Австралийцы создали самый быстрый электродвигатель для автомобиля — Газета.Ru
Австралийцы создали самый быстрый электродвигатель для автомобиля — Газета.Ru | Новости
close
100%
Австралийские инженеры создали новый двигатель для автомобиля с самой быстрой частотой вращения. Об этом сообщает TechXplore.
Работа проведена специалистами Университета Нового Южного Уэльса (UNSW). Его мощность в два раза превышает мощность двигателей аналогичного класса, а частота оборотов выросла до 100 тыс. оборотов в минуту. «Одна из тенденций в развитии электромобилей — использование двигателей, которые вращаются с более высокой скоростью. В рамках этого исследовательского проекта мы пытались достичь максимальной скорости. Нам удалось добиться более 100 000 оборотов в минуту, — заявляют разработчики. — Если производитель электромобилей, вроде Tesla, захочет использовать наш двигатель, нам потребуется от шести месяцев до года, чтобы модифицировать его в соответствии с требованиями компании».
Сложнее всего было сконструировать ротор — вращающуюся часть двигателя. Она должна была выдерживать огромные нагрузки и крутящий момент, и при этом состоять из традиционных материалов. Для этого постоянные ротора расположили в виде кривых, а его итоговый облик проверяли компьютерным алгоритмом с искусственным интеллектом, который выявлял недочеты конструкции без необходимости опытной проверки.
Удельная мощность 200-киловаттного двигателя будет равна 7 киловаттам на килограмм. Помимо электромобилей, его можно использовать для вентиляции и в системах отопления, а также в промышленных станках.
Ранее в России изобрели дорожный материал из отходов нефтедобычи.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Георгий Бовт
Не виноватые они. Он сам пришел
О том, как демократические институты проложили путь к катастрофе в Германии в 1933-м
Алена Солнцева
Портрет на фоне «Чебурашки»
О национальных российских кинопремиях
Георгий Малинецкий
За клубную работу всерьез!
О функциях РАН
«Дай Откусить»
Еще чашечку
О культуре потребления кофе в России и мире
Анастасия Миронова
Похудели на 100 кг? Лучше расскажите, как вы их наели!
О загадочных людях, которые не могут остановиться
Найдена ошибка?
Закрыть
Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.
Продолжить чтение
Принцип работы электродвигателя и его история
Мы расскажем вам о том, что такое электродвигатель в современном электромобиле, как он работает, а так же познакомим читателя с его историей развития.
Электродвигатель уже достаточно давно стал самым настоящим другом и помощником многих конструкторов техники. Коснулось это и машиностроения. Еще совсем недавно на автомобилях как отечественного, так и зарубежного производства устанавливались исключительно агрегаты, построенные по принципу внутреннего сгорания. Со временем необходимость в усовершенствовании мотора авто становилась все важнее. Это связано не только с тем, что нефтяные ресурсы постепенно истощаются, но и с тем, что экология современного большого города становится все хуже. Сегодня в мире изобретено множество различных агрегатов, которые способны заменить обыкновенный поршневой двигатель, однако именно электродвигатель среди них имеет самые радужные перспективы. Сегодня мы рассмотрим именно этот агрегат. Начать стоит с истории его возникновения и развития.
Авто на электродвигателеСодержание
- История
- Строение и принцип работы
- Про аккумуляторные батареи
История
Электродвигатель для автомобиля изобрел английский конструктор и изобретатель Старлей.
Это произошло еще в далеком 1888 году. Он впервые применил эту технологию для легкового автомобиля. В 19 веке, кстати, именно электропривода использовались в основном для создания тягового усилия различных автомобилей. Люди сразу поняли, в чем кроется их главное преимущество. дело в том, что уже тогда коэффициент полезного действия электродвигателя составлял 90 процентов. Если сравнивать этот агрегат с мотором, построенном на базе внутреннего сгорания, то по этому параметру он опережал его аж в 3,5 раза. Тогда в основном в качестве тягового агрегата использовались батареи, емкость которых зависела от массы машины.
Изначально люди пытались просто найти альтернативу двигателям железнодорожных локомотивов, которые в процессе своей работы издавали страшные звуки и выделяли в атмосферу огромное количество вредных веществ. Однако постепенно ученые перекинули свои взоры на автомобили. Именно тогда Старлей и сконструировал первый электродвигатель для небольшого авто. Однако этот эксперимент не был удачным.
Лишь в 1893 году в свет вышел действительно качественный электродвигатель. Он представлял собой две батареи, которые имели весьма внушительные мощностные характеристики и массу. При этом запас хода для машины был достаточно большим.
Шло время, прогресс не стоял на месте. Однако уже в 1910 году было принято решение об отказе от такого рода моторов. Дело в том, что решить проблему ограниченного запаса хода тогда не представлялось возможным. В это время стали прогрессировать двигатели внутреннего сгорания, которые практически полностью вытеснили электрические агрегаты с рынка. Возможность совершать более затяжные переезды встала на первое место. Тогда-то производство такого рода агрегатов практически прекратилось. Электродвигатель не исчез, про него просто на время забыли. Однако, в нашу эпоху научно-технического прогресса все возвращается на свои места. Сегодня электродвигатель становится все популярнее. Многие производители автомобилей начинают вкладывать в его развитие и прогресс, огромные средства.
Это и не странно, ведь сейчас появилась возможность увеличения рабочего хода таких устройств. Ввиду того, что экология больших городов оставляет желать лучшего, электродвигатель становится все актуальнее.
Строение и принцип работы
Работает электродвигатель автомобиля по принципу электромагнитной индукции. Именно он взят сегодня за основу. Современные электромобили, по своей сути, мало чем отличаются от их, которые мы каждый день можем наблюдать на дорогах страны. Вообще говоря, основными частями такой техники являются:
- Электродвигатель;
- Контроллер;
- Аккумуляторные батареи.
Мы поговорим подробнее именно о сердце авто. Итак, оно работает на основе законов электромагнитной индукции. Для тех, кто не знаком с таком понятием физики, можно сказать, что данное явление связано с возникновением ЭДС в замкнутом контуре, когда в нем начинает меняться магнитный поток. Здесь все достаточно просто. Электродвигатель просто преобразует электрическую энергию в механическую, которая и позволяет двигаться автомобилю.
В настоящее время коэффициент полезного действия таких агрегатов равен приблизительно 90 процентов. Это весьма внушительная цифра.
Как и любой другой электродвигатель, агрегат, устанавливаемый в электромобилях, имеет свои собственные характеристики. К таковым можно отнести:
- Мощность агрегата;
- Максимальный крутящий момент, создаваемый им;
- Ток;
- Частота вращения.
По сути, все стандартно. Единственное отличие от тех моделей, которые используются в промышленности, заключается в изменении этих параметров применительно к автомобилю.
Все электродвигатели могут питаться от источника постоянного напряжения или источника переменного напряжения. В данном случае речь идет чаще всего именно о первом варианте. Батареи, которые используются в таких машинах, создают на выходе значение в 96-192 Вольта. Этого вполне достаточно для создания ЭДС. для подключения электродвигателя переменного тока используется трехфазная схема. Современные модели электромобилей отличаются тем, что в них сам электродвигатель соединен напрямую с колесом.
Такая конструкция позволяет в значительной степени улучшить управляемость машины.
Стоит отметить, что некоторые самые прогрессивные модели, которые оснащены агрегатом, работающем на переменном токе, способны в процессе торможения подзаряжать батареи. Это приводит к увеличению их срока эксплуатации в несколько раз. Это некое решение проблемы ограниченности хода. Такие устройства способны увеличивать пробег авто без подзарядки на целый 10-20 процентов. Для электромобиля это вполне внушительная цифра.
В остальном работает электродвигатель автомобиля точно так же, как и любой другой агрегат такого типа. Здесь имеется рабочий орган, который и соединяется с колесом. При подаче электрической энергии обмотка возбуждения начинает действовать на ротор мотора, который начинает вращаться вследствие ЭДС. Это движение передается на рабочие органы. Электродвигатель сегодня можно запитывать самыми разнообразными методами. В бытовых условиях используются трехфазные розетки или обычные однофазные их варианты.
Все зависит от конкретной конструкции устройства, которое требуется запустить.
Про аккумуляторные батареи
Сегодня электродвигатель любого автомобиля, работающего на его основе, запитывается от аккумуляторной батареи. Сегодня стоимость такого оборудования достаточно велика, что не может не сказываться на цене самого авто. Именно поэтому сегодня до сих пор на дорогах нашей страны в основном ездят бензиновые и дизельные машины. Быть может, со временем стоимость аккумуляторных батарей заметно снизится. Это, скорее всего, приведет к возрастающей популярности машин, в основе которых лежит работа электродвигателя.
Свинцово-кислотные батареи на сегодняшний день считаются самыми дешевыми представителями, которые создаются для автомобилей. Их высокая популярность в основном связана с тем, что их можно вторично перерабатывать. Никель-металлгибридные варианты сегодня стоят намного дороже, чем свинцовые, но при этом их производительность на порядок выше. Самый оптимальный вариант именно для электромобиля — это литий-ионные батареи, которые долго держат заряд, но при этом остаются небольшими по размеру.
Они не так широко распространены, так как их стоимость наиболее высокая из всех представителей питающих батарей для электродвигателя. Именно этому агрегату и нужно постоянно поставлять свежую порцию энергии. Без нее электродвигатель просто не сможет функционировать.
Все, что нужно знать о двигателе электромобиля
Мощность электродвигателя: как это работает?
Как работает двигатель электромобиля? В электромобиле, когда водитель нажимает педаль акселератора, аккумулятор автомобиля подает электричество на статор, заставляя ротор вращаться, а затем обеспечивает механическую энергию для вращения шестерен автомобиля. Когда шестерни вращаются, колеса тоже вращаются. Все это происходит в мгновение ока и без сжигания ископаемого топлива!
Какой тип двигателя используется в электромобилях?
Какие бывают двигатели электромобилей и как они работают?
Электродвигатели автомобилей: переменного или постоянного тока?
Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) являются двумя различными типами электрического потока .
Как следует из их названий, постоянный ток — это когда электрический заряд течет только в одном направлении, в то время как переменный ток периодически меняет направление.
Электродвигатели с питанием от постоянного тока можно найти в электромобилях, но только в виде небольших мини-двигателей, используемых, например, для стеклоочистителей и электростеклоподъемников, но не для привода самого автомобиля. Для тяги электромобиля используется двигатель переменного тока.
Типы электродвигателей: асинхронный и синхронный
Существует два типа электродвигателей переменного тока, используемых для создания тяги электромобиля: асинхронный (асинхронный) и синхронный.
В асинхронном, или асинхронном, двигателе ротор втягивается во вращение, постоянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, создаваемое статором. Этот тип двигателя электромобиля известен своей высокой выходной мощностью и является распространенным двигателем в транспортных средствах.
С другой стороны, в синхронном двигателе ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле.
Это обеспечивает высокий крутящий момент на низкой скорости, что делает его идеальным для езды по городу. Еще одним преимуществом является его размер: синхронный электродвигатель автомобиля может быть компактным и легким.
Как питается электродвигатель?
Прежде чем ваш асинхронный или синхронный электродвигатель автомобиля сможет вращаться, необходимое ему электричество должно пройти несколько этапов, прежде чем оно достигнет конечного пункта назначения в виде тяги.
Где еще можно найти переменный и постоянный ток в электромобиле?
Не путайте автомобильный электродвигатель переменного тока с электродвигателем; который может использовать переменный или постоянный ток в зависимости от того, подключаетесь ли вы напрямую к сети или используете зарядную станцию определенного типа. В то время как двигатель вашего электромобиля использует переменный ток, батарея должна получать электричество от постоянного тока. Поэтому требуется преобразование альтернативного тока в постоянный либо на борту, либо вне транспортного средства.
Питание от сети всегда переменного тока. Затем он проходит через бортовое зарядное устройство вашего электромобиля (представьте, что это преобразователь переменного тока в постоянный), который затем подает питание на аккумулятор. Но станции быстрой зарядки, которые вы можете найти на шоссе, парковках и на городских улицах, сами выполняют процесс преобразования переменного тока в постоянный ток , а это означает, что энергия для аккумулятора поступает прямо в автомобиль в виде постоянного тока. Они быстрее, чем электрические розетки переменного тока, но занимают гораздо больше места.
Как автомобиль затем превращает постоянный ток в переменный для своего двигателя? Использование инвертора, устройство в трансмиссии…
Трансмиссия внутри электромобиля
В электромобиле электродвигатель является лишь частью более крупного узла, называемого трансмиссией. Здесь мы также находим Power Electronic Controller (PEC) , отвечающий за электронику, которая управляет питанием двигателя и зарядкой аккумулятора, а также редукторный двигатель, который регулирует крутящий момент (силу вращения) и скорость вращения.
Изготовление различных элементов двигателя электромобиля требует настоящих знаний. Руководитель Renault Татьяна Сьюер объясняет: «Например, чтобы построить статор, нам нужно было найти способ намотать 2 километра медной проволоки в маленькие вырезы в металлическом листе, не повредив покрывающую их изоляционную керамику».
Эффективность трансмиссии постоянно повышается, как мы видели в Renault с техническими инновациями в трансмиссии ZOE, что приводит к улучшению всесторонних характеристик автомобиля и внедрению большего количества функций.
Ожидаемый срок службы двигателя электромобиля
Ожидаемый срок службы двигателя электромобиля зависит от стольких переменных, что его трудно оценить. Было высказано предположение, что в идеальных условиях оптимальная продолжительность жизни составляет 15-20 лет. По сравнению с двигателем внутреннего сгорания, двигатель электромобиля имеет меньше деталей, что означает меньшее и более простое обслуживание.
Какова мощность электромобиля?
Когда речь идет об электромобиле, выходная мощность представляет собой разницу между подаваемым электричеством (входная мощность) и «полезной» механической энергией, которая приводит в движение двигатель (выходная мощность), коэффициент, известный как эффективность преобразования энергии.
Тепло и трение могут привести к тому, что часть этой мощности будет потеряна по пути, а это означает, что двигатель не получает выгоду от всего электричества, поступающего от аккумулятора электромобиля.
Выходная мощность электромобиля зависит от объема его двигателя и мощности входящего тока. Например, ZOE развивает мощность 100 кВт при улучшенном крутящем моменте 245 Нм. Благодаря запасу хода по WLTP* в 395 километров благодаря аккумулятору емкостью 52 кВт·ч новый ZOE демонстрирует особенно высокие показатели энергоэффективности.
Какой тип двигателя используется в гибридных электромобилях?
Гибридный электромобиль использует как двигатель внутреннего сгорания, так и двигатель переменного тока, работающий от аккумулятора. Традиционно аккумуляторы гибридных автомобилей можно было заряжать только через 9 часов.0015 рекуперативное торможение или замедление, что означает, что большая часть работы выполнялась двигателем внутреннего сгорания.
Однако сегодня доступна гибридная модель нового поколения: Plug-in Hybrid Electric.
Эти автомобили, такие как Renault Captur E-TECH Plug-in, оснащены специальной зарядной розеткой, двумя электродвигателями и двигателем внутреннего сгорания, объединяющими лучшее из обоих миров.
*WLTP: Согласованная во всем мире процедура испытаний легковых автомобилей. Стандартный цикл WLTP соответствует 57 % городских поездок, 25 % пригородных поездок и 18 % поездок по автомагистралям.
Copyrights : Jean-Christophe MOUNOURY, Pagecran
Read also
Electric mobility
Different methods for storing energy
10 June 2021
View More
Electric mobility
All there is to know about the plug гибридный автомобиль
10 июня 2021 г.
Подробнее
Электромобили
Все, что нужно знать о зарядке подключаемого гибридного автомобиля
09 июня 2021 г.
Подробнее
Эволюция двигателей электромобилей только начинается
Когда автомобильная промышленность направляет свои усилия по разработке продукта на компонент, этот элемент обычно становится меньше, легче, проще, мощнее и эффективнее.
Это происходит сейчас с электродвигателем.04 декабря 2022 г. 00:00
{{/содержание}}
АВТОМОБИЛЬНЫЕ НОВОСТИ ИЛЛЮСТРАЦИЯ
По мере того, как электродвигатель начинает заменять двигатель внутреннего сгорания, автопроизводители и поставщики спешат найти способы снижения стоимости, веса и трения в двигателе и приводе, одновременно улучшая силовую электронику автомобиля. Эффективность трансмиссии электромобиля является ключом к прибыльности.
Примечание редактора: японский поставщик Aisin производит тяговые двигатели для гибридов и электромобилей. Более ранняя версия этой истории говорила об обратном.
Когда речь идет об электромобилях, эффективность стоит денег.
Даже повышение эффективности на 2 или 3 процента может сэкономить автопроизводителям сотни долларов на каждый электромобиль, приближая их к паритету затрат с автомобилями внутреннего сгорания и, что более важно, повышая рентабельность.
Когда автомобильная промышленность направляет свои разработки продукта на компонент, этот элемент обычно становится меньше, легче, проще, мощнее и эффективнее. Часто компонент проходит через это преобразование с меньшими затратами, поскольку инженеры находят способы уменьшить содержание драгоценных металлов и другого сырья и повысить эффективность производства.
Automotive News Daily Drive · 5 декабря 2022 г. | результаты выборов СРА; Эволюция двигателей электромобилей
Вот что происходит сегодня с электродвигателем, который только начинает свой путь в автомобиле, который, вероятно, будет очень долгим.
«Все дело в потерях в двигателе, и сейчас мы находимся только в начале пути оптимизации этого и управления двигателем», — сказал президент General Motors Марк Ройсс Automotive News .
В октябре компания Bosch открыла новый завод по производству электродвигателей в Чарльстоне, Южная Каролина
GM, как и практически все другие автопроизводители и большинство поставщиков, вкладывает деньги в разработку электродвигателей. Цель состоит не только в том, чтобы заставить их работать более эффективно при меньшей мощности и использовать меньше редкоземельных магнитов и меди, но и в снижении производственных затрат.
«Как отрасль, мы можем учиться друг у друга, что мы всегда делаем очень хорошо», — сказал Ройсс на мероприятии в октябре, представляя ультра-роскошный Cadillac Celestiq с батарейным питанием.
Tula Technologies, стартап из Силиконовой долины, который создал современную систему отключения цилиндров, используемую в больших пикапах и внедорожниках GM, близок к совершенствованию стратегии энергосбережения под названием Dynamic Motor Drive для электромобилей. Он подает электричество на двигатель, эффективно включая и выключая его тысячи раз в секунду.
Установив дифференциал внутри ротора, инженерам Lucid удалось уменьшить размер и вес электропривода роскошного седана Air.
Джон Фюрст, старший вице-президент Dynamic Motor Drive и инженерно-технического отдела Тулы, объяснил, что может означать повышение эффективности на 3% для Chevrolet Bolt. Тула тестирует парк Болтов с Dynamic Motor Drive.
«То, как отрасль на самом деле смотрит на процентные выгоды, — это стоимость батареи за киловатт-час. Насколько велика ваша батарея? И прямо в нашем Bolt это батарея стоимостью 7200 долларов. у вас на 216 баксов меньше», — сказал Фюрст.
Автопроизводители борются за экономию десяти центов и четвертаков. Экономить в сотни раз трудно, поэтому идет гонка по совершенствованию электродвигателей и управляющей ими силовой электроники.
Обновление зрелой технологии
Электродвигателю почти 200 лет. В транспорте электродвигатели приводят в действие все, от скутеров до локомотивов. Но главным образом из-за большого количества энергии, содержащейся в бензине, и его низкой стоимости по сравнению с другими видами топлива, электродвигатель — за исключением гибридов, таких как Toyota Prius и Chevrolet Volt — в автомобилях за последнее время видел лишь урывки.
До сих пор это не позволяло оптимизировать электродвигатель под уникальные требования легковых автомобилей. Ситуация, конечно, меняется, поскольку автопроизводители стремятся заменить автомобили с двигателями внутреннего сгорания электромобилями.
Кессельгрубер: путь недолгий
Дирк Кессельгрубер, президент ePowertrains в GKN, британском поставщике, наиболее известном своими осями и карданными валами, считает, что разработка электродвигателей будет происходить намного быстрее, чем разработка двигателя внутреннего сгорания, который постоянно совершенствуется. уже более века.
«Я не думаю, что электродвигатель сможет проделать такой долгий путь, чтобы быть оптимальным», — сказал Кессельгрубер. Как и Bosch, American Axle, Dana и другие поставщики трансмиссий, GKN имеет портфолио электроприводов, многие из которых уже производятся в больших объемах.
«Электрические машины (двигатели) очень стары, и вокруг них много научных исследований», — сказал Кессельгрубер.
«Итак, в автомобильной промышленности мы рассматриваем два аспекта. Эффективность двигателя — «Сколько энергии мне нужно для преобразования в крутящий момент?» И, во-вторых, это элемент затрат, который включает в себя все — размер двигателя, воздействие критических материалов, охлаждение и управление температурой, высокие скорости электродвигателя».
Привод для повышения эффективности
Министерство энергетики США сообщает, что типичная система привода электромобиля несет ответственность за потерю энергии от 15 до 20 процентов по сравнению с потерей энергии от 64 до 75 процентов для бензинового двигателя. Некоторые из этих потерь вызваны трением, а другие — тепловыми потерями.
Инженеры автопроизводителей и поставщиков добились быстрого прогресса в повышении общей эффективности при одновременном снижении затрат. Повышение эффективности — это не просто уменьшение трения внутри двигателя и коробки передач, к которой он прикреплен, — это включает в себя такие вещи, как уменьшение веса и размера двигателя, управление нагревом и оптимизацию скорости двигателя в соответствии с потребностями автомобиля.
Прорыв
Компактный двигатель Lucid Air мощностью 10 л.с. на фунт является одним из самых легких и мощных из имеющихся. В видео-презентации, объясняющей, как все это работает, представители Lucid показали, как компания снизила вес и увеличила удельную мощность по сравнению с двумя неназванными конкурентами, описанными как «немецкий производитель спортивных автомобилей» и «высокотехнологичная американская компания».
В статоре двигателя 72 прорези больше, чем у конкурирующих двигателей, и заполнены одной толстой медной проволокой, образующей непрерывную волну. В большинстве других двигателей эти пазы заполнены многочисленными жилами изолированного медного провода, воздух между которыми снижает эффективность.
«Я ценю эффективность превыше всего», — сказал на презентации генеральный директор Lucid Питер Роулинсон.
Использование крошечных охлаждающих прорезей в пластинах статора, куда направляется трансмиссионная жидкость под высоким давлением, что отводит тепло у источника, является прорывом для Lucid.
Это значительно увеличивает мощность и эффективность двигателя, особенно на более высоких скоростях. Двигатель мощностью 670 л.с. весит всего 67 фунтов. Еще одно нововведение заключается в размещении дифференциала, который приводит в движение обе планетарные передачи, внутри ротора, что делает весь привод чрезвычайно компактным и легким.
RICHARD TRUETT
Двигатель вентилятора радиатора от Brose. Поставщики небольших двигателей, используемых во всех транспортных средствах, также работают над повышением эффективности.
«Мы достигли такой революционной плотности мощности и эффективности, используя целостный подход», — сказал Эмад Длала, вице-президент Lucid по силовым агрегатам, Automotive News . «Нельзя сосредоточиться на одной области. Вы должны искать улучшения повсюду. Где я вижу дальнейшие улучшения? Короткий ответ — везде. Мы видим потенциал для улучшений в инверторе, двигателе и трансмиссии».
«Мы открыли новые горизонты в области охлаждения двигателя, но думаем, что возможны дальнейшие улучшения», — сказал он.
«Технология изготовления медных обмоток будет продолжать развиваться и совершенствоваться. То же самое относится и к электромеханической архитектуре. С силовой электроникой можно сделать еще больше — микросхемы, конденсаторы и т. д.
«Каждый из них будет иметь различные степени улучшения удельной мощности и эффективности, — сказал Длала, — но в совокупности потенциал улучшения всей трансмиссии может быть значительным. Мы ни в коем случае не останавливаемся на достигнутом».
Скорость, магниты, температура
Электродвигатели вращаются с гораздо большей скоростью, чем двигатели внутреннего сгорания, и количество оборотов в минуту, вероятно, будет увеличиваться по мере совершенствования технологии. Некоторые автомобильные электродвигатели развивают скорость до 20 000 об/мин и более, а это означает, что ротор, статор и магниты должны быть чрезвычайно прочными, чтобы они не разлетались на части.
«В том, как удерживать эти магниты и как развивать такую высокую скорость, столько же настроек и инженерных разработок, сколько и в настройке впускного коллектора», — сказал Тим Грю, генеральный директор GM по стратегии электрификации и разработке элементов.
Grewe работал над каждым электромобилем и гибридом, созданным GM — начиная с EV1 в конце 99-го.0 до Cadillac Celestiq, новейшего электромобиля компании, который появится в четвертом квартале следующего года.
Компания GM направила большую часть своих ресурсов в области исследований и разработок электромобилей на изучение способов оптимизации магнитов в своих электродвигателях. Улучшения, которые компания сделала в этой области после гибрида Chevrolet Volt 2011 года, показывают только один путь, по которому инженеры GM идут для повышения эффективности и снижения затрат.
«На уровне конструкции мы сделали двигатели еще лучше, используя меньше редкоземельных металлов. Тербий, неодим и диспрозий подобны катализаторам внутри самого магнита», — сказал Грю. «В первом поколении Volt мы просто поместили тербий и диспрозий повсюду в магните. Во втором поколении Volt мы в основном сократили тербий и диспрозий пополам, просто поместив их там, где они нам нужны».0005
«А теперь, с нашими двигателями Ultium, мы поднялись на новый уровень», — сказал он.
«Мы еще больше усовершенствовали наши магнитные модели и наши возможности трехмерных магнитных вычислений и нанесли важные редкоземельные элементы непосредственно на магнит только там, где это необходимо. Вы действительно можете настроить это, потому что сила магнита — это крутящий момент».
Всего за три года инженеры немецкого поставщика Bosch уменьшили размер одного из своих электроприводов почти на 50 процентов. Они сделали это, интегрировав двигатель, инвертор и трансмиссию в один блок, состоящий из единого штампованного корпуса, что позволило снизить производственные затраты, затраты на материалы и вес.
Компания Bosch также ищет способы уменьшить количество редкоземельных магнитов — самой дорогой части двигателя.
«Двигатель имеет большой потенциал для улучшения», — сказал Артуро Майя, менеджер по продукции eMotor/eAxle в Bosch. «Редкоземельные материалы очень важны, и мы надеемся, что сможем получить магниты более доступным способом».
Магниты, по словам Майи, составляют половину стоимости электродвигателя.
Инженеры Bosch также работают над медными обмотками двигателя и металлами, используемыми в конструкции компонентов.
Компания Aisin, японский поставщик трансмиссий и компонентов трансмиссии, работает над повышением эффективности трансмиссии электромобилей за счет управления температурным режимом. Поддержание оптимальной температуры аккумуляторов и двигателя увеличивает запас хода и продлевает срок службы аккумуляторов
RICHARD TRUETT
Инженеры британского поставщика GKN повысили эффективность за счет снижения трения в шестернях и подшипниках электропривода.
На автосалоне в Детройте в сентябре компания Aisin продемонстрировала полную трансмиссию электромобиля с системой терморегулирования, которая интегрирует систему HVAC автомобиля. Если двигатель необходимо охладить, с этой задачей справится компрессор кондиционера автомобиля. Система HVAC также поддерживает оптимальную температуру батареи.
«Прямое охлаждение самих двигателей поддерживает их на правильном уровне управления температурой для вождения», — сказал Эдвард Пероски, вице-президент Aisin по разработке силовых агрегатов.
Преимущества эффективности
Поскольку аккумуляторная батарея является самой дорогой частью электромобиля, более высокая эффективность двигателя позволяет автопроизводителю уменьшить его размер без ущерба для запаса хода или производительности.
Быстрые усилия по улучшению электрических силовых агрегатов возможны отчасти потому, что электродвигатель и привод, к которому он прикреплен, намного проще, чем обычный бензиновый двигатель и трансмиссия. Силовой агрегат типичного переднеприводного автомобиля с четырьмя цилиндрами насчитывает около 200 движущихся частей. В Chevrolet Bolt всего 13 движущихся частей.
Эти усилия по улучшению электромобилей затрагивают все области отрасли.
Даже поставщики, производящие двигатели меньшего размера, которые используются во всех транспортных средствах, такие как Brose, немецкая компания, которая производит двигатели для всего, от раздвижных дверей с электроприводом, окон, задних дверей, вентиляторов и люков на крыше, работают над улучшением своих двигателей.