охлаждение.
Очевидно, что эффективное управление двигателями, PMS или индукционными, лежит в основе каждого электромобиля и является ключом к достижению оптимального баланса максимальной скорости, ускорения и достижимого расстояния за заряд. В ранних электромобилях с двигателями постоянного тока простой контроллер с переменным сопротивлением контролировал скорость и ускорение автомобиля. Однако в системах подобного типа большой процент энергии батареи расходуется впустую в виде потерь внутри резистора.
Напротив, многие современные системы управления регулируют скорость и ускорение с помощью электронного процесса, называемогоширотно-импульсная модуляция (ШИМ). Здесь используются простые переключающие устройства, такие как выпрямители с силиконовым управлением, для мгновенного включения и выключения подачи электроэнергии на двигатель. Логика диктует, что высокая мощность (скорость и/или ускорение) достигается при коротких интервалах, а именно при отключении тока, при более низких скоростях и ускорениях, возникающих в результате более длительных интервалов.
Такие технологии, как ШИМ-векторное управление, становятся все более распространенными. Основное преимуществовекторное управлениезаключается в том, чтобы двигатель переменного тока функционировал как обычный двигатель постоянного тока с раздельным возбуждением, с независимым регулированием крутящего момента и потока. Однако основное отличие – и преимущество – заключается в том, что щетки и коллектор двигателя постоянного тока отсутствуют, например, в асинхронном двигателе, что открывает возможности дляПроизводители электромобилейчтобы определить более компактный, легкий, надежный и эффективный приводной блок.
Также стоит отметить, что контроллеры двигателей, установленные на большинстве современных электромобилей, имеют систему длярекуперативное торможение.
При рекуперативном торможении двигатель используется в качестве генератора для подзарядки аккумуляторов при замедлении движения автомобиля. Когда происходит этот процесс, некоторое количество кинетической энергии, обычно поглощаемой тормозами и превращаемой в тепло, вместо этого преобразуется двигателем /контроллером в электричество и используется для подзарядки батарей.
В результате увеличивается запас хода автомобиля, как правило, на 5-10%, не говоря уже о снижении износа тормозов и затрат на техническое обслуживание.
