Электроавтомобили - новости, обсуждение, перспективы

Многое зависит от типа электромотора, в том числе эффективность. Например, у e-tron от Ауди ровно тот же тип, что и у Roadster от Теслы, и у Model S/X до 19-го, асинхронный индукционный.

В стартапе Тесле в 2004-м выбрали этот тип из-за того, что начинали свой путь с лицензирования агрегатов родстера-самоделки под названием tzero, у такого же калифорнийского стартапа AC Propulsion, обладавшего на тот момент и знаниями, и технической базой.



Фактически в Тесле при создании их первого Roadster в 2004-2007-м сделали реверс-инжиниринг tzero, всех его систем, и привода и батареи, чтобы не платить AC Propulsion лицензионные отчисления, и подтянуть их системы от полуэкспериментального состояния к малой серии.

Взяв шасси и кузов уже не у самоделки, а у Лотус, от их "федерализированного" Elise S2 образца 2004-го, прошедшего все крэш-тесты и сертификацию. Лотус модифицировал им задний подрамник и внешние панели S2, и поработал над настройками шасси и NVH. Переделанные мотор с редуктором, инвертер и батарейный блок в Тесле отдали на изготовление субподрядчикам.

А для родстера tzero мотор и инвертер в свою очередь создали люди, построившие для корпорации GM концепт Impact в 1989-м, послуживший концептуальным образцом для создания их товарного GM EV1 1996-го года, первого серийного электромобиля (я подробно писал об этом выше). И в Impact, и EV1 такие же асинхронные моторы, как и в tzero и Roadster, с клеткой ротора из меди.



В 1994-м в AC Propulsion сделали электроконверсию Civic от Honda, на базе 150 кВт инвертера и электромотора собственной разработки, а также 15 кВт-ч батарейного блока набранного из широкодоступных 12-вольтовых гелевых свинцово-кислотных батарей Optima AGM, модифицировав мех. коробку Civic до одноступенчатого редуктора с дифференциалом.



Такой же набор из асинхронного электромотора с инвертером, дополненного модифицированным редуктор-дифференциалом от Civic, и двумя блоками из батарей Optima AGM с системой менежмента и подогрева батарей свой разработки, они в 1996-м поставили в шасси и кузов из стальных труб и стеклопластика от гаражника Дейвида Пионтека, Piontek Sportech, оригинально шедшее с мотоциклетным мотором от Honda и кулачковой коробкой. Вышла электрическая машина со 165 кВт пиковых на 1,130 кг веса.



Окончательно, она получила чуть иные внешние панели, в жёлтом цвете, раму из нержавейки вместо обычной стали, и была названа tzero. Уже тогда со свинцово-кислотными ячейками она опережала с места всё перфоманс ДВС-ное, за счёт малого веса кузова и шасси.





Тогда же AC Propulsion стала предлагать такие конверсии всем заинтересованным, как и продавать свои 150 кВт наборы из асинхронных моторов с инвертером разным фирмам и частным лицам. Пара таких их наборов, на 300 кВт в сумме, приводила электромашину с никель-металлгидридными ячейками батареи, созданную для установления рекорда скорости на суше для электромобилей (406 км/ч).



В 2003-м они конвертировали свой tzero на литий-ионные лэптоп-ячейки, формата 18650, ёмкость увеличилась втрое, вес снизился на 230 кг, машина стала способна проехать по трассе до 480 км, вместо 160-ти ранее.



Она и прежде со свинцово-кислотными модулями, опережала всё перфоманс ДВС-ное, а теперь вышла электрическая машина со 177 кВт пиковых на 900 кг веса, ещё более быстрая.




В 2004-м они конвертировали своим 165 кВт набором из мотора редуктора и инвертера суперкар Venturi Fetish, разработав для него вдобавок систему менеджмента литий-ионного модуля батареи Т-конфигурации, набранного из 7,200 ячеек формата 18650, в сумме на 58 кВт-ч (350 кг вес блока, 0.165 кВт-ч/кг). Вышел по сути... Тесла Родстер, ещё в 2004-м.




Таким же приводом они оснастили в 2005-м лёгкий концепт-родстер Wrighspeed X1.



Это по "пулялкам", у AC Propulsion были и более практичные конверсии.
 
Последнее редактирование:
КПД электродвигателя в разных режимах 90% или выше. В крейсерском режиме 96% или выше. И это не самый важный параметр. Куда важнее удельный вес, надежность и долговечность. Удобство обслуживания. Стоимость.
 
Последнее редактирование:
Toyota рассматривает возможность производства электрического Land Cruiser. Машина будет крупнее существующих версий с ДВС. Для американского рынка?
 
У каждого типа мотора свой профиль потерь.

У всех типов есть:

- токовые потери в обмотках статора, ток I в квадрате х сопротивление R обмотки (I2R), их снижают качественной медью проводников, и по возможности меньшими рабочими токами,
- на гистерезис, в материале ротора и статора, их снижают выбором "мягкой" ферромагнитной стали с наименьшей по площади петлёй,
- на наведённые токи, в материале ротора и статора, их снижают набиранием ротора и статора из изолированных друг от друга через ламинацию тонких пластин,
- на трение, в подшипниках и обоймах подшипников ротора, их снижают снижением размеров моторов, подбором материала подшипников, подбором смазки, а также охлаждением.
 
Последнее редактирование:
У асинхронного бесщёточного мотора, индукционного, с "беличьей" клеткой в роторе, есть дополнительные токовые потери в ней.

К тому же, чтобы стронуть ротор такого мотора через наведение в его клетке тока, требуются высокие токи обмоток статора, это повышенные I2R потери уже в них. Особенно они заметны на низких оборотах, поэтому эффективность моторов данного типа на них всегда пониженная. И плотность мощности у них средняя, так всё реализуется только через индукцию. И затраты на вычисления в инвертере выше.

Из плюсов, до 180 градусов Цельсия такой ротор выдерживает без проблем, по причине его простоты, и отсутствия в нём постоянных магнитов, что при невысокой перегрузке упрощает систему его охлаждения. Так как магниты в роторе не нужно специально закреплять, это снижает требования к сборке, повышает отказоустойчивость, и расширяет диапазон рабочих оборотов. Также, с ним минимальны потери на свободном вращении без подачи тока, так как в роторе нет постоянных магнитов, и наведения им при вращении в статоре обратного поля, что приветствует применение этого типа в полноприводных конфигурациях, на одной из осей, или же на обеих.

Поэтому же, из-за простоты ротора и отсутствия в нём дорогих редкоземельных магнитов, этот тип самый дешёвый в производстве. К тому же, несложный в расчёте, до начала 90-х это тоже было преимуществом. Поэтому этот путь, с медной клеткой ротора, выбрали в GM при создании прототипа Impact 1990-го, по наследству он достался и первой версии их EV1, 1997-го. Первым машинам Тесла, Roadster и S/X до 2019-го, он также достался по наследству, так как у мотора были те же разработчики, что и у Impact. По причине повышенного тепловыделения в клетке ротора сильно перегруженных моторов моделей S/X, потребовалось более сложное его охлаждение, через проточку его вала.

Особенно дёшев такой тип в варианте не с медной, а алюминиевой клеткой ротора, которая дешевле как по материалу, так и по литью, осуществляемому при меньшей температуре. Но, с такой клеткой неизбежно выше R, токовые I2R потери, и результирующий нагрев ротора, чем с медной. Этот путь, с алюминиевой клеткой, выбрала GM на второй версии своего EV1 1999-го, и Тесла для передних моторов полноприводных вариантов 3/Y. Также, ФВ, для передних моторов полноприводных вариантов ID-линейки, и Ауди для передних моторов полноприводных Q4/Q6 e-tron.

Если требуется повысить плотность мощности, но алюминиевую клетку ротора хочется сохранить, ради удешевления и унификации, то приходится делать сложнее и дороже систему его охлаждения. По этой причине делается охлаждение не через проточку вала, а через пустоту внутри него, этот путь выбрала Ауди на своём (Q8) e-tron, на передней и задней оси.
 
Последнее редактирование:
А это вообще факт? При равном сопротивлении алюминий объёмнее, но легче меди. Если мы ограничены массой, а не поперечным сечением, то R алюминиевого варианта может быть меньше.
 
Ауди не случайно нагородила такую сложную систему охлаждения ротора в e-tron, если бы можно было этого не делать, она бы сэкономила.

 
правильнее сказать, что максимальная температура ротора не ограничена характеристиками магнитов, которые более требовательны к температуре.
а какие потери, если ток не течет?)
 
чудес не бывает. Пытаются экономить массу, прогоняя энергию через пару десятков кг меди, в результате получают монструозную систему охлаждения. Собственно, к эффективности моторов как таковых это имеет мало отношения.
 
Факт. Количество стержней и сечение ограничены.
 
Пишут что алюминий клетки ротора у e-tron на половину и больше общих теплопотерь электромашин тянет, поэтому и охлаждение его такое монстрическое. Если не охлаждать его хорошо, то вырастут токовые потери, отсюда и до 180 градусов проектных у ротора (Q8) e-tron. Хотя машины у него асинхронные и там нет постоянных магнитов, с ними предельно допустамая температура ротора была бы ниже, верно, по пределу устойчивости их к демагнитизации.

Как следствие, только охлаждающей жидкости в этом (Q8) e-tron целых 22 литра. То есть, к снижению веса это всё отношения не имеет, это следствие стремления к удешевлению производства унифицированного по конструкции ротора, и обеспечению приемлемого температурного режима.

В общем, я узнаю Ауди-Фольксваген начиная с 00-х, что-то удешевить ради нужной им унификации, чтобы что-то другое из-за этого переусложнить, сделать неоправданно дорогим, с пониженной отказоустойчивостью. Замены уплотнений система охлаждения моторов e-tron со временем попросит, и это будет дорого, так как они там особенно хитрые, на карбиде.

У Теслы в силу меди в клетке ротора, принципиально больших токов и более низкого рабочего напряжения треть теплопотерь происходит в роторе, и две трети в статоре, поэтому система охлаждения ротора проще, только с проточкой в его оси.

Подробнее об этом написано здесь.
 
Последнее редактирование:
Как раз сечением в случае Ауди-Фольксваген, им в первую очередь нужен был компактный по сечению ротор для единственной задней машины базового e-tron, с соосным планетарным редуктором, чтобы по-максимуму сохранить объём багажника.

Чтобы применить две укороченные версии этой машины на задней оси, в двухмоторной конфигурации, S версии, а также применять её на передней оси, уже с параллельно-осевым редуктором, в двух вариантах по отдаче, для обычной и S версии, они укорачивают/удлиняют базовое решение.
 
Логичнее было бы сразу сделать одну единственную трёхмоторную, на такой ресурсоемкой и дорогой машине, но это был бы не Ауди-Фольксваген, если бы он не наплодил версий посложнее и попроще. Он ещё две версии вдобавок дал по батарее, и две по срезу крыши кузова. В Фольксвагене сидят реальные уничтожители природных ресурсов. Но, несмотря на это, машины Ауди всё равно наиболее мне приятны. Парадокс. Как они этого достигают?
 
Последнее редактирование:
а какие потери, если ток не течет?)
Back emf is short for back electromotive force, but also known as the counter-electromotive force. The back electromotive force is the voltage that occurs in electric motors when there is a relative motion between the stator windings and the rotor’s magnetic field. The geometric properties of the rotor will determine the shape of the back-emf waveform. These waveforms can be sinusoidal, trapezoidal, triangular, or something in between.

Both induction and PM machines generate back-emf waveforms. In an induction machine, the back-emf waveform will decay as the residual rotor field slowly decays because of the lack of a stator field. However, with a PM machine, the rotor generates its own magnetic field. Therefore, a voltage can be induced in the stator windings whenever the rotor is in motion. Back-emf voltage will rise linearly with speed and is a crucial factor in determining maximum operating speed.
 
тоже подумал, что неудивлен, что конструировали немцы. Они любители усложнять конструкции.
 
Back-emf voltage will rise linearly with speed and is a crucial factor in determining maximum operating speed.
Вот это ключевое. Про потери ничего нет. Но генерация противоЭДС приводит к тому, что нужно защищать электронику от перенапряжения в силовых цепях. А это стоит доп. денег.
 
Из того, что я вижу со стороны субподрядчика, WV и Audi - это два разных конструкторских бюро с разной культурой проектирования. Они могут делиться платформами, но в целом не стремятся переиспользовать решения друг друга.
 
Про это давно ходят разговоры, ещё со времён Ауди 50 и Поло, и первых TDI, что у Ауди своё. Значит, это именно в Ауди такие фанаты усложнить. Говорят там сейчас бодание с Порше, и в Порше и в Ауди хотят своё, а концерн хочет синергию то есть экономию, одновременно надо как-то технически и по решениям отстраивать Порше от Ауди, и при этом на обоих иметь максимальную наценку.